CH145230A - Procédé de production de force motrice et installation pour sa mise en oeuvre. - Google Patents

Description

  Procédé de production de force motrice et installation pour sa mise en     oeuvre.       L'invention a pour objet un procédé de  production .de force motrice utilisant comma  agent moteur de la vapeur de matières orga  niques, et une installation pour sa mise en       ceuvre.     



  Le procédé consiste à produire de la va  peur     -de    matières organiques, à surchauffer la  dite vapeur organique sous une basse pres  sion et à la laisser détendre dans un appa  reil utilisateur. Par basse pression, il faut en  tendre une pression inférieure à 5 ou 6 kilo  grammes environ par centimètre carré:  Jusqu'à présent, les recherches entrepri  ses dans le but d'améliorer le rendement des  installations à vapeur avaient été dirigées  dans deux voies différentes: suivant certains  procédés, on utilise de la vapeur d'eau à -des  pressions et à des températures très élevées:

    suivant d'autres, on produit simultanément  de la vapeur d'eau et des vapeurs d'autres  fluides présentant un point d'ébullition plus  élevé que. celui de l'eau, le     condenseur    d'un    liquide étant utilisé comme chaudière pour  l'autre.  



  Ces installations utilisent la ou les va  peurs à des pressions élevées et généralement  sous forme de vapeur saturée.  



  Les inventeurs ont observé que, si l'utili  sation de matières organiques pour la produc  tion de force motrice présente des avantages  qui leur sont propres, les conditions réalisées  actuellement dans les installations à vapeur  d'eau ne sont pas applicables avantageuse  ment aux vapeurs de matières organiques,  car elles ne permettent pas d'utiliser     ration-          nelle-ment    toute la chute de température pour  la     transformer    en travail mécanique dans les  appareils d'utilisation, turbine ou autres.  



  Des formes d'exécution d'une installation  suivant la présente invention sont représen  tées, à titre d'exemple, au dessin annexé.  



  Les     fig.    1 et 2 représentent     respectivt-          ment    et schématiquement une vue en éléva  tion et une vue en plan de l'installation;      La     fig.    3 est une coupe longitudinale  d'une turbine;  Les     fig.    4 et 5 sont relatives, respective  ment; à des applications de l'objet de l'inven  tion, à un bateau et à un aéronef.  



  Aux     fig.    1 et 2, une chaudière 1 comporte  des brûleurs 2, dans lesquels le combustible  liquide est admis par un tube 3. Des chicanes  4, 5 obligent les gaz de combustion à suivre  le trajet sensiblement en $ indiqué par des  flèches 6 et 7 pour revenir au-dessus des  brûleurs 2, afin de réaliser une combustion  complète. La matière organique utilisée  comme agent moteur est placée en 8, dans un  réservoir 9 qui communique par des tubes 10  avec un collecteur 11 -d'où partent des rangées  de tubes parallèles 12 dans lesquels a lieu la  vaporisation; les prolongements de ces tubes  sont recourbés à environ 180   et constituent  les éléments de surchauffe 13.

   Ils viennent  aboutir dans un collecteur 14, prolongé par  un obturateur 15 avec vanne 16; des tubes 18  réunissent la partie supérieure du réservoir 9  au collecteur 14.  



  Le liquide organique venant d'un     conden-          seur    19, comme décrit ci-après, est     conduit    au  réservoir 9 par des canalisations 20, qui, dans  la région où elles traversent les gaz de com  bustion, sont munies d'ailettes de     réchauf-          fage    21 à grande surface. Les gaz chauds cir  culent dans le sens des flèches 22.  



  On voit de ce qui précède que la direction  de l'écoulement .des gaz chauds est toujours  à peu près en sens inverse .de celui d'écoule  ment du liquide ou de la vapeur dans les tu  bes 12, 13 et à celui du liquide amené au ré  servoir 9. On peut prévoir des parois réfrac  taires 23, 24 ou mieux, des parois doubles       permettant    entre elles une circulation d'air  ou même du liquide organique utilisé dans  l'installation.  



  La vapeur surchauffée pénètre en 25 dans  une turbine axiale à action 26.  



  La     fig.    3 montre une turbine à marche  lente. La vitesse réduite résulte non seule  ment du fait que c'est une turbine à action à  couronnes d'aubes     tournant    en sens inverses,  mais également du fait que     1.e    liquide organi-    que, de l'oxyde de phényle, par exemple, pos  sède une chaleur spécifique bien     inférieurt#     à celle de l'eau et qu'en outre la vapeur pro  duite se détend entre des limites     calorifiques     plus étroites de sorte que la vitesse, qui est  proportionnelle à la, racine carrée de la diffé  rence de calories se trouve dans l'ensemble,  plus petite.  



  La     turbine    comporte un carter formé d'un  socle 27 muni d'un couvercle amovible 28 et  dans lequel sont montés deux arbres 29, 30  tournant en sens inverses et qui reposent dans  des paliers 31, 32. A l'extrémité de l'arbre  29 est fixé le moyeu 33 d'un rotor 34 muni  d'une double 'couronne d'aubes 35, 36. A     l'ex-          tr6mité,de    l'arbre 30 est fixé de la même fa  çon le moyeu 37 d'un double rotor 38, 39. Le  rotor 38 porte une double couronne d'aubes  50, 51 construites et disposées de telle sorte  que les aubes d'un des rotors, 38 par exemple.  pénètrent entre les aubes de l'autre.

   Le  deuxième rotor 39 de l'arbre 30 est constitué  par un rotor ordinaire     Curtiss    muni d'aubes  52, 53, mais les rotors 38 et 39 sont     séparés     par une cloison ou diaphragme 54 servant à  maintenir des pressions différentes de part et  d'autre.  



  Des bagues d'étanchéité 55, 56 sont     lo-          g6es    dans les évidements ménagés dans des  manchons 57, 58; elles sont. rendues encore  plus étanches au moyen de vapeur vive ar  rivant par des tubes 59, 60. La cloison 54 est  munie     -de    bagues 61 qui présentent des arêtes  vives pour fournir     l'étanchéité    voulue. A la  partie inférieure se trouve l'orifice d'admis  sion de vapeur en 62,     ainsi    que l'orifice d'é  chappement en 63.  



  Le rotor 39 Présente en outre une double  couronne supplémentaire d'aubes 64,<B>65</B> qui  sont disposées de façon à passer dans leurs ro  tation -en regard d'une ouverture d'une se  conde admission 66 pour la contre-vapeur qui  fera tourner le rotor 39 et, par suite, l'arbre  30 de ce     dernier    en sens inverse du sens nor  mal.  



  Pour avoir toute la. puissance disponible  sur un arbre unique, l'arbre 30 est relié à cet  arbre 67 au moyen d'une roue dentée 68, l'ar-           lire    29 est relié à ce même arbre 67 au moyen  de deux roues dentées 69 et 70.  



  Sur l'arbre 67 est fixé un     ventilateur    72  servant à amener -de l'air au foyer de ta chau  dière sous une pression constante, réglable au       moyen    d'un clapet 73 qui se soulève au delà  d'une certaine vitesse de la turbine.  



  Le condenseur 19 présente une grande       surface    spécifique constituée par des saillies  inférieures 75 en contact avec le liquide con  densé -et des nervures     supérieures    76 disposées  dans le trajet de l'air envoyé au foyer 77     -par     le     ventilateur    72.  



  De façon générale, la vapeur peut     être    uti  lisée soit dans une seule turbine à     plusieurz,     étages de pression, soit dans plusieurs turbi  nes à un ou plusieurs étages de pression.  Dans le cas de plusieurs     surchauffes,    repré  senté aux     fig.    1 et 2, la vapeur sortant. du  premier élément 26 d'utilisation, gagne par  un conduit 40     un        -surchauffeur    41 pourvu d'é  léments 42 de grande surface spécifique con  venablement disposée sur le passage des gaz  chauds.  



  A sa sortie du surchauffeur 41, la     vapeur     est conduite par     une    canalisation 43 à l'élé  ment ou appareil d'utilisation suivant .44. A  la sortie du     dernier    appareil     d'utilisai;.ion,    la  vapeur .passe dans un     condenseur   <B>19</B> d'où le       condensat    -est ramené à la chaudière par une  pompe 45 et le conduit 20.  



  Dans le cas de l'application de l'objet -de  l'invention à une automobile, l'arbre 67 peut  porter un embrayage 71 à friction, par exem  ple.  



  La     fig.    4 montre .schématiquement une  installation sur un bateau. La vapeur s'écoule       d'une    chaudière 80 par une conduite 81 dans  la turbine 82 .clans laquelle elle travaille à une  température élevée, la conduite 81 se parta  geant au moyen d'un robinet. 83, avant son  entrée dans la turbine, en deux branches cor  respondant respectivement à la marche avant  et à la marche arrière,  La vapeur qui s'écoule de la turbine 82  passe dans un tube 84 pour revenir à la chau  dière 80 en vue de la surchauffe.

   La. vapeur    surchauffée passe alors par un tube 85 dans  la turbine à basse pression 86 en traversant  de même un robinet     8"r    .destiné à commander  la marche avant ou arrière, cette vapeur     p@!    s  sant ensuite au condenseur 88, le liquide     cou-          densé    retournant enfin à la chaudière 80.  



  Chaque turbine comporte deux arbres       pourvus    chacun d'hélices 89, 90.  



  La     fig.    5 montre schématiquement en plan  un avion muni de deux turbines 141 et 142  ainsi que :d'une chaudière 143. Comme indiqué  par les flèches 144, la vapeur     .,e    rend de '_a  chaudière à la turbine 142, puis retourne à  ladite chaudière où elle est surchauffée; elle  est amenée, ensuite à la -deuxième turbine 141  pour s'écouler enfin dans le     condenseur.    En  145 est une cheminée.

Claims (1)

1. REVENDICATION I: Procédé de production de force motrice consistant à produire de la vapeur de mati(-',- res organiques, à surchauffer ladite vapeur sous une basse pression et à la laisser déten dre dans un appareil utilisateur. REVENDICATION II: Installation pour la mise en oeuvre du pro cédé suivant la revendication I, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une source de chaleur, une chaudière, des turbines à action et un condenseur, la vaporisation du liquide et la surchauffe de la vapeur produite mentionnée à la revendication I étant obte nues dans des parties consécutives de mêmes éléments.

   SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé suivant la revendication I, con sistant à utiliser plusieurs détentes suc cessives séparées par des périodes de sur chauffe. 2 Installation suivant. la revendication Il, caractérisée en ce que des éléments (J 3) de surchauffe de la vapeur sont constitués par le prolongement de tubes (12) servant à la vaporisation du liquide. 3 Installation suivant la. revendication<B>il,</B> caractérisée en ce que des éléments je surchauffe (13) sont constitués par lus prolongements des éléments de vaporisa tion (12) repliés à 180 environ.

   4 Installation suivant la revendication II, caractérisée en ce que les divers éléments de la chaudière sont disposés de telle sorte et des dispositifs sont prévus de façon que, au voisinage du liquide et de la va peur, les gaz chauds sont obligés de pro gresser dans une direction (7, 22) ayant au moins une composante -de sens inverse à celui de la circulation du liquide et de la vapeur.

   5 Installation suivant la revendication II, comprenant des turbines comportant des arbres tournant en sens inverse et sur les quels sont montées des roues munies d'au- bages, cara;etérisée en ce que les auba- ges (35, 36) de l'une des roues (34) qui est fixée sur l'un des arbres (29) sont placés entre les aubages (50, 51) de l'au tre roue (38) fixée sur l'autre arbre (30). 6 Installation suivant la sous-revendication 5, caractérisée en ce que, un arbre (30) porte une autre roue (39) disposée .der rière un diaphragme (54).

   7 Installation suivant la sous-revendication 6, caractérisée ente que ladite autre roue (39) est du genre Curtiss. 8 Installation suivant la sous-revendication 6, caractérisée en ce que ladite autre roue (39) présente deux couronnes d'aubes (59, 53). 9 Installation suivant la. sous-revendication 8, caractérisée en ce que ladite autre roue (39) possède des cubages supplémentai res (64, 65) pour la marche arrière au moyen d'une seconde admission de va peur (66). Installation suivant les sous-revendica- tions 6, 7 et 8, caractérisée en ce que le moyeu (37) de la roue (39) comporte un évidement (55, 56) qui sert de logement à un dispositif d'étanchéité. 11.

   Installation suivant la sous-revendication 10, caractérisée en -ce que le dispositif d'étanchéité est complété par des admis sions de vapeur fraîche (59, 60). 1? Installation suivant la. sous-revendication 5. caractérisée en ce que les arbres de tur bines tournant en sens inverses transmet tent leur puissance à un arbre unique (67) par un dispositif (68, 69, 75). <I>143</I> Installation suivant la sous-revendication 5, pour aéronefs. navires et analogues, ca ractérisée en ce que les arbres tournant en sens inverses (29, 30) sont munis d'hé lices de pas inverses (89, 90).

   1-.t Installation suivant la. revendication II, caractériséc en ce qu'un arbre moteur (6 7 porte un ventilateur <B>(72)</B> débitant à pres sion constante. 15 Installation suivant la. revendieat:

   ion II, caraetérisée en ce que le condenseur (19) comporte des éléments à. grande surface spécifique (76) pour le réchauffage de l'air destiné au fov r. 16 Installation suivant la revendication II, caraetérisée en ce que la chaudière com prend dcs dispositifs de chicane (4, 5) disposés par rapport à, des brûleurs (2) de façon à donner aux gaz de combustion un mouvement sensiblement circulaire qui les ramène au-dessus desdits brûleurs pour parfaire la combustion.

   17 Installation suivant la revendication II, caractérisée en ce qu'elle comporte des surchauffeurs secondaires (42) disposé.: sur le trajet des gaz de combustion de la chaudière. 18 Installation suivant la revendication<B>il,</B> caractérisée en ce que les conduits de re tour de liquide organique (20) sont di3- p-osés dans le conduit d'évacuation des gaz de combustion et comportent des éléments de réchauffage à grande surface spécifi que (21.). 19 Installation suivant la revendication IT, caractérisée en ce que des parois (23, 24) de la chaudière sont constituées d'une ma tière isolante.

   20 Installation suivant la .revendication II, caractérisée en ce que des parois (23, 24) de la chaudière sont doubles et laissent passage entre elles à la circulation du fluide moteur de l'installation. 21 Installation suivant la revendication II, caractérisée en ce que le foyer de la chau dière comporte une canalisation (3) de carburant à débit constant et une canali sation (92) de carburant à débit varia ble, réglable par une vanne commandée à la main. 22 Installation suivant la sous-revendication 11, comprenant une vanne de commande du combustible reliée à la vanne (16) de sortie de vapeur par l'intermédiaire d'un dispositif de commande à distance (94).