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" Disposition pour l'augmentation périodique de la pression d'un gaz, surtout d'air comprimé, parcourant un circuit fer- mé ".
La présente invention se rapporte à une disposition pour l'augmentation périodique de la pression d'un gaz, surtout d'air comprimé,parcourant un circuit fermé. L'invention s'applique surtout à des circuits dans lesquels la pression de l'air comprimé est transformée en travail dans un moteur à air comprimé ou dans un appareil semblable, et son but est de ramener l'air détendu dans le moteur à une pression élevée avant que cet air n'entre à nouveau dans le moteur.
L'invention consiste en ce qu'en un endroit du circuit l'air ou le gaz, par son mélange à de la vapeur s'écoulant d'une tuyère et par la condensation de cette dernière, est accéléré et la force vive transformée en pression.
Le dessin représente, à titre d'exemple non limitatif une forme de réalisation de la disposition suivant l'invention.
L'air détendu sortant du :.¯oteur 1 passe par une canalisa-
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tion un réfrigérant auquel de l'eau de refroidissement
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es-t a lenée ;,ce une canalisation 4 et retirée par une sortie 5.
L" r6fri¯;sr::"1.t -' 53rt en ,^Glrii1-1 temps de réservoir d'air coi,- ¯TÍ.:6. in sorkc.nt u l'air comprimé refroidi passe par une canalisation 6 a un échangeur de chaleur 7 dans lequel il lchi.;;=? de la chaleur avec de -iL vapeur produite dans une chaudière qui sera a6crie plus loin. 3n sortant ae 1échazl- -e-u.2 ae chaleur, l'air passe par une canalisation 9 munie d'une sO'G.paJ8 use réC\1.i.ction 8 éi un diffuseur 10.
Le diffuseur débouche dans un récipient 11 rempli en partie de liquide lequel récipienr. est rjuni à sou orifice d'entrée d'un clapet de retenue 1. ,.van-L, son entrée dans le récipient 11, l'air est ainené, d'une 'manière qui sera décri'ce plus loin, à une pression plus élevée, et s'accumule dans la partie supérieure du récipient au-dessus d'un dispositif stabilisateur 21 d'où il passe par une canalisation 13 au moteur 1 dans lequel il est détendu en fournissant du travail.
Dans une chaudière 14 on produit de la vapeur surchauffée, de préférence de la vapeur d'eau, qui passe par une canalisation 15 dans l'échangeur de chaleur 7. Elle sort âe ce dernier par une canalisation 16 qui se termine par une tuyère 17 disposée dans la partie rétrécie du diffuseur 10. Une soupape de réglage 18 est intercalée dans la canalisation 16.
Le récipient 11 est muni d'un appareil de chauffage 19, et sa partie inférieure est reliée par une canalisation de retour 20 à la chaudière 14.
Le fonctionnement de la disposition qui vient dêtre décrite est le suivant :
L'air comprimé, détendu dans le moteur 1 jusqu'à ce que la pression relative soit assez faible, passe par la cam lisation 2 dans le réfrigérant 3 dans lequel il est refroidi. De là, il passe , sous l'effet de la dépression produits par le jet de vapeur sortant de la tuyère 17, dans l'échangeur de chaleur 7 où, en recevant de la chaleur de la vapeur surchauffée qui pas-
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se de la chaudière 14 par la canalisation 15 dans l'échangeur de chaleur, il est accéléré et amené déjà à une pression quelque peu supérieur Après avoir passé par la soupape de réduction 8 dans laquelle la pression de l'air comprimé est transformée en vitesse, cet air parcourt la canalisation 9 vers le diffuseur 10.
Dans la partie rétrécie de ce diffuseur se trouve la tuyère à vapeur 17 à laquelle vient, par la canalisation 16, la vapeur sortant de l'échangeur de chaleur 7 laquelle vapeur, même en sortant de l'échangeur de chaleur, est encore surchauffée. La vapeur sortant de la tuyère 17 se mêle à l'air comprimé arrivant par la canalisation 9 et, en donnant une forme appropriée à la tuyère, en réglant convenablement les soupapes 8 et 18, et en choisissant judicieusement les températures et les pressions de l'air comprimé et de la tapeur, on produit dans le mélange air-vapeur parcourant le diffuseur une condensation de la vapeur. La chaleur de condensation ainsi libérée est reque par l'air, en en produisant un autre accroissement important de la vitesse en plus de l'accélération imprimée à l'air par le jet de vapeur sortant de la tuyère 17.
Dans la partie élargie du diffuseur 10 la vitesse accrue de l'air véhiculant les gouttelettes d'eau provenant de la vapeur condensée est transformée en pression, et l'air comprimé qui se trouve désormais sous une pression plus élevée passe par le clapet de retenue 12 dans le récipient 11. En y traversant la réserve d'eau qui se trouve dans le récipient, il passe dans la partie supérieure de ce dernier, tandis que les gouttelettes d'eau contenues dans l'air sont retenues par le liquide.
Il s'ensuit que seul l'air qui se trouve sous une pression accrue atteint la partie supérieure du récipient 11 au-dessus du dispositif stabilisateur 21 , cet air passant ensuite par la canalisation 13 dans le moteur 1 pour s'y détendre en fournissant du travail.
De l'eau rentre du récipient 11 à la chaudière 14 en passant par la canalisation 20. Ceci est rendu possible en ce que la pression dans le récipient 11 est maintenue un peu supérieur
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re à celle dans la chaudière 14, 1 pression dans le récipient Il/pouvant être réglée au moyen de l'appareil de chauffage 19 qui est de préférence construit sous forme de serpentin de chauffage.
Une vidange complète du récipient 11 estempêchée par une soupape flotteur ou un appareil semblable, non représenté, qui ferme la canalisation de retour 20 lorsque le niveau du liquide dans le récipient baisse au-dessous d'une cer- taille valeur, Diverse# modifications sont susceptibles d'être apportées à la disposition qui vient d'être décrite. C'est ainsique les canalisations d'air 9, le diffuseur 10, la canalisation de vapeur 16 etla tuyère17 peuvent être multipliés en ce que plusieurs canalisations 9 et 16 partent d'un échangeur de chaleur commun ou séparé, les diffuseurs 10 appartenant à ces canalisations débouchant dans un récipient de liquide commun 11.
On peut ensuite monter en série plusieurs dispositifs d'aug- mentation de pression du typé qui vient d'être décrit, de sorte que l'air comprimé du récipient 11 ne passe pas directement dans le moteur, ,.lais par un deuxième échangeur de chaleur et un deuxième diffuseur dans un deuxième récipient de liquide, la pression de l'air étant accrue davantage, de la même façon, par mélange avec de la vapeur surchauffée sortant d'une deuxiome tuyère. Dans ce deuxième étage, les température et pression de la vapeur doivent être choisies plus élevées.
L'admission des différents cylindres du moteur 1 est de prérérence adaptée de tellefaçon au degré de compression de l'air comprimé que la pression à la fin de la détente est sensi- blement égale à la pression régnant dans le réfrigérant 3.
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"Arrangement for periodically increasing the pressure of a gas, especially compressed air, passing through a closed circuit".
The present invention relates to an arrangement for periodically increasing the pressure of a gas, especially compressed air, passing through a closed circuit. The invention applies above all to circuits in which the pressure of the compressed air is transformed into work in a compressed air motor or similar apparatus, and its object is to bring the air relaxed in the motor back to a high pressure before this air enters the engine again.
The invention consists in that in one place of the circuit the air or the gas, by its mixture with the vapor flowing from a nozzle and by the condensation of the latter, is accelerated and the living force transformed into pressure.
The drawing represents, by way of nonlimiting example, an embodiment of the arrangement according to the invention.
The relaxed air leaving: .¯otor 1 passes through a duct
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tion a refrigerant to which cooling water
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Is it a lenée;, this a pipe 4 and withdrawn by an outlet 5.
L "r6frī; sr ::" 1.t - '53rt in, ^ Glrii1-1 coi air tank time, - ¯TÍ.: 6. in sorkc.nt u the cooled compressed air passes through a pipe 6 to a heat exchanger 7 in which it lchi. ;; =? heat with steam produced in a boiler which will be ventilated later. 3n leaving ae 1échazl- -e-u.2 ae heat, the air passes through a pipe 9 provided with a sO'G.paJ8 use reC \ 1.i.ction 8 ei a diffuser 10.
The diffuser opens into a container 11 partially filled with liquid which recipienr. is joined to the inlet of a check valve 1., .van-L, its entry into the receptacle 11, the air is thus supplied, in a manner which will be described later, to a higher pressure, and accumulates in the upper part of the container above a stabilizer device 21 from where it passes through a pipe 13 to the engine 1 in which it is relaxed providing work.
In a boiler 14, superheated steam is produced, preferably water vapor, which passes through a pipe 15 in the heat exchanger 7. It leaves the latter through a pipe 16 which ends in a nozzle 17. arranged in the narrowed part of the diffuser 10. An adjustment valve 18 is interposed in the pipe 16.
The container 11 is provided with a heater 19, and its lower part is connected by a return pipe 20 to the boiler 14.
The operation of the arrangement which has just been described is as follows:
The compressed air, expanded in the engine 1 until the relative pressure is low enough, passes through the cam lization 2 in the refrigerant 3 in which it is cooled. From there, it passes, under the effect of the depression produced by the steam jet exiting the nozzle 17, into the heat exchanger 7 where, receiving heat from the superheated steam which passes
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se from the boiler 14 through line 15 in the heat exchanger, it is accelerated and already brought to a somewhat higher pressure After passing through the reduction valve 8 in which the pressure of the compressed air is transformed into speed , this air travels through pipe 9 to diffuser 10.
In the narrowed part of this diffuser is the steam nozzle 17 to which comes, through the pipe 16, the steam leaving the heat exchanger 7 which steam, even leaving the heat exchanger, is still superheated. The steam leaving the nozzle 17 mixes with the compressed air arriving through the pipe 9 and, by giving an appropriate shape to the nozzle, by suitably adjusting the valves 8 and 18, and by judiciously choosing the temperatures and pressures of the pipe. Compressed air and the tapper, vapor condensation is produced in the air-vapor mixture passing through the diffuser. The heat of condensation thus released is received by the air, producing a further significant increase in speed in addition to the acceleration imparted to the air by the jet of steam exiting nozzle 17.
In the enlarged part of the diffuser 10 the increased speed of the air conveying the water droplets from the condensed vapor is transformed into pressure, and the compressed air which is now under a higher pressure passes through the check valve. 12 in the receptacle 11. Passing through the water reserve in the receptacle, it passes into the upper part of the latter, while the water droplets contained in the air are retained by the liquid.
It follows that only the air which is under an increased pressure reaches the upper part of the receptacle 11 above the stabilizer device 21, this air then passing through the pipe 13 in the engine 1 to relax there by supplying work.
Water returns from the container 11 to the boiler 14 passing through the pipe 20. This is made possible in that the pressure in the container 11 is kept a little higher.
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re to that in the boiler 14, 1 pressure in the vessel II / which can be regulated by means of the heater 19 which is preferably constructed as a heating coil.
Complete emptying of vessel 11 is prevented by a float valve or similar device, not shown, which closes return line 20 when the level of liquid in the vessel drops below a certain value. Various changes are made. likely to be made to the provision which has just been described. This is how the air pipes 9, the diffuser 10, the steam pipe 16 and the nozzle 17 can be multiplied in that several pipes 9 and 16 leave from a common or separate heat exchanger, the diffusers 10 belonging to these pipes opening into a common liquid container 11.
Several pressure increasing devices of the type which has just been described can then be mounted in series, so that the compressed air from the container 11 does not pass directly into the engine,, .lais via a second heat exchanger. heat and a second diffuser in a second container of liquid, the air pressure being further increased, likewise, by mixing with superheated vapor exiting from a second nozzle. In this second stage, the temperature and pressure of the steam must be chosen higher.
The admission of the various cylinders of the engine 1 is preferably adapted in such a way to the degree of compression of the compressed air that the pressure at the end of the expansion is substantially equal to the pressure prevailing in the refrigerant 3.