InstaHation motrice La présente invention a pour objet une ins tallation motrice comprenant une machine mo trice entramant un arbre récepteur par l'inter médiaire d'un dispositif d'accouplement, carac térisée en ce que ledit dispositif d'accouplement comprend un rotor compresseur entraîné par la machine motrice et un rotor de turbine en- treinant l'arbre récepteur, une partie au moins du gaz comprimé par ce rotor compresseur servant<B>à</B> entrumer le rotor de turbine, et au moins une série de volets de réglage orientables angulairement étant disposée sur le parcours du gaz qui traverse lesdits rotors.
Les dessins annexés représentent, schéma tiquement et<B>à</B> titre d'exemple, diverses formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Les fig. <B>1</B> et 2 sont des coupes axiales du dispositif d#accoupIement d'une première et d'une deuxième forme d#exécution, respective ment, la fig. <B>3</B> représente, partiellement, de façon analogue, une variante du dispositif & accou- plement de la première forme d'exécution<B>;</B> la fig. 4 est une coupe axiale du dispositif d'accouplement eune troisième forme d'exécu tion<B>;
</B> la fig. <B>5</B> représente, partie en coupe axiale, une forme d'exécution comprenant un moteur <B>à</B> combustion interne et un compresseur eali- mentation de ce moteur<B>;</B> la fig. <B>6</B> représente, partie en coupe axiale, une forme d'exécution semblable<B>à</B> celle de la fig. <B>5<I>;
</I></B> la fig. <B>7</B> représente schématiquement une commande de volets faisant partie de la forme & exécution représentée<B>à</B> la fig. <B>6</B> et la fig. <B>8</B> est un diagramme montrant des courbes de puissance d'une installation tele que celle qui est représentée aux fig. <B>6</B> et<B>7.</B>
L'installation motrice partiellement repré sentée<B>à</B> la fig. <B>1</B> comprend une machine mo trice, telle qu'un moteur<B>à</B> combustion interne, dont fait partie Parbre désigné par<B>1.</B> Cet arbre moteur entreine un arbre récepteur<B>7</B> par l'in termédiaire d'un dispositif d'accouplement.
Ce dispositif comprend un rotor compresseur 2 qui est calé sur l'arbre moteur<B>1,</B> donc entraîné par ladite machine.<B>Il</B> comprend aussi un rotor de turbine<B>8</B> calé sur l'arbre récepteur<B>7.</B> Les rotors 2,<B>8</B> sont disposés<B>à</B> l'intérieur d7un car ter commun dont les parties<B>3</B> et<B>5</B> sont fixées l'une<B>à</B> l'autre en<B>6</B> et raccordées, Fune <B>à</B> un tuyau 4 d'amenée de gaz 4, l'autre<B>à</B> un tuyau <B>9</B> de sortie du gaz.
Le gaz comprimé<B>p</B> ar le rotor compresseur 2 sert<B>à</B> entraîner le rotor de turbine<B>8.</B> Dans<B>le</B> tuyau 4 qui entoure l'arbre<B>1,</B> est disposée une série de volets<B>10</B> orientables angulairement par une commande non repré sentée qui agit sur les pivots<B>11.</B> Ces volets ser vent au réglage de l'angle d'entrée du gaz dans le rotor compresseur 2.
Le rotor compresseur 2 et le rotor de turbine <B>8</B> sont<B>à</B> écoulement radial.
<B>A</B> la sortie du rotor de turbine<B>8,</B> dans le tuyau<B>9</B> qui entoure l'arbre<B>7,</B> est disposée une série de volets 12 orientables angulairement par une commande non représentée qui agit sur les pivots<B>13.</B> Ces volets 12 sont associés<B>à</B> des aubes de guidage 14 disposées immédia tement<B>à</B> l'aval de ces volets.<B>A</B> la sortie de ces aubes, l'écoulement a lieu dans la direction de l'axe de rotation commun des arbres<B>1, 7</B> et des rotors 2,<B>8,</B> axe qui colincide avec les axes longitudinaux du carter<B>3, 5</B> et des tuyaux 4 et<B>9.</B>
Le fonctionnement<B>du</B> dispositif d'accouple ment de cette forme d'exécution dans les meil leures conditions de rendement est rendu auto matique en<U>commandant</U> la position angulaire des volets par un régulateur centrifuge calé sur l'un des arbres moteur ou récepteur. Dans le cas où l'arbre moteur tourne<B>à</B> vitesse variable, l'arbre récepteur doit tourner<B>à</B> une vitesse constante ou variable selon une loi détermm*ée. Lorque les vitesses de l'arbre moteur et de l'arbre récepteur sont minima, les volets d'en trée<B>10</B> sont complètement ouverts.
Lorsque la vitesse de l'arbre moteur augmente, la la -vitesse de l'arbre récepteur<B>7</B> a ten dance<B>à</B> augmenter, mais le régulateur centrifuge, monté sur cet arbre, com mande la fermeture des volets<B>10</B> jusqi:Cà une position d'équilibre qui correspond, pour l'arbre récepteur,<B>à</B> la vitesse de rotation désirée.
Simultanément, la position des volets 12 est commandée en fonction de la vitesse de l'arbre<B>7.</B>
Dans certaines limites d'utilisation, la vitesse de l'arbre récepteur<B>7</B> suit la loi désirée quelle que soit la vitesse de l'arbre moteur<B>1</B> et,<B>à</B> chaque vitesse de l'arbre moteur<B>1,</B> correspond une position des volets<B>10</B> et 12. Des organes pou- vant comprendre une came, par exemple, pourront être prévus dans le régulateur centri fuge, pour permettre d'en modifier le réglage suivant une loi déterminée que doit suivre la rotation de l'arbre<B>7;</B> La forme d'exécution partiellement repré sentée<B>à</B> la figure 2 ressemble beaucoup<B>à</B> celle qui vient d'être décrite.
Ses organes<I>la, 2a,</I> <B>...</B> 13a correspondent aux organes<B>1,</B> 2,<B>... 13.</B> Mais le dispositif d'accouplement comprend en outre un train d'engrenage épicycloïdaux dont les satellites<B>16</B> tournent sur des axes<B>15</B> fixés <B>à</B> un plateau<B>17</B> calé sur l'arbre moteur la, donc solidaire en rotation de la machine motrice. Les dentures planétaires sont respecti vement solidaires en rotation du rotor com presseur 2a et du rotor de turbine 8a. On a désigné par<B>18</B> un pignon calé sur un prolonge ment de l'arbre récepteur et dont la denture forme l'une desdites dentures planétaires. L'au tre denture planétaire est constituée par une denture intérieure présentée par le rotor de compresseur 2a.
Dans ce cas, une partie du couple nécessaire <B>à</B> la mise en mouvement de l'arbre récepteur 7a est transmise directement depuis l'arbre moteur la, grâce<B>à</B> l'interposition de ce train d'engrenages l#, <B>17, 18.</B> L'autre partie du cou ple est transmise par la partie du dispositif d'accouplement qui comprend le rotor com presseur 2a et le rotor de turbine 8a. Ces deux rotors sont<B>à</B> écoulement radial.
On peut facilement imaginer une variante dans laquelle le train d'engrenages épicycloï- daux serait disposé, non pas dans le rotor com presseur, mais dans le rotor de turbine qui présenterait alors la denture intérieure cons tituant l'une des dentures planétaires, alors que l'autre denture planétaire serait usinée dans un pignon calé sur un prolongement de l'arbre moteur.
Sur la fig. <B>3,</B> on a représenté une variante d'un détail du rotor de turbine de la première forme d'exécution. Pour le reste, l'installation est tout<B>à</B> fait semblable<B>à</B> celle décrite en rap port<B>à</B> la fig. <B>1.</B>
La différence consiste en ce que le rotor de turbine<B>8b</B> porte une coquille de révolution 20 qui s'étend<B>à</B> proximité de la paroi du carter <B><I>5b, 6b</I></B> jusqu'au voisinage de la périphérie du rotor compresseur. Ici la surface intérieure de la coquille de révolution est presque<B>à</B> fleur de la surface intérieure de la partie de carter <B>5b</B> juxtaposée aux aubages du rotor compres seur<B>2b.</B> De cette façon, le gaz débité par ce rotor transmet toute son énergie aux surfaces en mouvement du rotor de turbine, sans être soumis<B>à</B> des frottements sur des parois fixes du carter, lesdits frottements étant cause évi dente de pertes de charge et d'énergie.
Les par ties 4b et<B>9 b</B> sont les équivalents des parties 4 et<B>9,</B> respectivement, du dispositif d'accou plement de la forme d'exécution selon la fig. <B>1,</B> et sont munies, comme celles-ci, des séries de volets<B>10</B> et 12, respectivement<B>;</B> les arbres<B>lb</B> et<B>7b</B> correspondent aux arbres<B>1</B> et<B>7,</B> respec tivement.
<B>.</B> La fig. 4 montre<B>le</B> dispositif & accouple- ment d7une autre forme d'exécution. Dans ce dispositif, les parties 4c et 9c, qui correspondent respectivement aux parties 4 et<B>9</B> de la fig. <B>1,</B> constituent un carter cylindrique du dispositif d'accouplement dont le rotor compresseur 22 aussi bien que le rotor de turbine<B>28</B> sont<B>à</B> écoulement axial. Les volets 10c et 12c corres pondent évidemment aux volets<B>10</B> et 12, res pectivement, les arbres lc et 7c aux arbres<B>1</B> et<B>7,</B> respectivement.
Des combinaisons diver ses de rotors<B>à</B> écoulement radial et de rotors<B>à</B> écoulement axial pourraient d'ailleurs être en-. visagées.
La fig. <B>5</B> représente schématiquement une forme d'exécution de l'installation ayant un dis positif de suralimentation de son moteur M, qui est un moteur<B>à</B> combustion interne et en- trame l'arbre moteur ld. Tout comme dans la première forme d'exécution, un rotor compres seur<B>2d à</B> écoulement radial centrifuge est calé sur l'arbre moteur. De même, les parties<B>3d</B> <B><I>à</I></B> l4d correspondent respectivement aux par ties<B>3 à</B> 14.
Cependant, dans cette forme d'exécution, le gaz comprimé -par le rotor compresseur<B>2d</B> est de l'air. L'installation comporte une dérivation <B>25</B> par laquelle une partie de l'air comprimé fourni par le rotor compresseur<B>2d</B> est prélevée <B>à là</B> sortie de celui-ci et est envoyée au moteur M pour alimenter ce dernier; les gaz d'échap pement de ce moteur sont amenés<B>à</B> l'entrée du rotor de turbine<B>8d</B> par une conduite<B>26.</B> Ici, ils se mélangent avec la fraction d'air qui n'a pas été prélevée et actionnent le rotor de tur bine.
La man#uvre de la pédale<B>A</B> provoque le pivotement des volets 10d; de cette manière le moteur est suralimenté au maximum lorsque ces volets l0d sont grand ouverts et, dans ce cas, on demande l'effort maximum au moteur pour le démarrage ou la pleine marche avec ac célérateur poussé<B>à</B> fond, c'est-à-dire pleine ad mission de combustible au moteur M.
La pédale<B>A</B> peut d7ailleurs être la pédale d'accélération elle-même, en disposant sur la commande qu'elle actionne les renvois mécani ques appropriés. La<U>commande</U> de réglage de la puissance du moteur M est ainsi asservie<B>à</B> la commande des volets<B>10d.</B> En alternative, la pédale<B>À</B> de commande des volets pourrait être indépendante de la commande qui règle la quantité de combustible admise au moteur. Cette pédale<B>-</B>ou un organe analogue permet trait de commander les volets<B>à</B> volonté.
Les parties de carter<B>3d</B> et<B>6d</B> pourraient être façonnées de sorte que l'air soit accéléré entre la sortie du rotor compresseur<B>2d</B> et l'en trée du rotor de turbine<B>8d;</B> de cette façon, la pression de l'air prélevé par la conduite<B>25</B> est supérieure<B>à</B> la pression des gaz de com bustion introduits par la conduite<B>26.</B> Cette différence de pression augmente la suralimenta tion du moteur et empêche une circulation<B>à</B> contresens des gaz de combustion dans les car ters de compresseur et de turbine.
Un diffuseur placé<B>à</B> l'entrée de l'air dans la conduite 25 peut transformer en pression une partie de l'énergie cinétique contenue dans l'air <B>à</B> la sortie du compresseur. On peut, par ce moyen, augmenter encore la pression de l'air<B>à</B> l'admission du moteur. Une tuyère placée dans la conduite<B>26</B> permettrait de diminuer la pres sion des gaz de combustion<B>à</B> l'admission dans la turbine. Par ces différents moyens on peut encore augmenter le taux de suralimentation.
La totalité de l'air prélevé sur le corn- presseur pour alimenter le moteur revient<B>à</B> l'entrée de la turbine<B>;</B> cette turbine est donc actionnée par la totalité de Pair fourni par le compresseur, augmentée de la quantité<B>du</B> com bustible brûlée dans le moteur. L'énergie ame née,<B>à</B> la turbine est augmentée de l'apport de chaleur important<B>dû à</B> la haute température des gaz de combustion. Le rotor de turbine<B>8d</B> récupère donc une partie de Pénergie d7ordi- naire perdue dans les gaz d'échappement.
La forme d'exécution qui est représentée aux fig. <B>6</B> et<B>7</B> comprend un moteur<B>à</B> combus tion interne<B>31</B> alimenté en air par un com presseur dont le rotor<B>39</B> est entraké en rota tion par ledit moteur par Pintermédiaire & un renvoi -d7engrenages <B>32, 33,</B> d'un arbre 34, d'un dispositif & accouplement semblable<B>à</B> celui<B>dé-</B> crit ci-dessus en regard de la fig. 4, et & un arbre<B>38.</B> Les rotors compresseur et de turbine du dispositif d'accouplement sont désignés par <B>35</B> et<B>37,</B> respectivement.
Les volets<B>36</B> cor respondent aux volets 10c et commandent l'ad mission<B>de</B> Pair ou autre gaz servant d'agent de transmission d'énergie dans le dispositif d'ac couplement dont l'ouverture de sortie<B>de</B> ce même gaz est désignée par 38a. L'air est admis au compresseur & alimentation par un Venturi<B>;</B> le collecteur de sortie 41 de ce compresseur est relié au collecteur d'admission 42 du mo teur<B>3 1.</B>
Le dispositif de<U>command</U> de l'orientation des volets<B>3 6</B> est représenté<B>à</B> la fig. <B>7.</B> Les axes 43 de ces volets sont solidaires de pignons 44 qui sont en prise avec une roue dentée 45. Les volets sont ainsi reliés les uns aux autres. L'un des pignons 44 est solidaire en rotation d#un bras de<U>commande</U> 46 sur lequel agit un ressort de rappel 47 agissant dans le sens de l'ouverture des volets. Par ce même ressort un bouton 48 prévu<B>à</B> rextrémité du bras 46 est appuyé sur l'un des fonds d'une rainure longi tudinale 49, d'une tige<B>50</B> attelée<B>à</B> un ressort de rappel<B>51</B> et pourvue d'une deuxième rainure <B>53</B> alignée sur la première.
Dans cette deuxième rainure peut coulisser un bouton<B>52</B> fixé<B>à</B> la pédale d'accélérateur 54 constituant la com mande qui règle la quantité de combustible ad mise au moteur. Durant le fonctionnement, la puissance transmise au rotor compresseur d'alimentation <B>39</B> par l'intermédiaire du dispositif d7accouple- ment comprenant les rotors<B>35, 37</B> dépend du degré d'ouverture des volets<B>36</B> et sera nulle si ces volets sont fermés.
Le moteur<B>31</B> aspire de l'air non comprimé et son alimentation en com bustible est<U>commandée</U> par la pédale 54 qui est déplacée entre les limites R et<B><I>S.</I></B> Si la<B>pé-</B> dale dépasse la limite<B>S</B> pour arriver, par exem ple, dans la position T, elle entrailne la tige<B>50</B> par l'intermédiaire du bouton<B>52, à</B> rencontre de la résistance du ressort<B>51.</B> Le bras 46 suit la tige'50 sous l'action du ressort 47 et ouvre plus ou moins les volets<B>36</B> et le rotor de compres seur d'alimentation<B>39</B> tournera plus ou moins vite.
Les courbes s<I>et</I> n de la fig. <B>8</B> indiquent en fonction du nombre des tours/minuteNjapuis- sance effective P (exprimée en<B>CV)</B> fournie res pectivement par l'installation complète de la fig. <B>1</B> et par le moteur<B>31</B> s'il doit travailler sans suralimentation.
Si le moteur tourne<B>à</B> la vitesse Nj, le point<B>A</B> représente la puissance corres pondant<B>à</B> un couple peu élevé correspondant<B>à</B> une position située entre R<I>et<B>S,</B></I> de la pédale, donc<B>à</B> la position fermée des volets<B>36.</B> La puis sance alors consommée par le dispositif eac- couplement et le rotor<B>39</B> est très faible<B>;</B> la con sommation spécifique du moteur<B>31</B> ne sera guère plus élevée que celle d'un même moteur non équipé du compresseur de suralimentation.
Lorsque le couple exigé augmente, le point de fonctionnement passe de<B><I>A</I></B><I> en</I> B pour un moteur normal (non suralimenté)<B>;</B> la pédale 54 est pressée<B>à</B> fond. Si le couple exigé augmente encore, le point de fonctionnement passe de<I>B</I> en<B>C,</B> mais la vitesse<B>N</B> diminue. Si elle diminue trop parce que le couple demandé est trop grand, il est nécessaire d'effectuer un<B> </B> change ment de vitesse<B> </B> dans une boite<B>à</B> vitesses.
Dans le cas de l'installation des fig. <B>6</B> et<B>7,</B> l'arrivée au point de fonctionnement B corres pond<B>à</B> la position<B>S</B> de la pédale 54. Si la<B>pé-</B> dale 54 est encore-pressée davantage, le degré d'ouverture des volets<B>36</B> passera de zéro<B>à</B> une valeur positive, le compresseur<B>39</B> travaillera<B>;</B> la puissance et le couple fournis par le moteur <B>31</B> augmentent et le point de fonctionnement passe de B en<B>D,</B> par exemple. Le couple de mandé a pu être augmenté sans que la vitesse <B><I>N</I></B> ait diminué et l'on n'a pas besoin, comme pour un moteur normal, d'effectuer un change ment de vitesse. La puissance fournie par le moteur est transmise, par des moyens non re présentés,<B>à</B> partir du vilebrequin de ce moteur.
En vue d7éviter des fatigues thermiques et mécaniques trop élevées du moteur de l'ins tallation de la fig. <B>6,</B> on a prévu le dispositif qui est basé sur les considérations suivantes<B>.</B> a puissance délivrée par un moteur<B>à</B> combus tion interne est fonction du débit en poids de l'air d'alimentation.
Pour mesurer ce débit<B>'</B> on alimente le compresseur<B>39 à</B> travers un Ven turi 40<B>;</B> si le poids spécifique avant l'entrée<B>du</B> Venturi 40 est constant, le débit en poids sera fonction de la différence de pression entre la prise<B>65</B> et la prise <B>66,</B> ces prises étant situées respectivement au <B>col</B> et<B>à</B> l'entrée du Venturi 40 et reliées par des conduits<B>63,</B> 64<B>à</B> l'une et<B>à</B> l'autre des ex trémités d'un cylindre<B>61</B> dans lequel se trouve un piston<B>60</B> chargé par un ressort<B>62.
A</B> chaque débit en poids correspondra donc une position déterminée dudit piston<B>60.</B> Dans l'installation décrite, ce piston actionne par l'intermédiaire d'une tige<B>59</B> un bras<B>58</B> solidaire d'une came <B>57</B> sur laquelle un poussoir<B>55</B> est appuyé par un ressort<B>56.</B> Ce poussoir est susceptible de limiter le mouvement du bras 46 dans le sens de l'ouverture des volets<B>36.</B> Le dispositif qui vient d'être décrit constitue donc un régula teur automatique pour influencer la commande desdits volets en rapport au débit d'air fourni au moteur.
De la forme de la came<B>57</B> dépend rallure de la courbe r qui montre l'influence de ce dispositif sur la puissance délivrée par Fins- tallation. La liaison de la tige<B>50,</B> de commande des volets<B>36,</B> avec la pédale 54 réglant la quan tité<B>dé</B> combustible admise au -moteur est une liaison<B>à</B> mouvement perdu grâce<B>à</B> laquelle la pédale peut commencer son mouvement sans agir sur la tige de commande des volets et grâce<B>à</B> laquelle cette pédale peut continuer son mouvement dans le sens de l'augmentation de la quantité de combustible admise au moteur lorsque la<U>commande</U> des volets a été- arrêtée par le dispositif limiteur comprenant le pous soir<B>55.</B>
Driving instaHation The present invention relates to a driving installation comprising a driving machine driving a receiving shaft through the intermediary of a coupling device, characterized in that said coupling device comprises a compressor rotor driven by the prime mover and a turbine rotor enclosing the receiver shaft, at least part of the gas compressed by this compressor rotor serving <B> to </B> enter the turbine rotor, and at least one series of shutters. adjustable angularly being disposed on the path of the gas which passes through said rotors.
The accompanying drawings represent, schematically and <B> to </B> by way of example, various embodiments of the object of the invention.
Figs. <B> 1 </B> and 2 are axial sections of the coupling device of a first and a second embodiment, respectively, FIG. <B> 3 </B> shows, partially, in a similar manner, a variant of the coupling device of the first embodiment <B>; </B> in FIG. 4 is an axial section of the coupling device in a third embodiment <B>;
</B> fig. <B> 5 </B> shows, partly in axial section, an embodiment comprising an internal combustion <B> </B> engine and a compressor for supplying this engine <B>; </B> fig. <B> 6 </B> shows, partly in axial section, an embodiment similar to <B> to </B> that of FIG. <B> 5 <I>;
</I> </B> fig. <B> 7 </B> schematically shows a shutter control forming part of the form & execution shown <B> to </B> in fig. <B> 6 </B> and fig. <B> 8 </B> is a diagram showing the power curves of a tele installation like the one shown in fig. <B> 6 </B> and <B> 7. </B>
The power plant partially represented <B> in </B> in fig. <B> 1 </B> comprises a driving machine, such as an internal combustion <B> </B> engine, of which the shaft designated by <B> 1. </B> forms part. This driving shaft enters a receiver shaft <B> 7 </B> by means of a coupling device.
This device comprises a compressor rotor 2 which is wedged on the motor shaft <B> 1, </B> therefore driven by said machine. <B> It </B> also comprises a turbine rotor <B> 8 </ B> wedged on the receiving shaft <B> 7. </B> The rotors 2, <B> 8 </B> are placed <B> inside </B> a common casing whose parts < B> 3 </B> and <B> 5 </B> are fixed one <B> to </B> the other in <B> 6 </B> and connected, Fune <B> to < / B> a gas supply pipe 4 4, the other <B> to </B> a gas outlet pipe <B> 9 </B>.
The compressed gas <B> p </B> by the compressor rotor 2 is used <B> to </B> drive the turbine rotor <B> 8. </B> In <B> the </B> pipe 4 which surrounds the shaft <B> 1, </B> is arranged a series of angularly orientable <B> 10 </B> shutters by a control not shown which acts on the pivots <B> 11. </B> These flaps are used to adjust the angle of entry of the gas into the compressor rotor 2.
The compressor rotor 2 and the turbine rotor <B> 8 </B> are <B> at </B> radial flow.
<B> A </B> the outlet of the turbine rotor <B> 8, </B> in the pipe <B> 9 </B> which surrounds the shaft <B> 7, </B> is arranged a series of flaps 12 which can be oriented angularly by a control, not shown, which acts on the pivots <B> 13. </B> These flaps 12 are associated <B> with </B> guide vanes 14 immediately arranged <B> downstream of these flaps. <B> A </B> the exit of these blades, the flow takes place in the direction of the common axis of rotation of the shafts <B> 1, 7 < / B> and of the rotors 2, <B> 8, </B> axis which colincides with the longitudinal axes of the housing <B> 3, 5 </B> and of the pipes 4 and <B> 9. </B>
The operation <B> of the </B> coupling device of this embodiment under the best performance conditions is made automatic by <U> controlling </U> the angular position of the flaps by a centrifugal regulator wedged on one of the motor or receiver shafts. In the case where the motor shaft rotates <B> at </B> variable speed, the receiving shaft must rotate <B> at </B> a constant or variable speed according to a determined law. When the speeds of the motor shaft and the receiver shaft are minimum, the input flaps <B> 10 </B> are fully open.
As the speed of the motor shaft increases, the speed of the receiving shaft <B> 7 </B> tends <B> to </B> increase, but the centrifugal governor, mounted on this shaft, Controls the closing of the shutters <B> 10 </B> until: C has an equilibrium position which corresponds, for the receiving shaft, <B> to </B> the desired speed of rotation.
Simultaneously, the position of the flaps 12 is controlled as a function of the speed of the shaft <B> 7. </B>
Within certain limits of use, the speed of the receiver shaft <B> 7 </B> follows the desired law whatever the speed of the motor shaft <B> 1 </B> and, <B> at </B> each speed of the motor shaft <B> 1, </B> corresponds to a position of the flaps <B> 10 </B> and 12. Components which may include a cam, for example, may be provided in the centrifugal regulator, to allow its adjustment to be modified according to a determined law that must be followed by the rotation of the shaft <B> 7; </B> The embodiment partially shown <B> to < / B> Figure 2 is very similar <B> to </B> the one just described.
Its bodies <I> la, 2a, </I> <B> ... </B> 13a correspond to bodies <B> 1, </B> 2, <B> ... 13. </B> But the coupling device further comprises an epicyclic gear train, the satellites <B> 16 </B> of which rotate on axes <B> 15 </B> fixed <B> to </B> a plate < B> 17 </B> wedged on the driving shaft 1a, therefore integral in rotation with the driving machine. The planetary toothings are respectively integral in rotation with the compressor rotor 2a and the turbine rotor 8a. The term <B> 18 </B> denotes a pinion wedged on an extension of the receiving shaft and the toothing of which forms one of said planetary toothings. The other planetary toothing is formed by an internal toothing presented by the compressor rotor 2a.
In this case, part of the torque required <B> to </B> the setting in motion of the receiver shaft 7a is transmitted directly from the motor shaft 1a, thanks <B> to </B> the interposition of This gear train 1 #, <B> 17, 18. </B> The other part of the neck is transmitted by the part of the coupling device which comprises the compressor rotor 2a and the turbine rotor 8a. These two rotors are <B> at </B> radial flow.
One can easily imagine a variant in which the epicyclic gear train would be arranged, not in the compressor rotor, but in the turbine rotor which would then have the internal toothing constituting one of the planetary toothings, whereas the other planetary toothing would be machined in a pinion wedged on an extension of the motor shaft.
In fig. <B> 3, </B> there is shown a variant of a detail of the turbine rotor of the first embodiment. For the rest, the installation is quite <B> à </B> made similar <B> to </B> that described in relation <B> to </B> in fig. <B> 1. </B>
The difference is that the turbine rotor <B> 8b </B> carries a shell of revolution 20 which extends <B> in </B> proximity to the wall of the casing <B> <I> 5b, 6b </I> </B> up to the vicinity of the periphery of the compressor rotor. Here the inner surface of the shell of revolution is almost <B> flush with the inner surface of the housing part <B> 5b </B> juxtaposed with the blades of the compressor rotor <B> 2b. < / B> In this way, the gas delivered by this rotor transmits all its energy to the moving surfaces of the turbine rotor, without being subjected <B> to </B> friction on the fixed walls of the casing, said friction being the cause avoidance of pressure and energy losses.
Parts 4b and <B> 9b </B> are the equivalents of parts 4 and <B> 9, </B> respectively, of the coupling device of the embodiment according to fig. <B> 1, </B> and are provided, like these, with the series of shutters <B> 10 </B> and 12, respectively <B>; </B> the shafts <B> lb </ B> and <B> 7b </B> correspond to trees <B> 1 </B> and <B> 7, </B> respectively.
<B>. </B> Fig. 4 shows <B> the </B> device & coupling of another embodiment. In this device, parts 4c and 9c, which correspond respectively to parts 4 and <B> 9 </B> of FIG. <B> 1, </B> constitute a cylindrical casing of the coupling device of which the compressor rotor 22 as well as the turbine rotor <B> 28 </B> are <B> </B> in axial flow. Flaps 10c and 12c obviously correspond to flaps <B> 10 </B> and 12, respectively, trees lc and 7c to trees <B> 1 </B> and <B> 7, </B> respectively .
Various combinations of <B> </B> radial flow rotors and <B> </B> axial flow rotors could also be included. faced.
Fig. <B> 5 </B> schematically represents an embodiment of the installation having a positive supercharging device for its engine M, which is an internal combustion <B> </B> engine and is the source of the motor shaft ld. As in the first embodiment, a centrifugal radial flow <B> 2d </B> compressor rotor is wedged on the motor shaft. Likewise, parts <B> 3d </B> <B><I>à</I> </B> l4d correspond respectively to parts <B> 3 to </B> 14.
However, in this embodiment, the gas compressed by the compressor rotor <B> 2d </B> is air. The installation comprises a bypass <B> 25 </B> through which part of the compressed air supplied by the compressor rotor <B> 2d </B> is taken <B> at there </B> outlet from that here and is sent to the motor M to supply the latter; the exhaust gases from this engine are brought <B> to </B> the inlet of the turbine rotor <B> 8d </B> through a pipe <B> 26. </B> Here they are mix with the fraction of air which has not been drawn off and actuate the turbine rotor.
The operation of the pedal <B> A </B> causes the pivoting of the flaps 10d; in this way the engine is supercharged to the maximum when these flaps l0d are wide open and, in this case, the maximum force is requested from the engine for starting or full running with the accelerator pushed <B> to </B> full , i.e. full supply of fuel to the M.
The <B> A </B> pedal can moreover be the accelerator pedal itself, by placing the appropriate mechanical feedback on the control that it actuates. The <U> control </U> for adjusting the power of the engine M is thus slaved <B> to </B> the flap control <B> 10d. </B> As an alternative, the pedal <B> À The flap control could be independent of the control which regulates the quantity of fuel admitted to the engine. This <B> - </B> pedal or a similar device allows you to control the flaps <B> at </B> as you wish.
The <B> 3d </B> and <B> 6d </B> casing parts could be shaped so that the air is accelerated between the outlet of the compressor rotor <B> 2d </B> and the input of the turbine rotor <B> 8d; </B> in this way, the pressure of the air taken from the pipe <B> 25 </B> is greater <B> than </B> the gas pressure of combustion introduced by the pipe <B> 26. </B> This pressure difference increases the supercharging of the engine and prevents the flow <B> to </B> against the flow of combustion gases in the compressor casings and turbine.
A diffuser placed <B> at </B> the air inlet in line 25 can convert part of the kinetic energy contained in the air <B> at </B> the outlet of the compressor into pressure. . By this means, it is possible to further increase the air pressure <B> at </B> the engine intake. A nozzle placed in the pipe <B> 26 </B> would make it possible to reduce the pressure of the combustion gases <B> at </B> the inlet to the turbine. By these different means we can further increase the rate of overeating.
All of the air taken from the compressor to feed the motor returns <B> to </B> the inlet of the turbine <B>; </B> this turbine is therefore actuated by all of the air supplied by the compressor, increased by the amount of <B> fuel </B> burnt in the engine. The core energy, <B> to </B> the turbine is increased by the significant heat input <B> due to </B> the high temperature of the combustion gases. The <B> 8d </B> turbine rotor therefore recovers part of the ordinary energy lost in the exhaust gases.
The embodiment which is shown in FIGS. <B> 6 </B> and <B> 7 </B> comprises an internal <B> </B> combustion engine <B> 31 </B> supplied with air by a compressor whose rotor < B> 39 </B> is entrained in rotation by said motor by means of a return -d7gears <B> 32, 33, </B> of a shaft 34, of a device & coupling similar <B> to </B> that <B> described- </B> above with regard to fig. 4, and & a shaft <B> 38. </B> The compressor and turbine rotors of the coupling device are designated as <B> 35 </B> and <B> 37, </B> respectively.
The flaps <B> 36 </B> correspond to the flaps 10c and control the admission <B> of </B> Air or other gas serving as an energy transmission agent in the coupling device whose the outlet opening <B> of </B> this same gas is designated by 38a. The air is admitted to the compressor & supplied by a Venturi <B>; </B> the outlet manifold 41 of this compressor is connected to the intake manifold 42 of the engine <B> 3 1. </B>
The device for <U> command </U> of the orientation of the shutters <B> 3 6 </B> is represented <B> to </B> in fig. <B> 7. </B> The axes 43 of these flaps are integral with pinions 44 which are engaged with a toothed wheel 45. The flaps are thus connected to each other. One of the pinions 44 is integral in rotation with a <U> control </U> arm 46 on which acts a return spring 47 acting in the direction of the opening of the shutters. By this same spring a button 48 provided <B> at </B> the end of the arm 46 is pressed on one of the bottoms of a longitudinal groove 49, of a rod <B> 50 </B> coupled < B> to </B> a return spring <B> 51 </B> and provided with a second groove <B> 53 </B> aligned with the first.
In this second groove can slide a button <B> 52 </B> fixed <B> to </B> the accelerator pedal 54 constituting the control which regulates the quantity of fuel ad put to the engine. During operation, the power transmitted to the supply compressor rotor <B> 39 </B> via the coupling device comprising the rotors <B> 35, 37 </B> depends on the degree of opening of the shutters <B> 36 </B> and will be null if these shutters are closed.
The engine <B> 31 </B> sucks in uncompressed air and its fuel supply is <U> controlled </U> by the pedal 54 which is moved between the limits R and <B> <I> S. </I> </B> If the <B> foot </B> dale exceeds the <B> S </B> limit to arrive, for example, in position T, it drives the rod < B> 50 </B> via button <B> 52, </B> meets the resistance of spring <B> 51. </B> The arm 46 follows the rod '50 under the action spring 47 and more or less opens the shutters <B> 36 </B> and the supply compressor rotor <B> 39 </B> will turn more or less quickly.
The curves s <I> and </I> n in fig. <B> 8 </B> indicate as a function of the number of revolutions per minute N effective power P (expressed in <B> CV) </B> provided respectively by the complete installation of fig. <B> 1 </B> and by the engine <B> 31 </B> if it has to work without supercharging.
If the engine is running <B> at </B> speed Nj, the point <B> A </B> represents the power corresponding <B> to </B> a low torque corresponding <B> to </ B> a position between R <I> and <B> S, </B> </I> of the pedal, so <B> at </B> the closed position of the flaps <B> 36. </ B > The power then consumed by the coupling device and the rotor <B> 39 </B> is very low <B>; </B> the specific consumption of the motor <B> 31 </B> will not be not much higher than that of the same engine not fitted with the supercharger.
When the required torque increases, the operating point changes from <B> <I> A </I> </B> <I> to </I> B for a normal engine (not supercharged) <B>; </ B> pedal 54 is pressed <B> to </B> fully. If the required torque increases further, the operating point changes from <I> B </I> to <B> C, </B> but the speed <B> N </B> decreases. If it decreases too much because the required torque is too great, it is necessary to perform a <B> </B> gear change <B> </B> in a <B> </B> gearbox .
In the case of the installation of fig. <B> 6 </B> and <B> 7, </B> arrival at operating point B corresponds <B> to </B> the position <B> S </B> of the pedal 54 If the <B> foot </B> dale 54 is pressed still further, the degree of opening of the shutters <B> 36 </B> will change from zero <B> to </B> a positive value, the compressor <B> 39 </B> will work <B>; </B> the power and the torque supplied by the motor <B> 31 </B> increase and the operating point changes from B to <B> D , </B> for example. The required torque could be increased without the speed <B><I>N</I> </B> having decreased and there is no need, as for a normal engine, to make a change ment of speed. The power supplied by the engine is transmitted, by means not shown, <B> to </B> from the crankshaft of that engine.
In order to avoid excessively high thermal and mechanical fatigue of the engine of the installation of fig. <B> 6, </B> the device has been provided which is based on the following considerations <B>. </B> the power delivered by an internal combustion <B> </B> engine is a function of the flow rate by weight of the supply air.
To measure this flow <B> '</B> the compressor <B> 39 to </B> is supplied through a Ven turi 40 <B>; </B> if the specific weight before the input <B> of the </B> Venturi 40 is constant, the flow rate in weight will be a function of the pressure difference between the <B> 65 </B> outlet and the <B> 66 outlet, </B> these outlets being respectively located at < B> col </B> and <B> at </B> the entry of Venturi 40 and connected by conduits <B> 63, </B> 64 <B> to </B> one and < B> to </B> the other end of a cylinder <B> 61 </B> in which there is a piston <B> 60 </B> loaded by a spring <B> 62.
A </B> each flow rate by weight will therefore correspond to a determined position of said piston <B> 60. </B> In the installation described, this piston operates by means of a rod <B> 59 </B> an arm <B> 58 </B> integral with a cam <B> 57 </B> on which a pusher <B> 55 </B> is supported by a spring <B> 56. </B> This pusher is capable of limiting the movement of the arm 46 in the direction of the opening of the shutters <B> 36. </B> The device which has just been described therefore constitutes an automatic regulator for influencing the control of said shutters in relation to to the air flow supplied to the engine.
The shape of the cam <B> 57 </B> depends on the shape of the curve r which shows the influence of this device on the power delivered by the installation. The connection of the rod <B> 50, </B> for controlling the flaps <B> 36, </B> with the pedal 54 regulating the quantity <B> of </B> fuel admitted to the engine is a link <B> to </B> movement lost thanks <B> to </B> which the pedal can start its movement without acting on the flap control rod and thanks <B> to </B> which this pedal can continue its movement in the direction of increasing the quantity of fuel admitted to the engine when the <U> control </U> of the flaps has been stopped by the limiting device comprising the push button <B> 55. </ B >