Turbine à fluide gazeux. Lorsqu'on cherche à réaliser, dans un mo teur polyeylindrique à combustion interne, la suralimentation et 'le .balayage au moyen cl'une soufflante qu'actionne une turbine ali mentée par les gaz ,d'échappement, on est con duit, pour éviter que l'échappement d'un cy lindre ne vienne se superposer à l'échappe ment en cours dans un autre cylindre, et em pêcher le balayage des gaz de -ce cylindre, à ne recueillir .dans un même collecteur que des échappements suffisamment décalés dans le temps pour .exclure toute possibilité d'in terférence.
Mais cette solution exigerait que l'on utilisât autant de turbines à gaz que de collecteurs d',éehappement distincts.
La présente invention concerne une tur bine à fluide gazeux comportant un -dispositif d'alimentation, à l'aide de plusieurs arrivées distinctes ide fluide pour une ,même roue et présentant un distributeur dont l'entrée est divisée, à l'aide -d'au moins une cloison eireu- laire, en plusieurs couronnes et dont la sortie présente une section moindre que si les injec tions étaient entièrement indépendantes, .dans le but de permettre l'emploi d'une roue dont les ailettes ont une longueur radiale relati vement réduite.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'ob jet de l'invention.
La fig. 1 montre schématiquement un mo teur à .collecteurs d'échappement séparés re liés à des distributeurs à deux couronnes d'in jection; La fig. 2 est une coupe axiale d'un distri- buteur à deux -couronnes -d'injection; La fig. 3 est un développement d'une coupe partielle de la fig. 2 suivant le cylindre 3-3 parallèle à l'axe de la turbine, et La fi-. 4 est une coupe aixale d'un dis tributeur à trois couronnes d'injection.
Si l'on prend, pour fixer les idées, le cas d'un moteur Diesel à 8 cylindres:<I>Ci,</I> C2, Cs... C8 (fig. 1) fonctionnant à simple effet sui vant le .cycle à 4 temps, sur chacun des cylin dres est inscrit le rang dans lequel il allume, si l'on suppose que le cycle d'allumage dé bute par le cylindre Ci.
On sait que l'échappement d'un cylindre commence avec une avance de 40 ' environ par rapport au point mort inférieur, afin d'arriver à une .bonne évacuation -des gaz brû lés; il se prolonge pendant la course suivante du piston, correspondant à une rotation de 180 sur l'arbre manivelle, et se termine 50 environ après le point.mort supérieur, pour permettre le balayage des gaz restés dans l'espace mort; ainsi, la phase d'léchappement d'un cylindre dure sensiblement pendant une rotation .de 270 , soit 3/4 de tour -du vilebre quin.
Or, le cycle -du moteur à 4 temps s'étend sur deux tours -du vilebrequin, de sorte que les échappements du moteur à 8 cylindres qui a. été pris comme exemple se succèdent régu lièrement à intervalles -d'un quart de tour.
Si l'on veut éviter toute interférence entre les échappements, .on doit donc, comme l'indique le brevet belge n 361209 déposé le 4 juin 1929, pour: "Dispositif pour utiliser l'éner gie des échappements -d'un moteur à combus tion et éviter leur interférence\., ne recueillir dans un même collecteur que les gaz prove nant de cylindres dont les allumages sont séparés par un intervalle d'au moins 3/.4 de tour.
Ceci conduit à munir le moteur, pris comme exemple, de 4 collecteurs d'échappe ment séparés, comme l'indique la. fig. 1: le premier<B>El</B> pour les cylindres<I>Ci,</I> Cs; le deuxième E2 pour les -cylindres C2, C4;
le troisième Es pour les cylindres Cs, C7 et le dernier E4 pour les cylindres Cs .et Cs. Le groupe de balayage et de suralimentation comporte un seul mobile qui tourne sur deux paliers Pi et P2. Ce mobile se comporse d'une soufflante 8, au milieu et de deux turbines à gaz Ti, T2 montées en porte-à-faux aux ex trémités -de l'arbre.
La soufflante<B>8</B> refoule dans une canalisation R -qui alimente en pa rallèle les huit cylindres @du moteur. Chacune des turbines<I>Ti,</I> T2, possède une .seule roue alimentée par deux -des quatre collecteurs d'échappement E. Si l'on prend l'une d'elles, Ti, par exemple, elle reçoit les flux gazeux arrivant par les collecteurs El, E2, flux pré sentant l'un par rapport à l'autre un décalage d'un quart de tour au minimum, d'après ce qui a été dit ci-dessus.
On pourrait, si l'on voulait n'utiliser qu'une seule roue pour les deux collecteurs, recourir à deux distributeurs séparés concen triques, ce .qui conduirait à munir la roue d'ailettes possédant une hauteur approxima tivement double de celle qu'exigerait le dé bit moyen d'un seul des deux collecteurs<B>El,</B> E2. Une telle hauteur d'ailettes présente plu sieurs inconvénients: elle donnerait lieu à une force centrifuge élevée;
de plus, les flux S'é chappant, tantôt de l'un, tantôt de l'autre des distributeurs concentriques, feraient travail ler a7ternativ?ment la partie supérieure et 1,1 partie inférieure de l'ailette en engendrant des vibrations; enfin, la. partie de la hauteur d'ailette non parcourue par le flux gazeux donnerait lieu à,des pertes de ventilation.
Or, dans le cas actuel, les échappements provenant de deux cylindres différents et,dé bouchant séparément dans les collecteurs<B>El,</B> F@2, ne se superposent pas constamment dans toute leur étendue. On en a. profité pour don ner aux ailettes de la turbine seulement la hauteur qui convient. pour le débit moyen d'un -seul des deux .collecteurs<B>El,</B> E2, ce qui est possible grâce au distributeur ramifié re présenté à la fi-. 2.
Une cloison circulaire c le -divise -en -deux couronnes concentriques indépendantes, rece vant chacune le débit d'un collecteur. Cette cloison s'arrête vers le milieu de la largeur du distributeur, qui se trouve ainsi partagé en deux zones, l'une d'amont Ira et l'autre d'aval w.
Dans la. zone d'amont, on fait varier la hauteur de la couronne et le profil des aubes directrices d, de manière à constituer des tuyères dont le col se trouve à la sortie :de cette zone, à l'endroit où ,se termine la cloison c. Dans la zone d'aval, les aubes d, commu nes aux flux provenant des deux couronnes se poursuivent en continuant à infléchir les filets gazeux pour les amener à prendre la,di rection .donnant l'angle d'injection voulu.
La zone d'aval est proportionnée de telle manière que la section au col de chaque -cou ronne soit égale à la section de sortie ou plus gén6ralem-ent un peu plus grande, ou un peu plus petite, par exemple 20% en plus ou en moins; de plus, l'orientation ,donnée à la veine dans,chaque couronne, est telle .que le prolon gement de son filet moyen passe sensiblement par le centre de la section -de sortie du distri buteur.
Dans le cas où les deux couronnes ne fonctionnent pas simultanément à plein débit, ce qui a lieu s'ils reçoivent l'un après l'autre des échappements suffisamment décalés dans le temps, la veine la plus copieuse et la plus rapide entraîne l'autre comme dans un éjec teur, en même temps .qu'elle s'épanouit dans la zone ;d'aval.
En général, la détente du gaz a lieu à peu près entièrement dans la zone d'amont, de façon que dans la zone d'aval il n'y ait pas de variations sensibles @de pression et que les aubes n'y jouent qu'un rôle de guidage. Ce -pendant, cette circonstance n'est pas essen tielle; le distributeur est, en effet, applicable également aux turbines à vapeur, par exem ple pour réaliser @de façon avantageuse une injection de surcharge. Dans ce cas, le distri- t.eur pourra comprendre deux couronnes iné gales, dont l'une sera en service permanent;
l'autre n'interviendra qu'au moment de la surcharge et sen débit s'ajoutera au débit normal dans la zone d'aval. Si le flux de sur charge .et le flux normal débouchent dans la zone d'aval avec des vitesses différentes, le plus rapide des deux entraîne l'autre.
L'exemple d'application qui vient d'être décrit dans le cas d'un moteur à huit cylin dres comporte deux roues de turbines dis tinctes alimentées chacune par deux -des qua tre collecteurs, mais il est possible, en conibi- nant le distributeur susdècrit avec le distri buteur combiné, qui fait l'objet du brevet français n 403153,du 19 mai 1909,,de n'uti liser qu'une seule roue de turbine, au lieu de deux.
D'ans ce cas, le distributeur de la tur bine, tout -en étant divisé en couronnes con centriques, comprend en outre descloisons ra diales divisant chaque -couronne en deux sec teurs -distincts. Les quatre collecteurs d'é chappement alimentent chacun seulement une demi@couronne.
Bien entendu, le nombre des couronnes ou fractions de couronnes peut être quelconque: on a représenté sur la fig. 4, à titre d'exem ple, la -coupe radiale d'un -distributeur à trois couronnes<I>a,</I> a',<I>a".</I> Les aubes .directrices<I>d,</I> interrompues par deux cloisons circulaires c, c", dans la zone d'amont m, deviennent cam- munes aux trois couronnes dans la zone d'a val n. Mais, -en pratique, le nombre -des cou ronnes sera souvent limité<B>à</B> deux, à cause de la difficulté que l'on éprouve à réaliser ef fectivement en plus grand nombre les tores ,d'admission distincts correspondants.
Le distributeur s'applique aussi bien aux turbines hélicoïdes qu'aux turbines centrifu ges et aux turbines centripètes; pour ces der nières, la réalisation de plusieurs tores d'ad mission séparés serait particulièrement com mode.