BE478902A

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Publication number: BE478902A
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Description

DISPOSITIFS RECUPERATEURS D'ENERGIE
La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux dispositifs récupérateurs d'énergie da type comprenant une turbineà gaz à explosion à volume, constant. Elle a trait, plus particulièrement à une méthode et à un appareil nouveaux peur l'utilisation de l'énergie des'Gaz d'échappement produite par la combustion de chargessuccessives d'un mélange combustible dans une chambre dont le volume reste cônstant ou sensiblement constant pendant l'échappement des gaz brûlés et l'admission des charges gazeuses fraîches,
Dans .la mise en, pratique de la méthode de l'invention, l'aide de l'appareil nouveau,

l'échappement de gaz brûles.de la chambre à combustion et l'introduction de charges fraîches dans'ladite chambre, s'effectuant de manière à utiliser les phénomènes d'échappement-explosion et d'admission-ce,spiration et ladite chambre est,. par conséquent, auto-évacuatrice et auto-aspiratrice, de sorte qu'il n'est pas nécessaireddellui fournir de l'air.ou du gaz sous pression en vue du balayage,ou de l'introduction des gaz. Les gaz brûlés quittent la chambre sous forme de masse à une grande vitesse, et, lors de leur déplacement les éloignant de la chambre; l'énergie dynamique

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des gaz est lt-i.li;,0c .i.;,:.lr actionner une; turbine.

Ladite tur- bine, qui est l'une des c"',""r:.ctr:Ti;;tiqueG"del1',nvnï'1tiD1;,r:eGt c1i.n)osr:e par rapport a 1.". chamhre et i; , #ir ; ; L <1 de.telle manière que 1' en ¯.t¯a,ilF:lent du. color de le.. turbine par l'impulsicn des Gaz, non seulement ne nuit t 1)8.13 ,;.i.J.tJ ;',fonctionneml:;n,t, 'c:è. la ,chô.1J.- bre pc;r.netta,nt d'utiliser les )]u:noJt1Gncs d'.cna.lel:aent-:pln- sion et d*admission-aspiration, Mais au contraire facilite l':.1tiliG;Üion desdits phénomènes? Le rotor do la Laibine actioi1- n'-' par le J: a.z peut être utilise pour effectuer an travail et, de .:,ilJL1, 1e s c a. <. :,ont, 1, e i i:: . :au ;e. ;n 1 n <? cour; pression au-delà de la turbine et =;<;ç>1,o>.és alors pour effectuer an travail par leur
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détente.
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Dans le:¯w,pi:.rcils -antérieure, rccupcra.beurs de puissance 1. tclroine a [;8.2 il, volume constant;, des charaes successives d'un mélange combustible sont', brûles clans une clm.lnbïe de combustion a volume constant et, âpres la, combustion de chaque cl.i;zi"ue, la. chambre doit t 0f.mc h:1.lD.yrÍ.e des L';;3. sous pression qui restent en arrière après l'échappement et ladite c c li.;:.; ih 1 doit être rem- plie a nouveau par une nharre fraîche.

Dans les i.nsta,7¯la,tions, dans lesquelles 1'Echappement-explosion et 1'admission-aspi- ration ne sont pas utilises pour le fonctionnement des cham- bras, l'expulsion des U..z résiduels et la recharge de lé1..:cham- bre sont effectuées par le balayage qui exice pour expulser 1t.es.s' 1>rûlês l'introduction d'air ou des raz sous pression dans la cllia.tnh-re a l'instant approprie de chaque cycle de fonction- ne;aen".1 En cons'.aence, de telles installations nécessitent, pour leut fonctionnement;, un ventilateur ou compresseur fou.r- 1 naissant le milieu gazeux comprima.

La mise en action d'un tel ventilateur ou compresseur dépense Inutf1èentLurle .r;hid.d,cr:,ti¯o.; la, puissance, ce qui réduit le débit net de l'installation.et,;,

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e.nt9ut:s ,ùiJ;,erbm.il:aageGdê' j(a.:c{lHlbre des gaz brûlés résiduels, à l'aide de gaz ou d'air sous pression utilisé pour recharger la chambre se traduit par un mélange des gaz brûlés avec la charge fraîche et par une pollution de cette-dernière, d'où une perte de la puissance susceptible de se dégager de la charge contenue dans 'l'intérieur de la chambre de combustion, lors de la combustion de ladite charge.

Le fonctionnement de moteurs à combustion interne à deux temps est analogue à celui des turbines à gaz à volume cons- tant en ce que le piston ne se déplace pas sensiblement pendant la période au cours de laquelle ont lieu l'échappement et l'ad- mission, de sorte que le cylindre peut. être considéré comme ayant un volume pratiquement constant. De plus, de tels moteurs dans lesquels l'échappement-explosion et l'admission-aspiration ne sont pas utilisés, exigent de l'air ou du gaz comprimé pour le balayage et la recharge du cylindre, d'où une réduction cor- respondante du débit net, par suite de 'la consommation de puis- sance pour comprimer le milieu et par suite de la pollution des charges fraïches par les gaz résiduels au cours du processus de balayage.

Dans le fonctionnement, tant des turbines à gaz à vo- lume constant que des moteurs à combustion interne à deux temps dans lesquels de l'air ou du gaz sous pression sont utilisés pour le balayage et la recharge, la pression des gaz à l'inté- térieur du système d'échappement détermine -la pression du mi- lieu comprimé et la puissance nécessaire pour effectuer cette compression.

Même lorsque la pression des gaz dans le système d'échappement est relativement faible, par exemple de l'ordre de quelques millimètres de mercure, la perte de puissance pour l'entraînement du ventilateur est appréciable et, lorsque

la, pression- des gaz dans le système d'échappement est aug- mentée, la perte de puissance augmente également et l'opé- ration de balayage devient plus difficile et peu satisfaisante
Dans un certain nombre de brevets antérieurs américains du, demandeur, par exemple n 2.102.599, 2.123.569, 2.130.721, 2.131.959;

et 2.144.065. un moteur à combustion interne 'à deux temps a été décrit,conçu et actionné de telle manière qu'il puisse utiliser les phénomènes d'échappement-explosion et d'ad- mission-aspiration et les mêmes données s'appliquent également à. la. conception et à la mise en action de la chambre à combus- tion d'une turbine à gaz à explosion.

Dans un moteur fonc- tionna.nt de manière à utiliser l'écha.ppement-explosion, comme exposé, dans les brevets mentionnés ci-dessus, immédiatement après l'ouverture de l'orifice d'échappement dans la. mesure et selon l'intervalle de temps convenables, les gaz brûlés qui se trouvent à l'intérieur du cylindre réagissent contre les parois dudit cylindre de telle manière que leur masse est accélérée dans une direction tendant à les faire sortir à. tra- vers les orifices d'échappement. La vitesse acquise par la masse des gaz brûls augmente alors jusqu'à ce que le moment de la. masse devienne finalement si grandeque la,dite masse cesse de réagir contre les parois du cylindre.

A cet instant, la période d'accélération de le. masse des gaz brûlés touche .. sa. fin et la masse continue à se déplacer en sortant et en s'éloignant du cylindre à une grande vitesse en vertu de son moment. Au cours de la, période d'accélération) la masse des gaz brûlés dans son échappement-explosion entraîne et accé- lère les gaz. inertes qui se trouvent sur son parcours dans le tube d'échappement à proximité de l'orifice d'échappement

du cylindre et la masse de gaz inertes ainsi entraînée et accélérée est intégrée à la masse de gaz brûlés qui produit l'accélération.

La masse combinée de gaz inertes et brûlés ainsi accélérée pendant la période d'accélération des gaz brûlés qui peut, par simplification, être représentée par répression " masse de gaz d'échappement ", et qui se compose 'des gaz brûlés et des gaz inertes qui se trouvent entre les- dites gaz brûlés et le front d'accélération se déplaçant à travers lesdits gaz inertes, atteint sa vitesse et son mo- ment maxima dans le processus d'échappement-explosion lorsque les gaz brûlés commencent à quitter le cylindre sous forme de masse, ce qui se produit lorsque la période d'accélération de la masse des gaz d'échappement est achevée .par la cessa- tion de la réaction des gaz brûlés' contre les'parois du cy- lindre.

En conséquence, à la fin de la période d'accélération la masse des gaz d'échappement a son énergie dynamique maximum.

La vitesse de propagation du front d'accélération à travers les gaz inertes dans le tube d'échappement des gaz à proximité de leur orifice d'échappement au cours de l'aacé- lération des gaz brûlés est de l'ordre de 650 à 1300 mètres par seconde et peut être beaucpup plus élevée encore. La vitesse avec laquelle le front d'accélé,ration se déplace dépend de l'intensité de l'explosion des gaz d'échappement hors de la chambre, qui dépend à son tour de la quantité d'énergie li- bérée par la combustion du mélange, énergie acquise par les gaz brûlés.

L'intensité de l'explosion dépend aussi de la petitesse de l'intervalle de temps au cours duquel une surfa-

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ce suffisamment la.rte de 1(oriiice;'d'éch;àppei,ient est ouverte pour permettre l'échappeitenq-expl,osion, et du volume de la masse de Gaz inertes qui doit être accélérée shml tal10-ment avec la masse de Gaz brûlés. La vitesse de déplacement de la, masse des gaz d'échappement varie selon les facteurs ci-des-
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sas mentionnés et, en pratique, de 325 nôtres à plus de mil- le mètres par seconde. La position du front d'accélcra.tion qui se déplace b, travers les gaz inertes peut être déter- minée l'aide d'un oscillographe a faisceau cathodique ou par d'autres moyens convenables.

Lorsque la masse de gaz d'échappement se déplace à tra- vers le tube d'échappement des gaz du moteur après la fin de la période d'accélération des gaz brûlés, ladite mase en- traîne, comprime et déplace la masse des gaz inertes qu'elle
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rencontre sur son paroonrs, et la, vitesse et l'énergie àyna.- mique d'" la masse des ga. d'échappement diminuent constata- ment par suite du travail ainsi effectué.Un Î'rol1tlde pression se développe intérieurement a la masse mobile des gaz d'échap- nement et aux Gaz inertes sur lesquels aEit ladite masse et; dans ce front, l'énarGie dynamique de la masse fies cs-z d'é- chappement est transformée en énergie potentielle de pression u ze;zse.

Lorsque la masse des CEl.;', d'échappement a perdu toute son éncreie dynamique, un front de pression élastique se for- me et de front explose immédiatement, ce qui a pomreefiEè'LdGe rejeter la, masse de gaz, comprenant les gaz brûlés qui ont contribué à la formation dudit, front; de pression
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vsrs le cylindre. La masse de ut:.z d'échappement peut, en..conséquence}, être considérée comme rebondissantnvera le

cylindres sur le front de pression explosant. Si l'orifice d'échappement est obturé avant que la masse des gaz refoulés n'atteigne le cylindre, lesdits gaz ne peuvent pénétrer dans ledit cylindre et ,par conséquent, ne peuvent agir de manière nuisible sur son contenu.

Le déplacement sous forme de masse des gaz du cylindre par échappement-explosion laisse donc le cylindre vide de sorte qu'il n'est pas nécessaire, comme dans les moteurs n'utilisant pas l'échappement-explosion, de four- nir au cylindre de l'air ou du gaz sous pression pour le bac layage ou expulsion des gaz.

Lorsque-les gaz brûlés cessent de réagir contre les parois du cylindre, que l'accélération des gaz disparaît et que les gaz sortent du cylindre à une grande vitesse sous for- me de masse en vertu du moment acquis, la masse de gaz qui se déplace vers l'extérieur laisse derrière elle un vide dans le cylindre.-
Dans le chargement du cylindre d"un moteur à combustion interne effectué de manière à utiliser le phénomène de l'as- piration, les gaz frais ou mélange combustible explosent vir- tuellement depuis l'extérieur du cylindre vers le vide laissé dans ledit cylindre comme décrit ci-dessus.

L'utilisation de l'aspiration des gaz frais est complétée par l'ouverture de l'orifices d'admission dans la mesure et dans l'espace de temps convenables approximativement au moment où les gaz brûlés quit- tent le cylindre sous forme de masse et, lorsque le cylindre a été ainsi rempli par aspiration, l'orifice d'admission est obturé, soit avant, soit après l'obturation de lorifice d'é- clatement suivant le type de moteur, et la charge du cylindre

est ainsi accomplie.

Afin d'accomplir l'échappement-explosion au cours duquel les gaz brûlés sont projetés sous forme de masse hors du, cy- lindre une grande vitesse, la, surface de l'orifice d'échap- pement ouverte au moment où les gaz quittent le cylindre sous forme de masse,doit être convenablement proportionnée parrap port port à la, section transversale du cylindre, comme exposé dans les brevets ci-dessus mentionnés.

Dans certaines insta.l- lations la surface ouverte de l'orifice d'échappement peut être écale ou même inférieure au quart de la section trans- versa,le de la. chambre de combustion.La surface effective ma- ximum d'ouverture de l'orifice d'échappement est eggle à la section du cylindre, mais en pratique, il est suffisant d'ou- vrir ledit orifice suivant la moitié ou un peusplus de la moi tié de la section totale.

Le temps nécessaire a l'ouverture de l'orifice d'échap- peinent dans la, mesure ci-dessus définie, varie selon les ins- tallations. Si la. masse des gaz d'échappement, est accélérée et, par conséquent, acquiert son énergie dynamique en l'es- pace de 1/130 de seconde, le moment de la nasse suffit à pro duire $ne, aute-vacuation du cylindre et suffit éga- lement à assurer une admission-aspiration satisfaisant à la pression atmosphérique et sans l'aide d'un ventilateur ou d'un dispositif analogue, En pratique, on obtient une auto-évacua- ,.ion satisfaisante du cylindre par échappement-explosion,

lors que la masse des gaz brûlés est accélérée et commence à se déplacer par la seule vertu de son moment en l'espace de 1/300 de seconde, mais un intervalle d'accélération plus court, par exemple de l'ordre de 1/430 de seconde augmente le moment de

la masse. Une utilisation parfaite du processus d'échap- pement-explosion est obtenue dans un cylindre conçu convena- blement, lorsque l'ouverture d'un orifice d.'échappement ayant une section égale à environ la moitié de la section trans- versale du cylindre S'effectue pendant le plus court des in- tervalles de temps ci-dessus mentionnés.

Le phénomène d'admission-aspiration est d'une nature analogue à celui d'échappement-explosion en ce'que, dans l'un et l'autre desdits phénomènes, un milieu à une pression don- née emplit par explosion un espace qui contient un autre ;ni- lieu à une pression plus faible. Dans l'échappement-explosion les gaz brûlés à l'intérieur du cylindre ont une pression initiale, plus élevée que les gaz inertes à l'intérieur du -tube d'échappement, tandis que dans l'admission-aspiration, l'air ou le mélange combustible à 1''extérieur du cylindre sont à la pression atmosphérique ou à une pression plus élevée que la pression atmosphérique et ils viennent remplir le vide existant à l'intérieur du cylindre.

En raison de la similitude qui existe entre les deux phénomènes, il est nécessaire, pour utiliser l'admission-aspiration d'une manière satisfaisante pour .la recharge du cylindre, d'ouvrir l'orifice d'admission dans une mesure et dans un intervalle de temps ayant approximati vement le même ordre de Grandeur que ci-dessus établi en ce qui concerne l'orifice d'échappement., '
Bien que les charges fraîches puissent être introduites, dans une chambre à combustion ou dans-le cylindre d'un moteur combustion interne fonctionnant'de manière µ. utiliser l'é- chappement-explosion et l'admission-aspiration,. à la pression

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a.tmosnhéidue lesdites charges peuvent 4bcaleinent si on le ct : ire, être à une pression supérieure a. la pression 8,t1.lOS- pherique.

Dans ce dernier cas; la chambre ou cylindre (te:leure .,.to- v< cu trice et o.uto-asl)iatricep et la pression plus élevée des charges SG#'t surtout lz ct.alnenter le: niverw de pros- si.on a travers l'ensemble ou système. Les éJ1,Z brûles qui't- tant l'espace de r::OLÜ1Listic.n sous foi'ttie de nn.3::Jn hune vi- ;:;'3;;80 11;),1 istique ont alors une ylus ,'Jr=LnC3e 8np.rcie dynamique et l' in:: t ,ll.tion fonctionne i<.ve<; un <ébit )lLlc lev6.

')c,.Yls la demande da brevet africaine n L)68.1<JC' du de!':'- ,1.,ii<J¯ea.: déposée 1. 1,5 avril 1,Eé>1w il il é1,(; décrit un récu11é- i,;i,-teai de puissance comprenant une turbine à GD.Z in. volume
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constant et comportant une chambre de combustion dans laquelle
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sont bruléesjdes C1l.F:rk;eS successives d'un mélange combustible.' La cW.LÙ1 1'e fonctionne de manière a utiliser 1 9 ' c:clla,;,elnent- explosion et l'admission-aspiration et les blLZ d'échappement chassie de ladite chambre traversant un t.ube rl' (ClJ.D.ll1)emcnt qui les conduit ç. une chambre de détente.

Le,"1.t tube est d'une Forme et d'une section transversale telles que la masse des c;o.z d'échappement quittant la. chambre'déplace les j;>z inertes li l'intérieur du tube vers l'avant sur une distance considérable à travers ledit tube avant qu'un front de pres- . sion ce refoulement ne se développe et ne fasse explosion.
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L'un des deux orifices d'échappement ou d'admission est forme
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avant que les [;,1Z refoulas par le front de pression n'atteigne l'orifice d'échappement et, de cette manière, les L:,cz, sont C]1Lêw.Gc.sins sous pression dans le tube et dans lu chambre d-e deLcnte et leur détente peut é Lhc utilisée pour effectuer un A

travail. Accet effet, la, chambre de détente est relire à l'entrée d'une turbine et les gaz emmagasinés actionnent le rotor de ladite turbine avant d'être évacués.

Dans une installation analogue à celle décrite dans la, demande ci-dessus Mentionnée, il est avantageux, d'obtenir une a.ccélération maximum de la masse des gaz d'échappement de manière à ce que ladite masse puisse acquérir une vitesse et une énergie dynamique maxima.

Toute diminution du taux de l'énergie d'explosion par suite de l'emploi d'une partie de l'énergie à l'accélération de la'masse des gaz d'échappement se traduit par une diminution de la vitesse laquellela mas- se des gaz brûlés quitte la chambre) ce qui nuit à l'auto- évacuation convenable de le,dit.::

chambre et à sa recharge par la seule action des gaz, Pour éviter une telle réduction du taux d'énergie explosive susceptible d'accélération une masse de gaz d'échappement, il est avantageux de réduire la masse desgaz inertes dans le tube d'échappement, au voisinage de l'orifice d'échappement, au moment ou une masse degaz brûlés à l'intérieur de la chambre amorce son échappement-explosion.

Toutefois, dans l'installation décrite dans la demande ci- dessus mentionnés, dans laquelle la détente de gaz d'échap- pement emmagasinée sous pression dans le tube d'échappement des gaz et dans la chambre de détente, est utilisée pour ac- tionner une turbine, il est avantageux d'augmenter la pres- sion des gaz emmangasinés de manière à accroître le débit ,de ladite turbine. Une telle augmentation de la pression des gaz emmagasinés augmente son tour le volume de la masse de gaz inertes faisant obstacle au déplacement desgaz brûlés

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pendant leur accélération l±, par :;,ii[,<i, di;,iin;;,e 1.F. 'itese et le on de ladite se.

Il ont :vi.r1Ci1t, par conséquent, ,1 L; e , Une telle e 1 o ;= 1: .-, i 1 1 . i . i r, n , la p 1 ;-; s sq 1 :-. dc :s E ; :. z e;<iis:.i zo,- >1#1];; 'n<; doit ;1118 excéder une valeur d'tcri.lincc l'avance ".fin gJe 1<->1ìts C/J.z ne prissent n'o p¯>ii;e;. r.:. ce que lu hiaosc d.ns CI' <i' écha.pj=e;.;ient .x.#çjaié#e lUle 1.c<,>]1<iii;.iion et un nouent convenables pour assurer anc a'ii.lisi:.tioii or'.tisfr'isante de l'c'- ch;;.jppe;iieri-t-erplonion et de 1':->.i;-.tissioii-a,spi.i#..Li.an. Il ect 8(;1.,.18-' nient évident que ces conditions Li .>iLcnt le débit de la turbine..

L#i. présente invention n. pour objet d'établir un dispositif r;'cupc'rateu.r de puissance C011lJrennnt iUle -le de combustion volume constant ou pi.:;.ti¯qai:i>:Fùiif. conntant, dann laquelle zoiit bruines des charges S suc ce s s i vemen t d.'an,Jùàli.nge :oài.:iba#t'ibào.
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:L' !r:;}lil.-:')lJ8jl1ent' eJ)losi.Ofl des É C'. brûles est .-1:.il lsô pour bc.la:.'Gr Lr C'':,:.ilJrP.. et L ':::rl;is:;.'; O!1-;'J'''l,i.)'e.t'ion i,i est utilisée pour la, re- cJl'r::::er. Dans le nouveau dispositif x'écuAifra;.teu:c de IJu,ÍfJs::J1;ce l'r)nsYClc dyn.l,111Í1.U8 est i,ll"CE.' des [,;.1,2 r1'c}ln,)pCL1Cllt lOr FWI.l' J.1..;

e <iÔjii-;;.;inot vers l'extérieur et E'tl'F3' C¯U iÛtlLLil' (je la C71t.i71i)rG-' ' oZ. une vitesse bZJli.sti,q,-.1.C ;L travers un n t ab d'échappement des y,<, verc le point où un front de pression de rcfoJ.lenlent se développe et explosa, l'oClL Lltilisel' l'nerie 6ynamigu.e des ,1,Z d'échappement projctfu par explosion, une turbine zur, impal- sine ce concention nouvelle est iiF3ti,,Ile sur le parcours d.J.5 C';'Z, et, lorsque 1<-,sdits {j'.7. traversent la turbine à une Ëra'nde vi+,r;5 -e, ils actionnent le rotor de ladite turbine a une grande vitesse périphérique.

Za. turbine est installée entre l'orifice d'échappement de la chambre et le point d'explosion du front de pression de refoulement et, dc manière 1-1 Je qu'on obtienne

des résultats optimà, le rotor de la turbine est approxima- tivement situé au point atteint par le front d'accélération qui se déplace à travers les gaz inertes dans le tube d'échap- pement des gaz au moment où les gaz brûlés cessent de réagir contre les parois. de la chambre et commencent à quitter celle- ci sous forme de masse par explosion.

En conséquence, le rotor commence à recevoir chaque impulsion des gaz inertes qui ont été accélérés par les gaz brûlés, au moment où la masse des- dits gaz brûlés a acquis sa vitesse et son moment maxima et cesse de réagir' contre les parois de la chambre. Au moment quivient d'être défini, l'accélération des gaz brûlés est achevée et les gaz ont acquis leur vitesse et leut énergie dynamique maxima et, si l'on dispose le rotor à la position indiquée, la masse des gaz d'échappement, composée des gaz brûlés et des gaz inertes du tube d'échappement, accélérés par lesdits gaz brûlés au cours de leur période d'accélération traverse entièrement le rotor et l'actionne à pleine énergie dynamique sans réaction contre les parois de la chambre.

La turbine du nouveau dispositif récupérateur de puis- sance est d'une construction nouvelle et constitue l'une des parties de l'invention. Ladite turbine est construite de telle manière que les masses de gaz d'échappement le traverse suc- cessivement et que le point où le front de pression de refou- lement des gaz fait explosion.est situé bien au-delà de ladite turbine. De cette, manière, celle-ci n'utilise qu'une partie de l'énergie dynamique des gaz qui la traversent et lesdits .L gaz conservent une énergie dynamique suffisante pour leur permettre de pousser les gaz inertes hors de la sortie de la

turbine vers un réservoir relié à la,dite sortie soit directe- ment, soit par l'intermédiaire d'un tube convenable.

Le front de pression de refoulement explose alors intérieurement aux gaz en un point situé bien au-delà, de la sortie de la tur- bine et, soit dans le réservoir, soit dans le tube qui y con- duit. Si on le désire, cependant, les gaz provenant de la turbine peuvent^être évacués soit directement soit par l'in- termédiaire d'un tube, auquel cas le point d'explosion du front de près-ion de refoulement est situé au-delà de la sor- tie de la turbine et soit dans le tube soit à l'a.ir libre au-delà du tube.

La. turbine à impulsion du nouveau dispositif récupérateur de puissance empêche la. masse des gaz refoulés par le front de pression et les gaz emmagasinés sous pression au-delà de la turbine de retraverser en sens inverse ladite turbine. A cet effet, la turbine est construite et disposée de manière à développer des forces centrifuges dans les masses de gaz qui la traversent, lesdites forces s'opposent à la.

pression des gaz enfermés intérieurement au réservoir a'échappement et au tube reliant la, sortie de la turbine au ait réservoir et empêche lesdits gaz d'être refoulés ou de se détendre en traversant la, turbine en sens inverse vers le tube d'échap- pement conduisant à la chambre de combustion. Pour développer (le telles forces centrifiques grâce il, la, grande vitesse de rotation du rotor de la turbine, la chambre d'entrée qui mè- ne au dit rotor est disposée approximativement au centre de ro- tation de celui-ci et lespassages à travers les aubes s'éten- dent radinalement vers la sortie du rotor.

La turbine peut aussi être disposée de telle manière que les aubes du rotor aient une action déviatrice axiale qui empêche les gaz refoulés ou ceux qui sont emmagasinés sous pression intérieurement au réservoir et au tube reliant ledit .réservoir à la sortie de la turbine, de traverser la. turbine en sens inverse vers le tube d'échappement des gaz conduisant à la chambre. A cet effet, les aubes peuvent être disposes relativement peu écartées les unes des autres en une ou plu- .sieurs rangées avec un dispositif destator convenables et les- dites aubes ont une courbure et un angle appropriés, de manière à développer des forces axiales ou de déviation dans les masses de gaz qui traversent la turbine, forces qui sont utilisables dans le but mentionné.

Pout maintenir les gaz emmagasinés au- tant delà de la turbine , on peut utiliser/les forces centrifuges que les forces de déviation axiales développées par la rota- tion du rotor.

Le rotor de la turbine maintenu à une grande vitesse de rotation par les masses de gaz d'échappement qui agisnent suc- cessivement sur lui par impulsion, joue un autre rôle en ce qu'il fonctionne entre les impulsions successives de manière à produire un effet de succion sur la canalisation d'entrée au moment où l'orifice d'échappement est obturée Par suite de cet effet, les gaz d'admission qui;ont pénétré dans la conduite d'échappement, pendant la période où les orifices d'échappement 'et d'admission sont ouverts simultanément, sont aspirés à tra- vers la turbine après chaque échappement-explosion, .et la masse de gaz inertes existant dans le tube est réduite et, par suite, offre une moindre résistance à l'échappement-explosion suivant.

La masse des gaz d'échappement qui quitte la chambre pendant

ledit échappement-explosion suivant, acquiert donc une plus grande vitesse. L'augmentation de vitesse de la masse de gaz brûlés quittant la chambre améliore la, propriété auto-évacua- trice, et la. recharge suivante pa.r admission-aspiration est accrue de manière correspondante.

En raison de l'accélération plus facile des gaz brûlés et de la plus grande efficacité de la. transformation de l'énergie potentielle du mélange combus- tible en énergie dynamique des gaz brûlés selon les conditions décrites; l'énergie dynamique disponible pour actionner le tur- bine, développant le front de pression explosif de refoulement et comprimant les gaz emmagasinés est accrue, du fait qu'une moindre proportion de ladite énergie est transmise aux gaz inertes dans le tube d'échappement des avant que la masse des gaz d'échappement n'agisse sur le rotor de la turbine.

L'action du rotor de la turbine à. Grande vitesse de ro- tation en empêchantle retour des gaz d'échappement à travers la turbine vers le tube d'échappement reliant la turbine à l'orifice d'échappement, laisse disponible un intervalle de temps au cours duquel l'orifice d'échappement peut être obturé sans risque de nuire , l'admission-aspiration de la nouvelle charge. Pendant la période d'admission au cours de laquelle les orifices d'échappement et d'admission sont l'un et l'autre ouverts, une partie des gaz frais traverse la chambre de com- bustion et pénétre dans le tube d'échappement à la suite de la. masse des gaz d'échappement se dirigeant vt,rs la turbine impulsion.

Lorsque la chambre est remplie d'une charge sous pression de manière à augmenter le niveau de pressiion à travers l'ensemble du dispositif récupérateur de puissance, les gaz

frais pénétrant dans le tube d'échappement des gaz offriraient si on les y laissait, une résistance appréciable à l'accélé- ration de la masse suivante des gaz brûlés à l'intérieur de ,la chambre. Mais, le rotor de la turbine aspire lesdits gaz hors du tube d'échappement des gaz diminuant, ainsi le volume des gaz inertes dans ledit tube et, par suite, diminuent la résistance offerte par ladite masse.

Par suite du vide laissé dans le tube d'échappement derrière chaque masse de gaz d'é- chappement qui le traversent et par suite de l'effet de suc- cion du rotor de la turbine, il est désirable d'obturer l'ori- fice d'admission après l'orifice d'échappement, de manière à ce qu'une partie de la charge-fraîche ne,puisse pas être aspirée hors de la chambre par succion de'l'orifice d'échap- pement ouvert après la fermeture de l'orifice d'admission.

'Cependant, la chambre peut être surchargée de gaz frais, en utilisant le dispositif d'admission 'et en pratiquant la mé- thode établie dans le brevet américain n 2.281.185 du de- mandeur.

Comme exposé dans les brevets antérieurs mentionnés plus haut il est avantageux, dans la mise en. action d'une chambre de combustion utilisant le phénomène d'échappement-explosion de réduire les masses de gaz inertes situées sur le parcours . des gaz brûlés pendant la période au cours de laquelle lesdits gaz brûlés subissent leur accélération, de manière à ce que- ladite accélération puisse approcher de son maximum.

De mani- ère à ce que les masses de gaz.inertes puissent offrir une résistance minimum au déplacement vers l'extérieur des gaz brûlés sous forme de masse à partir de la chambre de combus-

tion, résistance mesurée par unité de longueur dudit parcours le tube d'échappement des gaz ne doit pas être d'une trop forte section, sinon ce tube contiendrait un volume (le gaz inertes trop grand et lesdits gaz offriraient une trop forte résis- tance. Par contre, le tube ne doit pas être non plus d'une section trop faible, sinon il restreindrait le pas' age de la, masse Gazeuse qui le traverse.

On obtient les meilleurs résul- ta.ts en donnant au tube une section transversale à son extré- mité adjacente à l'orifice d'échappement sensiblement égale à la surface totale dudit orifice ouverte au moment où les gaz brûlés quittent la chambre sous forme de masse. En autre, la section du tube doit avoir approximativement la même forme que celle de l'orifice d'échappement et la, surface intérieure du tube doit être unie et de préférence polie.

La section trans- versale peut augmenter légèrement) soit insensiblement) soit par degrés vers son extrémité reliée à la turbine et le tube est de préférence rectiligne, bien qu'il puisse être légèrement incurvé à condition qu'il ne présente la, masse des gaz aucune surface susceptible de refouler ladite masse ou de gêner le dé- placement des gaz les éloignant de ladite chambre de telle sorte que le front de pression de refoulement intérieur aux gaz ex- ploserait en un point plus proche de la chambre.

Un tube remplis sa,nt ces exigences peut être considéré comme offrant un " li- bre passage Il aux masses de gaz d'échappement, éta. nt donné que la seule résistance que lesdites masses rencontrent sur leur par- cours à travers un tel tube est celle offerte par les gaz inertes à l'intérieur dudit tube et que celui-ci contient le volume minimum tolérable de tels gaz inertes par unité de; lon-

gueur.
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':.:Jjaàe' ]g..DOtiV#];i!:e: rz9'n;:, lla.:hanlnre, d,a:t1tré, .1he passage des gae entre les aubes du rotor, et la sortie sont conçus de manière à former une prolongation du tube d'échap- pement et, à assurer un libre passage des gaz à travers la turbine.

A cet effet, les sections transversales de l'entrée, du passage des gaz à travers les,aubes du rotor et de la sortie sont sensiblement égales à la section transversale du tube
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d'échappement mesurée à son extrémité reliée à!la:entrée de la turbine. En outre, les aubes du rotor de la turbine et les parois des orifices d'entrée et de sortie .sont conçus de telle manière qu'elles ne présentent aucune surface sur la- quelle les gaz qui traversent la turbine pourraient rebondir vers la chambre.

Avec un tel dispositif, le volume de gaz inertes déplacé par les masses de gaz d'échappement par unité de parcours de ce dernièr à travers le tube et la turbine est pratiquement constant, les gaz inertes offrant une résistance presque minimum à leur déplacement par la masse des gaz d'é- chappernent et le point d'explosion du front de pression de refoulement étant situé au-delà de la sortie de la turbine.

Le réservoir dans lequel les gaz d'échappement sont em- magasinés sous pression peut être relié directement à la sor- tie de la turbine à impulsion, auquel cas '-le rotor doit être installé à l'intérieur du réservoir et le front de pression de refoulement explose intérieurement aux gaz contenus dans le réservoir au-delà de la sortie du rotor. Si on le préfère, la sortie de la turbine peut être reliée au réservoir de gaz d'échappement par un passage et, dans ce cas, le front de re- foulement peut exploser à l'intérieur soit du passage doit du réservoir.

Un tel passage relié à la sortie de la turbine ne

doit pas être conçu de manière à contenir un plus grand volume dès gaz-inertes situés sur le parcours des masses de Gaz d'é- chappement qui le traversent, et doit, par conséquente avoir une section transversale sensiblement égale aux sections r tansversales respectives de l'entrée de la turbine, du passa- ge à. travers les aubes;, et de la sortie de la, turbine.

Par analogie, le passade des gaz d'échappement est de préférence rectiligne mais il peut être incurvé à condition qu'il ne pré- sente aux gaz qui le traversent aucune surface sur laquelle lesdits gaz pourraient rebondir vers la, turbine ou qui pour- rait Gêner leur déplacement à travers le passage ce qui au- rait;Jour effet que le front de pression de refoulement se formerait intérieurement au passage à travers le rotor ou à la chambre de sortie dudit rotor.

Une des caractéristiques essentielles de la nouvelle ins- tallation est que le front de pression de refoulement explose en un point si tué bien au-delà de la turbine et que le tube d'é chappement des gaz à partir de la chambre de combustion dudit cylindre, l'entrée de la turbine, le passage à tra.vers le rotor la sortie de la, turbine et le passage des Gaz d'échappement à partir de ladite sortie sont, en conséquence} tous conçus de ma nière à permettre le libre passage des masses de gaz d'échappé ment.

A cet effet, comme déjà souligné le tube d'échappement des gaz et les autres éléments mentionnés ci-dessus sont tous con- çus de manière à travers à permettre le déplacement des masses de gaz d'échappementà travers ces différents éléments'.'-avec-'un minimum de résistance offerte par les gaz inertes sur leur par- cours par unité de longueur de ce parcours.

Selon une des réalisations de l'invention, la turbine

à impulsion actionnée par l'énergie dynamique des gaz d'é- chappement est utilisée pour entraîner une machine, telle qu'un ventilateur, un générateur éléctrique, etc. Les gaz recueillis dans le réservoir au-delà de la turbine à impul- sion sont ensuite utilisée pour actionner par leur détente un appareil, tel qu'une turbine, et la seconde turbine peut être à son tour utilisée pour entraîner un ventilateur, géné- rateur, ou autre machine.

Cependant, la turbine à impulsion peut être seulement employée, si on le désire, à l'effet d'emmagasiner et d'enfermer les gaz d'échappement sous une pression choisie dans un réservoir situé au-delà de la turbi- ne et pour aspirer les gaz d'admission hors du tube d'échap- pement entre les passages successifs des masses de gaz d'é- chappement. Dans ce dernier cas, une petite fraction seu- lement de l'énergie dynamique totale des gaz d'échappement .quittant la chambre de combustion est utilisée pour action- ner la turbine à impulsion et la plus grande partie de la- dite énergie dynamique sett à augmenter la pression des gaz emmagasinés.

Les aubes du rotor d'une telle turbine à im- pulsion sont disposées de telle manière-que.le rotor soit actionné à une grande vitesse périphérique par l'impulsion des gaz qui le traversent et que la vitesse périphérique- du rotor soit suffisamment grande pour développer des for- ces s'opposant à la pression statique des gaz enfermés--
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au-delà dudit rotor aussi bien qu'a la pession;dynam31q'ùè'- des gaz refoulés par le front de pression vers ledit rotor.

Dans une installation dans laquelle les gaz qui ont transmis leur énergie dynamique au rotor de la turbine à

impulsion sont recueillis dans un réservoir et utilisés en- suite pour effectuer un travail par leur détente, le volume du réservoir et du passade des Gaz d'échappement reliant ledit réservoir à la sortie de la turbine à impulsion doit être assez grnnd pour que les gaz qui y sont emmagasinés exercent un ef- fet d'amortissement sur les oscillations produites par la pul- sation des masses de gaz d'échappement successives pénètrent dans le réservoir à une grande vitesse. Un tel amortissement est désirable pour que la turbine actionnée par la détente des gaz emmagasinés puisse fonctionner plus régulièrement et avoir ainsi un meilleur débit.

L'effet d'amortissement peut également être produit en utilisant des procédés bien connus par exemple à l'aide d'enveloppements ou de parois perforés à travers lesquelles les gaz passent sur leur trajet depuis le point d'explosion du front de pression de refoulement vers la turbine à impulsion.

La quantité d'énergie dynamique prise aux brûlés s'échappant par explosion par la turbine à impulsion peut varier suivant la construction du rotor de la turbine. Si on le désire, la. plus grande partie de l'énergie dynamique peut être prise , aux gaz brûlés par la turbine mais les gaz qui ont traversé ladite turbine ont encore une énergie suffisante pour pousser les gaz inertes hors de la. sortie de la, turbine et du passade des gaz d'échappement au-delà de celle-ci de manière à ce que le front de pression de refoulement explose au-delà. Il est évident que, lorsque la quantité d'énergie absorbée par la turbine à impulsion augmente, la. pression et l'énergie des gaz d'échappement emmagasinés au-delà de la turbine diminuent.

Si

la plus grande partie de l'énergie dynamique des gaz brûlés est utilisée pour actionner la turbine à impulsion et qu'il ne reste qu'une petite partie seulement de ladite énergie pour permettre à la masse des gaz d'échappement de traverser le ro- tor de la turbine et la sortie dudit rotor, ladite sortie peut - .conduire directement à l'air libre. La petite fraction d'énergie conservée par les gaz peut ainsi se dissiper sans diminution sesible de l'efficacité de l'installation.

En raison de la grande vitesse de déplacement de la masse des gaz d'échappement au cours de l'échappement-explosion, le rotor de la turbine à impulsion fonctionne à une grande vitesse périphérique et par conséquent à une grande vitesse de rotation La turbine peut entraîner un ventilateur ou un compresseur cen- trifuge ou axial directement accouplé à ladite turbine et tout .ou partie de lair comprimé ainsi produit peut être utilisé pour la surcharge de la chambre de combustion ou cylindre-.du dispositif récupérateur de puissance. Les gaz- d'échappement em- magasinés au-delà de la turbine à impulsion peuvent être.utili- sés pour actionner une seconde turbine, les.deux turbines effec- tuant un travail utile.

La puissance développée par.les- deux tur- bines peut être alors utilisée séparément ou simultanément et. les deux rotors peuvent être montés sur un arbre commun . ou sur des arbres distincts.

Le-nouveau dispositif récupérateur de puissance peut coin- prendre une, seule chambre de combustion ou cylindre reliée par l'intermédiare d'un tube d'échappement des gaz au rotor d'une turbine à impulsion ou bien, si on le désire, ledit rotor peut être actionné par les gaz d'échappement provenant de plusieurs

chambres ou cylindres.

Comme décrit dans le brevet antérieur américain du demandeur n 2.130.721 et dans la demande amé- ricaine n 588.188 déposée le 13 avril 194b on peut relier de deux à quatre chambres ou cylindres à un collecteur d'échap- pement commun qui, à son tour, est relié par un tube d'échap-. pement à l'entrée du rotor de la. turbinera impulsion, à condi- tion que le fonctionnement des chambres ou cylindres soit con- venablement distribué dans le temps.

Si le dispositif récupéra- teur de puissance comporte un moteur à cylindres multiples, par exemple à 6 ou 9 cylindres, lesdits cylindres peuvent être relié par groupes à des collecteurs d'échappement distincts qui sont, à leur tour, reliés par des tubes d'échappement distints à des orifices d'entrée distincts de la turbine, ou encore chaque chambre ou cylindre peut être reliée pa.r un tu- be distinct à une entrée distincte de la turbine Dans de tel- les installations, los orifices d'entrée de la turbine doivent être disposés de manière à éviter le passage (les gaz d'échap- pement d'un tube à l'autre ou la, transmission des impulsions des gaz d'échappement de l'un des tabes à ceux d'un autre tube.

Par une disposition convenable des orifices d'entrée de la, turbine les impulsions des gaz d'échappement de l'un des tubes ne peuvent être transmises à ceux d'un autre tube que se- lon un parcours s'étendant à travers un orifice d'entrée et le rotor de la. turbine jusqu'au point d'explosion du front de pression de refoulementpuis en sens inverse à travers le' rotor à l'orifice d'entrée adjacent et au tube d'échappement des gaz correspondant. Les forces centrifuges ou axiales dé- veloppéés par le rotor de la turbine à une grande vitesse de rotation s'opposent alors au retour des Gaz travers ledit

rotor et au passage des gaz d'un tube à l'autre.

Dans une installation récupératrice de puissance à turbi- ne à volume constant établie conformément à l'invention et comprenant un groupé de chambre de combustion, chacune de ces chambres peut avoir son tube de gaz d'échappement propre con-., dùisant à la turbine, auquel cas ladite turbine est munie d'une entrée distincte pour chacun dedits tubes et un passage des gaz distinct entre les aubes du rotor. Cette disposition peut .être également utilisée dans une installation dans laquelle les gaz d'échappement sont obtenus à partir d'un moteur du ty- pe en étoile.

Lorsque la turbine à impulsion est actionnée par les impulsions des masses de gaz d'échappement arrivant par des tubes d'échappement distincts et des entrées séparées,. les pas- sages correspondants des gaz à travers le rotor.entre ses aubes et les sorties du rotor doivent avoir des sections transversales respectives équivalentes aux orifices d'entrée correspondante de manière à permettre un libre passage des mas- ses de gaz à travers le rotor jusqu'au point d'explosion du - front de pression.

Si le rotor de la turbine est actionné par: des masses de gaz d'échappement arrivant par des orifices d'en- trée distincts, ledit rotor peut avoir une tendance à vibrer par suite des forces intermittentes et non équilibrées qui lui sont appliquées mai's cet effet indésirable peut être éliminé en. donnant au rotor la forme d'un disque légèrement conique.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints, qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de mise en oeuvre de l'invention.

La. fig. 1 est un schéma, en partie en élévation et en partie en coupe longitudinale d'une installation récupératrice de puis- sance conforme à l'invention.

La fige 2 est un profil du rotor de la, turbine de l'ins- tallation de la fig. 1 si l'on regarde ladite installation partir de la gauche.

La fige 3 est une vue analogue à la, fig. 1 représentant une installation récupératrice de puissance dans laquelle les gaz d'échappement actionnait la. turbine sont produits dans le cylindre d'un moteur à combustion interne à deux temps du type à pistons opposés.

La fig. 4 est une vue analogue à la fig. 1 représentant une installation dans laquelle la, turbine à, impulsion est utilisée pour effectuer un travail.

La fige 5 est une vue analogue à la fig. 4 représentant un type différent de turbine à impulsion.

La fig. 6 est une vue représentant le montage des aubes du rotor de la, turbine utilisée dans l'installation de la, fig. 5
La fig. 7 est une coupe longitudinale de l'installation dans laquelle le rotor de la turbine est du type axial. - La. fig. 8 est une vue, en partie en coupe longitudinale et en partie en élévation, d'une installation dans laquelle la turbine à impulsion est actionnée par les Gaz d'échappement provenant de deux tubes d'échappement à partir de groupes dis- tincts de cylindres d'un moteur.

La fig. 9 est une élévation de face du rotor de la tur- bine à impulsion de la fig. 8, représentant en coupe une partie de la paroi des orifices d'admission de la turbine.

La fig. 10 est une vue, en partie en coupe longitudinale

et en partie en élévation, d'une installation récupératrice de puissance comprenant plusieurs chambres de combustion.

. La fig. 11 est un diagramme mettant en lumière le fonc- tionnement d'une installation récupératrice de puissance type conforme à l'invention.

La fig. 12 est un autre diagramme'illustrant le fonction- nement d'une installation conforme à l'invention comportant trois chambres de combustion ou cylindres.

La fig. 13 est un profil d'une installation récupératrice de puissance comportant une turbine à impulsion de forme diffé- rente.

La fig. 14 est une coupe d'une partie de la turbine de la fig. 13
La fig. 15 représente le developpement du passage à travers la turbine de la fig. 13
L'appareil représenté aux fig. 1 et 2 est une. installation récupératrice de puissance réalisant l'invention- et comprenant
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une chambre üelôorn.brs3io.nvàltr.zlumencronstarit 20 lé'nrforme de-cy- lindre allongé comportant des orifices d'admission 21 et des orifices d'échappement 22 disposés à ses extrémités opposées. Les orifices d'admission sont commandés par une chemise coulissante
23 actionnés par une bielle 24 reliée à une manivelle 25 sur. un arbre convenable.

La chemise 23 comporte- des ouvertures 26 qui' peuvent être amenées devant les orifices 21 lors du déplacement longitudinale de la chemise, établissant ainsi une-communication entre lesdits orifices et un canal 27 qui entoure la chambre et ' qui est relié à la pipe d'admission 28.

'Les orifices d'échappement 22 sont commandés par-une che- mise coulissante 29 actionnés sur une bielle 30 reliée à une

manivelle 31 sur un arbre convenable. La chemise est munie d'ouverture 32 qui peuvent être agences devant les orifices lors de son déplacement longitudinal. Un canal 33 entou- rant la chambre relie lesdits orifices à une pipe d'échappe- ment 34.

La. chambre est munie d'une tuyère 35 permettant l'injec- tion de carburant et d'un dispositif d'allumage 36 qui peut être une bougie. Si on le désire, le carbutant peut être in- troduit avec l'air frais et le mélange combustible ainsi in- troduit dans la chambre peut être allume par d'autres moyens que la bougie représente.

Lorsque la chambre ont remplie de mélange combustible et lorsque ce. mélange a été allume et brûlé, la soupape 29 ouvre les orifices d'échappement 22 dans la mesure voulue et dans l'intervalle de temps convenable de manière à produire 1'échappement-explosion des gaz brûlés à trav ers la. pipe 34dans un tube d'échappement 37 relié à ladite pipe.

Comme explique précédemment, le tube a une section sensiblement égale à celle de la pipe 34, laquelle) à son tour, a une sec- tion sensiblement égale à la surface totale des orifices 22 ouverte un moment où lesgaz d'échappement quittant la chambre 20 sous forme de masse à une vitesse balistique. Le tube 37 of- fre ainsi un Libre passage aux masses de gaz d'échappement et pénètre dans un réservoir 38. L'extrémité du tube intérieur au réssevoir estévasée et consti tue une partie du capot d'une turbine à impulsion.

Un rotor de turbine à impulsion 39 est disposé à l'in- térieur du réservoir 38 à proximité imnédiate dé l'une de ses parois terminale et constitue une autre partie du capot

de la turbine. Le rotor est monté sur un arbre 40 tournant dans les paliers .41 fixés à la paroi extrême du réservoir et le rotor est muni sur sa face intérieure d'aubes 42 ayant la forme incurvée représentée , la fig. 2. Ledit rotor est généralement de section coniq.ue et les aubes sont disposées à ;proximité de la surface de l'extrémité évasée du tube d'é- chappement. Les gaz d'échappement qui traversent le tube pénètrent dans l'orifice d'entrée de la turbine 43 qui est de forme annulaire et qui est limité par la surface intérieure du tube et la surface opposés du rotor.

De là, les gaz passent entre les aubes. Au delà des aubes, les gaz tra- versent l'orifice de sortie 44.de la turbine qui est de for- me annulaire et limitée par la partie évasée du tube 37 et la paroi intérieure du réservoir et, de là, ils' atteignent le corps principal dudit réservoir. Le passage à travers le ro- tor consiste en passage à travers des aubes adjacentes et ces passages sont d'une section transversale pratiquement uniforme de leurs extrémités intétieures à leurs extrémités extérieures à la section et leur setion transversale totale est sensiblement égale/du tube 37 à son extrémité 'reliée à l'entrée de la turbine 43.

A cet effet, leasabbes sont plus rapprochées et plus en saillie - à leurs extrémités intérieures qu'à leurs extrémités extérieures et elles sont conçues de telle manière qu'elle ne présentent aucune surface sur laquelle les masses de gaz d'échappement pé- nètrant dans la turbine pourraient rebondir vers la chambre 20.

Dans le dispositif décrit, les masses de gaz d'échappement successives expulsées de la chambre par explosion se déplacent à travers le tube d'échappement 37 et la turbine à impulsion et,'sur leut parcours, les dites masses accélèrent, déplacent

et compriment les gaz inertes à l'intérieur du tube et de la turbine. Le rotor de la turbine conserve une vitesse de rotation élevée grâce aux impulsions reçues des .masses de gaz t d'échappement successibes q.ui le traversent. Les gaz sortent de la turbine et pénètrent dans le réservoit où un front de pression de refoulement cxplose à une certaine distance de l'o- rifice de sortie de la turbine.

A partir de ce front de presio sion, les gaz sont refoulés vers le rotor de la, turbine mais ne peuvent le traverser par suite de l'action centrifuge dudit rotor. Les gaz sont, en conséquence, emmagasinés sous pression dans le réservoir.

Le rotor de la turbine est disposé approximativement au point qui a, été atteint par le front d'accélération qui traverse les gaz inertes dans le tube d'échappement au moment où les gaz brûlés dans la chambre de combustion ont acquis leur accélé- ration maximum, ont cessé de réagir contre les parois de la chambre, et ont commencé à quitter ladite chambre sous forme de masse. Les gaz agisse! sur lc rotor, ont, par conséquent, leut énergie dynamique maximum.

Bien qu'il soit désirable que le rotor de la. turbine soit disposé une distance de la. chambre de combustion telle qu'une impulsion commence à être appliquée a.u rotor que la masse des Gaz brûlés cesse de réagir sur les parois de la chambre, le rotor peut également être disposé un peu plus près ou un peu plus loin de la chambre sans perte appréciable de rendement. La position optimum du rotor est celle indiquée ci-dessus et, d'une manière générale, sa disposition en ce point ne présente pa.s .de difficulté.

Entre les impulsions successives des gaz d'échappement, le rotor poursuit sa rotation à grande vitesse en vertu de son mo- , ment et spire à partir du tube 37 des gaz d'admission qui ont pénètréd dans ledit tube que les soupapes d'admission et d'échap- pement étaient l'une et l'autre ouvertes. Lesdits gaz d'admis- sion sont décharges par le rotor dans le réservoir 38. Cet effet de succion du rotor produit les résultats désirables exposés ci- dessus en ce qu'il réduit les masses de gaz inertes dans le tube qui, autrement, offriraient une résistance à l'accélération des gaz brûlés à l'intérieur de la chambre.

Dans l'installation récupératric'e de puissance discutée ici, le rotor 39 tourne librement et n'est utilisé que. dans le but. d'empêcher les gaz refoulés par le front de pression formés inté- rieurement au réservoir 38 et les gaz emmagasinés sous pression dans ledit réservoir de repousser en sens inverse dans le tube 37,et également dans le but d'aspirer les gaz d'admission hors du tube 37. L'actionnement du rotor de la turbine dans lesdits buts n'utilise qu'une petite fraction de l'énergie dynamique des ' gaz d'échappement et la plus grande partie de cette énergie est utilisée pour maintenir le réservoir plein de gaz sous pression.

A partir du réservoir 38, un tube 45 conduit à une turbine ; 46 qui est actionnée par la détente des gaz provenant du réser- voir. La sortie 47 de la turbine peut conduire soit vers l'air li bre soit à une seconde turbine. La turbine 46 peut entraîner un ventilateur, générateur, ou un autre appareil, et dans l'instal- , lation représentée, le ventilateur 48-et--le générateur 49 sont entraînes simultanément par ladite turbine..L'air comprimé pro- duit par le compresseur 48'est produit par un tube 50 à un réser-!

voir 51 d'où un tube 52 le conduit à la pipe d'admission 28.

Dans le fonctionnement de l'installation récupératrice de puissance décrite la, chemise d'admission 25 ouvre les orifices d'admission 21, dans la mesure et dans l'intervalle de temps convenable pour que l'air comprimé provenant du réservoir 51 soit aspiré dans la chambre de combustion. Le fonctionnement de la. chemise d'admission est réglé dans le temps de telle manière que l'air comprimé pénètre dans la chambre immédiatement après que les gaz brûlés dans ladite chambre ont commencé à la quitter sous forme de'masse à une grande vitesse, en laissant derrière eux un vide au voisinage des orifices d'admission.

Bien que la chambre de combustion puisse être chargée d'air frais à la pression atmosphérique, l'utilisation d'air comprimé provenant du réservoir 51 élève le niveau de pression dans l'ensemble du système et rend ainsi oossible un plus rand débit de la turbine 46.

L'installation récupératrice de puissance représentée à la fig. 5 comprend le cylindre 53 d'un moteur à combustion interne à 2 temps du type à pistons opposés. Le cylindre est muni d'orifices d'admission 54 commandés par le piston supérieur 55, lequel est relié à un arbre à manivelle de la mnière habi- tuelle. Un tube d'admission 56 conduit à un canal 57 qui entoure le cylindre et qui est en communication avex sa partie intérieure lorsque les orifices d'admission sont ouverts. Le carburant peut être introduit dans le cylindre 53 soit avec l'air soit séparément, par exemple a l'aide d'une tuyère analogue à la tuyère 35 de la, fig. 1.

Le mélange gazeux. combustible à l'intérieur du cylindre est allumé par tous

les moyens convenables, tels que, par exemple', une bougie analogue à la bougie 36. A l'extrémité du cylindre opposée aux orifices d'admission, ledit cylindre est muni d'orifices d'échappement 58, qui sont commandés par le piston inférieur
59 relié à un arbre à manivelle de la manière habituelle.

Les orifices d'échappement conduisent à un canal 60 qui entoure le cylindre et qui est relié à une pipe d'échappement 61, reliée à son tour à un tube d'échappement 62.

Le tube 62 conduit à un réservoir 63 et le rotor 64 d'une turbine à impulsion est placé à l'intérieur du réservoir à l'extrémité du tube d'échappement. Ledit rotor est monté sur un arbre 65 qui tourne dans les paliers 66 disposés à l'inté- rieur d'une chambre 67 montée intérieurement au réservoir sur 'des supports 68 et 69. Le rotor 64 est muni d'aubes 70 dispo- sées à proximité de la surface intérieure d'une des parois extrêmes du réservoir.

Une turbine à.détente 71 est montée à l'extrémité du réservoir 63 opposée à celle où aboutit le tube d'échappement
62, et les gaz emmagasinés sous pression dans ledit réservoir traversent le turbine à détente et l'actionnent avant d'être évacués par un tube 72. La turbine é détente peut être utilisée pour entrainer toute machine convenable et, dans le dispositif 'décrit, ladite turbine entraîne un ventilateur 73..

Dans le fonctionnement du dispositif représenté à la fig.

3, après la combustion d'une charge à l'intérieur de la chambre
53, une partie de l'énergie des gaz brûlés leur est soustraite pour l'extention de la chambre par éloignement des pistons et pour actionner les arbres du moteur auxquels lesdits pistons

. sont -reliés.

L'énergie conservée par les gaz brûlés après les,. courses motrices des pistons est convertie en énergie dynamique, une partie de celle-ci étant utilisée pour actionner le rotor 64 de la turbine à impulsion. L'énergie que les gaz possèdent encore après avoir traverse ledit rotor, a pour effet la formation d'un front de pression explosant au-delà du rotor dans le réservoir 63, et le rotor empêche le retour des gaz à travers lui vers le tube d'échappement 62.

De plus, le rotor aspire des gaz d'admission dans ledit tube entre les échappements-explosions successifs!, de sorte que les gaz qui restent dans ledit tube offrent une résistance moindre à l'accélération des gaz brûlés produite par la combustion de la ! charge suivante. Les gaz emmagasinés sous pression à l'inté- rieur du réservoir 65 effectuent un travail par leur détente dans la, turbine 71 et, dans l'installation représentée, la turbine à détente entraîne un compresseur. L'air comprimé peut être alors utilisé pour tout usage désiré.

L'installation récupératrice de puissance représentée ' à la fig. 4 comprend un moteur à combustion interne comportant , ud cylindre 74 muni, à l'une de ses extrémités, d'orifices d'admission 75 commandés par un piston 76 et, a l'autre extrê- mité,

des orifices d'échappement 77 commandés par des soupapes à tête plate 78 actionnées par tout moyen convenable. Les gaz d'échappement sortant par les orifices 77 se déplacent à travers un tube d'échappement 79, qui pénètre dans un réservoir! 80 en traversant l'une de ses parois extrêmes, et qui comporte une extrémité en forme d'entonnoir 81 disposée intérieurement au réservoir et à proximité de la paroi extrême opposée.

Un

rotor 82 d'une forme générale conique est disposé intérieure-. , ment à l'extrémité en forme d'entonnoir 81; il est muni d'aubes 83 disposées suivant des rangées intérieures-et extérieures.

Une rangée d'aubes de stator 84 est montée sur la surface intérieure de la partie en forme d'entonnoir 81 du tube d'é- chappement entre les deux rangées d'aubes 83. Le rotor 82 est monté sur un arbre 85, tournant dans des paliers 86 dans un logement 87 fixé à la paroi extrême du réservoir 80. Le rotor 88 d'une soufflerie est monté sur l'extrémité extérieure de l'arbre 85 et tourne dans un capot 89 comportant une tubulure d'entrée 90 et une tubulure de sortie 91. Un tube 92 relie la sortie du ventilateur 91 à un réservoir 93; d'où un autre tube 94 conduit à la pipe d'admission 95 du moteur. L'air traverse alors un canal annulaire 96 et aboutit aux orifices d'admission 75.

Dans l'installation de la fig. 4, le moteur fonctionne par échappement-explosion, les gaz s'échappant par explosion actionnent le rotor de turbine 82 puis, en sortant du rotor pénètrent dans le réservoir 80, à l'intérieur duquel le front de pression de refoulement explose. Le rotor s'oppose au retour des gaz du réservoir vers le tube d'échappement et sert également à aspirer des gaz d'admission dans ledit tube, améliorant ainsi le phénomène échappement-explosion, comme exposé précédemment. Le rotor entraîne également le rotor 88 - de la soufflerie et effectue -ainsi un travail utile, en compri- mant l'air servant à charger le cylindre du moteur à une pression supérieure à la pression atmosphérique.

L'air ainsi comprimé pénètre dans .le cylindre par admission-aspiration. n

Les gaz emmagasinés à l'intérieur du réservoir 80 sont conduits par le tube 97 à l'entrée d'une turbine , détente 98, montée de manière à entraîner un générateur 99 ou autre machine convenable. Ainsi; dans l'installation représentée a la fig. 4, les deux turbines effectuent un travail utile. Le rotor de la turbine à impulsion est établi de manière à n'utiliser qu'une partie seulement de l'énergie dynamique des gaz provenant de l'échappement-explosion pour actionner le ventilateur relié à ladite turbine.

L'énergie conservée par les gaz pst suffisante pour produire le -front de pression de refoulement explosant intérieurement au réservoir 80 ad voisinage de la tubulure de sortie du rotor. Le passage des cas à travers le rotor vers le réservoir, qui produit le front de pression explosant inté- rieurement audit réservoir, maintient celui-ci plein de gaz sous pression et ces gaz actionnent la turuinc 98 par leur détente à travers elle.

Le rotor 82 est de forme générale coni- que et il produit des effets centrifuges s'opposant au retour des gaz à travers lui. Enmême temps, il est d'une rigidité structurelle suffisante pour résister aux vibrations produites par les pulsations des masses de gaz d'échappement qui le traversent successivement.

L'installation représentée à la fig. 5 comprend un moteur à combustion interne à doux temps 100 analogue en disposition et en fonctionnement, à celui représenté à, la fig. 4.

Les gaz d'échappement, projectés par explosion hors du cylindre du moteur, sont conduits par un tube d'échappement lui jusqu'à une turbine à impulsion 102, comprenant un rotor 103, dont les rongées d'aubes 104 son!, disposées à l'opposé

d'une rangée d'aube's de stator 105, montées sur la surface intérieure de'l'enveloppe de la turbine. La tubulure de sortie 106 de la turbine est reliée par un tube 107 au réservoir 108.

Le rotor 103 est porté par l'une des extrémités d'un arbre 109, tournant sur des palier 110 et portent, à son autre extrêmité, le rotor 111 d'un ventilateur 112 comportant une 'tubulure d'entrée 113. L'air comprimé par ledit ventilateur est amené par un tube 114 à l'orifice d'admission 115 du moteur 100.

Bien que les installations récupératrices de puissance des fig. 4 et 5 soient analogues dans leurs grandes lignes, on constate que la turbine à impulsion de l'installation de la fig. 5 est reliée par un tube 107 au réservoir 108. La tubulure d'entrée. de la turbine 116, les passages à travers les aubes du rotor 103 et la tubulure du sortie de la turbine 106 sont convenablement proportionnées comme précédemment exposé, de manière à ce que les masses de gaz d'échappement qui traversent cesdivers organes rencontrent un minimum de résistance par unité de longueur de parcours de la part des gaz inertes situés sur ledit parcours.

Le tube 107 est égale- ment d'une section convenable dans lemême but et, dans une telle installation, le front de pression de refoulement peut exploser intérieurement 'au tube 107 ou au réservoir 108.' Les gaz emmagasinés sous pression dans le réservoir 108 peuvent être utilisés pout tout usage .désiré, par exemple pour action- ner une turbine à détente analogue à la turbine 98.

L'installation récupératrice de puissance représentée à la fig. 7 comprend un moteur à combustion interne à deux

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t;::;ps 117 du type à pistons opposés et aU2.1oc.;ue dans ses grandes lignes en disposition et en fonctionnement à celui représenté a fig. 3. Lan n. d'écua.ppement projetés j'c::Y\,CJsence 1.1 19.,). CD.7- ct eCllapj)emen ;ITOJ0 es pB.r explosion hors du cylindre du moteur sont conduits, 8. travers un Lube d'écl13.))om8nt lL8, s. une turbine 119 du type axis.1.

Cette turbine comprend un rotor 120 comportant deux rangées
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espacées d'aubes 121;) entre lesquelles sont dj5.:.10SeS des aubes de stator 122, montées sur la paroi intérieure de l'en-
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veloJpe de la turbine. Les Gaz, après leur passaLC entre les aube s, pénètrent dans une tub1l1uir'e c:de;, 13IDtti e ,.l23,:é t" ,.;dell.[" sont conduits à un réservoir, non représenté, à travers un tube 124. Le rotor estmonté sur l'une des extrémités d'un
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arbre 125, tournatltr."da.118 des paliers convenables et portant à son autre extrémité le rotor 126 d'un ventilateur 127.

L'air comprimé par le ventilateur peut être utilisé pour tout usage convenable:, tel que la charge du cylindre du moteur à pression élevée, et les gaz provenant du réservoir peuvent être utilisés comme on le désire), par exemple pour actionner une turbine à détente.

La turbine IL'.) est établie de manière à n'utiliser qu'une partie seulement de l'énergie dynamique; des gaz d'échappement
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Qui la, traversent, et lcsdits ,a..9 apecs leur aortie de la turbine, forment un front de pression de refoulement qui explo- se, soit dans le tube 124, soitdans le réservoir auquel abou- tit ledit tube.

Les aubes 121 de la turbine 119 sont disposées de manière
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a développer des forces de déviation axiales dans les masses de k:;l1;;; qui les traversent, forces qui :'o;losetl; au retour des

gaz, à travers la turbine, vers le tube d'échappement 88.

L'installation récupératrice de puissancereprésentée à la fig. 8 comprend un moteur à combustion interne à deux temps- 128, comportant 6 cylindres 128à disposés en deux groupes de 3, les orifices d'échappement des cylindres .de chaque groupe étant reliés à l'un des deux collecteurs d'échappement 129 et 129a, qui conduisent à des tubes d'échappement respectifs 130 et 130a. Les gaz projetés par explosion hors 'des cylindres de chaque groupe sont conduits par l'un des collecteurs 129; 129a, et l'un des tubes d'échappement 130, 130a, reliés auxdits collecteurs, à l'un des deux passages 131, 13113.,. de Isolément d'entrée 132 d'une turbine à impulsion.

Les passages 131 et 131a, sont limités en partie par la paroi dudit élément d'entrée et en partie par une paroi transversale rela- tive audit passages 131 et 131a conduisent l'intérieur d'une enveloppe 134, à l'intérieur de laquelle est disposé un rotor de turbine à impulsion 135 muni d'aubes 136. Ledit rotor est monté sur l'une dus extrémités d'un arbre 137, tournant sur des paliers convenables disposés dans un
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prolongement de l'enveloppe 134. À la pér#.phérie,Ltduc.JZotor'J11'. .-' l'enveloppe est disposée de manière à ménager une tubulure de sortie 138 aux gaz quittant le rotor et un tube 139 conduit de ladite sortie au réservoir 140. Un tube 141 conduit- dudit réservoir à la tubulure d'entrée d'une turbine à détente 142, dont l'enveloppe peut être, si on le désire, partie intégrante de l'enveloppe 134.

La turbine à détente comporte un rotor 143, monté sur un arbre 137 et muni de rangées d'aubes 144 alternant avec des rangées d'aubes de:, stator 145 montées sur

la. paroi intérieure de l'enveloppe de la turbine , détente.

Les gaz qui ont traversé ladite turbine sont. évacués par la tubulurede sortie 146.

Dans l'installation récupératrice de puissance de la, fig.

8, le rotor de la turbine à détente est accouplé], au moyen d'un arbre 147 monté sur des paliers convenables, au rotor 148 d'un compresseur 149. Ledit roton estmuni de rangées d'aubes 150 alternant avec des rangées d'aubes de stator 151, montées sur la paroi intérieure de l'enveloppe du compresseur. La compres- seur comporte une,tubulure d'entrée 152 et une tubulure de sortie 153, et son rotor peut être relié p;v.r un arbre 154 à l'arbre d'un générateur 155.

Comme représente à la. fig. 9, la. paroi transversale 156 relative à l'élément d'entrée divise leditélément en deux tubulures d'entrée 131 et131a, chacune d'elles conduisent aux aubes portées par chacune des moitiés rotor 155. La, section totale des passages entre 7¯'une des moitiés des aubes du rotor est a,lors sensiblement égale à la section, de l'une des tubulures d'entrées 131, 1310., et la section de chacune de celles- est sensiblement égale à la section correspondante de l'extrémité du tube d'échappement 130 ou 130a qui lui est reliée.

Chacun des tubes 130, 130a a, à son autre extrêmité, une section approximativement égale à, celle du collecteur 1;.;9 ou qui lui est relie et la section de chacun desdits collecteurs est pratiquement égale à la surface de 1'.orifice - d'échappement de l'un des cylindres reliés au collecteur cônsi- déré, ouverte lorsque les gaz brûlés commencent à. quitter - . ledit cylindre sous forme de masse.

En conséquence chacun, des* collecteurs, le tube d'échappement qui lui est relié, la, tubu-

lure d'entrée de la turbine auquel ledit tube aboutit et les aubes de la moitié du rotor correspondante, constituent un libre passage permanent pour les masses de gaz d'échappement? La tubulure de sortie de la turbine 138 et le tube 139 sont de former et de proportions analogues de manière à permettre'le libre passage des masses de gaz d'échappement.

Dans l'installation récupératrice de puissance de la fig. 8, le rotor de la turbine à impulsion est situé approxima- tivemerit au point atteint par le front d'accélération se dépla- çant à travers les gaz inertes, dans l'un des collecteurs 129, 129a et dans l'un des tubes d'échappement 130, 130a reliés auxdits collecteurs, pendant chaque échappement-explosion du cylindre milieu 128a de l'un des groupes,lorsque les gaz brûlés à l'intérieur dudit cylindre cessent de réagir contre -ses parois et commencent à le quitter sous forme.de masse.

En conséquence, le rotor de la turbine commence à recevoir une impulsion, transmise par les gaz inertes, au moment où les gaz brûlés commencent à quitter.le cylindre:.sous forme de masse et la totalité de chacune des masses de gaz d'échappement passe à travers le rotor. Les distances parcourues par les masses de gaz d'échappement entre les cylindres extrêmes de chaque groupe et le rotor, sont, respectivement, plus courts et plus longs que la distance correspondante relative au cylindre milieu mais, par suite de la vitesse de déplacement du front d'accélération à travers les gaz inertes, les varia- tions entres lesdites distances sont peu.importantes.

Dans le fonctionnement de l'installation représentée à la fig. 8, les gaz projetés par explosion à travers les tubes,

d'échappement 130 et 130a sont conduits, à travers les tubu- lures d'entrée respectives 131 et 131a, 'au rotor de la, turbine à impulsion 135 et lui impriment une partie de leur énergie dynamique. Apres avo'ir traverse le rotor, les gaz ont encore
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une cner,ie dynamique suffisante pour leur . pnmfiettre de péné- trer dans le tube 139 et de former un front de pression de refoulement qui explose, soit dans ledit tube bien au-delà de la sortie du rotor, soit dans le réservoir 140.

L'action cen-
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tri;f:LlC;8 du rotor est telle qu'elle empêche les L'.Z refoules car le front de pression explosif ou 0.1; ,r.::siné;: intérieure- ment au tube 19, eu réservoir 140 et au tube l1L de retraver- scr le rotor vers les tubes d'échappement 130,1::,08. et, par uite les GD.7, sont emmajjasincs sous pression dé'iU> les tubes et dans le réservoir. Les ;;:-.2. c;lc:1'L';'f',inr:3 lelzUr¯1; ; ECilCi)i)87"" dep' tubes 139 et 141 et du réservoir 14u 1#. travers la turbine à détente 142, puis, en quittant ladite turbine ils sont évacués par un tube 146 dans l'air extérieur ou utilises pour
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h ou r, Uf3cl,L:;8 de sire.

Les turbines à impulsion età détente agissent de concert
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;7oa entraîner le rotor 1"±lE cia compresseur et également,, si on le d:[sire, le <'llcre.teur 1-=b.Ji les Totors aes turbines a impulsion et a détente etc. 7.' inst;:a..¯:.tâc:n sont. ".J.i1::'1 accouples l'izll 3 .L ?,ütlC et au oL0r du r'.OÜ11T'(-:;;lfary les s z. o 1 o r de la 1;1=':711îe : détente et du compresseur i.oix-ei;1 être établis pour fonctionner à grande vitesse.
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Avec le dispositif représente, une frél.ctiol1)lub ou
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. i <; 1, n ::..;r:.:ncl8 de 1' ¯cr,ic: c1Jnnmiq,e (;0;..; 1;

G a.z actifs pcuL être .a#..ili;.<le .îOLtY.. 'cti..onnol' 1.''. 1.irbis<; 1, impulsion et l'énergie

alors disponible pour permettre aux gaz emmagasines bous pression d'actionner la- turbine à détente varie en conséquence ? Le réservoir 140 est de dimensions .telles que les gaz qui sont contenas ont un effet d'amortissement sur les caz explo- sants à partir-du front de pression de refoulement vers la turbine a détente. Un tel effet d'amortissement permet d'ob- tenir un fonctionnement plus doux de la turbine à détente.

L'installation récupératrice de puissance représentée à la fig. 10.comprend deux chambres à combustion 157 et 158 comportant des orifices d'admission 159 et des orifices d'é- chappement 160 disposés aux deux extrémités desdites chambres, lesdits orifices étant commandés. par des soupapes à tête .plate 161, qui peuvent être actionnées selon une distribution convenable dans le temps par des organes entraînés par un arbre commun 162 .De l'air frais sous pression est fourni aux chambres depuis les réservoirs 163 et 164 par l'intermé- dia.ire des tubes 165 et 166 et des orifices d'admission res- pectifs.

Du carburant est introduit dans les chambres par tout moyen convenable, tel que, par exemple, les tuyères , injection 167, 168 et le mélange combustible ainsi produit à l'intérieur de chacune des chambres 'peut être allumé, par exemple par des bougies 169 et 170. Les orifices d'échappement 160 des deux chambres conduisent à des pipes d'échappement 171 et 172 qui sont reliés par des 'tubes d'échappement respectifs 175 et 174 à des passages d'entrée 175, 176 conduisant à des passages entresles aubes des moitiés respectives d'un rotor de turbine à impulsion 177 disposé à l'intérieur d'un réservoir 178. Les extrémités des tubes d'échappement 173, 174 à l'intérieur du

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réservoir sont- évasées de manière a former une enveloppe pour
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le rotor de la turbine,

et ledit rotor est muni de rangées
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d'aubes L&'9, disposées entre les aubes de stator 180). montées
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sur la. paroi intérieure de ladite enveloppe. Celle-ci est
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for' !éo d'une tubulure a.nnulaire de sortie la1 condLisv.rlt du rotor .'. l'intérieur du réservoir 178. Le rotor 177 est =;:#:.nt;1 sur un arbre 182) porte par des p:J..l.iers convenables et. reli,-S ;)..1 rotor lU3 d'un compresseur du type axia.l. Ce dernier rotor est mâmi de rangées d.'.-.,ikies 184, entre lesquelles sont disposées des aubes d.e..sto.tal:,7noittcs. sur lu, ])8,roi 1<.il;érit;are do l'enveloppe du corlpr.e7seur. Le compresseur est ,nllni d'une tubulure d'entrée 18G et de deux tubulures de sortie 167, 168 reliées respectivement par des tubes J,1( , l(JO aux réservoirs 1G3 et 164.

Un :9D.GS;"L8 de Cél,Z el' úch:J.Pl1oJùcnt 191 conduit du réservoir 178 k la tubulure d'entrée d'une Lurbinn a. détente du type .%;l=.1 10'7,. Le rotor L95 de lR.di tr.: turbine est muni de r;:,ncécs d' ..., nc 104) entre lesquelles sont disposées des aubes de :'t"bor lLi..5, nonhces sur la paroi intérieure, d'j l'enveloppe de 1;. turbine. Le rotoy 1911 ast monté sur un arbre 1?6, porté par des paliers COl1Veno,1lles, et ledit arbre peut être a.ccouplé 8. boute machine convenable, telle qu'une'dynamo 1±'7.

Dans le fonctionnement do l'installation recuper'a-trise c> puissance de 18...Lit;;. 10, les j',Z cl'écllapp,.;,16l1t produi-t-s-- , z ns 1e.sché).mbreG' de combustion sont chasses desdites ehaM'b'ï'es" <:ri;)losion et actionnent le rotor de la turbine- L-1:.,\l;LoiEH'1 177 lequel entraîne 0, son 1,0111' le rotor 195 du cOlil-pres-BG!u.:r.'q101.i .jio<ijil:>:

<ie i'i,ir coiaprime utilise pour alimenter les chambres li

de combustion. L'énergie dynamique conservée par les gaz qui sortent du rotor de la turbine à détente provoque la formation d'un front de pression qui explose à l'intérieur du réservoir
178 et, étant donné que les gaz refoulés par le front de pression explosif et emmagasinés à l'intérieur du réservoir
178 ne peuvent, par suite de l'action centrifuge du rotor, retraverser celui-ci, ces Gaz emmagasinés sont maintenus sous pression et sont susceptibles d'actionner, par leur détente, la turbine 192.

Les tubes d' échappement 173 et 174 conduisent par les tubulures d'entrée 175 et 176 aux moitiés distinctes du rotor de la tarbine à impulsion, de sorte que les Gaz de l'un des tubes ne sont pas affectés par ceux de Les chambres. de combustion 157 et 158 fonctionnent de manière à utiliser aussi bien l'admission-aspiration que 1''échappement- explosion, de sorte que'lesdites chambres sont auto-évacuatri- ces et auto--aspiratrices et, si l'on fournit auxdites chambres de l'air frais sous pression provenant des réservoirs 165 et 164, le niveau de pression dans l'ensemble du dispositif s'élève et les turbines à impulsion et à détente ont, toutes deux, un plus grand débit.

Le fonctionnement d'une installation'récupératrice de puissance type comportant une selle chambre de combustion, établie et mise en action conformément à l'invention est re- présenté sous forme de courbes à la fige 11 des dessins. Sur cette figure, les ordonnées de. certaines'des courbes représen- tent des pressions gazeuses' et les ordonnées des autres courbes représentent les surfaces des orifices d'échappement et d'ad- mission, ouvertes par les soupapes correspondantes, exprimées

sons forme de rapports des surfaces ouvertes jour effectuer l'échappement-explosion etl'admission-aspiration à la section transversale de la. chambre de combustion.

Les abscisses repré- sentent les temps exprimés en millièmes de seconde ou en degrés de rotation d'organes mécaniques)' tels que l'arbre 162 (fig. 10) qui effectue une révolution complète pour ouvrir et fermer les orifices d'échappement-et d'admission.

A la fige 11, la ine 198 représente la pression atmosphérique ou la. pression moyenne dans un réservoir d'air, tel que le réservoir 51 (fig. 1) depuis lequel l'air est fourni à la chambre de combustion. La courbe 199 est un dia- gramme temps-surface représentant la, surface d'ouverture et les durées d'ouverture et de fermeture des orifices d'échappé-* ment. de la, chambre de combustion, le début de l'ouverture des orifices d'échappement étant indiqué( en EO et la. fermeture totale desdits orifices étant indiquée en EC. La courbe 200 est une courbe analogue) représentant la surface d'ouverture' et les durées d'ouverture et de fermeture des orifices d'admission de la. chambre .

Le débutde l'ouverture des orifices d'admission est indiqué en AO et la fermeture totale desdits orificesest indiqués (-,il AC.

La courbe 201 représente les pressions gazeuses apparentes, .'. l'intérieur de la chambre de combastioin, au cours des cycles, de fonctionnement et la courbe 202 indique les pressions ga- zeuses apparentes dans le tube d'échappement, en un point voisin des orifices d'échappement,. Par conséquent,) les courbes 201 et 202 représentent les conditions de pression aux positions res- @ectives indiquées, pendant l'échappement.-explosion et l'admis-

sion-aspiration. Les pressions gazeuses à l'intérieur de la chambre et du tube d'échappement peuvent être déterminées par- toute méthode connue, comme, par exemple, à l'aide d'un oscil- lographe à fiasceau cathodique.

Comme indiqué par la courbe'199 de la fig. 11, l'orifice d'échappement de la chambre commence à s'ouvrir approximative- ment au moment où'la pression gazeuse à l'intérieur de la chambre est à sa valeur maximum par suite de l'explosion ou combustion de la charge. Au cours de l'ouverture de l'orifice, il se produit une brusque impulsion de pression et un choc au point de mesure supposé à l'intérieur du tube d'échappement, comme indiqué par la pointe 202a de la courbe 202. Lorsque l'orifice d'échappement s'ouvre complétement et demeure ouvert, la pression apparente à l'intérieur du tube tombe au-dessous de la pression d'admission et reste au-dessous de cette pres- sion jusqu'à ce que la courbe se relève brusquement à partir du point 202b par suite de 1'échappement-explosion suivant.

La pression à l'intérieur du tube est maintenue relativement basse par suite du déplacement de la masse des gaz brûlés projetés par explosion'au-delà du point de mesure dans le tube, par l'action du rotor de la turbine à impulsion, qui agit par inertie'pour aspirer des gaz hors du tube.

Dans l'installation dont-.le.fonctionnement est représenté par les courbes, la pression dans la chambre de combustion, après avoir atteint le maximum 201a, tombe rapidement par suite de l'échappement-explosion, jusqu'à ce que la dépression maximum apparente à l'intérieur de la chambre, représentée .par le point 201b soit atteinte. Lorsque cette dépression apparen-

te est établie à l'intérieur de la chambre, les orifices d'ad- mission sont ouverts de telle manière qu'on obtienne l'admission -aspiration. Les organes de commande des orifices d'admission
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sont établis et actionnes èlec,ma.nièrc' à: Óbturer lesdits orifices après la, fermeture des orifices d'échappement.

Il en résulte une élévation de pression à l'intérieur de la chambre et la chambre est surchargée:, comme indiquépar la, partie plus élevée et applatie de la courbe portant la référence 201c.

La. pression moyenne dans le réservoir de gaz d'échappement au- delà de la turbine à impulsion est indiquée par la ligne 203.

La pression réelle à l'intérieur du réservoir est variable en raison de l'introduction intermittente dans ledit réservoir de masses de gaz d'échappement.

Le fonctionnement d'une installation récupératrice de puissance type conforme à l'invention, comprenant les trois cylindres d'un moteur à combustion interne reliés à un tube d'échappement unique est représenté à la fig. 12 sur laquelle la courbe 204 représente les pressions dans le tube, en un point voisin des chambres de combustion. Le fonctionnement des orifices d'admission et d'échappement de chaque cylindre est exprimé en degrés de rotation du vilbrequin du moteur.

La courbe 204 représente les pressions dans-le-tube d'échappement
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à proximité des cylindres et l'on peut constatej.--que, lorsque la pression dans le tube est tombée en-dessous de la pression de base représentée par la ligne 205, elLe reste infrieure à
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ladite pression suivant la, partie de.1R.00be.epésentée-en zou, jusqu'à ce que l'échappement-explosion--daM& le-.second-"' . cylindre commence. La. dépression à l'intérieur du tube, repré-

sentée par la partie 204a de la courbe de pression est celle- que la masse de gaz d'échappement laisse derrière son passage- dans ledit tube et elle est maintenue par l'action du rotor de la turbine qui s'oppose au retour des gaz à travers ledit rotor et qui aspire des gaz d'admission hors du tube.

L'installation récupératrice de puissance représentée .aux fig. 13 à 15 inclus, comprend un moteur à combustion interne à deux temps comportant un cylindre 205 muni d'orifices d'échappement et d'une tubulure d'échappement à sa partie supé- rieure. Un tube d'échappement 207 conduit de ladite tubulure à la tubulure d'entrée 208 d'une turbine à impulsion dont l'enveloppe 209 entoure un rotor'210, moté sur un arbre 211, tournant dans des paliers convenables. Le rotor est muni sur l'une de ses faces d'une rangée d'aubes 212 et les gaz pénè- trant dans l'enveloppe de la turbine^par la tubulure d'entrée passent à travers les aubes jusqu'à la ,tubulure de sortie 213, laquelle est reliée par un tube 214 à un réservoir. 215. Un tube 216 conduit dudit réservoir par exemple à une turbine à détente.

L'arbre du rotor de la turbine à impulsion est accou- plé au rotor d'un compresseur (non représenté), au moyen duquel de l'air comprimé. est fourni, par l'intermédiaire du tube 217 .aux orifices d'admission du cylindre 206 du moteur.

Il est à noter que la tubulure d'entrée 208 de la turbine, . est en forme de spirale et d'une section- insensiblement décrois- sante.et que la tubulure de sortie 213 de-ladi-te turbine est également en forme de spirale, mais de section insensiblement croissante. Les sections des extrêmités des tubulures de sortie

et d'entrée sont égales et, entre les extrêmités, la somme - des sections des tubulures d'entrée et de sortie prises selon un plan transversal quelconque est égale à. la somme des sec- tions de leurs extrémités.

Les passées entre des aubes adja- centes du rotor de la turbine ont une section uniforme de bout en bout et lesdites aubes sont d'une forme telle qu'elles ne présentent aux masses de gaz d'échappement qui arrivent sur elles aucune surface sur la,quelle lesdites masses pourraient rebondir vers la chambre de combustion..

Dans chacune des variantes de l'installation récupératrice de puissance nouvelle, la turbine à impulsion assure un libre passage a,ux masses de gaz d'échappement qui ne rencontrent, pa,r suite, qu'un minimum de résistance offerte par les gaz inertes sur leur parcours à travers la turbine par unité de longueur de ce parcours. La turbine à impulsion reçoit les gaz actifs à pleine vitesse à partir de la source desdits gaz et la turbine utilise une partie de l'énergie dynamique desdits gaz, en leur laissant toujours une énergie dynamique suffisante pour que les masses de gaz d'échappement puissent pousser les- gaz inertes hors de la, tubulure de sortie de la turbine.

Ainsi, on est assuré que, pratiquement, la totalité de chaque masse de gaz d'échappement traverse la, turbine et que le lieu d'ex- plosion du front de pression de refoulement est situé au-delà de la tubulure de sortie de la turbine. Ladite.turbine fonc- tionne, dans chacune des variantes de l'installation récupé- ratrice de puissance de l'invention, de manière, d'une partit à s'opposer au retour à. travers elle des gaz refoulés par le front de pression explosant et des gaz emmagasinés sous pres- sion au-delà de la turbine et, d'autre part, à aspirer hors

du tube d'échappement des gaz frais d'admission qui ont pénétré dans ledit tuve pendant la période au cours de laquelle les. , ,. orifices d'échappement et d'admission étaient ouverts.

De plus, dans chaque variante de l'installation nouvelle, le rotor de la turbine à impulsion est situé de telle manière sur le par- cours des masses de gaz d'échappement quittant la chambre de combustion, que lesdites masses.agissent sur le rotor de la turbine lorsqu elles ont leur vitesse et leur énergie dyna- inique maxima.

Claims

RESUME.

L'invention est relative aux systèmes générateurs de puissance, composant une turbine à gaz du type à explosion à-volume constant. Elle vise, en particulier, à utiliser l'é- nergie des gaz d'échappement produits par la combustion des charges successives d'un mélange combustible dans un comparti- ment dont le volume reste, approximativement ou absolument constant, au cours'de l'échappement des gaz brûlés et de l'admission des charges.de gaz frais.

Elle utilise les phénomènes d'échappement-explosion et d'admission-aspiration et, en conséquence, le compartiement ci-dessus mentionné effectue lui-même sa propre évacuation et sa propre charge, sans nécessité d'alimentation en gaz sous pression pour lé balayage et la charge. L'énergie dyna- mique des gaz brûlés est utilisés à l'entraînement d'une tur- :bine dont le fonctionnement, loin de gêner celui dudit compar- ' timent, facilite l'utilisation des phénomènes mentionnés.

A la sortie de la turbine, les gaz sont recueillie et utilisés à l'accomplissement d'un nouveau travail. <Desc/Clms Page number 52>

Dans le but d'utiliuer l'énergie dynamique des gaz d'échappement projetés par explosion, l'invention prévoit l'installation d'une turbine à impulsion spéciale sur le trajet desdits gaz, entraînée à une vitesse élevée par le passage des gaz. La turbine est disposée entre l'orifice d'échappement du compartiment et la, région d'explosion du front de pression de refoulement et, selon une disposition préférée pratiquement a,u point atteint par ledit front dans le tube d'échappement à, l'instantoù lesgaz brûlés cessent de, réagir contre les parois et commencent à. quitter le compar- timent sous forme d'une masse explosive.

En ,conséquence de cette disposition de la turbine, la masse des gaz d'échappement, gaz brûlés et gaz inertes se trouvant dans le tube d'échappement, traverse en entier le rotor de la turbine en agissant sur lui avec son énergie entière;; sans réaction contre les parois du compartiment.

Aux fins sus-énoncées, la, turbine conforme à l'invention est construite et disposée de manière à développer, dans les masses de gaz qui le traversent, des forces centrifuges s'op- posant à. la pression des gaz enfermés à l'intérieur de la chambre de détente etdans la tubulure qui y aboutit, empêchant lesdits gaz d'exercer une action rétroactive, à travers la turbine et le tube d'échappement, vers la chambre de combus- tion.

Ces forces centrifuges sont produites aux grandes vitesses de rotation du rotor de la turbine, grâce à la dispostion de l'orifice d'arrivée audit rotor, vers son centre de rotation et à la disposition générale radiale des interstices entre les aubes, jusqu'à la sortie du rotor. <Desc/Clms Page number 53>

L'ensemble du passage réservé aux gaz à travers la turbine est conçu de façon telle qu'il constitué la prolonga- tion du tube d'échappement et laisse passer librement lesdits gaz. Dans ce but, la section dudit passage reste constante et pratiquement égale à celle du tube d'échappement. De plus, les aubes du rotor et les parois des tubulures qui y abou- tissent sont de forme telle;,qu'elles ne présentent aux gaz en transit aucune .surface susceptible de les faire rebondir vers le compartiment. Dans ces conditions le volume des gaz inertes déplacé par unité de parcours des gaz d'échappement reste pratiquement constant, leur résistance au déplacement est. minimum et le point d'explosion de la pression de re- foulement se situé au-delà de la sortie de la turbine.

De façon générale, l'invention envisage expressément, à titre de produits industriels nouveaux, appareils générateurs de puissance comportant, séparément ou en combinaison, les perfectionnements énoncés.

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