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BREVET D'INVENTION
Philipp LAHM Turbine à explosion.
La présente invention concerne une turbine à explosion à marche intermittente et compresseur prévu à l'intérieur de la roue à aubes, ainsi qu'un refroidissement réglable et une chambre à explosion disposée à l'extérieur de l'aubage tournant. La présente invention se distingue de ce qui était connu antérieurement en ce que la couronne d'aubes pourvue de surfaces annulaires de chemise de distribution faisant saillie latéralement et logeant en son intérieur le piston rotatif disposé diamétralement avec la chemise du compresseur disposée excentriquement sur paliers,est pourvue de canaux annulaires communiquant entre eux, auxquels l'agent de refroidissement arrive d'un côté frontal de l'arbre de la turbine par un canal du piston rotatif et sort par un second canal du piston rotatif à l'autre extrémité de l'arbre.
Outre la suppression d'organes de distribution dont étaient pourvues jusqu'à présent les turbines à explosion, tels que distributeur à coulisses avec ses organes de transmission du mouvement, qui sont un danger continuel d'arrêts de fonctionnement, le principal progrès de l'invention, consiste
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en ce que les parties soumises principalement aux températures élevées, la couronne d'aubes, le piston rotatif et l'arbre sont refroidis directement, tandis que la chemise du compresseur l'est suffisamment indirectement, ce qui a également un effet favorable sur l'air qui sera soumis à la compression, lequel, à température basse, offre moins de résistance à la compression.
Au dessin annexé est représenté, à titre d'exemple, l'objet de la présente invention, et notamment : Fig.l représente une coupe,suivant la ligne 1-I de la fig.2, de la turbine à explosion.
Fig.2 une coupe suivant la ligne 11-11 de la fig.l, le rotor partiellement en coupe, partiellement en vue.
Fig.3 une coupe suivant la ligne III-III ae la fig.l
La turbine comporte le rotor qui est la partie mobile tournante, et l'enveloppe (stator), la partie fixe.
L'enveloppe 1 contient les paliers de l'arbre de la turbine 2 et la chambre à explosion 3, qui utilement aura une forme sphérique. Celle-ci va en se rétrécissant vers l'aubage du rotor. L'arrivée de l'air de combustion nécessaire dans la chambre à explosion 3 se fait par des canaux d'amenée 4. A l'aide d'une pompe à injection le combustible est injecté d'une maniè- re connue dans la chambre à explosion, complètement close au moment de l'explosion. Ce n'est qu'après que l'explosion est terminée que l'effet de l'explosion des gaz agit sur les aubes du rotor, comme il est exposé plus loin.
Pour utiliser complètement la détente des gaz (moyen d'action) des gradins de retenue 5, à réaction, ont été prévus à proximité de la chambre à explosion', dans l'enveloppe 1, lesquels gradins permettent une utilisation presque complète de l'énergie produite par l'explosion. Le rotor continuant sa révolution, les résidus de l'explosion s'échappent par des orifices d'échap- pement de l'enveloppe 1 vers l'extérieur. On peut maintenir
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à n'importe quelle température les parois de la chambre à explosion 3¯, qui est disposée en dehors des aubages du rotor, de telle sorte que la combustion peut se faire dans les meilleures conditions thermiques.
Vu que la combustion se fait dans une chambre complètement close (comme il sera exposé plus loin), donc techniquement sans perte de tension, on peut compter que le carburant donnera un rendement en force produite, tel qu'il n'a jamais été obtenu, dans un moteur à pistons.
Le rotor comprend d'abord une couronne tournante 7 pourvue d'aubes 8, tournant dans l'enveloppe 1. Ces aubes sont formées par des alvéoles pratiquées dans la couronne '7 du rotor et reçoivent la poussée d'énergie de l'explosion-dans la chambre 3. Les aubes 8 sont limitées par des parois latérales, qui empêchent l'écoulement d'énergie en direction latérale et les effets de la chaleur sur l'enveloppe 1 dans la même direction. La couronne d'aubes 7 est pourvue des deux côtés, sur un diamètre raccourci, de surfaces annulaires de chemise de distribution 9,avec des lumières de distribution 10 correspondantes. Perpendiculairement à ces lumières, ont été prévues dans la partie supérieure de l'enveloppe 1, des ouvertures 12 pour l'aspiration de l'air frais de combustion.
Les lumières de distribution 10 règlent d'une part l'arrive de l'air frais à la chambre de 'compression et d'autre part le retour de l'air comprimé par la conduite d'amenée 4 vers la chambre d'explosion 3.
La couronne d'aubes 7¯ est reliée solidement à l'arbre 3. au moyen d'un plateau 13 (piston rotatif) disposé diamétralement. L'espace intérieur de la couronne d'aubes 7 et la chemise de distribution 2 sont séparés en deux parties par ce plateau ou piston rotatif 13., lesquelles parties, par la disposition de la chemise de compression, forment deux espaces en forme de faucille 14-15. Le compresseur ou chemise de
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compression est formé par deux cylindres creux 16-17 ajustés par rodage, qui par rapport au centre du rotor de l'arbre 3¯ ,
sont disposés excentriquement dans des paliers disposés dans des alvéoles de l'enveloppe 1 de telle façon que la chemise de compression 16-17 glisse avec son point le plus bas sur la surface intérieure de la chemise de distribution 9. Le plateau ou piston rotatif 13, traverse la chemise du compresseur 16-17. Afin d'égaliser les différences résultant de la rotation du piston rotatif 13 et de l'excentricité du mode de support de la chemise du compresseur 16-17, chaque cylindre 16-17 de l'enveloppe du compresseur est pourvue d'échancrures décalées 18,19, correspondant à la largeur du piston rotatif 13, qui permettent la compensation. Chacun des deux espaces de compression 14-15 reste étanche par la disposition contraire de ces échancrures.
Les petites fuites ne se font pas sentir grâce au grand nombre de tours. Entre les deux chemises 16-17 se trouvent de petites rainures de graissage, qui pourvoient les surfaces de friction d'huile.
Les parties graissées ne venant pas en contact direct avec l'explosion, le graissage reste relativement longtemps efficace. La chemise de distribution 9 comporte des ouvertures 20-21 disposées sous la chemise de compresseur 16-17 latéralement à son point de contact avec la surface intérieure de celle-ci, servant à l'évacuation de l'air comprimé aux canaux 4 et à la chambre d'explosion 3. Le segment fermé de la chemise de distribution 16-17 bouche, pendant la compression, le canal d'amenée 4 du côté de la chambre d'explosion 3, ainsi que les ouvertures d'entrée dans l'enveloppe vers l'extérieur. Par cette fonction de la chemise de distribution, tout autre mécanisme de distribution devient superflu.
Pendant le travail, la couronne d'aubes 7. tourne avec la chemise de .distribution 16-17 et -le piston¯ rotatif 13, en direction
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de la flèche a-b. Par cela, l'espace de compression en forme de faucille 14 est rétréci et en atteignant le canal de déversement 4. ouvert pendant cette phase, l'air comprimé est évacué dans la chambre d'explosion 3. par ce canal. Dans le dispositif décrit, il n'a été traité que l'espace de compression extérieur. L'espace moins grand de compression intérieur peut également contribuer au processus du travail après avoir été adapté par de petites modifications de la construction, par quoi quatre explosions ont lieu pendant chaque révolution.
Le refroidissement des parties tournantes est une des nécessités les plus essentielles pour les turbines à explosion.
Sous ce rapport, on a déjà fait des propositions, qui pourtant n'ont pas mené à un résultat.,L'enveloppe extérieure même possède un'refroidissement suffisant, aussi l'inventeur s'estil évertué à refroidir avant tout les parties tournantes à l'intérieur de la turbine,, et. des canaux permettant l'admission des moyens.de refroidissement sont prévus à l'intérieur des parties tournantes, dans la couronne d'aubes 7, le piston rotatif 13 et l'arbre 2, donc les parties exposées aux températures les plus élevées. L'arbre de la turbine ±¯ est perforé aux deux extrémités, pourvu -de conduites d'entrée et de sor- tie 22,23, auxquelles correspondent des ouvertures 24,25, à l'intérieur du piston rotatif 13.
Ces dernières aboutissent dans des causaux annulaires 26,27 à l'intérieur de la- roue d'aubes 7. Ces causaux annulaires sont réunis entre eux. par d'autres canaux disposés transversalement au sens de rotation de 'la couronne d'aubes 7. L'agent de l'élément refroidissant introduit sous-pression s'écoule en direction des flèches (fig,
3) à l'intérieur des parties de la turbine qui tournent, l'arbre 2, le piston rotatif 13, la couronne d'aubes 7, refroidissant indirectement aussi la chemise du compresseur 16-17. Les canaux 24-25 dans le piston rotatif 13, peuvent, à l'intérieur
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de celui-ci, aller en sens inverse.
Le mode de refroidissement prévu empêche tout passage du moyen de refroidissement, eau ou vapeur d'eau, dans les espaces de compression 14-15, et par là même aussi dans la chambre d'explosion 3. En refroidissant l'arbre le moyen ae graissage des coussinets de l'arbre est également soustrait à une température trop élevée. L'air de compression est également favorablement in- fluençé par le refroidissement et entre à basse température dans la chambre d'explosion 3, dans laquelle il s'échauffe rapidement aux parois chaudes, recevant ainsi une surpression additionnelle.
Par l'ouverture prématurée des canaux de passage 4 l'air de balayage est soufflé à travers la chambre d'explosion et les aubes, ce qui évacue les restes de gaz.
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PATENT
Philipp LAHM Explosion turbine.
The present invention relates to an intermittently running explosion turbine and compressor provided inside the paddle wheel, as well as an adjustable cooling and an explosion chamber arranged outside the rotary vane. The present invention differs from what was previously known in that the vane ring provided with annular distribution liner surfaces projecting laterally and accommodating inside it the rotary piston arranged diametrically with the compressor liner disposed eccentrically on bearings, is provided with annular channels communicating with each other, from which the cooling medium arrives on a front side of the turbine shaft through a channel of the rotary piston and exits through a second channel of the rotary piston at the other end of the 'tree.
Besides the elimination of distribution members with which the explosion turbines were provided until now, such as slide distributor with its movement transmission members, which are a continual danger of shutdowns, the main progress of the invention, consists
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in that the parts subjected mainly to high temperatures, the blade crown, the rotary piston and the shaft are cooled directly, while the compressor jacket is cooled sufficiently indirectly, which also has a favorable effect on the air which will be subjected to compression, which, at low temperature, offers less resistance to compression.
In the accompanying drawing is shown, by way of example, the object of the present invention, and in particular: Fig.l shows a section, along line 1-I of Fig.2, of the explosion turbine.
Fig.2 a section taken on line 11-11 of Fig.l, the rotor partially in section, partially in view.
Fig.3 a section along line III-III ae fig.l
The turbine comprises the rotor which is the rotating mobile part, and the casing (stator), the fixed part.
The casing 1 contains the bearings of the shaft of the turbine 2 and the explosion chamber 3, which will usefully have a spherical shape. This tapers towards the rotor blade. The necessary combustion air enters the explosion chamber 3 via supply channels 4. Using an injection pump, the fuel is injected into the chamber in a known manner. with explosion, completely closed at the time of the explosion. It is only after the explosion is complete that the effect of the gas explosion acts on the rotor blades, as discussed below.
To fully use the gas expansion (means of action) retaining steps 5, reaction, have been provided near the explosion chamber ', in the casing 1, which steps allow almost complete use of the. energy produced by the explosion. As the rotor continues to revolve, the residue from the explosion escapes through the exhaust openings of the casing 1 to the outside. We can maintain
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at any temperature the walls of the explosion chamber 3¯, which is arranged outside the rotor blades, so that combustion can take place under the best thermal conditions.
Since combustion takes place in a completely closed chamber (as will be explained later), so technically without loss of voltage, we can expect that the fuel will give a yield in force produced, such as it has never been obtained. , in a piston engine.
The rotor first comprises a rotating ring 7 provided with blades 8, rotating in the casing 1. These blades are formed by cells formed in the ring '7 of the rotor and receive the energy thrust of the explosion. in chamber 3. The vanes 8 are limited by side walls, which prevent the flow of energy in the lateral direction and the effects of heat on the casing 1 in the same direction. The vane ring 7 is provided on both sides, over a shortened diameter, with annular distribution liner surfaces 9, with corresponding distribution openings 10. Perpendicular to these openings, there are provided in the upper part of the casing 1, openings 12 for the intake of fresh combustion air.
The distribution ports 10 regulate on the one hand the arrival of fresh air to the compression chamber and on the other hand the return of the compressed air through the supply line 4 to the explosion chamber 3. .
The blade ring 7¯ is securely connected to the shaft 3. by means of a plate 13 (rotary piston) arranged diametrically. The interior space of the blade ring 7 and the distribution sleeve 2 are separated into two parts by this rotary plate or piston 13., which parts, by the arrangement of the compression sleeve, form two sickle-shaped spaces 14-15. The compressor or jacket
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compression is formed by two hollow cylinders 16-17 adjusted by lapping, which in relation to the center of the rotor of the shaft 3¯,
are arranged eccentrically in bearings arranged in cells of the casing 1 so that the compression sleeve 16-17 slides with its lowest point on the inner surface of the distribution sleeve 9. The rotary plate or piston 13 , passes through the compressor jacket 16-17. In order to equalize the differences resulting from the rotation of the rotary piston 13 and from the eccentricity of the support mode of the compressor jacket 16-17, each cylinder 16-17 of the compressor shell is provided with offset notches 18 , 19, corresponding to the width of the rotary piston 13, which allow compensation. Each of the two compression spaces 14-15 remains sealed by the opposite arrangement of these notches.
Small leaks are not felt thanks to the large number of turns. Between the two liners 16-17 there are small grease grooves, which provide the oil friction surfaces.
Since the lubricated parts do not come into direct contact with the explosion, the lubrication remains effective for a relatively long time. The distribution jacket 9 has openings 20-21 arranged under the compressor jacket 16-17 laterally at its point of contact with the interior surface thereof, serving to discharge the compressed air from the channels 4 and to the explosion chamber 3. The closed segment of the distribution jacket 16-17 seals, during compression, the supply channel 4 on the side of the explosion chamber 3, as well as the inlet openings in the envelope outward. By this function of the distribution jacket, any other distribution mechanism becomes superfluous.
During operation, the blade ring 7. rotates with the distribution sleeve 16-17 and the rotary piston ¯ 13, in the direction
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of arrow a-b. By this, the sickle-shaped compression space 14 is narrowed and by reaching the discharge channel 4. opened during this phase, the compressed air is discharged into the explosion chamber 3. through this channel. In the device described, only the outer compression space has been treated. The smaller interior compression space can also contribute to the working process after being accommodated by small construction changes, whereby four explosions occur during each revolution.
The cooling of the rotating parts is one of the most essential necessities for combustion turbines.
In this respect, proposals have already been made, which, however, have not led to a result., The outer casing itself has sufficient cooling, so the inventor made every effort to cool the rotating parts first. the interior of the turbine ,, and. channels allowing the admission of cooling means are provided inside the rotating parts, in the crown of blades 7, the rotary piston 13 and the shaft 2, therefore the parts exposed to the highest temperatures. The shaft of the turbine ± ¯ is perforated at both ends, provided with inlet and outlet ducts 22,23, to which correspond openings 24,25, inside the rotary piston 13.
The latter end in annular causals 26,27 inside the blade wheel 7. These annular causals are joined together. by other channels arranged transversely to the direction of rotation of the ring of blades 7. The agent of the cooling element introduced under pressure flows in the direction of the arrows (fig,
3) inside the parts of the turbine which rotate, the shaft 2, the rotary piston 13, the vane ring 7, indirectly also cooling the compressor jacket 16-17. The channels 24-25 in the rotary piston 13 can, inside
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of it, go in reverse.
The cooling method provided prevents any passage of the cooling medium, water or water vapor, into the compression spaces 14-15, and thereby also into the explosion chamber 3. By cooling the shaft the medium ae Lubrication of the shaft bearings is also subtracted at too high a temperature. The compression air is also favorably influenced by the cooling and enters the explosion chamber 3 at low temperature, in which it heats up rapidly at the hot walls, thus receiving an additional overpressure.
By the premature opening of the passage channels 4 the purging air is blown through the explosion chamber and the vanes, which evacuates the gas residues.