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" Perfectionnements apportés eux installations motrices avec turbines ".
La présente invention est relative 'à des installations motrices avec turbines du genre de celles que l'on peut utiliser comme machines motrices princi- pales sur des bateaux, des véhicules, stations produo- trices d'énergie ou enalougues ou comme générateurs d' énergie sous forme d'un débit gazeux susceptible de fournir de l'énergie à cause de se chaleur, de se vi- tesse et de se pression ; et elle concerne plus spé- cialement des installations de ce genre fonctionnant avec un cycle ouvert à pression constante ou adiaba- tique.
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Pour des turbines à gaz on a généralement recours à des vitesses élevées pour les aubages et les fatigues et les températures des aubes sont des fac- teurs qui limitent à le fois le rendement et la durée d'usage. Tout ce qui tend à user ou à déformer les aubes des turbines est préjudiciable et, du point de vue métallurgique, il peut être désirable d'éviter tout contact de l'aubage avec les produits gazeux, résultent de le combustion, par exemple les oxydes du soufre.
L'invention a pour but, surtout, de rendre ces installations telles que les produits, résultant de la combustion, ne traversent pas le turbine et d' agencer ces installations de manière qu'elles aient un rendement comparativement élevé pour des frais d' entretien réduits et qu'elles permettent l'usage de différents combustibles ou qualités de combustibles dans une même mechine avec un minimum d'adaptation.
L'invention a pour objet une installation à gaz motrice avec turbine/et qui comporte un compresseur d'air, des moyens avec turbine à air pour entraîner le compresseur et pour fournir de le puissance utile sur son arbre si nécessaire, des moyens de combustion pour brûler du combustible dans l'air d'échappement de la turbine et des moyens pour échanger ou transférer la chaleur, prélevée aux produits de la combustion et pour fournir cette chaleur à l'air comprimé avant que celui-ci traverse lesdits moyens à turbine.
L'invention a également pour objet une ins- tallation motrice avec turbine à gaz et qui comporte un compresseur d'air, un échengeur de chaleur établi dans le débit de celui-ci, une turbine à gaz entraînée par l'air comprimé chaud fourni par l'échangeur de
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chaleur, des moyens de oombustion établis dans l'é- ohappement de la turbine et hors desquels les produits de le combustion,, traversent l'échangeur de chaleur pour réchauffer l'air comprimé à une température minimum de 500 C.
Suivent une autre particularité de l'inven- tion on constitue l'échangeur de chaleur par un régé- nérateur contenant une matrice mise alternativement en contact, en passant, avec les produits de la oombus- tion et l'air comprimé.
L'invention oonsiste également à avoir re- oours à un régénérateur comportent un récipient rota- tif, ayant en substance le forme d'un tambour cylin- drique oreux, qui contient une matière propre à rem- plir la fonction d'une matrice, des subdivisions ség- menteires dudit récipient étant consécutivement amenées sur le passage des produits de combustion (fluide chauffant) et sur celui de l'air comprimé (fluide chauffé). De préférence on subdivise le récipient ou tambour rotatif et dont la paroi constitue, en réali- té, le matrice, en deux chambres par une cloison sé- paratrice établie suivent une corde de le section transversale du récipient, une chambre étant réservée eu fluide chauffent et l'autre au fluide chauffé.
Le régénérateur peut également être agencé de manière qu' il permette le passage, à travers la matrice, d'un courant d'air de balayage pour mitiger certaines pertes et pour entraîner les cendres solides, le carbone et autres impuretés qui, si on les laissait en place, pour- raient être nuisibles au rendement du régénérateur.
L'invention consiste, également, à avoir re- cours à des moyens pour permettre un écoulement en by-pass de l'air comprimé, principalement dans un but
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de réglage mêla également et si on le désire dans un but de réfrigération.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'ex- emple, un mode de réalisation de l'invention.
Les figs. 1 et 2 montrent, schématiquement et respectivement en coupe verticale et en coupe trans- versale, une installation motrice avec turbine à gaz, établie conformément à l'invention.
1, 'installation comprend un carter 1 qui est calorifuge pour éviter les pertes de chaleur et qui comporte une admission d'air 2 et une buse d'échoppé- ment 3. L'air admis alimente un compresseur axial 4, à étages multiples, qui débite, par l'intermédiaire d'un diffuseur approprié quelconque, dans un conduit d'air 5 dont une paroi forme le face externe d'un tambour régénérateur 6, de section annulaire. L'intérieur du tambour 6 est subdivisé en deux chambres 7 et 8 par une cloison 9, établie, en substance, suivant une corde de la section transversale du tambour et dont les bords sont suffisamment près de le peroi interne du tambour pour que les fuites soient minimes.
L'air comprimé, après evotr traversé le matrice 10, convenablement sub- divisée en ségments 10A, 10B, etc., qui forment (avec la structure portante) le tambour, est conduit à l'en- trée d'une turbine à air 11 qui est accouplée direo- tement au rotor du compresseur par l'arbre 12. En sor- tent de le turbine cet air pénètre dans le chambre 8 du tambour 6 mais sur son trajet du combustible est brûlé dans cet air. Ceci est obtenu à l'aide d'un ap- pareil ou brûleur 13 débitent une huile combustible ou à l'aide d'une grille 14, d'un type approprié, sur laquelle brûle du combustible solide.
Comme l'air est
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déjà chauffé, il facilite la combustion tout eu moins pour certains genres de combustibles et l'air chaud peut être utilisé pour obtenir un séahege préliminaire du combustible si cela est avantageux. Après cette com- bustion, les produits gazeux traversent le matrice 10 et sont évacués par la buse 3 en cédant de leur chaleur à la matrice. Le tambour est entraîné e rotation par des moyens moteurs appropriés, y compris des moyens qui prélèvent leur énergie sur l'arbre de la turbine elle- même.
Le cycle est évident et il diffère du cycle plus .orthodoxe et à pression constante d'une turbine à gaz par le fait que le combustible est brûlé en aval de le turbine et que l'air actif est chauffé après com- pression et uniquement per la matrice du régénérateur (excepté qu'un passage inévitable du gaz dans la ma- trice peut contribuer eu réchauffage), Il en résulte, effectivement, que les produits de le combustion et toutes matières solides ou nuisibles,qu'ils peuvent contenir, ne traversent pasla turbine.
De préférence on prévoit pour le régénérateur un courant d'air de balayage et qui, s'il est à une pression convenablement choisie, peut également con- tribuer à assurer l'ét anohéité aux endroits où le tambour doit passer, d'une manière aussi étanche que possible,entre le carter 1 et le cloison séparatrice 9.
A cet effet une prise d'air 15, est prévue entre les étages de le turbine pour aboutir à l'intervalle 16 existant entre le régénérateur et la partie adjacente du carter 1 et qui ne recouvre pas beaucoup moins que deux ségments (10a et 10B) de le matrice. La oloison 9 peut être creuse pour amener de l'air à travers l'un
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et l'autre des intervalles existent de part et d'entra de le cloison 9, et pour assurer l'équilibrage des pressions. On peut ainsi souffler de l'eir, à une pres- sion appropriée, à travers le matrice vers l'intérieur de la chambre chauffante afin de le débarrasser des cendres, etc., et on peut charger le matrice avec le l'air pur avant qu'elle soit traversée par l'en* com- primé.
L'invention envisage également le passage di- reot, en by-pass, d'air comprimé provenant du conduit 5 vers l'entrée de le turbine. Ce courant d'air peut être étranglé, d'une manière réglable, à l'aide d'un registre distributeur 17, ce réglage additionnel per- mettent d'obtenir un effet plus rapide que celui réalisé seulement par un réglage, du débit du oombustible, puis- que ce dernier réglage risque d'agir avec un certain retard si la vitesse de rotation du tambour régénéra- teur est constante ou d'un ordre réduit. Une partie de l'air du by-pass peut être fourni, per exemple le long de l'arbre 12, depuis le compresseur à le turbine de manière à pouvoir refroidir la turbine si nécessaire et aux endroitvoulus.
L'écoulement en by-pass de l'air est réglé, de préférence, à l'aide d'un régulateur entraîné par la turbine et l'alimentation en combustible des brû- leurs 13 et/ou de le grille 14 peut être réglée par des moyens thermostatiques à action lente et qui sont sensibles à le température de la matrice du régénéra- teur. Le vitesse de rotation du régénérateur peut ége- lement être réglée à le mein ou automatiquement, par exemple par des moyens thermostatiques, si nécessaire.
L'injection d'une certaine proportion d'eau dans l'air comprimé peut également être prévue dans les deux cas
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comme un moyen de réglage et quand on désire tailler avec une teneur élevée en humidité ou avec une teneur proportionnée en vapeur dans le fluide actif. pour le démerrege et pour d'autres effets temporales on peut brûler du combustible liquide en emont de le turbine, à l'aide de brûleurs 18 (fig. 1) et/ou même en amont du régénérateur, au côté chauffant, à l'aide de brûleurs 19. Dans ce dernier ces le matrice du régénérateur peut être réchauffée préalablement et d'une manière moins brutale que si le départ. était ef- feotué uniquement à l'aide de la combustion principale (en aval).
REVENDICATIONS
1. Une installation motrice avec turbine à gaz et qui comporte un compresseur d'air, des moyens avec turbine à air pour entraîner le compresseur et pour.fournir de le puissance utile sur son arbre si né- cessaire, des moyens de combustion pour brûler du oom- bustible dans l'air d'échappement de le turbine et des moyens pour échanger ou transférer le chaleur, préle- vée eux produits de le combustion et pour fournir cette cheleur à l'air comprimé avent que celui-ci traverse Restime lesdits moyens à turbine.
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