EP0015849A1 - A reversible aero-hydraulic generator - Google Patents
A reversible aero-hydraulic generator Download PDFInfo
- Publication number
- EP0015849A1 EP0015849A1 EP80400312A EP80400312A EP0015849A1 EP 0015849 A1 EP0015849 A1 EP 0015849A1 EP 80400312 A EP80400312 A EP 80400312A EP 80400312 A EP80400312 A EP 80400312A EP 0015849 A1 EP0015849 A1 EP 0015849A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- turbine
- hydraulic
- aero
- reversible
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/08—Adaptations for driving, or combinations with, pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B21/00—Combinations of two or more machines or engines
- F01B21/04—Combinations of two or more machines or engines the machines or engines being not all of reciprocating-piston type, e.g. of reciprocating steam engine with steam turbine
Definitions
- the present invention relates to a particularly advantageous alternative embodiment of the reversible aero-hydraulic generator which was the subject of French patent application no. 2 416 341. It will be recalled that in this previous application, the aim which we proposed to '' was to design an assembly called a reversible aero-hydraulic generator, capable of operating in a turbopump or a motor-compressor, and particularly intended for energy recovery from heat energy at low temperature.
- This generator is made up of two elements: a hydraulic pump crossed by a hydraulic flow and an axial turbine crossed by an aerolic flow.
- the pump and the turbine are joined in the extension of one another and coupled by their respective shafts in order to drive inside a single sleeve capable of being inserted, by means of end flanges , on a pipe of a primary fluid, in the gaseous state or in the vapor phase, the sleeve being crossed in the radial direction, by an inlet and outlet pipe of a secondary fluid in the liquid or vapor phase, supplying the pump.
- the turbine of the generator according to this previous application comprises at least one pair of paddle wheels, one wheel or stator, disposed on the side of the pump, is secured by its periphery to the sleeve and carries a sealed ball bearing constituting a bearing for the 'turbine shaft, and the other wheel, or rotor, is integral with the shaft, the blades of the rotors and stators having an identical profile but an inverted timing.
- the generator according to the previous application has the advantage of not allowing any leakage to the outside due to the single sleeve in which the pump and turbine are housed.
- such a generator In its application to energy recovery, taken from the change of state of a refrigerant with low boiling point, such a generator allows, by a suitable combination of the number of stages of the turbine, the height of the blades and their profile, to carry out this recovery from a low temperature steam, having a small temperature difference between the inlet and the outlet of the turbine.
- the above-mentioned prior application also relates to installations for recovering the heat energy dissipated by a hot source and collected, in a boiler or evaporator, by a primary fluid, the vapor of which passes through at least one aero-hydraulic generator according to this same previous request, will drive the turbine, which itself will drive the hydraulic pump in order to supply, under pressurized hydraulic fluid, at least one hydraulic receiver which will deliver, in mechanical form, recovered energy.
- the primary fluid of the installation will advantageously be a refrigerant with low boiling point.
- the aforementioned previous application also relates to heat energy recovery installations, comprising at least one heat pump, and in which the aero-hydraulic generator according to this same previous application, operating in a motor-compressor group, will ensure the role of the compressor.
- the heat pump driven by the hydraulic motor supplied with pressurized hydraulic fluid from a pump external to the generator.
- the object which it is proposed to achieve by the present invention is to increase the power capable of being delivered by an aero-hydraulic generator of this type, recovered from heat energy, by using for this a series of turbines mounted in series. Indeed, if the fluid inlet temperature is increased while maintaining the outlet temperature, it is advantageous to group several turbines in series to improve the power delivered by the generator from the heat energy transported in the primary fluid .
- the generator according to the present invention is characterized in that it comprises several sleeves mounted in series, each of these sleeves enveloping a module consisting of a hydraulic pump and an axial turbine coupled and coupled by their respective shafts inside of their common sleeve, and in that each module is independent of any other module.
- each sleeve consists of two parts capable of being joined to one another: a part corresponding to a divergent which envelops the turbine and the other part, formed into a body of revolution, surrounding the hydraulic pump.
- the various sleeves can be mounted in series as an extension of each other, around a common axis, the body of revolution of each of the sleeves, with the exception of the first, being directly connected to the diverging portion of the adjacent sleeve upstream, but it is also possible that the sleeves mounted in series are not in line with one another, at least one connecting elbow being disposed between the body of revolution of at least one of the sleeves, with the exception of the first, and of the divergence of the adjacent sleeve upstream, so that the generator can be installed following a particular contour.
- a ring is placed axially between two turbines and radially between the pump and the body of revolution so as to channel the fluid from one turbine to the other, thus avoiding any turbulence that the fluid could have.
- the first fixed wheel of each turbine is constructed of a material having higher mechanical characteristics so as to withstand the axial forces of the shaft, transmitted by a bearing.
- the generator is also characterized in that the body of revolution of the first assembly as well as a body of revolution located behind the last sleeve, but positioned in reverse, are shaped as a connection with, on the one hand, the inlet pipe primary fluid and, on the other hand, the outlet pipe, to which the generator is connected.
- the speed of rotation of the shafts of the different turbines increases from the first to the last module, so that the generator can be given a cylindrical external shape, although the divergences are increasing, the increase in the volume flow rate of the primary fluid from one assembly to another being compensated by a simultaneous increase in the cross-sections and in the rotational speeds.
- the generator essentially consists of three assemblies mounted in series, joined to one another, and each consisting of a sleeve 1, enveloping a module comprising a hydraulic pump 2 of the type gear, and an axial turbine 3.
- Each sleeve 1 is itself composed of two parts capable of being secured at the end of one another, one of these parts, shaped as a body of revolution 4, surrounding the pump 2 of the corresponding module, and the other part, of cylindrical external shape, being internally shaped as a divergent and surrounding the turbine 3, this second part consisting of a divergent 5 surrounded by a cylindrical casing 6, as it appears - would be detailed in FIG.
- the body of revolution 4 of the first sleeve 1 is shaped as a connection fitting to the fluid supply pipe motor, and the three assemblies are joined to one another so that, for each of them, the pump 2 is upstream and the turbine 3 is downstream. Downstream of the last assembly, the generator finally comprises an additional body of revolution 4, shaped as a connection to the engine fluid delivery pipe.
- the bodies of revolution 4, acting as an upstream and downstream connection can be of cylindrical shape, if the supply and discharge pipes are cylindrical and have substantially the same diameter as the diverging parts of the generator which, themselves , as will appear below, are of the same external diameter. However, generally, the external diameter of the diverging points of the generator being different from the diameter of the pipes between which the generator is installed, the bodies of revolution 4 acting as upstream and downstream connections have a generally frustoconical shape, and are arranged in opposite direction to each other.
- Figure 1 there is shown a generator to be installed on a line of working fluid with a diameter smaller than that of the cylindrical central part of the generator.
- the body 4 acting as an upstream connection is installed in divergence, in the direction of flow, while the body 4 acting as a downstream connection is installed in a convergent manner.
- the upstream and downstream connections are cylindrical, divergent or convergent, they each surround a warhead 7, the downstream warhead, disposed at the rear of the turbine of the last set, and secured by lugs radial 8 at the connection which surrounds it, being arranged in the opposite direction to the upstream warhead, which envelops the pump 2 of the first assembly, so that the upstream connection defines with the warhead 7 upstream a converging inlet vein of the working fluid towards the first turbine 3, in order to increase the speed of the working fluid, the convergence of this inlet duct being able to be reinforced at the end downstream of the upstream fitting, itself shaped as a converging 9 and that the downstream fitting defines with the downstream warhead 7 a divergent outlet stream of the working fluid, the presence of the warheads 7 preventing
- the bodies of revolution 4 other than those acting as upstream and downstream connections have a cylindrical outer shape, with a diameter close to that of the diverging lines 5, and are internally shaped as a converging shape.
- Each turbine stage consists of two paddle wheels, one of which, the stator, is fixed e relative to the divergent, and the other, the rotor, is rotated inside the divergent 5, the stators being disposed on the side of the pump 2 relative to the rotors.
- Each of the stators 16, 17 and 18, belonging respectively on the first, second and third stage, is secured by its periphery to the divergent 5 by means of screws 19.
- the first fixed wheel 16 of each turbine 3 is made of a material with higher mechanical characteristics due to the fact that the shoulder of the wheel 16 receives the axial forces from the shaft 20 of the turbine 3.
- the wheels 16 and 18 are mounted on ball bearings 21 and 22 respectively, and the rotors 23, 24 and 25 are keyed onto the shaft 20 of the turbine 3 and are interposed with the stators 16, 17 and 18; stators and rotors being positioned axially on the shaft 20 by means of the shoulder 26 of the shaft 20, of the spacer 27 of the bearings 21 and 22, as well as the elements 28 and 29 screwed onto the ends of the shaft 20.
- the profile internal of the sleeve 1 vis-à-vis the stages of the turbine 3 being a divergent 5, the blade wheels 16, 23, 17, 24, 18, 25, have a correspondingly increasing diameter.
- the stators 16, 17, 18, and the rotors, 23, 24, 25, are respectively provided with blades 31 and 32 having an identical profile but an inverted wedging.
- the shaft 20 of the turbine 3 is directly coupled to the shaft 33 of the pump 2, so that each module consisting of a pump 2 and a turbine 3 is independent of any other module, the common shaft being able to take up operation a rotation speed specific to this module.
- a ring 34, bearing on the spacer 30 of the hydraulic pump 2 is arranged axia Lement between the last wheel of the turbine 3 of the adjacent assembly upstream and the first wheel 16 of the turbine 3 of the assembly considered, and, radially, between the body of revolution 4 and the pump 2 of this assembly; this ring 34 delimiting with the converging internal profile of the body of revolution 4 a convergent flow stream of the fluid leaving the turbine of the adjacent assembly upstream towards the inlet of the turbine of the assembly considered, in order to increase the speed of the working fluid, and avoiding the development of turbulence around each of the pumps 2 located between two turbines 3.
- the diverging lines 5 are arranged so that they have an angle of divergence which increases from the first to last diverging 5 of the generator, while the bodies of revolution 4, of cylindrical external shape, internally have an angle of convergence which is decreasing from one to the other and from upstream to downstream.
- the generator operates in the following manner: the working fluid, entering the generator through the converging vein defined between the first body 4 and the warhead 7 which it surrounds, successively drives the rotors of the first , second then third turbines 3, gradually expanding, its speed being increased between two consecutive turbines 3 due to the converging veins defined by the bodies 4 and the rings 34.
- the rotation of the rotors of each of the turbines 3 independent of the other two, is transmitted by the shaft 20 to the shaft 33 of the corresponding pump 2, which will discharge under pressure via the outlet pipe 35 a secondary fluid supplied by the supply pipe 36, the two pipes 35 and 36 tra pouring the ring 34 radially as well as the body 4 surrounding the pump 2.
- a generator according to FIG. 1 can deliver a power of the order of 10 KW by the third turbine, driven at around 6000 rpm, a power of around 6 KW by the second turbine, driven at around 5500 rpm, and a power of around 3 KW by the first turbine, driven at around 4000 rpm, the working fluid leaving the generator at a temperature of the order of 26 ° C.
- the generator can operate in a motor-compressor group, the pump 2 operating as a motor driving the rotors of the turbine 3 which then acts as a compressor.
- Such an aero-hydraulic generator can advantageously equip all the installations envisaged in French patent application No. 2,416,341, as well as the installation described in patent application No. 79/02482 in the name of the Applicant, in which the generator according to the present invention will take the place of the engine of the steam engine at low temperature.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
La présente invention concerne une variante de réalisation particulièrement avantageuse du générateur aéro-hydraulique réversible ayant fait l'objet de la demande de brevet français n° 2 416 341. On rappelle que dans cette demande antérieure, le but que l'on se proposait d'atteindre était de concevoir un ensemble appelé générateur aéro-hydraulique reversible, susceptible de fonctionner en turbopompe ou en moto-compresseur, et particulièrement destiné à la récupération d'énergie à partir d'énergie calorifique à basse température. Ce générateur est constitué de deux éléments : une pompe hydraulique traversée par un écoulement hydraulique et une turbine axiale traversée par un écoulement aérolique. La pompe et la turbine sont accolées dans le prolongement l'une de l'autre et accouplées par leurs arbres respectifs afin de s'entraîner à l'intérieur d'un unique manchon susceptible d'être inserré, au moyen de brides d'extrémité, sur une conduite d'un fluide primaire, à l'état gazeux ou en phase vapeur, le manchon étant traversé en direction radiale, par une conduite d'entrée et de sortie d'un fluide secondaire en phase liquide ou vapeur, alimentant la pompe.The present invention relates to a particularly advantageous alternative embodiment of the reversible aero-hydraulic generator which was the subject of French patent application no. 2 416 341. It will be recalled that in this previous application, the aim which we proposed to '' was to design an assembly called a reversible aero-hydraulic generator, capable of operating in a turbopump or a motor-compressor, and particularly intended for energy recovery from heat energy at low temperature. This generator is made up of two elements: a hydraulic pump crossed by a hydraulic flow and an axial turbine crossed by an aerolic flow. The pump and the turbine are joined in the extension of one another and coupled by their respective shafts in order to drive inside a single sleeve capable of being inserted, by means of end flanges , on a pipe of a primary fluid, in the gaseous state or in the vapor phase, the sleeve being crossed in the radial direction, by an inlet and outlet pipe of a secondary fluid in the liquid or vapor phase, supplying the pump.
La turbine du générateur selon cette demande antérieure comprend au moins une paire de roues à aubage, dont une roue ou stator, disposée du côté de la pompe, est solidarisée par sa périphérie au manchon et porte un roulement à bille étanche constituant un palier pour l'arbre de la turbine, et dont l'autre roue, ou rotor, est solidaire de l'arbre, les aubages des rotors et stators présentant un profil identique mais un calage inversé. Le générateur selon la demande antérieure présente l'avantage de ne permettre aucune fuite vers l'extérieur du fait du manchon unique dans lequel sont logées pompe et turbine.The turbine of the generator according to this previous application comprises at least one pair of paddle wheels, one wheel or stator, disposed on the side of the pump, is secured by its periphery to the sleeve and carries a sealed ball bearing constituting a bearing for the 'turbine shaft, and the other wheel, or rotor, is integral with the shaft, the blades of the rotors and stators having an identical profile but an inverted timing. The generator according to the previous application has the advantage of not allowing any leakage to the outside due to the single sleeve in which the pump and turbine are housed.
Dans son application à la récupération d'énergie, tirée du changement d'état d'un fluide frigorigène à bas point d'ébullition, un tel générateur permet, par une combinaison adaptée du nombre d'étages de la turbine, de la hauteur des aubages et de leur profil, d'effectuer cette récupération à partir d'une vapeur à basse température, présentant un faible écart de température entre l'entrée et la sortie de la turbine.In its application to energy recovery, taken from the change of state of a refrigerant with low boiling point, such a generator allows, by a suitable combination of the number of stages of the turbine, the height of the blades and their profile, to carry out this recovery from a low temperature steam, having a small temperature difference between the inlet and the outlet of the turbine.
La demande antérieure précitée a également pour objet les installations de récupération de l'énergie calorifique dissipée par une source chaude et recueillie, dans un bouilleur ou évaporateur, par un fluide primaire dont la vapeur, traversant au moins un générateur aéro-hydraulique selon cette même demande antérieure, entraînera la turbine, qui elle-même entraînera la pompe hydraulique afin d'alimenter, en fluide hydraulique sous pression, au moins un récepteur hydraulique qui délivrera, sous forme mécanique, de l'énergie récupérée.The above-mentioned prior application also relates to installations for recovering the heat energy dissipated by a hot source and collected, in a boiler or evaporator, by a primary fluid, the vapor of which passes through at least one aero-hydraulic generator according to this same previous request, will drive the turbine, which itself will drive the hydraulic pump in order to supply, under pressurized hydraulic fluid, at least one hydraulic receiver which will deliver, in mechanical form, recovered energy.
Dans le cas d'une source chaude à basse température, le fluide primaire de l'installation sera, avantageusement, un fluide frigorigène à bas point d'ébullition.In the case of a hot source at low temperature, the primary fluid of the installation will advantageously be a refrigerant with low boiling point.
La demande antérieure précitée a encore pour objet les installations de récupération d'énergie calorifique, comprenant au moins une thermopompe, et dans lesquelles le générateur aéro-hydraulique selon cette même demande antérieure, fonctionnant en groupe moto-compresseur, assurera le rôle du compresseur de la thermopompe, entraîné par le moteur hydraulique alimenté en fluide hydraulique sous pression à partir d'une pompe externe au générateur.The aforementioned previous application also relates to heat energy recovery installations, comprising at least one heat pump, and in which the aero-hydraulic generator according to this same previous application, operating in a motor-compressor group, will ensure the role of the compressor. the heat pump, driven by the hydraulic motor supplied with pressurized hydraulic fluid from a pump external to the generator.
Le but que l'on se propose d'atteindre par la présente invention est d'accroître la puissance susceptible d'être délivrée par un générateur aéro-hydraulique de ce type, récupérée à partir de l'énergie calorifique, en utilisant pour cela une succession de turbines montées en série. En effet, si on augmente la température d'entrée du fluide tout en conservant la température de sortie, il est intéressant de grouper plusieurs turbines en série pour améliorer la puissance délivrée par le générateur à partir de l'énergie calorifique transportée dans le fluide primaire. Le générateur selon la présente invention se caractérise en ce qu'il comporte plusieurs manchons montés en série, chacun de ces manchons enveloppant un module constitué d'une pompe hydraulique et d'une turbine axiale accolées et accouplées par leurs arbres respectifs à l'intérieur de leur manchon commun, et en ce que chaque module est indépendant de tout autre module.The object which it is proposed to achieve by the present invention is to increase the power capable of being delivered by an aero-hydraulic generator of this type, recovered from heat energy, by using for this a series of turbines mounted in series. Indeed, if the fluid inlet temperature is increased while maintaining the outlet temperature, it is advantageous to group several turbines in series to improve the power delivered by the generator from the heat energy transported in the primary fluid . The generator according to the present invention is characterized in that it comprises several sleeves mounted in series, each of these sleeves enveloping a module consisting of a hydraulic pump and an axial turbine coupled and coupled by their respective shafts inside of their common sleeve, and in that each module is independent of any other module.
Dans une forme préférée de réalisation, chaque manchon est constitué de deux parties susceptibles d'être solidarisées l'une de l'autre : une partie correspondant à un divergent lequel enveloppe la turbine et l'autre partie, conformée en un corps de révolution, enveloppant la pompe hydraulique.In a preferred embodiment, each sleeve consists of two parts capable of being joined to one another: a part corresponding to a divergent which envelops the turbine and the other part, formed into a body of revolution, surrounding the hydraulic pump.
Les différents manchons peuvent être montés en série dans le prolongement les uns des autres, autour d'un axe commun, le corps de révolution de chacun des manchons, à l'exception du premier, étant directement relié au divergent du manchon adjacent en amont, mais il est également possible que les manchons montés en série ne se trouvent pas dans le prolongement les uns des autres, au moins un coude de liaison étant disposé entre le corps de révolution d'au moins un des manchons, à l'exception du premier, et du divergent du manchon adjacent en amont, de sorte que le générateur puisse être installé en suivant un contour particulier.The various sleeves can be mounted in series as an extension of each other, around a common axis, the body of revolution of each of the sleeves, with the exception of the first, being directly connected to the diverging portion of the adjacent sleeve upstream, but it is also possible that the sleeves mounted in series are not in line with one another, at least one connecting elbow being disposed between the body of revolution of at least one of the sleeves, with the exception of the first, and of the divergence of the adjacent sleeve upstream, so that the generator can be installed following a particular contour.
Avantageusement, une bague est placée axialement entre deux turbines et radialement entre la pompe et le corps de révolution de manière à canaliser le fluide d'une turbine à l'autre, évitant ainsi toutes turbulences que le fluide pourrait avoir.Advantageously, a ring is placed axially between two turbines and radially between the pump and the body of revolution so as to channel the fluid from one turbine to the other, thus avoiding any turbulence that the fluid could have.
De même, la première roue fixe de chaque turbine est construite en un matériau possédant des caractéristiques mécaniques plus élevées de manière à supporter les efforts axiaux de l'arbre, transmis par un roulement. Le générateur se caractérise également en ce que le corps de révolution du premier ensemble ainsi qu'un corps de révolution situé derrière le dernier manchon, mais positionné de façon inverse, sont conformés en raccord avec, d'une part, la conduite d'entrée du fluide primaire et, d'autre part, la conduite de sortie, sur lesquelles le générateur est raccordé. Avantageusement, la vitesse de rotation des arbres des différentes turbines est croissante du premier au dernier module, de sorte que l'on puisse donner une forme extérieure cylindrique au générateur, bien que les divergents soient croissants, l'augmentation du débit volumique du fluide primaire d'un ensemble à l'autre étant compensée par une augmentation simultanée des sections de passage et des vitesses de rotation.Similarly, the first fixed wheel of each turbine is constructed of a material having higher mechanical characteristics so as to withstand the axial forces of the shaft, transmitted by a bearing. The generator is also characterized in that the body of revolution of the first assembly as well as a body of revolution located behind the last sleeve, but positioned in reverse, are shaped as a connection with, on the one hand, the inlet pipe primary fluid and, on the other hand, the outlet pipe, to which the generator is connected. Advantageously, the speed of rotation of the shafts of the different turbines increases from the first to the last module, so that the generator can be given a cylindrical external shape, although the divergences are increasing, the increase in the volume flow rate of the primary fluid from one assembly to another being compensated by a simultaneous increase in the cross-sections and in the rotational speeds.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple de réalisation décrit ci-après, à titre non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles :
- - la figure 1 représente une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un générateur aéro-hydraulique,
- - et la figure 2 représente une vue détaillée, en coupe longitudinale, d'un des ensembles du générateur aéro-hydraulique de la figure 1.
- FIG. 1 represents a schematic view, in longitudinal section, of an aero-hydraulic generator,
- FIG. 2 represents a detailed view, in longitudinal section, of one of the assemblies of the aero-hydraulic generator of FIG. 1.
En référence aux figures 1 et 2, le générateur est essentiellement constitué de trois ensembles montés en série, accolés l'un à l'autre, et constitués, chacun, d'un manchon 1, enveloppant un module comprenant une pompe hydraulique 2 du type à engrenage, et une turbine axiale 3. Chaque manchon 1 est lui-même composé de deux parties susceptibles d'être solidarisées en bout l'une de l'autre, l'une de ces parties, conformée en corps de révolution 4, entourant la pompe 2 du module correspondant, et l'autre partie, de forme extérieure cylindrique, étant intérieurement conformée en divergent et entourant la turbine 3, cette seconde partie étant constituée d'un divergent 5 entouré d'un carter cylindrique 6, comme cela appa- rait de façon détaillée sur la figure 2, qui représente le troisième et dernier ensemble du générateur, dans le sens de l'écoulement d'un fluide moteur en phase vapeur, circulant d'une canalisation d'amenée vers une canalisation de refoulement (non représentées) entre lesquelles le générateur a été monté, de sorte que le fluide moteur traverse le générateur de la gauche vers la droite sur la figure 1. Le corps de révolution 4 du premier manchon 1 est conformé en raccord de liaison à la canalisation d'amenée du fluide moteur, et les trois ensembles sont accolés l'un à l'autre de sorte que, pour chacun d'eux, la pompe 2 soit en amont et la turbine 3 en-aval. En aval du dernier ensemble, le générateur comprend enfin un corps de révolution 4 supplémentaire, conformé en raccord de liaison à la canalisation de refoulement du fluide moteur.With reference to FIGS. 1 and 2, the generator essentially consists of three assemblies mounted in series, joined to one another, and each consisting of a sleeve 1, enveloping a module comprising a
Les corps de révolution 4, faisant office de raccord d'amont et d'aval peuvent être de forme cylindrique, si les canalisations d'amenée et de refoulement sont cylindriques et ont sensiblement le même diamètre que les divergents du générateur qui, eux-mêmes, comme il apparaîtra ci-après, sont d'un même diamètre externe. Mais, généralement, le diamètre externe des divergents du générateur étant différent du diamètre des canalisations entre lesquelles le générateur est installé, les corps de révolution 4 faisant office de raccords d'amont et d'aval ont une forme générale tronconique, et sont disposés en sens inverse l'un par rapport à l'autre. Sur la figure 1, on a représenté un générateur devant être installé sur une canalisation de fluide moteur d'un diamètre inférieur à celui de la partie centrale cylindrique du générateur. De ce fait, le corps 4 faisant office de raccord d'amont est installé en divergent, dans le sens de l'écoulement, tandis que le corps 4 faisant office de raccord d'aval est installé en convergent. Cependant, que les raccords d'amont et d'aval soient cylindriques, divergents ou convergents, ils entourent chacun une ogive 7, l'ogive d'aval, disposée à l'arrière de la turbine du dernier ensemble, et solidarisée par des pattes radiales 8 au raccord qui l'entoure, étant disposée en sens inverse de l'ogive d'amont, qui enveloppe la pompe 2 du premier ensemble, de telle sorte que le raccord d'amont définisse avec l'ogive 7 d'amont une veine d'entrée convergente du fluide moteur vers la première turbine 3, afin d'augmenter la vitesse du fluide moteur, la convergence de cette veine d'entrée pouvant être renforcée à l'extrémité aval du raccord d'amont, elle-même conformée en convergent 9 et que le raccord d'aval définisse avec l'ogive 7 d'aval une veine de sortie divergente du fluide moteur, la présence des ogives 7 empêchantThe bodies of
la formation de tourbillons, au niveau de la première pompe et juste en aval de la dernière turbine. Les corps de révolution 4 autres que ceux faisant office de raccords d'amont et d'aval présentent une forme extérieure cylindrique, d'un diamètre voisin de celui des divergents 5, et sont intérieurement conformés en convergent. Les liaisons des divers corps de révolution 4 avec le divergent 5 de leur manchon 1 et avec le divergent 5 du manchon adjacent en aval, ou, pour les corps de révolution 4 faisant office de raccords, avec la canalisation de fluide moteur, s'effectuent au moyen de brides 10 et 11 ainsi que 12 et 13, solidarisées les unes aux autres par des boulons non représentés, l'étanchéité entre deux brides adjacentes étant assurée par l'utilisation de joints toriques, tels que 14 et 15, représentés sur la figure 2, en référence à laquelle on décrira plus particulièrement ci-après l'agencement interne du troisième et dernier ensemble, équipé d'une turbine à trois étages, alors que les turbines des deux premiers ensembles sont à deux étages, les éléments analogues des trois ensembles étant identifiés dans la suite de la description par les mêmes indices que ceux par lesquels ils sont désignés sur la figure 2. Chaque étage de turbine est constitué de deux roues à aubages, dont l'une, le stator, est fixe par rapport au divergent, et dont l'autre, le rotor, est entraînée en rotation à l'intérieur du divergent 5, les stators étant disposés du côté de la pompe 2 par rapport aux rotors. Chacun des stators 16, 17 et 18, appartenant respectivement au premier, second et troisième étage, est solidaire par sa périphérie du divergent 5 par l'intermédiaire de vis 19. La première roue fixe 16 de chaque turbine 3 est construite en un matériau à caractéristiques mécaniques plus élevées du fait que l'épaulement de la roue 16 encaisse les efforts axiaux de l'arbre 20 de la turbine 3. Les roues 16 et 18 sont montées sur roulements à billes respectivement 21 et 22, et les rotors 23, 24 et 25 sont clavetés sur l'arbre 20 de la turbine 3 et sont intercalés avec les stators 16, 17 et 18 ; stators et rotors étant positionnés axialement sur l'arbre 20 au moyen de l'épaulement 26 de l'arbre 20, de l'entretoise 27 des roulements 21 et 22, ainsi que les éléments 28 et 29 vissés sur les extrémités de l'arbre 20. Le roulement 21, retenu par une entretoise 30, solidaire du stator 16 et sur laquelle est fixé le corps de la pompe 2, est un roulement étanche limitant les fuites susceptibles de se produire de la pompe 2 vers la turbine 3. Le profil interne du manchon 1 en vis-à-vis des étages de la turbine 3 étant un divergent 5, les roues d'aubages 16, 23, 17, 24, 18, 25, ont un diamètre croissant de façon correspondante.the formation of vortices, at the level of the first pump and just downstream of the last turbine. The bodies of
Les stators 16, 17, 18, et les rotors, 23, 24, 25, sont respectivement munis d'aubages 31 et 32 présentant un profil identique mais un calage inversé. L'arbre 20 de la turbine 3 est directement accouplé à l'arbre 33 de la pompe 2, de sorte que chaque module constitué par une pompe 2 et une turbine 3 est indépendant de tout autre module, l'arbre commun pouvant prendre en fonctionnement une vitesse de rotation propre à ce module.The
D'autre part, une bague 34, prenant appui sur l'entretoise 30 de la pompe hydraulique 2 est disposée axialement entre la dernière roue de la turbine 3 de l'ensemble adjacent en amont et la première roue 16 de la turbine 3 de l'ensemble considéré, et, radialement, entre le corps de révolution 4 et la pompe 2 de cet ensemble ; cette bague 34 délimitant avec le profil intérieur convergent du corps de révolution 4 une veine convergente d'écoulement du fluide sortant de la turbine de l'ensemble adjacent en amont vers l'entrée de la turbine de l'ensemble considéré, afin d'augmenter la vitesse du fluide moteur, et en évitant le développement de turbulences autour de chacune des pompes 2 située entre deux turbines 3. De plus, les divergents 5 sont agèncés de telle sorte qu'ils présentent un angle de divergence qui est croissant du premier au dernier divergent 5 du générateur, tandis que les corps de révolution 4, de forme extérieure cylindrique, présentent intérieurement un angle de convergence qui est décroissant de l'un à l'autre et d'amont en aval.On the other hand, a
Le générateur dont la structure vient d'être décrite fonctionne de la manière suivante : le fluide moteur, pénétrant dans le générateur par la veine convergente définie entre le premier corps 4 et l'ogive 7 qu'il entoure, entraîne successivement les rotors des première, seconde puis troisième turbines 3, en se détendant progressivement, sa vitesse étant augmentée entre deux turbines 3 consécutives du fait des veines convergentes définies par les corps 4 et les bagues 34. La rotation des rotors de chacune des turbines 3 indépendante des deux autres, est transmise par l'arbre 20 à l'arbre 33 de la pompe 2 correspondante, laquelle refoulera sous pression par la conduite de sortie 35 un fluide secondaire amené par la conduite d'alimentation 36, les deux conduites 35 et 36 traversant radialement la bague 34 ainsi que le corps 4 entourant la pompe 2.The generator, the structure of which has just been described, operates in the following manner: the working fluid, entering the generator through the converging vein defined between the
Alimenté en fluide moteur constitué par un fluide frigorigène en phase vapeur à 65°C, un générateur selon la figure 1 peut délivrer une puissance de l'ordre de 10 KW par la troisième turbine, entraînée à environ 6000 t/mn,une puissance de l'ordre de 6 KW par la seconde turbine, entraînée à environ 5500 t/mn, et une puissance de l'ordre de 3 KW par la première turbine, entraînée à environ 4000 t/mn, le fluide moteur quittant le générateur à une température de l'ordre de 26°C.Supplied with working fluid consisting of a refrigerant in vapor phase at 65 ° C, a generator according to FIG. 1 can deliver a power of the order of 10 KW by the third turbine, driven at around 6000 rpm, a power of around 6 KW by the second turbine, driven at around 5500 rpm, and a power of around 3 KW by the first turbine, driven at around 4000 rpm, the working fluid leaving the generator at a temperature of the order of 26 ° C.
Par inversion du cycle, le générateur peut fonctionner en groupe moto-compresseur, la pompe 2 fonctionnant en moteur entraînant les rotors de la turbine 3 qui fait alors office de compresseur.By reversing the cycle, the generator can operate in a motor-compressor group, the
Un tel générateur aéro-hydraulique pourra avantageusement équiper toutes les installations envisagées dans la demande de brevet français n° 2 416 341, ainsi que l'installation décrite dans la demande de brevet n° 79/02482 au nom de la Demanderesse, dans laquelle le générateur selon la présente invention prendra la place du moteur de la machine à vapeur à basse température.Such an aero-hydraulic generator can advantageously equip all the installations envisaged in French patent application No. 2,416,341, as well as the installation described in patent application No. 79/02482 in the name of the Applicant, in which the generator according to the present invention will take the place of the engine of the steam engine at low temperature.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7906051A FR2450943A2 (en) | 1979-03-09 | 1979-03-09 | REVERSIBLE AERO-HYDRAULIC GENERATOR AND HEAT RECOVERY PLANTS COMPRISING SUCH A GENERATOR |
FR7906051 | 1979-03-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0015849A1 true EP0015849A1 (en) | 1980-09-17 |
Family
ID=9222939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP80400312A Ceased EP0015849A1 (en) | 1979-03-09 | 1980-03-07 | A reversible aero-hydraulic generator |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0015849A1 (en) |
FR (1) | FR2450943A2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR710516A (en) * | 1930-01-27 | 1931-08-24 | Ljungstroms Angturbin Ab | Turbine-controlled compressor unit |
US2022781A (en) * | 1934-08-07 | 1935-12-03 | Gulf Res & Dev Corp | Deep well pumping and pumps |
US2739756A (en) * | 1952-03-07 | 1956-03-27 | Worthington Corp | Turbo-compressor |
DE1021552B (en) * | 1954-04-24 | 1957-12-27 | Ottensener Eisenwerk Ag | Turbo air heater |
US3910728A (en) * | 1973-11-15 | 1975-10-07 | Albert H Sloan | Dewatering pump apparatus |
-
1979
- 1979-03-09 FR FR7906051A patent/FR2450943A2/en active Granted
-
1980
- 1980-03-07 EP EP80400312A patent/EP0015849A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR710516A (en) * | 1930-01-27 | 1931-08-24 | Ljungstroms Angturbin Ab | Turbine-controlled compressor unit |
US2022781A (en) * | 1934-08-07 | 1935-12-03 | Gulf Res & Dev Corp | Deep well pumping and pumps |
US2739756A (en) * | 1952-03-07 | 1956-03-27 | Worthington Corp | Turbo-compressor |
DE1021552B (en) * | 1954-04-24 | 1957-12-27 | Ottensener Eisenwerk Ag | Turbo air heater |
US3910728A (en) * | 1973-11-15 | 1975-10-07 | Albert H Sloan | Dewatering pump apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2450943B2 (en) | 1983-11-18 |
FR2450943A2 (en) | 1980-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1604115B1 (en) | Integrated centrifugal compressor unit | |
WO2019122657A1 (en) | Guide vane for a turbomachine fan | |
FR2657655A1 (en) | Vacuum pump with helically threaded cylinders | |
FR2598179A1 (en) | COOLING AIR TRANSFER DEVICE FOR A TURBINE | |
WO1995030078A1 (en) | Combined cycle electric power generation unit with a gas turbine and a multimodule steam turbine | |
FR3027625A1 (en) | TURBOMACHINE COMPRISING AN ELECTRIC CURRENT GENERATOR FOR THE INJECTION OF OIL FROM THE INTERIOR OF A TURBINE TREE | |
EP3698050B1 (en) | Turbo-compressor outer casing with integrated oil reservoir | |
EP3861195A1 (en) | Turbofan engine comprising an outlet cone cooled by its secondary flow | |
FR2784143A1 (en) | VOLUMETRIC FUEL PUMP WITH CAVITATION NOISE REDUCTION | |
FR2602003A1 (en) | FUEL PUMP IN THE TREE OF A TURBINE | |
FR2468763A1 (en) | TWO-STAGE ROTARY APPARATUS FORMING CENTRIFUGAL PUMP OR RELAXING TURBINE | |
FR2887924A1 (en) | Guide for air flow between compressor and combustion chamber of aircraft turbine engine has independent rectifier supported by diffuser | |
EP0015849A1 (en) | A reversible aero-hydraulic generator | |
FR2681401A1 (en) | POLYGONAL STRUCTURAL CHASSIS FOR A GAS TURBINE ENGINE WITH AXIALLY CURVED PANELS. | |
EP0143684B1 (en) | Multi-stage series compressor | |
EP4193066A1 (en) | Multi-stage centrifugal compressor | |
WO2012045946A1 (en) | Hydraulic device of a control device, such as a blade pitch-change device | |
FR2688271A1 (en) | PROPULSION ENGINE, PARTICULARLY FOR SUPERSONIC AIRCRAFT. | |
BE1025131B1 (en) | DOUBLE-CURVED TRANSMISSION SHAFT FOR TURBOMACHINE | |
EP3983652A1 (en) | Annular component for supporting a turbine engine bearing | |
EP1473462B1 (en) | Cartridge compressor unit | |
CA3099889A1 (en) | Device for cooling a turbomachine housing | |
CH632317A5 (en) | REVERSIBLE AERO-HYDRAULIC MACHINE AND USE OF THIS MACHINE. | |
FR2518644A1 (en) | Multiple stage turbo machine - has one high pressure and two low pressure stages all geared to output shaft | |
BE519699A (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Designated state(s): BE CH DE GB IT |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 19801216 |
|
18R | Application refused |
Effective date: 19820426 |
|
RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: GIRARD, EDMOND Inventor name: REY, ROBERT |