Installation comportant une soufflante rotative destinée à fournir de l'air comprimé. L'invention est relative à une installation comportant une soufflante rotative destinée à fournir de l'air comprimé, au moins pour certains régimes de l'installation, et une tur bine servant à entraîner cette soufflante. Elle est caractérisée par le fait que les gaz moteurs actionnant cette turbine sont fournis par au moins un auto-générateur de gaz sous pression à piston.
On comprend par un auto-générateur de gaz sous pression à piston, une machine qui comporte au moins une partie motrice et au moins une partie compresseur qui, cette der nière, absorbe au moins la majeure partie de l'énergie développée par la partie motrice et sert en même temps à alimenter, par au moins la majeure partie de l'air comprimé par cette partie compresseur, ladite partie motrice, celle-ci débitant les susdits gaz mo teurs sous la. forme d'un mélange d'excès d'air de balayage et de gaz de combustion. Le dessin représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'installation selon l'invention.
Les fig. 1 à 13 montrent chacune une de ces formes d'exécution de l'installation. Dans l'installation de la fig. 1, l'auto- générateur C comporte un cylindre moteur 1 et un cylindre compresseur 2, et dans ces deux cylindres travaille un piston libre com portant un élément moteur 3 et un élément compresseur 4, ce dernier élément divisant le cylindre compresseur 2 en deux comparti ments 2, 22, dont celui situé du côté inté rieur du piston 4 est muni de soupapes d'ad mission 5 et d'échappement 6, tandis que le compartiment extérieur 22 renferme le ma telas qui assure le retour, vers son point mort intérieur,
du piston libre 3, 4.
La partie du cylindre moteur 1, dans la quelle sont situées les ouvertures d'admis sion 7, est entourée par un carter 8 alimenté par l'air sous pression comprimé dans le com partiment 2, du cylindre compresseur et re foulé à travers les soupapes d'échappement 6. Le mélange sous pression de l'air de balayage et des gaz de combustion s'échappe par les ouvertures 9.
Le cylindre moteur est muni d'un injec teur 10 alimenté par une pompe d'injection 11 réglable par une tige de réglage 1?, cette tige étant déplaçable à l'aide d'un levier à main 18. Cette pompe est entraînée par un poussoir 14 solidaire du piston libre 3, 4.
L'air se trouvant dans le carter 8 entre dans le cylindre moteur 1 lorsque le piston libre â, 4 se trouve au voisinage de son point mort extérieur pour balayer ainsi les gaz de combustion dudit cylindre et l'alimenter en air frais.
Le mélange desdits gaz de combustion et de l'air de balayage s'échappant par les ou vertures 9 et ayant encore une forte pression est introduit par le conduit 15 dans la tur bine à gaz B où ledit mélange se détend, tandis que la turbine ainsi mise en rotation entraîne directement la soufflante rotative A à cubage axial.
Une partie de l'air comprimé par la souf flante A alimente la partie compresseur de l'auto-générateur C.
La soufflante A comporte deux groupes d'étages 16 et 17, un conduit d'aspiration 18 en amont du premier groupe d'étages, un conduit de refoulement 19 entre les deux groupes et un conduit de refoulement 20 en aval des deux étages. On relie le premier conduit de refoulement 19 aux soupapes d'as piration 5 de la partie compresseur de l'auto- générateur C par un tube 21, tandis que le conduit de refoulement 20 est relié par un tube non représenté à une machine distincte de l'auto-générateur C et de la turbine B.
Au cas où la pression d'alimentation de l'auto-générateur devrait être égale à la pres sion de refoulement vers l'extérieur, on sup primerait le conduit de refoulement 19 et on relierait le tube 21 à un conduit de refoule ment 191 (représenté en lignes interrompues). Si, enfin. la pression d'alimentation de l'auto-générateur devait être supérieure a, la. pression de débit vers l'extérieur, on débite rait l'air d'alimentation par le conduit de refoulement 1.9, et on supprimerait le conduit de refoulement 20 pour prélever l'air à dé biter vers l'extérieur entre les deux étages de la soufflante, par exemple, par le conduit.
de refoulement 20A (représenté en lignes interrompues).
Cette installation réunis: un. très bon ren dement avec des dimensions réduites et un bas prix de revient pour une puissance déter minée, la soufflante, qui est accouplée direc tement à la turbine, fournissant avec un bon rendement de grandes quantités d'air sous pression, tout en ayant des dimensions réduites.
Malgré que l'installation décrite com porte, outre la soufflante, une partie com presseur à piston faisant partie de l'auto générateur C et une turbine à gaz B, elle a., débit égal, des dimensions inférieures et un rendement égal ou supérieur à ceux d'un moto-compresseur à piston dont la partie compresseur peut prendre des dimensions prohibitives, notamment lorsqu'il doit débi ter à de faibles pressions.
Une forme d'exécution particulièrement avantageuse de l'installation est celle oit la soufflante sert à alimenter un ou plusieurs auto-générateurs, notamment. les auto-géné- ra.teurs à piston libre d'une installation pro ductrice de force motrice.
La fig. \? montre une telle forme d'exé cution.
Selon cette dernière figure, cette forme d'exécution de l'installation comprend un groupe auxiliaire comportant la soufflante A, la turbine B entraînant cette soufflante, et deux auto-générateurs à pistons libres C,, C_ alimentant ladite turbine.
L'installation comprend en outre un groupe principal, producteur de force mo trice, el; comportant trois auto-générateurs à pistons libres D,, D=, D3 alimentant en gaz moteurs sous pression une turbine à. gaz E. Les auto-générateurs Dl, D-, D;l et la tur bine E ont une construction analogue à celle de l'auto-générateur C et de la turbine B de l'installation représentée par la fig. 1.
On relie la sortie d'air de la soufflante A, d'une part, par un conduit 20 aux admis sions d'air des parties compresseurs des auto- générateurs Dl, D2 et D3 et, d'autre part, par un conduit 191 aux admissions d'air des parties compresseurs des auto-générateurs Cl, C2.
On a supposé que, dans l'installation re présentée par la fig. 2, la pression de l'air alimentant les auto-générateurs Cl, Cz est égale à celle de l'air alimentant les auto- générateurs Dl, D=, D3. En outre, un conduit 22 (montré en pointillé), muni d'un organe de réglage et de fermeture 23 ou d'un organe de laminage, pourrait relier le conduit de re foulement 151 des gaz moteurs débités par les auto-générateurs Cl, C2 au conduit de refoulement 15,
des gaz moteurs débités par les auto-générateurs<I>Dl,</I> D2, D3.
Dans l'installation représentée par la fig. 3, la soufflante A alimente les auto- générateurs Cl, C2, alimentant la turbine<I>B,</I> par un conduit 19, et par un conduit 20 une turbine à gaz F qui entraîne une dynamo G.
Pour chauffer l'air fourni à la turbine F, on intercale, dans un conduit 24 reliant le conduit 20 de la soufflante à l'admission de la turbine F, un brûleur 25 et un échangeur de température 26, ce dernier servant à com muniquer à l'air sous pression débité par la soufflante A dans le conduit 20 une partie des calories contenues dans les gaz moteurs sortis de la turbine B entraînant la souf flante A après s'y être détendus pour en traîner cette dernière turbine.
Un embrayage 27 permet d'accoupler, le cas échéant, la turbine B avec la turbine F. L'installation selon la fig. 3 possède une puissance massique et un rendement élevés. L'installation représentée par la fig. 4 comprend un groupe auxiliaire comportant la soufflante<I>A</I> entraînée par la turbine<I>B</I> ali mentée par deux auto-générateurs à piston libre Cl, C, La turbine B entraîne la souf- flante A par l'intermédiaire d'un accouple ment débrayable 28.
Un conduit 21, qui relie la sortie d'air de la soufflante A à l'ad mission des parties compresseurs des auto- générateurs <I>Cl,</I> C,, est muni d'une soupape 29 s'ouvrant uniquement de l'extérieur vers l'intérieur et permettant, le cas échéant, l'as piration des générateurs Cl, CZ directement dans l'atmosphère.
En outre, un robinet 30 est intercalé dans un conduit 31 qui relie la sortie d'air de la soufflante A aux admissions d'air des élé ments compresseurs d'une batterie d'auto- générateurs de gaz moteurs<I>Dl,</I> DZ, D3, <B><I> & </I></B> faisant partie d'un groupe principal produc teur de force motrice et alimentant en gaz moteurs une turbine à gaz H qui entraîne, par l'intermédiaire d'un dispositif de démul- tiplication 32, 33; une hélice 34.
Un deuxième accouplement débrayable 35 permet d'accoupler, par l'intermédiaire d'un deuxième démultiplicateur 36, 37, les arbres des deux turbines B et H.
L'installation représentée par la fig. 4 permet d'obtenir de très fortes variations de la puissance utile servant à entraîner l'hélice 34 tout en conservant toujours un bon rendement.
En effet, pour la marche à faible puis sance, on embraie l'embrayage 35, on dé braie l'embrayage 28 et on ferme le robinet 30. De plus, on arrête les générateurs Dl, D2, D3 et D4. De cette façon, la soufflante<I>A</I> n 'est pas entraînée et n'alimente pas les gé nérateurs Cl, CZ qui aspirent dans l'atmo sphère à travers la soupape 29. La turbine B sert seule à entraîner, par accouplement 35 et les deux démultiplicateurs 36, 37 et 32, 33, l'hélice 34.
Pour la marche à puissance moyenne, on embraie les deux accouplements 28 et 35, mais on laisse le robinet 30 fermé et les gé nérateurs Dl, Dz, D3 et D4 arrêtés.
La soufflante A alimente ainsi les gé nérateurs Cl et C2 et la turbine B entraîne ladite soufflante ainsi que l'hélice 34.
Pour les marches à forte puissance, on débraie l'accouplement 35, on embraie l'ac- couplement 28, on ouvre le robinet 30 et on met en marche une partie ou la totalité des générateurs<I>Dl,</I> D2, D3, D4.
De cette façon, le groupe auxiliaire A, 13. Cl, CZ agit uniquement comme dispositif pro ducteur d'air comprimé, la soufflante A du- dit dispositif alimentant, d'une part, ses propres auto-générateurs Ci et C. et, d'autre part, les auto-générateurs Di, D2, D3, D4, ces derniers alimentant en gaz moteurs la turbine H qui entraîne, par l'intermédiaire du dé multiplicateur 32, 33, l'hélice 34.
Le réglage de l'injection du combustible dans les auto-générateurs Cl, C, et Di, D2, D3, <I>D4</I> des installations décrites ci-dessus, pourrait avoir lieu de la même façon que dans l'une ou l'autre des installations des fig. 7 à 13.
Dans les installations selon les fig. 5 et 6, les auto-générateurs de gaz sous pression 101 alimentent par le conduit 102 la turbine 103 entraînant la soufflante 104 alimentant en air comprimé, dans lequel on brûle une cer taine quantité de combustible injectée par un injecteur la, une turbine 105. La quantité de combustible injectée par fa peut éventuel lement être réglée en fonction de la vitesse de cette turbine (fig. 6).
Les parties compresseur des auto-généra- teurs 101 sont également alimentées en air par la soufflante 103.
L'injection du combustible dans les auto- générateurs 101 est réglée soit en fonction de la vitesse de rotation de la turbine 10.5, par un régulateur centrifuge 106 agissant sur les tiges de réglage f des injecteurs g de ces auto-générateurs (fig. 5), soit, en fonction de la pression d'alimentation de la turbine 105, au moyen d'un régulateur pneumatique agissant sur la tige de réglage f de la pompe d'injection g de chacun de ces auto-généra- teurs (fig. 6).
Les installations des fig. 7 à 12 compren nent chacune, d'une part, un groupe princi pal producteur de force motrice comportant des auto-générateurs de gaz sous pression 108 dont les parties compresseurs sont ali mentées par la soufflante 104 et alimentant en gaz moteurs une turbine ou une machine à piston (fig. 12) (chacun des auto-généra- teurs 108 ayant une construction analogue à celle représentée par la. fig. 1) et, d'autre part, un groupe auxiliaire comportant la soufflante 104 et la turbine 103 alimentée en gaz moteurs par les auto-générateurs de gaz sous pression 101 refoulant dans le con duit 102.
La soufflante. alimente également les parties compresseur des auto-générateurs 101. Le réglage des pompes d'injection g des auto-générateurs 101 a. lieu soit par un ré gulateur centrifuge 109, en fonction de la vitesse de rotation d'une turbine 110 alimen tée par les gaz moteurs débités par les auto- générateurs 108 (fig. 7), soit en fonction de la pression de refoulement des auto-généra- Leurs 108, donc.
en fonction de la pression d'alimentation de la turbine 110, soit encore en fonction de la position d'un levier<B>108'</B> commandant le réglage des pompes d'injec tion g1 de ces auto-générateurs 108 (fig. 8). Un volant 113 permet de faire varier la lon gueur de la tige 112 reliant le levier 108t aux pompes g et ainsi de faire varier le rap port entre les quantités injectées par les pompes g et g, Ainsi, la puissance du groupe auxiliaire sera réglée en fonction de la puis sance du groupe principal.
Les organes de réglage f des pompes d'in jection des auto-générateurs 101 du groupe auxiliaire peuvent être commandés en fonc- j tion de la position des organes de réglage f des pompes d'injection des auto-générateurs 108 du groupe principal au moyen d'une tige de commande commune reliant tous ces or ganes de réglage, cette tige 112 étant com mandée soit par un régulateur centrifuge 109, en fonction de la vitesse de rotation d'une turbine 110 alimentée par les gaz mo teurs débités par les auto-générateurs 108 (fig. 9), soit, par un dispositif pneumatique i 111, en fonction de la pression de refoule ment de ces auto-générateurs 108 (fi-. 10).
Dans l'installation selon la fi-.<B>9,</B> on a intercalé dans la tige commune 112 un dis positif à vis et écrou tel que, lorsqu'on tourne i dans l'un ou l'autre sens un volant 113 (fi-. 8 et 9), on allonge ou on raccourcit la dite tige 112, ce qui modifie la position des organes de réglage du groupe auxiliaire par rapport à celle des organes de réglage du groupe principal. On fait ainsi varier la quantité injectée dans les auto-générateurs 101 par rapport à celle injectée dans les auto-générateurs 108 et vice-versa.
On se sert de ce volant 113 notamment lorsqu'on veut obtenir rapidement une varia tion de la puissance globale de l'ensemble des deux groupes. Dans ce cas, on commence soit par diminuer le rapport entre la puissance du groupe principal et la puissance du s groupe auxiliaire lorsqu'on veut monter en puissance, soit par augmenter ledit rapport, lorsqu'on veut abaisser la puissance de l'en semble, en ayant soin de ce que la somme des deux puissances reste sensiblement égale.
D Ensuite, on fait varier la. puissance globale de l'ensemble dans le sens voulu et, enfin, on rétablit -le rapport normal entre les puis- sances des deux groupes.
Dans ces installations, on pourrait com mander les organes de réglage des auto- générateurs du groupe auxiliaire en fonction d'un facteur de fonctionnement du groupe principal et également en fonction d'un fac teur de fonctionnement du groupe auxiliaire, o de sorte que ce dernier facteur maintienne ou ramène la puissance du groupe auxiliaire à la valeur demandée par le groupe principal.
On peut ainsi obtenir: ou bien que la pression d'alimentation s des auto-générateurs du groupe principal reste fonction de la pression de refoule ment des auto-générateurs de ce groupe, ou bien que la pression de refoulement des auto-générateurs du groupe auxiliaire > reste fonction de la pression de refoulement des auto-générateurs du groupe principal, ou bien que le nombre de tours de la souf flante du groupe auxiliaire reste fonction du nombre de tours de la machine réceptrice.
Dans les installations représentées res pectivement par les fig. 11 et 12, on fait agir respectivement la pression de refoule ment de la soufflante 104 alimentant les auto-générateurs 108 du groupe principal et la pression de refoulement de ces auto-géné- rateurs 108 (fig. 11) ou la pression de re foulement des auto-générateurs du groupe auxiliaire et la pression de refoulement des auto-générateurs du groupe principal (fig.12) constituant lesdits facteurs de fonctionne ment sur les deux côtés d'un piston 114 relié, par une tringlerie,
aux tiges de réglage des pompes d'injection g des auto-générateurs 101 du groupe auxiliaire, tandis que les tiges de réglage des pompes d'injection g,., des auto-générateurs 108 du groupe principal sont commandées par le régulateur centri fuge 109 entraîné par la machine réceptrice (turbine 110 dans le ou de la fig. 11 et ma chine à piston 110a dans le cas de la fig. 12) de ce dernier groupe.
L'installation montrée par la fig. 13 com prend, d'une part, un groupe auxiliaire com portant des auto-générateurs de gaz sous pression 101 alimentant la turbine 103 en traînant directement la soufflante 104, et, d'autre part, un groupe principal comportant les auto générateurs 108 alimentant la tur bine 110.
La soufflante alimente en air com primé par le conduit 102 les parties com presseur des auto-générateurs 101 et 108 et les turbines 103 et 110 entraînent chacune un régulateur centrifuge 115, 116 qui com mandent respectivement deux tiges parallèles 117 et 118 montées dans un bâti 119, de façon telle qu'elles puissent y glisser axia- lement. Dans le même bâti, on monte une troisième tige 120 parallèle aux deux pre mières et également déplaçable dans le sens de son axe.
On réunit ces trois tiges par un balancier 121 qui est articulé, à l'une de ses extrémités, à la tige 120 et en deux autres endroits âux tiges 117 et 118, ces dernières articulations permettent un glissement trans versal, par rapport à ces tiges, du balancier. Enfin, on relie la tige 120, par une trin- glerie, aux tiges de réglage des pompes d'in jection g des auto-générateurs 101 du groupe auxiliaire. Le réglage des pompes d'injec tion g1 des auto-générateurs 108 se fait à la main.
Dans la fig. 13, la position du balancier représenté en ligne ininterrompue correspond à la marche à pleine charge, tandis que la position montrée en pointillé correspond à la marche à puissance réduite.