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"Turbine"
La présente invention concerne'une turbine pour la détente de fluides, ou agents moteurs se trouvant à différentes pressions et se caractérise essentiellement en ce que les fluides considérés sont conduits en courants séparés, par des systèmes d'aubes directrices ou de tuyères, dans des couronnes d'aubes disposées sur le rotor de la turbine et adaptées chaeune au fluide correspondant, c'est-à-dire qu'il est prévu pour le fluide moteur à la plus haute pression, essentiellement des aubes à action, pour le fluide à la plus basse pression, essentiellement des aubes à réaction., et, éventuellement, pour le fluide ou les fluides à pression intermédiaire, des aubes de profil transitoire (ou de profils tansitories).
L'invention est basée sur le fait connu que les aubes à action nécessitent une vitesse d'aubes beaucoup plus réduite Que les aubes à réaction. Si donc .des couronnes d'aubes dans lesquelles doivent passer les fluides/très haute pression sont équipées d'aubes à action, et que les couronnes d'aubes pour le fluide à basse pression sont équipées d'aubes' à réaction, on peut obtenir un bon rendement de la turbinetant pour la partie de turbine mue par le fluide à haute pression que pour celle mue par le fluide à basse pression., L'invention a donc pour but de provoquer aussi rapidement que possible une tellement grande chute de pression des fluides ;
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haute pression , que ceux-si soit mis à égalite avec le fluide à basse pression en ce qui concerne les conditions de pression. Si l'on donne aux aubes à action pour le fluide,, à haute pression uns vitesse périphérique plus grande qu'aux aubes à réaction pour le fluide à basse pression,
on arrive à ce qus la détenue jusqu'à une pression finale determince puisse se faire pour toutes les fluides dans un mène nombre d'étapes. Ceci donne la possibilité de modes de construction plus simples, puisque les différents fluides peuvent être conduits en courents conceltriques à travers des. couronnes d'auoes disposses nadialsme tles unes autour des 'autres sur le même rotor.
Il peut être utile, dans certaines circonstances,de prévoir pour les fluides à haute pression un étage de détente supplémentaire du type à action. Les aubes à action peuvent de la sorte recevoir une vitesse plus faible que les aubes a réaction, de telle manière que le fluide à haute pression se trouve à la sortie de l'étage à action dans les racines conditions que le fluide à basse pression au point de vue énergie potentielle. Dans le cas de grandes différences de pression entre les différents fluides, on peut naturellement prévoir un ou plusieurs étages supplémentaires pour le ou les fluides à haute pression.
Au cas où la turbine doit être actionnée par les gaz d'échappement d'un'moteur à combustion., gaz pris à des pressions différentes, il y a encore une raison supplémentaire d'équiper d'aubes à réaction la partie de la turbine traversée par le gaz à basse pression. En effet, lorsque la charge du moteur à combustion varie, la perte de chaleur du gaz à basse pression varie relativement beaucoup plus que celle du gaz à haute pression. Une turbine à réaction est beaucoup plus sensible à un tel changement qu'une turbine à action. Le rendement de la turbine à réaction ne sera des lors presque pas influencé par des changements dans la charge de la machine.
Dans les dessins ci-annexés se trouvent représentés quelques exemples de réalisation d'une turbine conçue suivant l'invention, et qui est actionnée par des Gaz d'échappement à deux pressions différentes provenant d'un moteur à compustion.
La fig. 1 est une @ompe axialedans le premier exemple de réalisation.
Les fis. . et 5 sont des coupes dans les systèmes d'aubes directrices ou de tuyères et dans les couronnes d'aubes, respecti- vement suivant les lignes II-II et III-III de la fig. 1 . La fig.
4 montre une coupe axiale dans le deuxième exemple de réalisa-tion , et les fig. 5 et6 sont des coupes dans les systèmes d'au- bes directrices ou de tuyères et dans les couronnes d'aubes, res-
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pectivement suivant les lignes V-V et VI-VI de la f ig. 4.
A la fig. l, la conduite d'admission pour les gaz d'é- chappement à pression plus élevée ou pour les gaz à haute pres- sion est désignée pari , et la conduite d'admission pour les gaz à basse pression,par 2. Une paroi de séparation 3 forme une chambre d'admission 4, essentiellement extérieure .pour le gaz à haute pression et une chambre d'admission, 5, intérieu- re , pour le gaz à basse pression.
L'afflux des gaz au rotor 6 est réglé: par des systèmes d'aubes directrices ou de tuyères 7 et 8, montées sur des anneaux concentriques à l'arbre 9 de la turbine et situées dans le même plan. Le rotor est équipé de deux couronnes con- centriques d'aubes 10 et 11, correspondant aux deux systèmes de tuyères 7 et 8, et séparées par une cloison ou paroi inter-' médiaire 12. La conduite d'échappement de.la tuyère est désignée par 13.
Comme on peut le voir sur les fige 2 et 5, qui sont -des coupes à travers les tuyères et les aubes des deux systèmes, les aubes 14 dans la couronne extérieure 7 pour le gaz à haute pression sont essentiellement profilées comme des aubes à action, tandis que les aubes 15 dans la couronne intérieure 11 pour le gaz à basse pression sont profilées comme des aubes à réaction.
Du fait que les aubes à action se trouvent dans la couronne extérieure de plus grand diamètre, leur vitesse sera plus'grande que celle dés aubes à réaction,et les vitesses des aubes ont des valeurstelles que l'on peut obtenir de bons rendements tant dans la partie à action Que dans la partie à réaction.
Il est avantageux, au point de vue des pertes'par manque d'étanchéité et du rendement de la partie à action, delaisser travailler la partie à action avec une-légère surpression. Celle- ci est utilement choisie de grandeur telle que la pression dans l'espace intermédiaire 16 entre les tuyères et le rotor soit à peu près la même pour les aubes à action et pour les aubes à réaction.
Un deuxième exemple de réalisation de turbine fonctionnant avec des gaz à pression différentes et avec des admissions con- centriques pour le gaz à haute pression et le gaz à basse ores- sion est représenté à la Fig. 4 . loi, 17 désigne l'admission pour le gaz à basse pression et 18 l'admission pour le gaz à haute pression. La cloison 19 sépare les admissions l'unie l'autre, de telle sorte que, comme dans l'exemple de. réalisation suivant la fig. l, il se forme deux chambres d'admission 20 et ,:il. Ici, cependant, la chambre d'admission 20 pour le gaz à basse pression se trouve à l'extérieur de la chambre d'admission
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21 pour le gaz à haute pression.
Le gaz à haute pression passe d'aboud dans un système de
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tuyères F..;, de là dans une couronne dl aubes 2;.:) ot uile :';01:,:1.'Ol1n8 d'aubes directrices ";4, ainsi que, fiii#1-e:.iei;t,cLz<ns une autre couronneà aubes 25, prévue en même temps pour le gaz à haute pression et ?our le gaz basse pression. Ce dernier est amené 2 la couronne précitée 25 à travers un système ue tuyères 26. La conduite d'échappement de la turbine est désignée par 27.
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,)Ol11T.W cela a:?l?are1t sur les fis. 5 et 3, les auoes (,,13 la couronne à aubes SO-1l--'.- profilées OO.I11,.e de.-j auoec 1:.:. action et celles de la couronne 25 comme des aubes à réaction. Le gaz à haute pression passe donc, outre à travers une couronne d'aubes à action, aussi à travers une couronne d'aubes à réaction.
Dans cette opération, la chute de température est répar- tie sur les aubes à action etles aubes à réaction de telle sorte que la pression de gaz sur l'aube à. réaction, commune aux gaz à haute et à basse pression soit sensiblement constante tout le long de l'aube, donc aussi bien en avalde .La partie à action qu'en aval des aubes directrices dans la partie à
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réaction pour le gaz à basse :pression,c'est-8-dire dans l'espace 28.
Comme le gaz à haute pression passe dans deux couronnes d'aubes dont l'une a des auoes à action, tandis que le Gaz à basse pression ne passe qu'à travers une seule couronne,munie d'aubes à réaction, la vitesse périphérique prend une valeur
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telle, que l'on ohtie.'it de bons xi1!l:K rendements tant dans la partie de la turbine traversée par le gaz à basse pression que dans la partie de la turbine traversée par le gaz à haute pression.
L'invention n'est naturellement pas limitée aux exemples de réalisation représentés sur les dessins,mais peut être modifiée dans les détails;µ L'invention n'est,par exemple,pas limitée à une turbine seulement pour deux fluides dans des états différents,mais comprend également les turbines pour plus de deux fluides qui ont des pressions différentes et pour les- quels on ménage des admissions concentriques au rctor de la turbine.
Les différences de diamètre entreles différents sys- tomes d'aubes directrices ou de tuyères etles couronnes d'au- bes peuventêtre lus grandes que dans los exemples donnés, en vue d'adapter les vitesses périphériques des aubes aux différents fluides, On peut prévoir plus de deux couronnes d'au- bes montées axialement los unes derrière les autres et la même couronne d'aubes peut être commune à plus de doux systèmes de @
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tuyères concentriques.
Au cas où l'on emploie plus de deux couronnes % concentriques d'aubes et que la couronne extérieure est munie d'aubes à action et la couronne intérieurà d'aubes à réaction, les aubes des couronnes intermédiaires peuvent utilement présenter une -forme' de transition entre les deux aubages précités.
Ci-dessus, il n'est décrit que des exemples de réalisation de turbines suivant l'invention, conçues sous la forme de turbines axiales. L'invention peut toutefois trouver son application sans difficultés également dans les turbines radiales. Dans ce cas, l'adaptation des systèmes d'aubes aux différents fluides peut se faire-avantageusement en prévoyant un nombre différent de couronnes d'aubes en correspondance avec les différents systèmes de tuyères.
Enfin,la turbine suivant l'invention peut aussi être
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construite comme turbine à double rotation ,cest-à-dire avec des couronnes d'aubes directrices tournant en sens inverse des couronnes d'aubes mobiles,grâce à quoi la vitesse des aubes peut être réduite de moitié tout en conservant le même rendement.
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1. Turbine pour la détente de fluides ou agent moteurs se trouvant à des pressions différentes,caractérisée'en ce que les fluides considérés sont conduits en courants séparés à travers des systèmes d'aubes directrices ou de tuyères ,clans des couronnes d'aubes prévues sur le rotor de la turbine , et adaptées chacune au fluide correspondant , c'est-à-dire qu'il est prévu pour le fluide à la plus haute pression, essentiellement des aubes à action, pour le fluide à la plus basse pression, essentiellement des aubes à réaction, et, éventuellement, pour le fluide (ou les fluides) à pressionr intermédiaire, des aubes de profil transitoire (ou de profils 'transitoires).