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TURBINE A COMBUSTION INTERNE
La présente invention a pour objet unè turbine à combustion interne, caractérisée par le fait que ses parties., soit fixes, soit tournantes, sont re- froidies suivant un système particulier; la température de combustion peut être maintenue très élevée, sans préjudice de la résistance des parties de la tur- bine exposées à de telles températures et sans nécessité d'emploi de métaux spéciaux.
La turbine suivant l'invention est prévue en outre avec des disposi- tifs pour diminuer le travail de compression de l'air carburant et avec d'au- tres, pour utiliser la chaleur des gaz d'échappement, de manière que le rende- ment de la machine soit supérieur à celui que l'on obtient avec des machines semblables connues.,
Les dessins ci-joints démontrent schématiquement et à titre d'exem- ple non limitatif, une forme d'exécution de l'invention.
La Fige 1 représente une section longitudinale de la turbine suivant le plan de symétrie I-I de la Fig. 2;
La Fige 2 une section suivant le plan 11-11-de la Fige 1 perpendicu- lairement à l'axe;
La Fig. 3 est une section longitudinale faite pour la moitié supé- rieure suivant le plan radial I-I de la Fig. 2 et pour la moitié inférieure suivant le plan radial III-III, à 45 avec le plan vertical; La Fige 4 représente en..particulier une section longitudinale fai- te suivant un plan axial en correspondance avec les palettes tournantes;
Les Figs. 5 et 6 représentent respectivement une aube du type à action et une du type à réaction;
La Fige 7 représente la section longitudinale de quelques aubes fixes;
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La Fig. 8 indique un détail du montage d'une aube fixe et
La Fig. 9 une section perpendiculaire à l'axe de la carcasse de la turbine après avoir enlevé le rotor.
En se référant aux Figs., la turbine comprend les parties suivan- test
Le compresseur C;
La turbine proprement dite T;
Une ou plusieurs chambres de combustion B (cinq dans l'exemple);
L'appareil de refroidissement R;
Les réchauffeurs F (deux dans l'exemple).
La machine est montée sur l'arbre 1 tournant sur des coussinets 2 et 3 et reliée à la transmission par la bride 4.
L'air entre par l'ouverture 5 et est comprimé successivement dans le turbo-compresseur C à plusieurs ordres de palettes, divisées en deux grou- pes 6 et 6' par une chambre 8. L'enveloppe 7 du compresseur est à double paroi avec circulation d'eau. De la chambre 8, l'air partiellement comprimé passe par le tube 9 dans l'appareil R où il subit un refroidissement qui a pour effet de diminuer le travail successif de compression.
Suivant une forme préférée,cet appareil R est un cylindre à axe horizontal divisé en deux demi-cylindres 10 et 11 par un secteur 12 qui laisse des passages à l'air seulement en correspondance aux extrémités du cylindre.
Le tube 9 est aussi divisé en deux parties par le diaphragme longitudinal 13, lequel est le prolongement du même diaphragme qui sépare le rotor du compres- seur G en deux groupes 6 et 6'.
L'eau de refroidissement de l'appareil R parvient à une chambre 14 en tête de l'appareil même.. Cette chambre est aussi divisée en deux moitiés par le secteur 15. Vers l'appareil, la chambre 14 présente une plaque tubulaire 16 où se terminent les tuyaux 17. Ceux-ci parcourent l'abord la partie supé- rieure 10 de l'appareil, traversent le diaphragme 13 et se terminent à l'au- tre plaque tubulaire 16' et à la chambre 14', d'où ils reviennent à la plaque tubulaire 16, et l'eau circulant dans les tuyaux, en arrivant à la partie in- férieure de la chambre 14, passe à la décharge 18.
Le parcours de l'air à re- froidir est indiqué par la flèche et l'air retournant au compresseur dans la chambre 19 subit la seconde phase de compression dans le deuxième groupe de palettes 6' en arrivant à la chambre 20 qui est en contact avec la chambre de combustion.
(Fig. 3). De la chambre 20, l'air se répartit entre les deux réchauffeurs F
L'air circule d'abord dans l'interstice 22 des cylindres F (Fig.3) pour utiliser la chaleur des gaz d'échappement qui. parcourent le réchauffeur F dans sa partie intérieure, comme on verra plus en avant, et alors, au moyen du tuyau 23, il passe dans la chambre 24 où se trouve une plaque tubulaire 25 où se terminent des tuyaux qui sont parcourus par l'air à réchauffer, qui pas- se ainsi à la chambre 26 au-delà d'une autre plaque 25'. De la chambre 26, l'air passe, toujours au moyen de tuyaux qui parcourent toute la longueur du réchauffeur, à la chambre 27, d'où, au moyen des tuyaux 28, il passe aux cham- bres de combustion B qui sont en nombre suffisant.
Dans l'exemple illustré aux Figs., ces chambres sont au nombre de cinq et disposées radialement dans la partie supérieure de la turbine.
L'air provenant des tuyaux passe dans les chambres-29, lesquelles présentent à l'intérieur, une partie conique traversée par une série de trous, au moyen desquels l'air vient en contact avec le combustible injecté par le gicleur 31 dans la chambre conique 30. Par la température élevée, le combusti- ble s'allume et les produits envahissent la chambre 32 depuis laquelle, à travers les aubes fixes 33, ils actionnent une première série de palettes tour- nantes 34 de la turbine, en se déchargeant ainsi dans la chambre 35, où se com-
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plète éventuellement la combustion au moyen d'une prise d'air supplémentai- re de la chambre 20 du compresseur.
Ensuite, depuis la chambre 35 et à travers une série alternée d'aubes fixes et tournantes, les gaz actionnent toute la turbine et s'échap- pent dans une chambre 36, d'où, distribués en deux parties., ils passent à travers les passages 38 aux réchauffeurs F déjà décrits, chacun desquels est divisé à son tour par un secteur horizontal 37, lequel oblige les pro- duits de la combustion à parcourir les réchauffeurs F par un chemin inverse à celui que. parcourt, comme on l'a vu,, l'air provenant de la chambre 20.
La Fig. 4 représente, comme on l'a dit, le système de refroidis- sement des rotors du système à aubes des turbines T.
Les rotors sont montés sur l'arbre 1 aux extrémités duquel sont calées deux crosses 41 sur la portée extérieure desquelles est monté un ar- bre creux 42, concentrique avec l'arbre 1 et tournant avec celui-ci. Sur l'arbre creux sont montés les disques 43-43'-43", chacun desquels est formé par deux brides 44-44-', vis-à-vis l'une de l'autre et réunies vers la péri- phérie par un anneau 45 qui ferme le tout'autour de la cavité interne com- prise entre les deux brides 44 et 44'.Cette cavité est divisée à son tour en deux chambres égales 46 et 46' par un diaphragme 47.
Les aubes 48 sont creuses et disposées avec la base dans des ajustages appropriés, obtenus à la périphérie des disques 43 et 43'. (Voir les Figs. 5 et 6). Les ajustages des aubes sur les disques sont faits de fa- çon à laisser sous la base des aubes mêmes une chambre 49, laquelle est en communication avec les chambres 46 et 46' par les trous 50 et 50'. Les pai- res de trous 50 et 50' sont pratiquement en correspondance avec chaque aube.
Sur l'arbre creux 42 sont faits des trous 51 en correspondance avec les chambres 46 et 46' des divers disques. Des diaphragmes circulaires 52, solidaires avec l'arbre central 1 et faisant corps sur la surface inté- rieure de l'arbre creux 42, sont disposés en correspondance avec chaque dia- phragme 47 et divisent l'intervalle entre l'arbre 1 et l'arbre creux 42 en autant de zones qu'il y a de disques dans la turbine.
En tête de-l'arbre 1 est monté un aspirateur centrifuge qui, avec sa série d'aubes 54, aspire l'air frais de l'autre extrémité de l'arbre même.
Cette aspiration est rendue possible par le fait que toutes les chambres 53-53'-53".... sont en communication entre elles. En effet., l'air qui se trouve par exemple dans la chambre 53, passe à travers les trous 51 dans la chambre 46. De là, il arrive dans l'intérieur de l'aube 48 à travers le trou 50. Il passe ensuite par la chambre 46' à travers le trou 50' et par d'au- tres trous 51 à gauche du diaphragme 52 à la chambre 53', d'où il commence un parcours analogue, jusqu'à parvenir à l'aspirateur 54, lequel convoie cet air dans la chambre d'échappement 55.
A côté de l'aspirateur 54, est installé un second aspirateur 56, lequel aspire l'air pour son compte propre, pour l'utiliser pour le refroi- dissement des distributeurs de la turbine.
Les espaces 57 entre deux rangées d'aubes d'un même plan., sont occupés par des aubes directrices fixes.
La chambre 58, à laquelle arrivent les gaz de combustion après avoir travaillé sur toutes les rangées d'aubes, est en communication avec l'échappement à travers les récupérateurs F, comme on l'a vu précédemment.
Comme on voit aux Figs. 7, 8, 9, les aubes directrices de la tur- bine sont fixées à la périphérie d'une série de diaphragmes répartis le long de son arbre. Ces diaphragmes sont des corps cylindriques creux 61, 62 .... chacun desquels est divisé en deux moitiés par un plan diamétral horizontal, c'est-à-dire suivant la ligne 0-0 de la Fig. 9.
Ces diaphragmes ont une section à U allongé ; entre les deux bran- ches de l'U, sont encastrées les aubes. Après le montage de celles-ci sur les diaphragmes, les aubes subissent un tournage extérieur, qui permet aux dia-
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phragmes mêmes, auxquels sont fixées les aubes, de s'encastrer dans des ca- vités appropriées de la cage de la turbine, pendant que l'extrémité des au- bes s'encastre dans des ajustages également obtenus dans la cage.
Les aubes sont vides intérieurement, comme cela a été déjà dit pour les aubes tournantes..
La Fig. 7 montre en coupe les deux diaphragmes 61 et 62 avec leurs aubes montées 63 et 64. L'aube 63 est en élévation; l'aube 64 est sectionnée le long de la ligne médiane pour mettre en évidence le conduit 65.
Dans l'espace intérieur 66, compris entre les deux parois du demi- disque creux, qui constitue le diaphragme 61, sont distribuées radialement les nervures 67 qui figurent en élévation dans la Fig. 7 et en'section dans la Fig. 9.
Dans la même Fig. 7 sont dessinés en lignes pointillées les disques 44 et 44' du rotor de la turbine, lesquels portent à leur périphérie les au- bes tournantes 48 et 48'. Les gaz qui arrivent à la turbine entrent par "a" et sortent par "b".
La cage de la turbine 69 contient de fonderie les conduits 72 et 73, qui communiquent avec le conduit 74 au moyen des fenêtres 75 et 76. La même construction se répète symétriquement dans la moitié inférieure de la ca- ge.
Le ventilateur 56 convoie l'air dans le conduit 74 (Fig. 4-7-9) d'où à travers les conduits 65 pratiqués dans l'intérieur des aubes, le dit air ar- rive à la partie centrale 66 des diaphragmes, parcourant toute la surface des nervures 67.
Dans la Fig. 7 la chambre 73 apparaît en communication avec le con- duit 65 au moyen du trou 77. Cette communication est naturellement nécessaire pour que s'effectue la circulation ci-dessus. Qu'on note toutefois que le trou 77 correspondant à l'aube 63 n'est pas visible, parce que déphasé par rapport au trou 77 de l'aube 64.
La chambre 74 est limitée par les deux cloisons longitudinales 78 et 78',qui délimitent un secteur dans lequel est compris un certain nombre d'aubes distributrices. On a déjà dit que l'air de refroidissement passe par la chambre 74 à la partie centrale 66 des diaphragmes. De ce point, en ob- servant la moitié supérieure de la cage (Fig. 9) , nous voyons que deux voies sont ouvertes à l'air, et précisément l'une à droite et l'autre à gauche vers les chambres 79 et 80, à travers les passages 65.
Les chambres 79 et 80 sont à leur tour en communication avec les chambres 81 et 82. Alors, l'air qui est arrivé dans les chambres 81 et 82, pro- venant' de la zone 66 de la partie supérieure de la cage, passera par les con- duits 65 compris entre le plan horizontal 0-0 et les secteurs 83 et 83' dans la zone 66' de la partie inférieure de la cage, et de la rejoindra enfin, tou- jours à travers les passages 65, la chambre 86, symétrique à la chambre 74, mais en communication avec l'échappement.
En d'autres termes, puisque les sec- teurs 78 et 78', 83 et 83' divisent les chambres, disposées à l'extérieur de la cage, en quatre parties symétriques deux à deux, l'air de refroidissement accomplit des parcours alternativement centripédes et centrifuges depuis l'ad- mission jusqu'à l'échappement. Cette circulation se fait en parallèle pour toutes les séries d'aubes distribuées longitudinalement dans la turbine le long de chaque secteur, le contraire de ce que l'on a vu à propos de la circu- lation de refroidissement des aubes tournantes, qui se fait en série.