FR2680385A1 - Moteur-turbine a reaction circulaire orthogonale. - Google Patents
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- F02C3/14—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant
- F02C3/16—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant the combustion chambers being formed at least partly in the turbine rotor or in an other rotating part of the plant
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Abstract
L'Invention concerne un moteur-turbine avec un Stator (21) et un Rotor cylindriques. Le Rotor comprend deux éléments de mêmes diamètres, juxtaposés, séparés par une cloison en alliage céramique (43) perforée d'alvéoles permettant le passage des gaz comprimés par le compresseur coaxial (31) vers la chambre annulaire de combustion (25). Les aubages (32) tournent à l'intérieur du Rotor, en sens contraire et à plus grande vitesse. L'arbre (33) du compresseur traverse l'arbre creux (26) du Rotor. L'entraînement est assuré par les engranages logés dans le boîtier (37). Les gaz du carburateur (9) arrivent au compresseur par l'arbre creux fixe (29) supportant d'un des paliers de roulement (28) du Rotor. L'Invention prévoit l'utilisation de l'eau dans le Filtre à air (4) pour éliminer de l'Azote au profit de l'Oxygène comburant; pour être injectée dans la chambre d'éjection (53) dans laquelle la haute température de 900 à 1200 degrés la dissocie en Oxygène et Hydrogène, récupéré dans le pot hydraulique (15) comme carburant.
Description
La présente Invention est un Moteur thermique du type Turbine à réaction circulaire et poussée orthogonale,les. aubages moteurs du Rotor des Turbines classiques étang remplacés par des Tuyères d'échappement disposées à la périphérie du Rotor
Lette conception présente des avantages technologiques, -Dans les Turbines à auflages moteurs, ceux-ci sont inclinés par rapport à l'axe de l'arbre moteur,de sorte que la pression des gaz qui s'effectue parallèlement à l'axe n'est pas intégralement apérante puisque la poussée est réduite par le sinus de l'angle des surfaces des aubages.
Lette conception présente des avantages technologiques, -Dans les Turbines à auflages moteurs, ceux-ci sont inclinés par rapport à l'axe de l'arbre moteur,de sorte que la pression des gaz qui s'effectue parallèlement à l'axe n'est pas intégralement apérante puisque la poussée est réduite par le sinus de l'angle des surfaces des aubages.
-Par l'entrefer compris entre l'extrêmité des aubages et la surface intérieure du Stator ,la "fuite" des gaz diminue la poussée, -Les aubages soumis à de fortes contraintes mécaniques et thermiques sont particulièrement fragiles et L'usinage des matériaux réfractaires es.t délicat, -Les Turbines tournent à des vitesses consi4érables0 -Le Compresseur étant mécaniquement indépendant de la Turbine moteur,il y a un phénomène d'inertie à la réponse.
flans la Turbine à Tuyères à réaction circulaire,la pression des gaz crée une poussée orthgonale qui agit intégralement sur le Roto-r.La vitesse de rotation-et le couple moteur dépendent du diamètre de la circonférence parcourue par les tuyères.
La liaison directe entre le Compresseur et le- Rotor suppri me l'effet d'inertie à la réponse à ltaccélérateurv à à l'instar des moteurs à pistons,
Avec une morphologie différente,le principe d'une telle
Turbine avait déjà été proposé il y a plus de vingt années,
La présente Invention apporte des modifications et des perfectionnements en ce qui concerne l'usinage et le cycle de fonctionnement.La Figure I représente une coupe de la Turbine et les organes annexes: Filtre à air comburant-@arbbrateur - Réservoir de carburant- Réservoir d'eau - Candenseur d'échappement.
Avec une morphologie différente,le principe d'une telle
Turbine avait déjà été proposé il y a plus de vingt années,
La présente Invention apporte des modifications et des perfectionnements en ce qui concerne l'usinage et le cycle de fonctionnement.La Figure I représente une coupe de la Turbine et les organes annexes: Filtre à air comburant-@arbbrateur - Réservoir de carburant- Réservoir d'eau - Candenseur d'échappement.
La caractéristique de l'Invention consiste à utiliser l'eau (H2 O):pour éliminer une certaine quantité d'Azote de l'air comburant et accroitre sa teneur en Oxygène;pour la dissocier en
Oxygène et Hydrogène par injection dans la chambre d'éjection du Stator où règne une température élevée de 900 à I200 degrés permettant la transformation du CO en C02 et une petite production d'Hydrogène récupéré comme carburant complémentaire après le passage des gaz d'échappement à travers l'eau contenue dans le pot condenseur et une cloison poreuse.
Oxygène et Hydrogène par injection dans la chambre d'éjection du Stator où règne une température élevée de 900 à I200 degrés permettant la transformation du CO en C02 et une petite production d'Hydrogène récupéré comme carburant complémentaire après le passage des gaz d'échappement à travers l'eau contenue dans le pot condenseur et une cloison poreuse.
Le Filtre à air. Il comporte une embouchure (2),une pompe avec moteur électrique (3),une série d'un certain nombre de bacs (4)en alliage léger rigide contenant de l'eau.L'air est introduit par les tubes plongeants (5).La densité et la solubilité dans l'eau de l'Azote étant plus faibles que celles de l'oxygène, une très petite quantité d'Azote s'échappe dans l'atmosphère par l'orifiee (6).L'air dissous et légèrement plus oxygéné se dégagé par le tube (7)qui après un double coude plonge dans l'eau du second bac et ainsi de suite.Il est clair que plus la batterie filtrante contient d'éléments, plus riche en oxygène est l'air comburant se dégageant par la tubulure (E).(Figures I et 2 ).
Le Carburateur (9) est l'objet d'un réglage corresponaant à la nature du carburant utilisé (Fig.I).
Le Réservoir (10)contient le carburant amené au carburateur par la tubulure (II).(Fig.I).
Le Réservoir d'eau (12)@eut être d'une grande capacité.
L'injection de l'eau dans a partie inférieure du Stator s'effea- tue par la petite tubulure (13) et comportant une vanne de débit (I4) reliée au carburateur pour permettre la coordination des.
débits de gaz et d'eau.
Les gaz d'Echappement sont rejetés dans l'atmosphère après
leur passage dans un pot siLencieux classique,un pot catalytique
ou un condenseur (I5) rempli d'eau et à la partie supérieure duquel est disposée une cloison poreuse (16) travers.ée par I, hydrogène, réinjecté dans la chambre de compr.ession de la turbine par la tubulure (17).Les gaz d'échappement pénétrent dans 1' l'eau par le tuyau (I81 et sortent par le tuyau (19).CFig0I et 3).
leur passage dans un pot siLencieux classique,un pot catalytique
ou un condenseur (I5) rempli d'eau et à la partie supérieure duquel est disposée une cloison poreuse (16) travers.ée par I, hydrogène, réinjecté dans la chambre de compr.ession de la turbine par la tubulure (17).Les gaz d'échappement pénétrent dans 1' l'eau par le tuyau (I81 et sortent par le tuyau (19).CFig0I et 3).
Le niveau de l'eau est maintenu constant par le tube de surverse (20),
La TURBINE elle-même est constituée par un STATOR (21)(Fig.4).
La TURBINE elle-même est constituée par un STATOR (21)(Fig.4).
C'est un bâti oblong,disposé horizontalement alésé cylindriquement
sur sa surface interne et réalisé en alliage métallique léger.
sur sa surface interne et réalisé en alliage métallique léger.
Le ROTOR (Z2),en alliage léger est constitué par deux éléments cylindriques,de memes diamètre5,accolés hermétiquement par des joints de serraget23)(Fig.4 et 6).L'un des cylindres constitue la chambre d'admission et de compression;l'autre cylindre la chambre de combustion disposée en anneau autour de l'ar/bre.
Un certain nombre de Tuyères (24),fixaes à la périphérie du Rotor, au niveau de la chambre annulaire de combustion,sont réparties symétriquement de façon parfaitement équilibrée et coudées tangentiellement pour que la poussée des forces de réaction agisse crthogona- lement par rapport à l'axe du Rotor.(Fig.I,4,5,6). - Le cylindre mateur compartant la chambre de combustion (25) est monté sur arbre creux (26) qui repose et tourne sur le palier à roulement(27).
logé dans l'une des bases du Stator.-A l'opposé,le Rotor tourne sur le roulement (26} reposant sur l'arbre creux fixe (29)au @en- tre de l'autre base du Stator qu'il traverse et par lequel sont introduits les gaz issus du Carburateur.Il pénètre dans la chambre du Compresseur et se termine par le diffuseur parabolique (30).
Le Compresseur axial (ai) est constitué par un mayeu eônique comp@t@a@t plusieurs étages d'aubages (32).L'arbre (33) tourne sur un palier à roulement (34)supporté par ltentretoiset35) et sur un roulement (36)logé dans le boitier à engrenages(37) solidaire du
Stator.-Sur L'arbre (261 est talée une roue à dents interieures (38)qui entraine le pignon(39)calé sur l'arbore du compresseur à une vitesse sensiblement triple de celle du Rotor et en sens con- traire par pignons intermédiaires(4Q).Ce dispositif augmente le taux de compression et équilibre les ratations respectives.La lu hrification est assurée par la graisse dans le boitier à engrenages et par graisseurs à huile (41).
Stator.-Sur L'arbre (261 est talée une roue à dents interieures (38)qui entraine le pignon(39)calé sur l'arbore du compresseur à une vitesse sensiblement triple de celle du Rotor et en sens con- traire par pignons intermédiaires(4Q).Ce dispositif augmente le taux de compression et équilibre les ratations respectives.La lu hrification est assurée par la graisse dans le boitier à engrenages et par graisseurs à huile (41).
Un démarreur électrique de mise en marche entraine le Compres- seur qui aspire les gaz diffusés,les pulvérise,les comprime en leur faisanttraverser les alvéoles (42) de la paroi en céramique (43 > séparant la chambre de compression de la chambre de combus- tion.Cette cloison est aussi un pare-flamme,
La mise à feu est assurée au départ par un Allumeur à haute tension (44) qui par effet d'arc électrique provoque l'étincelle aux électrodes des bougies (45).Ces bougies,de poids aussi faible que possible et identiquement tarées sont fixées en parfaite symétrie sur la base du Rotor.Leur montage et leur échange éventuel est facilité par un grand diamètre de l'orifice sur lequel est vissé l'allumeur,ce qui facilite l'introduction d'une clé à bougies (Fig.I,4,5,6).
La mise à feu est assurée au départ par un Allumeur à haute tension (44) qui par effet d'arc électrique provoque l'étincelle aux électrodes des bougies (45).Ces bougies,de poids aussi faible que possible et identiquement tarées sont fixées en parfaite symétrie sur la base du Rotor.Leur montage et leur échange éventuel est facilité par un grand diamètre de l'orifice sur lequel est vissé l'allumeur,ce qui facilite l'introduction d'une clé à bougies (Fig.I,4,5,6).
5ur la surface externe du cylindre de compression (Fig.1,4,6) et faisant corps avec lui,sont disposées des ailettes (46),
inclinées comme les aubages du compresseur.Elles servent à acheminer L'eau introduite par l'injecteur (I3) vers la chambre d'éjeetion (53) dans laquelle elle est dissociée en Oxygène et
Hydrogène sous l'action de la très haute température de 900 à 1300 degrés centigrades à laquelle sont portés les gaz éjectés par les Tuyères. Ces ailette; servent aussi à diriger les. gaz vers la huse d'échappement (47)(Fig.I,4,6). Elles assurent un échange thermique permettant d'élever la température des gaz admis dans le compresseur,conditions favoraDles à un meilleur rendement de la turbine.Compte-tenu de l'absence de frottements et de l'implantation statique des tuyeres,celles-ci et les parois internes de la chambre de combustion sont réalisables en alliage de céramique nitrure de Silicium,par exemple),
Cet usinage est compatible avef la haute température qui règne à l'intérieur de la turbine et qui est favorable au rendement.
inclinées comme les aubages du compresseur.Elles servent à acheminer L'eau introduite par l'injecteur (I3) vers la chambre d'éjeetion (53) dans laquelle elle est dissociée en Oxygène et
Hydrogène sous l'action de la très haute température de 900 à 1300 degrés centigrades à laquelle sont portés les gaz éjectés par les Tuyères. Ces ailette; servent aussi à diriger les. gaz vers la huse d'échappement (47)(Fig.I,4,6). Elles assurent un échange thermique permettant d'élever la température des gaz admis dans le compresseur,conditions favoraDles à un meilleur rendement de la turbine.Compte-tenu de l'absence de frottements et de l'implantation statique des tuyeres,celles-ci et les parois internes de la chambre de combustion sont réalisables en alliage de céramique nitrure de Silicium,par exemple),
Cet usinage est compatible avef la haute température qui règne à l'intérieur de la turbine et qui est favorable au rendement.
Toutefois,une enveloppe cylindrique garnie d'amianthe (48), entoure le Stator pour servir de bouclier thermique de pro tection.(Fig.I).
La prise de ferre peut être faite en bout de l'arbre (33) du compresseur.Elle peut aussi s'effectuer sur ltun ou les deux arbres (49) supportés par les paliers t5s),entrainés par les
pignons (52) et le pignon dtattaque (51),solidaire du Rotor
et percé au centre pour tourner librement sur l'arbre fixe
et creux (29)0tFig.Iet 6)
Le Moteur Turbine peut etre alimenté par divers carburants
(essence,kérosène,alcool,gaz naturel ou de pétrole,les huiles,
les esters d'huiles végétales,méthanol à indice d'octane élevé.
La- Turbine,grâce à la combustion continue est quatre fois moins polluante qu'un moteur à piston à pot catalytique.Les
Hydro-carbures sont mieux brulés et les Oxydes d'Azote en plus faible quantité.-Quatre ou cinq fois plus légère que les moteurs classiques,par son mécanisme et son usinage très siplifiés,sa morphologie très geométrique,le Moteur-turbine à Réaction circulaire peut être une solution d'advenir pour la motorisation en général et des voitures automobiles,en particulier,
pignons (52) et le pignon dtattaque (51),solidaire du Rotor
et percé au centre pour tourner librement sur l'arbre fixe
et creux (29)0tFig.Iet 6)
Le Moteur Turbine peut etre alimenté par divers carburants
(essence,kérosène,alcool,gaz naturel ou de pétrole,les huiles,
les esters d'huiles végétales,méthanol à indice d'octane élevé.
La- Turbine,grâce à la combustion continue est quatre fois moins polluante qu'un moteur à piston à pot catalytique.Les
Hydro-carbures sont mieux brulés et les Oxydes d'Azote en plus faible quantité.-Quatre ou cinq fois plus légère que les moteurs classiques,par son mécanisme et son usinage très siplifiés,sa morphologie très geométrique,le Moteur-turbine à Réaction circulaire peut être une solution d'advenir pour la motorisation en général et des voitures automobiles,en particulier,
Claims (7)
- 2)- Moteur-Turbine selon la Revendication I,caractérisé par lefait que le compresseur à aubages (32) tourne à l'intérieur ducylindre Rotor en. sens inverse et à une vitesse triple,son arbre(33) traversant l'arbre creux (26) du Rotor étant entrainé parle train d'engrenages (38),(39),(4O) logés dans lebbîtier (37)solidaire du Stator.
- 3)- Moteur-Turbine selon les Revendications I -et 2,earactériséen ce que le mélange gazeux provenant du carburateur (9)est admis dans la chambre de compression par la tubulure (29),arbrecreux fixé au centre dtune des bases du Stator et seruant debder au roulement (28) sur lequel tourne le Rotor.4)- Moteur-Turbine s.elon la Revendieation 2,caractérisé par lefait que l'arbre (9a) du compresseur repose à ses extrémitéssur le roulement (36) logé dans le boitier (3T) et sur le roulement (34)logé au centre d'une entretoise (35) solidaire du rotor.
- 5)- Moteur-Turbine selon les R.evendications I et 3,caractérisépar le fait que la mise à feu au démarrage s'effectue par l'areélectrique entre la pointe de l'allumeur (44) et celle de deuxou plusieurs bougies (45) de dimensions et de poids aussi faibles que possible,fixées suivant une symétrie très équilibréesur la base du Rotor,leurs électrodes pénétrant dans la chambre de combustion(25).
- 6)- Moteur-Turbine selon la Revendication I,aaractérisé par lefait que les propriétés physico-chimiques de l'eau (H2O) sontutilisées au cours du cycle de fonctionnement pour améliorer 51e rendement et réduire la pollution.L'eau est utilisée dansle Filtre à air comburant,dans la chambre d'éjection où lahaute température de 900 à 1200 degrés qui y règne est mise àprofit pour obtenir un dégagement d'Oxygène agissant sur l'Oxyde carbone (CO)pour donner de l'acide carbonique (C02)non toxique.REVENDICATIONS (Suite) .... ainsi qu'un dégagement d'Hydrogène réutilisé comme carburant.T)- Moteur-turbine selon la Revendication 6,caractérisé par le fait que l'eau contenue dans un réservoir (12) est injectée à l'intérieur du Stator par une tubulure (13) et pulsée vers la chambre d'éjection 53) par la rotation des aubages (46),insé- rées sur les génératrices externes du cylindre compresseur qui favorisent l'échappement des gaz par la buse C4T) et contribuent aux échanges thermiques qui élèvent la température@dans le cylindre com-presseur avant ltintraduction des gaz dans la chambre de combustion,condition favorable pour un meilleur rendement.
- 8)- Moteur-Turbine, selon la Revendication 6,caractérisé par le fait que le dispositif d'admission de l'air comburant dans le carburateur (9) peut comporter un filtre (4)constitué par une série de bacs remplis d'eau avec tubes plongeurs (5) (T) permettans d'éliminer successivement une petite quantité d'Azote pour augmenter la teneur en Oxyqgneaen application des propriétés physiques respectives des deux gaz ,l'Azote étant moins dense et moins soluble dans l'eau,la circulation étant activée par la pompe (a).
- 9)- Moteur-Turbine selon les Revendication 5 et 6,caractérisé par le fait que les gaz d'échappement sont pulsés vers un pot, silencieux ou catalytique ou un condenseur hydraulique (15), traversé par l'Hydrogène qui est réinjecté dans le cycle de la carburation par la tubulure 17) après son passage à travers la cloi- son poreuse (16).
- 10)- Moteur-turbine selon la Revendication I caractérisé en ce que la prise de force peut être appliquée,soit en bout de 1' arbre (33) du Compresseur,soit sur l'un des arbres (49),entrainé à une vitesse moindre par un train de pignons (51)-(52) disposés sur la flasque du Stator opposés au boitier à engrenages 37).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9110316A FR2680385A1 (fr) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | Moteur-turbine a reaction circulaire orthogonale. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9110316A FR2680385A1 (fr) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | Moteur-turbine a reaction circulaire orthogonale. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2680385A1 true FR2680385A1 (fr) | 1993-02-19 |
Family
ID=9416192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9110316A Withdrawn FR2680385A1 (fr) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | Moteur-turbine a reaction circulaire orthogonale. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2680385A1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004076835A1 (fr) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Micro Turbine Technology B.V. | Microturbine a reaction a module integre constitue d'une chambre de combustion et d'un rotor |
| CN102003284A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-04-06 | 梁屹 | 氢混合气燃料动力机 |
| US8333060B2 (en) | 2003-02-28 | 2012-12-18 | Micro Turbine Technology B.V. | Micro reaction turbine with integrated combustion chamber and rotor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2009855A (en) * | 1977-08-16 | 1979-06-20 | Lamb S | Gas turbine plant |
| DE3318863A1 (de) * | 1983-05-25 | 1984-12-13 | Erich 8480 Weiden Bielefeldt | Kraftmaschine mit gasturbine |
-
1991
- 1991-08-12 FR FR9110316A patent/FR2680385A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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| CN102003284B (zh) * | 2010-12-16 | 2013-03-06 | 梁屹 | 氢混合气燃料动力机 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |