Installation motrice. La présente invention a pour objet une installation motrice compor-Lant au moins un moteur à combustion interne du type<B>à</B> ali mentation en air comprimé pour le balayage et la charge du ou des cylindres du moteur, en #combinaison avec a-ut moins deux compres seurs d'air distincts pour fournir l'air de combustion au moteur<B>à</B> combustion interne, l'un de ces compresseurs d'air étant com mandé, par un-appareil moteur secondaire actionné par les gaz d'échappement dudit moto-tir <B>à</B> combustion interne.
Ur ne forme d'exécution de l'objet de. Pin- vention est représentée,<B>à,</B> titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. <B>1</B> est une vue de l'ensemble de cette forme d'exécution de l'installation mo trice; La fig. 2 est une coupe schématique d'une partie de l'installation représentée en fig. 1; Les fig. <B>3</B> et 4 sont des vues de détails.
L'installation motrice représentée coin- por te deux compresseurs<B><I>C' C',</I></B> dont l'un,<B>C',</B> est un compresseur centrifuge<B>à</B> grand(, vi- tesse relié directement<B>à</B> l'arbre<B>10</B> d'une turbine<B>à</B> gaz T qui -marche avec les gaz qui ont subi une détente partielle dans les cylin dres e d'un moteur polycylindrique <B>à</B> com bustion interne,<B>à</B> deux temps, E, et Ont été transférés desdits cylindres<B>à</B> ladite turbine T <B>à</B> une pression supérieure<B>à</B> la pression atmosphérique, tandis que l'autre compres seur,<B>C',
</B> est un compresseur<B>à</B> mouvement de va-et-vient comportant suivant la fig. 2 deux cylindres<B>à</B> double effet 12,<B>13,</B> montés l'un sur l'autre et renfermant des pistons coulissants<B>15, 16</B> actionnés par une mani velle commune<B>18</B> de l'arbre<B>19</B> du moteur<B>à</B> combustion interne et marchant par consé quent<B>à</B> la vitesse de celui-ei. B est un ré cipient<B>à</B> air de balayage relié par<B>la</B> con duite P' au compresseur<B>C'</B> qui est lui-même relié par la conduite P' au compresseur rota tif<B>C'.</B> La conduite P' possède un embran chement #à soupape<B>25</B> d'admission d'air libre.
On a trouvé qu'il se produit dans le mo teur<B>à</B> deux temps ayant des lumières d'ad mission et de décharge 21, 22 commandées par le piston, par suite de la résistance dans les passages, une chute de pression appré- uiable entre la, pression de Fair <B>de</B> balayage admis an moteur et la. 'pression approxi ma- livement constante des gaz fournis<B>il</B> la tur bine<B>T,
</B> cette chute de pression pouvant êIrc dans une miwhine à, grande d'environ ()#')8 atm. par exemple. Autrement (lit, avee une pression<B>de</B> ga7 d'environ<B>1,27</B> idin. <B>de</B> surpression (par rapport<B>à la</B> pression atinos- pliérique <B>il</B> l'entrée<B>(le</B> la turbille <B>T,
la</B> pres- #ion d'air dans le récipient à air B serait d*eilviron <B>1,55</B> atm. de surpression et la pres sion dans les cylindres e pendant<B>la.</B> période d(, balaya-e serait<B>à</B> peu près la, moyenne de (,es deux pressions.
Si<B>la</B> turbine,<B>7'</B> est ali., mentée (le gaz a une surpression de<B>1,27</B> atm. (-f <B>à</B> une température d'environ 420 '# <B>C,</B> ces gaz venant du collecteur<B>de</B> gaz<B>31</B> relié, d'une part. aux lumières d'échappement 22 des cylindres<B>e</B> et, d'autre part, par la eon- duite JI' <B><I>à</I> la</B> turbine T.
et qu'on le laisse dé- lendre <B>à la,</B> pression atmosphérique, en utili- .,#ant une, bonne construction de turbine et<B>(le</B> 410111presseur, il<B>y</B> aura suffisamment d'éner gie<B>a,</B> récupérer dans les gaz d'échappement pour comprimer la quantité d'air requise pour balayer et charger les cylindres du #D moteur depuis lit, pression atmosphérique jus- qu'îî, environ<B>1</B> atm. de surpression.
Le com presseur<B>C'</B> est du type<B>à</B> ka-es multiples <B>C</B> z1vee refroidisseurs intermédiaires entre les et il délivre l'air<B>à 1</B> atm. de surpres- Zn sion <B>à</B> un refroidisseur<B>Y</B> où sa densité aug mente encore avant qu'il soit admis a-Li second rompresseur <B>C2</B> qui complète<B>la,</B> pression d'air jusqu'à la pression d'admission de<B>1,55</B> atm. dr- #:urpression.
Dans cette forme d'exécution, l'éner-ie disponible dans les gaz d'échappement trans- f(#rés des cylindres du moteur<B>E à</B> la turbine à gaz T est efficacement utilisée dans celle- pi pour rendre le plus grand travail possible en faisant comprimer l'air par le compres- #c-ur rotatif<B>C',
</B> 'alors que le compresseur C' 4 destiné<B>à</B> suppléer- au travail récupéré <B>(le</B> ce dans la mesure<B>'</B> nécessaire pour délivrer Fair <B>à</B> la pression nécessaire pour balayer et charger les cylindres e du mo- if-ur <B>E.</B> La quantité de ce travail supplémen- taire du compresseur C#- i-tetioiiii6 par l'arbre <B>19</B> du moteur<B>E</B> dépend des variations dii Iravail fourni par la turbine it gaz <B>1'.
La</B> pression dans le réuipient Ù. air Pi restera<B>à</B> peu Près constante 111al.-gré <B>des</B> variations ap- préeiables dans<B>b.</B> travail fourni par le groupe iurbo-eonipresseur <B><I>T C'.</I></B>
En outre, dans eelte forme d'exécution, des moyens sont prévus pour pouvoir char ger les cylindres e (hi moteur au démarrage d'air<B>chaud</B> ])I'(>'-,Il#-11)lelnelll# eoiliprinié. Le<B>Mo-</B> teur<B>E</B> peut êIre mis en inouvenient par exemple<B>à</B> l'aide d'air comprimé provenant, d'un réservoir à air comprimé (non repr,'- senté),
et en ouvrant le branchement d'admis sion d'air<B>25</B> du à pistons C*2 temporairement<B>à</B> l'atmosphère libre, ledit compresseur fournira alors (le l'air comprimé d'une pression et température surfisantî#s pour assurer les eoiiditions d'allumage dans M-1 <B>le</B> moteur<B>E.</B>
Pour expliquer<B>le</B> v-vele d'oj)#rations <B>de</B> la forme -d'exécution déerite de l'installation. on suivra, le chemin de Fair employé comme fluide de travail pour une puissance et vi- lusse déterminée ou normale<B>de</B> la machine principale.
Le comprussetir eenirifu-#! <B>C'</B> par<B>la</B> turbine à -az T aspire Fair dans lai- mosplière et<B>le</B> dMivre <B>à</B> une pression seiisi- blement constante, disons de<B>1</B> atm. de sur-. pression environ dans<B>le</B> cas considéré. Par suite de cette eom#res,:ion. l'air est chauffé.
Fau,gmentation de température étant en par- tip-Yeffet# do hi eoniprc-ssion rn#me et en partie due -Û, la frietion méeanique on du fluide.
Le refroidisseur K.<B><I>à</I></B> travers lequel on fait d'abord passer Vair, réduit de nou veau sa température. la fonction de ce re froidisseur étant la même que, celle des rç-- froidisseurs iiitc-rm#diaires entre les étages d'un compresseur à étil-es multiples par le fait qu'il sert<B>'à</B> r#'(lIIire <B><I>il</I></B><I> la</I> fois<B>la</B> puissance et la capacité vol uniètriqno requises pour<B>le</B>
sevon(j compresseur<B><U>C.</U></B> Le refroidissement de l'air pendant ou après<B>la</B> compression est arbitraire et peut être omis, bien qu'un re- rroidissenient, fle eptie manière soit désirable. L'air quittant le refroidisseur K par<B>la</B> eoli#ll--Lite P' est délivré au compresseur<B>C\</B> oü il est comprimé davantage. Ce second coin- presseur emprunte son mouvement<B>à</B> l'arbre <B>19</B> du moieur'principal et marche<B>à</B> la vitesse (le cet arbre.
L'admission et la décharge d'air <I>des</I> cylindres de ce- compresseur<B>à</B> pistons<B>C'</B> sont commandées par des soupapes du type automatique employé en général dans ces compresseurs et non représenté. La pression <B>à</B> l'encontre de laquelle l'air est délivré de ce second compresseur est maintenue approxi- niativement constante et-, est réglée comme décrit ci-après.
Dans le cas représenté, cette pression est approximativement<B>de 1,55</B> atm. <B>de</B> surpression, la pression dans les cylindres e 'du. moteur F, pendant la période de ba- laya.ge étant approximativement de 1,4 atm. de surpression et la, pression d'alimentation dans<B>lé</B> collecteur (le gaz JI pour la turbine T étant d'environ<B>1,27</B> atm. de surpression.
Bien entendu, l'air a de nouveau -été chauffé par suite de cette compression dans<B>le</B> com presseur<B>C2</B> et de celiii-ci l'air comprimé est amené, par<B>la</B> eanduite P', au récipient<B>à</B> air -R où il est disponible pour balayer et char- O'Pr les cylindres e du moteur<B>E.</B>
La possibilité que la pression d'air<B>dé-</B> livré par<B>le</B> premier compresseur C' pourrait être quelque peu plus élevée on plus faible que la pression normalement désirée, n'exige point de précautions spéciales en ce qui con cerne le second compresseur<B>C'.</B> Celui-ci con tinuera<B>à</B> délivrer de l'air d'une pression d'envi.ron-1,55'àtm. de surpression et, grâce à ses soupapes automatiques commandées par la pression, son fonctionnement au point de vue<B>de</B> la compression de l'air sera toujours satisfaisant.
Les variations précitées affec tent seulement la quantité d'air fournie et la puissàËce absorbéc par le second compres seur C'; une chute<B>à, 0,
85</B> atm. de- surpres sion par exemple dans la pression établie par le premier compresseur<B>C'</B> réduirait le poids de l'air comprimé et augmenterait légèrement la puissance requise par le second conipres- seur C2. Une augmentation de pression au- dessus <B>de 1</B> atm.- cle surpression aurait- l'erfet; contraire.
La description suivante montrera que la marche de la<B> </B> machine principale<B>E</B> n'est pas affectée in-âtériellement par ces va- riotions dans la quantité d'air fournie.<B>Il</B> est seulement nécessaire de prendre soin à ce que la pression normale de<B>1</B> atm. de surpres sion soit établie dans une quantité d'air<B>à dé-</B> livrer un peu plus grande que le ininimuni requis pour balayer et charger les cylindres du moteur<B>E.</B>
Une compression en deux pliases distinc tes comme dans la forme d'exécution décrite, permet (]!utiliser en plein toute l'énergie pou vant être développée par les gaz d'échappe ment des cylindres e (lu moteur<B>E</B> et de tirer parti du mouvement de l'arbre moteur<B>19</B> pour fournir l'énergie. supplémentaire néces saire pour coinpléter la compression requise.
Le moteur<B>E</B> est, comme dit plus haut, du type<B>à</B> deux tel<B>'</B> Ups, le balayage et le char- ,ement <I>a</I> des cylindres e avec de Fair com- primé étant effectué<B>à,</B> une pression approxi mativement constante sensiblement au-dessus de la pression atmosphérique après Péehap- peinent des gaz desdits cylindres.
Pendant la période de balayage 'une différence de pres sion doit être maintenue entre<B>le</B> récipient à air<B>B</B> et le collecteur de gaz<B>M</B> pour l'alimen tation de la turbine, dort l'importance est déterminée par la vitesse de<B>lit</B> machine ef par -l'aire d-es lumières prévues pour le pas- sage de l'air.
Dans une machine ià grande vi- fessé d'une bonne marche dans les conditions décrites, une pression d'environ<B>0,3</B> atni. est requise pour provoquer le mouvement néces saire<B>de</B> Vair<B>à</B> travers les lumières et les<B>cy-</B> lindres.
Ainsi, avec'une surpression<B>de</B> 1,55 atm. (par rapport<B>à</B> la pression iitinosph('## rique) dans le récipient<B>à</B> air R, la pression côrrespoùdante dans le coIle#teur de décharge <B>Il</B> qui alimente la tuibine T sera d'environ <B>-1,25</B> atm. de surpression.
Cette différenQe de pression assurera le remplacement de la.<B>co-</B> lonne de # -gaz brûlés qui- est présente dans chaque cylindre<B>à</B> la fin de sa course de tra vail par une colonne dair frais comparative ment froid. Chaque cylindre e démarrera donc<B>à là</B> période de compression de son cycle de travail avec un remplissage d'air tD d'une pression intermédiaire entre ces prés- #zions, ou<B>ù</B> approximativement 1,1- atm. de. #:IIrpressio1i.
Les gaz d'échappement maintenus dans le vollecteur de gaz ill <B>à</B> une surpression de <B>1.25</B> atm. environ et<B>à</B> une température d'en viron 420'<B>C</B> sont disponibles pour l'emploi dans la turbine<B>T.</B> Le développement d'éner- gi <B>-</B> e par la détente des gaz ne diffère pas essentiellement de celui obtenu par la détente de
vapeur, et<B>la.</B> turbine n'a. pas besoin d'être -p#Iei, alement établie du point de vue de l'in- vention. Dans la turbine ù action T repré- ;
#entée les gaz d'échappement sont dirigés eonire les aubes de turbine par une pluralité clé tuyères ii (fig. J., <B>3</B> et 4), dont une partie ou toutes sont commandées par des tiroirs<B>30</B> aetionnés <B>à</B> la main. La détente des waz dans la turbine est poussée jusqu'à<B>la.</B> pression at- inosphérique.et le gaz est ensuite déchargé de la turbine.
La commande des tuyères de turbine w, permet d'établir et de mainipilir la pression d'opération voulue dans la machine<B>E.</B> En ou vrant ou fermant un tiroir<B>30 à</B> la turbine, la, pression dans le collecteur (le gaz<B>M</B> peul, être réduite ou augmentée, suivant le cas.<B>De</B> cette manière, on peut maintenir une surpres- .,zioil de 1,2.5 atm. dans le collecteur de gaz <B>M.</B> et<B>la</B> pression dans le récipient<B>il</B> air<B>B</B> s'établira d'elle-même pour donner la valeur (le pression requise dans les cylindres e de la machine E.
Aucun moyen spécial pour ré gler le groupe turbo-compresseur n'est re quis. La vitesse de la turbine T s'élèvera<B>ù,</B> un point auquel l'énergie absorbée par le compresseur C' équilibre<B>le</B> rendement clé la <B>1</B> urbine.
En fermant des tuyères de turbine ii. la pression dans le récipient ù air R peut; être portée<B>à</B> disons 2J atm. environ de surpres sion. Chaque cylindre de machine e sera alors chargé d'un plus grand poids d'air, permet tant ainsi de brûler plus de combustible el; clé développer plus clé puissance. La, turbine T étant alimentée de gaz d'échappement ù une plus grande pression,<B>elle</B> développera <B>1 -</B> une puissance pluS grande et mettra le com presseur<B>C'</B> ÎÎ même de délivrer la quantité d'air augmentée nécessaire.
En ouvrant des tuyères d'admission ii, la pression dans le récipient d'air R sera ré duite, et la machine<B>E</B> portera<B>de</B> façon avan tageuse la charge réduite.
Pour le déniarrace, la forme d'exécution décrite peut être mise en rotation<B>à</B> l'aide d'air d'une bouteille de démarrage, ou par voie ,;lectrique (non représenté). Les cylindres du voinpresseur <B>C2</B> avec l'admission ouverte ii, l'atmosphère fourniront un volume d'air suf fisant pour balayer et charger<B>à</B> une pres sion et température convenables pour les con ditions de eoinbustion;
ainsi la machine<B>dé-</B> marre d'une façon similaire a, toute machine <B>à</B> deux temps ordinaire avant que le groupe turbo-eompresseur T <B><I>C'</I></B> se mptie en marelie. Pendant, cet intervalle de temps, de l'air libre peut être aspir6 du dehors par l'embranche- nient <B>à</B> l'air libre<B>25</B> dont la soupape sera ensuite fermée.
Les tuyères de turbine n forment un dis positif d'étranglement dans le passage<B>de dé-</B> charge des gaz d'échappement et l'accroisse- LI nient de pression graduel qu'on peut obtenir par lui provoquera un démarrage gradue! de la turbine T et du compresseur<B>C',</B> La fer- ineture de la Foupape <B>25</B> entraînera une aug- inentation progressive de la pression dans les t, moyens de compression,
qui se continue alors jusqu'à la condition (le marche désirée. Aussi bien que la forme d'exécution<B>dé-</B> crite peut démarrer sans l'aide du groupe turbo-compresseur <I>T</I> C', elle peut marcher à<B>la</B> rigueur avec ce groupe hors de service. En ouvrant la soupape de l'embranchement <B>25</B> de. la conduite P' et une soupape dans un embranchement<B>35</B> qur la conduite<B>31'</B> re liant le collecteur<B>de</B><U>gaz</U><B>31 à</B> la turbiiiv T, le moteur<B>E</B> marchera continuellement comirie une machine<B>à</B> deux temps ordinaire.
Dans ce cas, la puissance entière normale de la ma chine ne saurait être clf #veloppée.
Dans les nuqeliines <B>à,</B> combustion interne ordinaires il est possible de récupérer de l'énergie sur l'arbre moteur dans une mesure <B>de 30 %</B> environ<B>de</B> la valeur calorifique du (10111bustible, environ<B>30</B> % se perdent par ]es parois des cylindres et encore<B>30</B> 'Xo s'en voiii, avec les gaz d'échappement.<B>Il y</B> a<B>donc</B> don,, sources principales de pertes<B>de</B> chaleur. La turbine<B>T</B> sert ici<B>a</B> iltiliser la chaleur dans les gaz d'échappement de la- machine.
On peut toutefois, si on le désire, tirer profit<B>à</B> la fois de la chaleur perdue, dans les parois (les cylindres et de la chaleur perdue<B>à</B> l'é- (,happement <B>de,</B> la turbine. Par exemple, l'eau ehaude circulant autour des cylindres peut Mre évaporée par la chaleur des gaz d'évhap- peinent et la vipeur ainsi obtenue peut être utilisée pour faire marcher des appareils se- vondaires.
Dans la foi-me d'exécution décrte, le coin- presseur <B>C\</B> actionné par l'arbre du moteur E' supplée<B>le</B> travail cle compression fourni par Pénercie des caz d'échappement du ino- ieur. On peut en toutefois,
<B>0</B> au lieu de faire ac- tionner ce compresseur par l'arbre du mo teur, prévoir une source d'énergie ilidépeil- dante pour actionner<B>ce</B> compresseur.
Dans une forme d'e-xécution coiriprenant deux moteurs<B>à</B> combustion interne ou davin- ta,ge (,comme par exemple clans un bateau î# héliee jumelle) et dans laquelle Pair d'ali- nientation, serait comprimé en deux phases distinctes, un compresseur C' peut être iiis- talM sur l'arbre de chaque moteur,
et ces compresseurs peuvent alimenter un récipient à air commun qui alimente<B>à</B> soli tour les dif- férenis moteurs. De façon similaire, les gaz d'échappement de ces moteurs peuvent être utilisés dans une seule turbine<B>à</B> gaz au lieu d'avoir une turbine pour chaque machine.
<B>Il</B> a -été dit que les gaz d'échappement (les cylindres du moteur<B>E</B> étaient envoyés<B>à</B> la turbine par l'intermédiaire d'un collecteur de gaz disposé entre celle-ci et le moteur. N-ais, ce collecteur de gaz pourrait aussi être omis et<B>le</B><I>passage</I> des gaz d'échappement du moteur<B>à</B> ladite turbine pourrait être réalisé de toute autre manière appropriée, L'insial- lation pourrait comprendre plus de deux rompresseurs d'air.