WO2000003133A1

WO2000003133A1 - Moteur a turbine a gaz accouplee a un generateur electrique avec systeme de regeneration, de recuperation thermique et mecanique eliminant les composants polluants

Info

Publication number: WO2000003133A1
Application number: PCT/FR1998/001497
Authority: WO
Inventors: Hasan Sigergok
Original assignee: Hasan Sigergok
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2000-01-20
Also published as: KR20010053446A; EP1095211A1; AU8734198A; CA2337274A1; CN1314973A

Abstract

Moteur à turbine à gaz accouplée à un générateur électrique avec systèmes de régénération, de récupération thermique et mécanique éliminant les composants polluants. Ce moteur fonctionne avec les équipements suivants: un échangeur oxygène-eau (A) servant à réchauffer l'oxygène; un réservoir de carburant (B); un échangeur azote-eau (C) servant à réchauffer l'azote; une batterie d'alimentation électrique (D); un moteur convertisseur d'énergie thermique en énergie mécanique (E) comprenant: un système d'admission en oxygène (EA), un système d'alimentation en carburant (EB), un système d'évacuation des gaz d'échappement (EC), un système de graissage et de refroidissement (EG, EH).

Description

MOTEUR A TURBINE A GAZ ACCOUPLEE A UN GENERATEUR ELECTRIQUE AVEC SYSTEME DE REGENERATION , DE RECUPERATION THERMIQUE ET MECANIQUE ELIMINANT LES COMPOSANTS POLUANTS.

L'invention concernée propose une solution concrète au problème de rendement des moteurs à quatre temps actuels, par une alternative : un moteur à turbine à gaz qui donne une meilleure conversion de l'énergie thermique en énergie mécanique.

L'invention que je propose concerne une nouvelle génération de véhicules équipés d'un nouveau moteur à turbine avec système de récupération , régénération mécanique et thermique; celui-ci sera plus puissant, à poids égal, que le système des véhicules actuels.

Ce moteur consommera une plus faible quantité de carburant grâce à un meilleur rendement par son système de récupération et régénération mécanique et thermique.

Avec ce nouveau système, le taux de pollution pourra être diminué et ramené à une valeur proche de zéro ,ce qui représentera un atout fondamental pour la protection de l'environnement .

Les différences entre les moteurs classiques et celui que je propose sont les suivantes :

I- Celui-ci ne comporte qu'une seule chambre de combustion .

Pour obtenir la même puissance qu'un moteur normale , il n'occupera qu'un tiers du volume .

L'air qui est utilisé pour la combustion au démarrage est provisoirement stocké dans un réservoir à haute pression (FC). Il ne sera rempli qu'en une seule fois .

Pendant le fonctionnement du moteur, le réservoir (FC) sera rempli automatiquement avec l'oxygène liquide qui est séparé par le système de liquéfaction (FB) et alimentera l'échangeur(A) .

Ce moteur (E) assure 4 différentes fonctions :

1- Comprimer l'air pour la séparation de l'oxygène et de l'azote(EF).

2 - Recomprimer les gaz brûlés dans une chambre d'accumulation(ED). Après avoir atteint une certaine pression, les gaz brûlés sont détendus dans une première turbine de détente

(GA) pour récupération d'énergie sous forme mécanique.

3-Réchauffer l'azote avant de le détendre dans une deuxième turbine de détends (GC)pour récupération d'énergie sous forme mécanique. Le réchauffement de l'azote est réalisé en plusieurs étapes : un échangeur (C), une chambre d'accumulation (ED) 4- Fonctionner comme une pompe à chaleur.

II Le système de ce moteur utilise l'oxygène pur mais il peut aussi fonctionner avec de l'air. Cependant il est préférable d'utiliser l'oxygène pur car cela permet d'éviter la pollution due aux oxydes d'azote. Il permet aussi d'obtenir une combustion complète.

L'utilisation de l'oxygène pur peut provoquer de l'oxydation avant

III Nous utiliserons une chambre de combustion de petit volume grâce à l'oxygène comprimé et au carburant préchauffé, envoyés sous haute pression dans cette chambre de combustion, permettant d'obtenir la même puissance que les moteurs actuels.

IV Nous allons aussi utiliser une chambre d'accumulation (ED)afin de garder les gaz brûlés. Le but d'utilisation de cette chambre d'accumulation étant respectivement de ;

1 -capturer les particules de pollution.

2-stabiliser la pression et la température des gaz brûlés pour ; a - terminer la réaction chimique relative au résidu du carburant non brûlé. b - avec la stabilisation de la pression des gaz brûlés , nous serons capables d'utiliser la chambre d'accumulation (ED)comme un condenseur , comme un échangeur thermique pour réchauffeur l'azote. En effet , les capacités thermiques massiques des gaz qui proviennent de la réaction chimique de la chambre de combustion sont considérablement élevées par rapport à un gaz idéal (N2).Pour cette raison nous utiliserons l'azote comme convertisseur d'énergie thermique au lieu d'utiliser les gaz brûlés parce que la capacité thermique massique de l'azote est plus faible (comme un gaz parfait ) et donc la conversion mécanique meilleure. c - permettre la conversion mécanique par une turbine de détente.

V L'énergie mécanique récupérée par les turbines sera transformée en énergie électrique par un générateur . Celui-ci alimentera des moteurs électriques placés sur les roues. Par ce principe, il n'existe pas de limitation de vitesse des moteurs (la fréquence d'alimentation électrique est variable en fonction du débit de gaz en turbines).

VI Ce système permet de séparer l'oxygène des autres gaz(l'azote, le Néon, le dioxyde de carbone. E.t.c... ),donc d'éviter la création des éléments polluants. L'oxygène sera ensuite utilisé pour la combustion du carburant , alors que l'azote servira à la conversion d'énergie thermique par l'intermédiaire d'une turbine.

VII Grâce à une réduction thermique du système, ainsi qu'à un réducteur chimique, le taux de pollution sera amené à une valeur minimale (proche de 0).

VIII L'énergie cinétique du véhicule est récupérée par les pompes de freinage et est ensuite régénérée sous forme d'air comprimé .

Afin de pouvoir freiner, il est mis au point un système de contrôle - blocage qui se remplit rapidement d'air ; l'air qui est contenu dans ce volume s'échappe difficilement grâce à la résistance des soupapes qui ne s'ouvrent qu'après avoir atteint une limite de pression nécessaire .permettant un freinage efficace La pompe de freinage est aussi utilisée au moment d'arrêt ou stationnement pour récupérer l'énergie relative au fonctionnement du moteur électrique ( moteur en marche) sous forme d'air comprimé

IX La chaleur du gaz qui sort des turbines est toujours récupérée avec l'aide d'une pompe à chaleur Grâce à cette récupération nous aurons une grande efficacité et un meilleur rendement du moteur

X Ce système permettra d'obtenir un rendement d'environ 65 %, c'est à dire qu'il sera supérieur d'environ 20% au système Diesel à injection directe (le système actuel)

XI Ce moteur pourra consommer tous les hydrocarbures de type C_nH_2n+2> ainsi que tous les carburants liquides ou gazeux qui existent actuellement

Ce type de carburant nécessitera cependant, un changement d'appareillage et un ajustement spécial du système de combustion

XII Ce système « moteur à turbine a gaz accouplée à un générateur électrique avec systèmes de régénération, de récupération thermique et mécanique, éliminant les composants polluants » est utilisable sur tous les véhicules roulants( automobiles , camions , bus , motrices de chemins de fer , e t c ) ,et navigants

L'invention est décrite plus précisément dans les schémas joints a ce dossier

NOMENCLATURE DES ELEMENTS CONSTITUTIFS DU SYSTEME

1. A L'ECHANGEUR OXYGENE - EAU (RECHAUFFEUR D'OXYGENE)

2. B LE RESERVOIR DE CARBURANT

3. C L'ECHANGEUR AZOTE - EAU (RECHAUFEUR D'AZOTE) .

4. D BATTERIE D'ALIMENTATION .ELECTRIQUE

5. E MOTEUR CONVERTISSEUR D'ENERGIE THERMIQUE EN ENERGIE MECANIQUE

6. EA SYSTEME D'ADMISSION EN OXYGENE DU MOTEUR

7. EB SYSTEME D'ALIMENTATION EN CARBURANT DU MOTEUR

8. EC SYSTEME D'EVACUATION DES GAZ D'ECHAPPEMENT

9. ED ACCUMULATEUR DE CHALEUR ET ECHANGEUR GAZ BRULES-AZOTE (RECHAUFFEUR D'AZOTE)

10. EF SYSTEME DE COMPRESSION D'AIR

11. EG SYSTEME DE GRAISSAGE ET DE REFROIDISSEMENT DES PARTIES INTERNES DU MOTEUR

12. EH SYSTEME DE REFROIDISSEMENT DES PARTIES EXTERNES DU MOTEUR

13. F ECHANGEUR AIR-FLUIDE GILOTHERM ET AIR-AZOTE (REFROIDISSEMENT DE L'AIR).

14. FAECHANGEUR AIR-FLUIDE GILOTHERM ET AIR-AZOTE (REFROIDISSEMENT DE L'AIR)

15. FB DETENDEUR POUR LIQUIFIER L'OXYGENE ET SEPARER L'AZOTE

16. FC LE RESERVOIR D 'OXYGENE LIQUIDE FROID THERMIQUEMENT ISOLE

17. FD LE RESERVOIR D ' AZOTE GAZEUX FROID, THERMIQUEMENT ISOLE

18. FY ECHANGEUR AIR-FLUIDE GILOTHERM (REFROIDISSEMENT DE L'AIR) POUR L'ELIMINATION DU GAZ CARBONIQUE PRESENT DANS L'AIR

19. FZ FILTRE DE PURIFICATION DE L'AIR

20. GA TURBINE DE CONVERSION DE L'ENERGIE THERMIQUE DES GAZ BRULES EN ENERGIE ELECTRIQUE.

21. GB GENERATEUR ELECTRIQUE

22. GC TURBINE DE CONVERSION DE L'ENERGIE THERMIQUE DE L'AZOTE EN ENERGIE ELECTRIQUE.

23. HA SYSTEME DE PURIFICATION DES GAZ BRULES ET LIMITATION DE LA POLLUTION PAR LAVAGE A L'EAU ET ECHANGEUR GAZ BRULES-EAU ( REFROIDISSEMENT DES GAZ BRULES )

24. HB COMPRESSEUR A CO2 25. HC ECHANGEUR CO2 - FLUIDE GILOTHERM (REFROIDISSEMENT DU CO2)

26. HD ECHAPPEMENT D'AZOTE

27. HF RESERVOIR DE RECUPERATION DU CO2 .

28. IA SYSTEME DE POMPE A CHALEUR - ECHANGEUR EAU-FLUIDE GILOTHERM (RECHAUFFAGE DE L'EAU).

29. IB ECHANGEUR AIR-FLUIDE GILOTHERM ( REFROIDISSEMENT D'AIR PREMIERE ETAPE )

30. IC ECHANGEUR AIR-FLUIDE GILOTHERM (REFROIDISSEMENT D'AIR SECONDE ETAPE)

31. J MOTEUR ELECTRIQUE D'ENTRAINEMENT DES ROUES.

32. PA PB COMPRESSEURS DE FREIN ET RECUPERATION DES PERTES CINETIQUES .

33. PE PF POMPES A CHALEUR REVERSIBLES.

34. PZ COMPRESSEUR D'ENTREE D'AIR

35. V PARTIE MECANIQUE VILBREQUIN SUR AXE DE ROUE

- maintenir sa pression constante

- la réchauffer avant son introduction dans E

A1- tuyauterie d'alimentation de l'oxygène à l'unité de préchauffage.

A2- accès d'oxygène à réchauffer.

A3- échangeur thermique , faisceau tubulaire de l'oxygène

A4- sortie de l'oxygène réchauffée

A5- tuyauterie pour l'alimentation en oxygène de E.

A6- tuyauterie d'alimentation en eau

A7- accès de l'eau à l'échangeur

A8- eau dans la calandre de l'échangeur.

A9- sortie de l'eau de l'échangeur

A10- tuyauterie de sortie de l'eau

A11- isolation thermique de l'échangeur.

( Voir FIG. X) B - RESERVOIR DE CARBURANT. B1- orifice de remplissage du carburant. B2- réservoir de carburant B3- sortie du carburant du réservoir. B4- tuyauterie d'alimentation de E. (Voir FIG.X)

C - L'ECHANGEUR AZOTE - EAU (RECHAUFFEUR D'AZOTE). Avant d'aller à la turbine, on chauffe l'azote en C avec l'eau sortant de l'échangeur IA et on poursuit le réchauffage de l'azote en ED avec les gaz brûlés.

C1- tuyauterie d'alimentation de l'azote à l'unité de préchauffage.

C2- accès d'azote à réchauffer.

C3- échangeur thermique , faisceau tubulaire de l'azote

C4- sortie de l'azote réchauffé

C5- tuyauterie pour l'alimentation en azote de ED.

C6- tuyauterie d'alimentation en eau

C7- accès de l'eau à l'échangeur

C8- eau dans la calandre de l'échangeur

C9- sortie de l'eau de l'échangeur

C10- tuyauterie de sortie de l'eau

C11- isûteήion thermique de l'échangeur

(Voir FTG. X) 00/03133

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D - BATTERIE D'ALIMENTATION ELECTRIQUE

D1- batteπe

D2- borne

D3- borne

D4- câble d'alimentation électπque de E

D5- câble d'alimentation électrique de E

(Voir FIG 5)

E - MOTEUR CONVERTISSEUR D'ENERGIE THERMIQUE EN ENERGIE

MECANIQUE

EA -SYSTEME D'ADMISSION EN OXYGENE DU MOTEUR

EA1- tuyauterie d'alimentation en oxygène

EA2- oxygène

EA3- soupapes d'admission de l'oxygène à la zone d'accès intermédiaire

EA4- bloc moteur

EA5- zone d'accès intermédiaire a la chambre de combustion

EA6- orifice de passage a la chambre de combustion

EA7- soupapes d'admission a la chambre de combustion

EA8- piston libre solidaire de la tige centrale EA9

EA9- tige centrale

EA10- chambre de combustion

EA11- piston libre solidaire de la tige externe EA12 reliée au piston de EF

EA 12- tige externe

EA13- alimentation en carburant - injecteur

EA14- bougie de prechauffage(ou bougie d'allumage)

EA15-espace vide derrière le piston EA11

EB - SYSTEME D'ALIMENTATION EN CARBURANT DU MOTEUR

EB1- tête de la tige centrale

EB2-système de régulation de l'admission du carburant

EB3-poιnteau du système de régulation

EB4-orιfιce du pointeau

EB5-ressort du pointeau

EB6-support de l'ensemble ressort - pointeau

EB7- tête du piston d'injection du carburant

EB8-ressort du système d'injection du carburant

EB9-tιge du piston d'injection du carburant

EB10- cylindre de la tête d'injection 00/03133

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EB11- tête d'injection

EB12-tuyauterιe d'admission du carburant

EB13- tuyauterie d'admission du carburant à la chambre de préchauffage

EB14- chambre de préchauffage du carburant

EB15- tuyauterie d'admission du carburant préchauffé à l'injecteur de la chambre de combustion

EB16-ressort de la tête de la tige centrale EB1

EB17-ressort de EB2

EC - SYSTEME D'EVACUATION DES GAZ D'ECHAPPEMENT

EC1- orifice du gaz d'échappement

EC2-soupape d'ouverture - fermeture du gaz d'échappement agissant sur l'évacuation principale de ce gaz

EC3- zone de détente initiale du gaz d'échappement

EC4- tête du piston de la soupape EC2

EC5- tige de la soupape

EC6- tuyauterie d'admission initiale du gaz d'échappement à la buse EC8

EC7- tuyauterie d'évacuation principale du gaz d'échappement

EC8- buse agissant sur l'évacuation initiale du gaz d'échappement

EC9- ressort de la soupape EC2

EC10- support de la soupape EC2

EC11- volume entre buse et système de fermeture

EC12- système de fermeture de EC8.

EC13- tige du système de fermeture de EC8

EC14- volume entre buse et système de fermeture

EC15- système de fermeture de EC16

EC16- buse agissant sur l'évacuation principale du gaz d'échappement

EC17-fermeture de l'évacuation du gaz d'échappement

EC18-chambre d'évacuation des gaz d'échappement vers ED.

EC19-tuyauterιe de réchauffage d'azote

EC20-ressort de la tige EC13.

ED -ACCUMUUTEUR DE CHALEUR ET ECHANGEUR GAZ BRULES-AZOTE

(RECHAUFFEUR D'AZOTE)

ED1- évacuation des gaz d'échappement

ED2- tuyauterie d'évacuation des gaz d'échappement

ED3- accès des gaz d'échappement dan l'accumulateur interne

ED4- accumulateur interne

ED5- évacuation des gaz d'échappement de ED4 00/03133

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ED6- accumulateur externe. ED7- régulateur de pression des gaz d'échappement ED8- évacuation des gaz d'échappement vers turbine GA. ED9- tuyauterie d'évacuation des gaz d'échappement vers turbine GA. ED10- admission de l'azote.

ED11- tuyauterie de réchauffage de l'azote extérieure à ED ED12-admission de l'azote dans ED4 ED13-faisceau de réchauffage de l'azote dans ED4 ED14-sortie de l'azote réchauffé de ED4 ED15-tuyauterie d'évacuation de l'azote de ED13 ED16- tuyauterie d'évacuation de l'azote vers turbine GB ED17-isolation thermique de ED16 ED18- isolation thermique de ED1 ED19- isolation thermique de ED6 EF - SYSTEME DE COMPRESSION D'AIR EF1- ressort de rappel du piston de compression de l'air. EF2- ressort de rappel de EA9.

EF3- bloc externe de l'huile de graissage et de refroidissement de E. EF4- tête du piston de compression de l'air. EF5- tuyauterie d'admission de l'air EF6- admission de l'air dans le compresseur . EF7- évacuation de l'air . EF8- tuyauterie d'évacuation de l'air vers FA. EF9-carter du compresseur d'air ( Voir FIG X)

EG SYSTEME DE GRAISSAGE ET DE REFROIDISSEMENT DES PARTIES

INTERNES DU MOTEUR.

EG1-radiateur,échangeur huile - oxygène

EG2-tuyauterie de l'huile de refroidissement et de graissage.

EG3- entrée de l'huile de refroidissement et de graissage.

EG4- soupape d'entrée de l'huile de refroidissement et de graissage

EG5-entrée de l'huile à l'intérieur de la tête du piston

EG6- graissage de la tige du piston externe

EG7- circuit de l'huile de refroidissement entrée de la tête du piston. O 00/03133

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EG8- circuit de l'huile de refroidissement sortie de la tête du piston. EG9-soupape de passage de l'huile vers la zone EG12 EG10-ouverture pour le passage de l'huile entre zone EG12 et EG11 EG11-zone de graissage centrale EG12-zone de graissage externe EG13- ouverture pour le passage entre EG11et EG14 EG14-zone de graissage interne de la tige du piston interne. EG15-passage de l'huile dans la partie creuse du piston interne EG16- zone de graissage des éléments de EB

EG17- tuyauterie de sortie l'huile de refroidissement et de graissage vers le radiateur, échangeur huile - oxygène.

EG18- tuyauterie d'alimentation de l'oxygène vers EG1 EG19 tuyauterie d'évacuation de l'oxygène vers EH

EH - SYSTEME DE REFROIDISSEMENT DES PARTIES EXTERNES DU MOTEUR

EH 1 -radiateur , échangeur oxygène - eau

EH2-tuyauterie d'eau pour le refroidissement vers le bloc moteur

EH3-entrée d'eau dans le bloc moteur

EH4-faisceau de refroidissement par l'eau du bloc moteur

EH5-sortie d'eau du bloc moteur

EH6-tuyauterie d'eau vers le radiateur , échangeur

EH7-alimentation en oxygène du radiateur , échangeur

EH8-sortie de l'oxygène du radiateur , échangeur vers A.

F- ECHANGEUR AIR-FLUIDE GILOTHERM ET AIR-AZOTE (REFROIDISSEMENT DE L'AIR).

F1- tuyauterie d'entrée de l'air vers l'échangeur F.

F2- admission de l'air dans F3.

F3- air dans la calandre de l'échangeur.

F4- sortie de l'air de F3.

F5- tuyauterie de sortie de l'air vers le compresseur d'air EF

F6- tuyauterie d'entrée du fluide gilotherm vers F.

F7- admission du fluide gilotherm .

F8- échangeur thermique , faisceau tubulaire du fluide gilotherm .

F9 - sortie du fluide gilotherm vers PF et PE.

F10 - tuyauterie de sortie du fluide gilotherm vers PE et PF. 0/03133

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F11 - tuyauterie d'entrée de l'azote

F12 - entrée de l'azote dans le faisceau F13.

F13 - échangeur thermique air-azote, faisceau tubulaire d'azote.

F14 - sortie d'azote .

F15 - tuyauterie de sortie de l'azote vers C

F 6 - isolation thermique

FA - ECHANGEUR AIR-FLUIDE GILOTHERM ET AIR-AZOTE (REFROIDISSEMENT

DE L'AIR).

FA1- tuyauterie d'entrée de l'air vers l'échangeur FA.

FA2- admission de l'air dans FA3.

FA3- air dans la calandre de l'échangeur.

FA4- sortie de l'air de FA3.

FA5- tuyauterie de sortie de l'air vers le détendeur d'air FB

FA6- tuyauterie d'entrée du fluide gilotherm vers FA.

FA7- admission du fluide gilotherm .

FA8- échangeur thermique , faisceau tubulaire du fluide gilotherm .

FA9 - sortie du fluide gilotherm vers PF et PE.

FA10 - tuyauterie de sortie du fluide gilotherm vers PE et PF.

FA11 - tuyauterie d'entrée de l'azote

FA 12 - entrée de l'azote dans le faisceau FA13.

FA 13 - échangeur thermique air-azote, faisceau tubulaire d'azote.

FA14 - sortie d'azote .

FA 15 - tuyauterie de sortie de l'azote vers F

FA 16 - isolation thermique

( Voir FIG X)

FB - DETENDEUR POUR LIQUIFIER L'OXYGENE ET SEPARER L'AZOTE FB1- tuyauterie de l'air vers le détendeur.

FB2- entrée d'air au détendeur FB3.

FB3- détendeur d'air pour liquéfier l'oxygène et séparer l'azote de l'air

FB4- réservoir de séparation d'oxygène et de l'azote

FB5- sortie de l'oxygène sous forme liquide

FB6- tuyauterie de sortie de l'oxygène liquide vers FC

FB7 sortie de l'azote sous forme gazeux

FB8 tuyauterie de sortie de l'azote gazeux vers FD

FB9 isolation thermique du réservoir de séparation d'oxygène et de l'azote.

( Voir FIG X) FC - LE RESERVOIR D 'OXYGENE LIQUIDE FROID THERMIQUEMENT ISOLE

FC1- vanne d'accès d'oxygène gazeux pour le démarrage

FC2- tuyauterie d'entrée de l'oxygène liquide vers FC4.

FC3- entrée de l'oxygène dans FC4.

FC4- réservoir d'oxygène liquide.

FC5- orifice de détente d'oxygène .

FC6- faisceau tubulaire du réservoir FC

FC7- sortie d'oxygène

FC8-. tuyauterie de sortie d'oxygène vers EG.EH et A .

FC9- isolation thermique

( Voir FIG X)

FD - LE RESERVOIR D ' AZOTE GAZEUX FROID, THERMIQUEMENT ISOLE. FD1- tuyauterie d'entrée de l'azote gazeux vers FD3. FD2- entrée de l'azote dans FD3. FD3- réservoir d'azote gazeux FD4-orifice de détente d'azote FD5- faisceau tubulaire du réservoir FD3 FD6- sortie d'azote

FD7- tuyauterie de sortie d'azote vers FA. FD8- isolation thermique

FY - ECHANGEUR AIR-FLUIDE GILOTHERM (REFROIDISSEMENT DE L'AIR) POUR

L'ELIMINATION DU GAZ CARBONIQUE PRESENT DANS L'AIR

FY1- tuyauterie d'entrée de l'air vers l'échangeur FY.

FY2- admission de l'air dans FY3.

FY3- air dans la calandre de l'échangeur.

FY4- sortie de l'air de FY3 vers F.

FY5- tuyauterie de sortie de l'air vers F

FY6- tuyauterie d'entrée du fluide gilotherm vers FY.

FY7- entrée du fluide gilotherm .

FY8- échangeur thermique , faisceau tubulaire du fluide gilotherm .

FY9 - sortie du fluide gilotherm vers PF et PE.

FY10 - tuyauterie de sortie du fluide gilotherm vers PE et PF.

FA11 - sortie du gaz carbonique de FY3 FA12 - tuyauterie de sortie du gaz carbonique vers HF

FA 13 - isolation thermique de l'échangeur.

FZ - FILTRE DE PURIFICATION DE L'AIR

FZ1 -entrée de l'air atmosphérique

FZ2-filtre à cartouche

FZ3-air filtré

FZ4-sortie de l'air filtré

FZ5-tuyauterie de sortie de l'air filtré vers le compresseur PZ

GA TURBINE DE CONVERSION DE L'ENERGIE THERMIQUE DES GAZ BRULES EN ENERGIE ELECTRIQUE.

GA1- tuyauterie d'entrée des gaz brûlés.

GA2- buse d'entrée dans la turbine

GA3- volume intérieur de la turbine.

GA4- roues à ailettes de la turbine .

GA5- l'arbre de transmission de l'alternateur .

GA6- sortie de gaz brûlés vers HA.

(Voir FIG 14)

GB GENERATEUR ELECTRIQUE . GB1- sortie de courant multipliés du générateur GB2-sortie de l'arbre du générateur accouplé à GA GB3 sortie de l'arbre du générateur accouplé à GC . GB4-rotor du générateur . GB5-stator du générateur GB6-carter du générateur ( Voir FIG X)

GC - TURBINE DE CONVERSION DE L'ENERGIE THERMIQUE DE L'AZOTE EN ENERGIE ELECTRIQUE.

GC1- tuyauterie d'entrée d'azote.

GC2- buse d'entrée dans la turbine

GC3- volume intérieur de la turbine.

GC4- roues à ailettes de la turbine .

GC5- l'arbre de transmission de l'alternateur .

GC6- sortie de l'azote vers HD.

(Voir FIG X) HA SYSTEME DE PURIFICATION DES GAZ BRULES ET LIMITATION DE LA POLLUTION PAR LAVAGE A L'EAU ET ECHANGEUR GAZ BRULES-EAU ( REFROIDISSEMENT DES GAZ BRULES )

HA1- gaz brûlés qui sortent de la turbine GA

HA2-entrée des gaz brûlés dans HA

HA3- système de pulvérisation de l'eau de lavage des gaz brûlés

HA4- eau de lavage pulvérisée

HA5- faisceau primaire de l'eau de refroidissement des gaz brûlés

HA6- réservoir de collecte d'eau

HA7-tuyauteπe d'évacuation du réservoir

HA8- - faisceau secondaire de l'eau de refroidissement des gaz brûlés

HA9- gaz brûlés purifiés

HA10-sortιe des gaz brûlés de HA

HA 11 -tuyauterie de sortie des gaz brûlés vers HB

HA12-flotteur sur l'eau de lavage et l'eau de condensation des gaz brûles

HA13-sortιe de la tuyauterie du réservoir HA6

HA14-eau condensée

HA15- tige supportant le flotteur HA12

HA16-réservoιr d'alimentation de HA 18 , filtre et évacuation du trop plein

HA 17- tuyauterie d'alimentation de HA 18

HA18-pompe de circulation d'eau

HA19-tuyauteπe de refoulement de HA 18

HA20-tuyauterιe d'alimentation en eau de refroidissement de HA21

HA21 -pompe de circulation d'eau de refroidissement

HA22-tuyauterιe de refoulement de HA21

HA23-sortιe de l'eau de refroidissement deHA8

HB COMPRESSEUR A CO2

HB1-tuyauterιe d'entrée des gaz purifiés vers HB

HB2 compresseur des gaz purifiés

HB3 tuyauterie de sortie des gaz purifiés vers HC

HC ECHANGEUR CO2 - FLUIDE GILOTHERM (REFROIDISSEMENT DU CO2)

HC1 -tuyauterie d'entrée des gaz purifiés ver HC

HC2- entrée des gaz purifiés dans HC

HC3- sortie des gaz purifiés de HC

HC4- tuyauterie de sortie des gaz purifiés ver H F

HC5- tuyauterie d'entrée du fluide gilotherm vers HC 00/03133

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HC6- entrée du fluide gilotherm dans le faisceau de l'échangeur .

HC7-calandre de HC

HC8-sortie du fluide gilotherm de HC.

HC9-tuyauterie de sortie du fluide gilotherm vers PE.PF

HD ECHAPPEMENT D'AZOTE VERS L'ATMOSPHERE

HF RESERVOIR DE RECUPERATION DU CO2 .

HF1- tuyauteries d'alimentation du CO2 liquide de HF.

HF2- réservoir de CO2 liquide

HC3- vanne de vidange du réservoir H F . (Voir FIGX)

IA SYSTEME DE POMPE A CHALEUR - ECHANGEUR EAU-FLUIDE GILOTHERM (RECHAUFFAGE DE L'EAU). IA1 -tuyauterie d'alimentation en eau de IA IA2-entrée de l'eau dans IA IA3-sortie de l'eau de IA IA4-tuyauterie de sortie de l'eau vers C IA5-tuyauterie d'entrée du fluide gilotherm vers IA IA6-entrée du fluide gilotherm dans le faisceau de l'échangeur IA7-sortie du fluide gilotherm de IA IA8-détendeur

IA9-sortie du fluide gilotherm vers F FA FY et IC IA10-calandre de l'échangeur iA11-faisceau de l'échangeur IB ECHANGEUR AIR-FLUIDE GILOTHERM ( REFROIDISSEMENT D'AIR PREMIERE ETAPE )

IB1- tuyauterie d'alimentation d'air vers IB.

IB2- entrée d'air dans IB.

IB3- sortie d'air de IB IB4- tuyauterie de sortie d'air vers IC

IB5- tuyauterie d'alimentation du fluide gilotherm vers IB

IB6- entrée du fluide gilotherm vers IB.

IB7- sortie du fluide gilotherm de IB IB8- tuyauterie de sortie du fluide gilotherm vers PE PF

IB9- tuyauterie d'entrée d'eau vers IB IB10- entrée de l'eau dans IB IB11- sortie de l'eau de IB

IB12- tuyauterie de sortie d'eau vers HA

IB13- faisceau de l'échangeur coté eau

IB14- faisceau de l'échangeur coté fluide gilotherm

IB15-calandre de l'échangeur coté air

IC ECHANGEUR AIR-FLUIDE GILOTHERM (REFROIDISSEMENT

D'AIR SECONDE ETAPE)

IC1 -tuyauterie d'alimentation d'air vers IC.

IC2-entrée d'air dans IC.

IC3- sortie d'air de IC

IC4- tuyauterie de sortie d'air vers FY

IC5 - tuyauterie d'alimentation du fluide gilotherm vers IC

IC6- entrée du fluide gilotherm vers IC.

IC7- sortie du fluide gilotherm de IC. IC8- tuyauterie de sortie du fluide gilotherm vers IB HE IC9- faisceau de l'échangeur coté fluide gilotherm

IC10- calandre de l'échangeur coté air (Voir FIG X)

J MOTEUR ELECTRIQUE D'ENTRAINEMENT DES ROUES

Ce moteur est alimenté par le générateur électrique GB

PA PB COMPRESSEURS DE FREIN ET RECUPERATION DES PERTES CINETIQUES .

PE PF POMPES A CHALEUR REVERSIBLES.

PZ COMPRESSEUR D'ENTREE D'AIR

V PARTIE MECANIQUE VILBREQUIN SUR AXE DE ROUE

ETAPE 1

FC Doit être rempli avec de l'oxygène par une vanne d'accès (FC1) pour le démarrage initial.

B Doit être rempli avec du carburant ; D L'accumulateur doit être chargé; ( Voir FIG)

ETAPE 2

Lorsqu'on admet l'accès d'oxygène par (EA1), cela permet l'admission de l'oxygène(EA2) dans la zone d'accès intermédiaire à la chambre de combustion (EA5). Grâce aux soupapes d'admission (EA3) l'oxygène pénètre dans la chambre de combustion EA10 par l'intermédiaire de l'orifice de passageEAδ et des soupapes d'admission EA7.La pression de l'oxygène admis dans (EA10) permet de repousser dans un premier temps l'ensemble (EA11,EA12)et les ressort (EF1.EF2) Lorsque la tête du piston EA11 arrive au niveau de EC1 , EB1 agit sur EB2 et comprime EB16, EB17. Simultanément EB7 et EB11 sont repoussés par EB8. Le carburant est aspiré dans EBlO.Arrivé au point mort bas , l'orifice EC1 permet le passage de l'oxygène sous pression qui comprime EC2 , arrive à EC8 et repousse EC12, EC15 et EC17. L'oxygène qui s'échappe par EC7 arrive a EC16 et repousse EC15, le ressort EC20 étant comprimé. Grâce a l'évacuation de cet oxygène , la tête du piston EA11 remonte au point mort haut par l'action du ressort EF1. Simultanément EA8 et EB1 parviennent au point mort haut et agissent sur EB3, libère EB2 a travers l'orifice EB4 ,EB2 venant heurter EB7 qui permet l'injection du carburant par EB11 qui est réchauffé dans EB14 avant son introduction en EA13 dans la chambre de combustion EA10. L'explosion du mélange carburant oxygène se produit par l'intermédiaire de EA14.

(Voir FIG) ETAPE 3

L'air entre par F2 , traverse F3 sort par F4 et ensuite arrive à EF. Le fluide gilotherm entre par F7 dans F pour refroidir l'air qui est dans F3 et ressort de F par F9 pour aller à PE PF. L'azote gazeux entre par F12 traverse F13 et sort par F14

( Voir FIG. 9 )

ETAPE 4 Lorsque l'explosion a lieu : - EA11, EA12, EF4 et le ressort EF1 sont repoussés en même temps que l'air est admis en EF10 en arrière jusqu'au point mort bas .

- L'air qui est à l'intérieur de EF10 est comprimé

- et s'échappe par EF7 et EF8 vers FA

( Voir FIG) ETAPE 5 L'air entre par FA2 , traverse FA3 et ressort par FA4 ensuite arrive à FB. Le fluide gilotherm entre par FA7 dans FA pour refroidir l'air qui est dans FA3 et ressort de FA par FA9 pour aller à PE PF. L'azote gazeux entre par FA12 traverse FA13 et sort par FA14

( Voir FIG. 9 )

ETAPE 6 Le gaz qui accède à E38 dans E 40 avec l'échappement de E37 qui restera suffisamment jusqu'à la haute pression aura accès à la turbine qui contrôle avec l'aide de E39 la soupape de pression

( Voir FIG 8 -10 )

ETAPE 7

L'air comprimé a la sortie de FA3 arrive au détendeur FB par FB1, l'azote s'échappe du détendeur par FB7 et l'oxygène s'échappe du détendeur par FB6

ETAPE 8

L'oxygène pénètre dans FC par FC1 et sort de FC4 par FC8 pour aller vers EG EH et vers A La vanne FC1 est utilisée uniquement pour le démarrage.

ETAPE 9

La pression dans A est maintenue constante J'oxygène pénètre

Par A2 traverse A3 et sort par A4. L'eau pénètre par A7 dans A8 et sort par A9

ETAPE 10

L'azote provenant de FB pénètre dans FD par FD2 et sort par FD7.

ETAPE 1 1

L'azote provenant de FD pénètre dans C par C2 , traverse C3 et sort par C4 pour se diriger vers ED . L'eau pénètre par C7 dans C8 et sort par C9 pour se diriger vers A. ETAPE 12

Le gaz d'échappement sortant de EC18 se dirige vers ED traverse ED4 et sort par ED9 pour aller vers la turbine GA . L'azote pénètre par ED10 dans ED12 traverse ED13 ED15 et sort par EC19.

ETAPE 13

Le gaz d'échappement sortie ED pénètre dans GA par GA2,traverse GA4 et sort par GA6 pour se diriger vers HA.

L'azote qui a traversé ED pénètre dans GC par GC2 traverse GC4 et sort par GC6 pour se diriger vers HD

ETAPE 14 Le gaz d'échappement sortant de GA par GA6 pénètre dans HA par HA2 traverse HA5 puis HA8 ou s'effectue une condensation d'eau qui est éliminée par HA16 et une autre partie qui est recyclée a l'aide de HA18.Les gaz brûlés purifiés en provenance de HA9 , sortent par HA10 vers HB .

ETAPE 15

Le gaz carbonique sortie de HB entre dans HC par HC2 traverse HC7 et sort par HC3 pour se diriger vers HF

ETAPE 18

A partir de PF et PE le fluide gilotherm comprimé pénètre dans IA par IA6 traverse IA11 se détend dans IA8 et se dirige vers F FA FY et vers IC ou il pénètre par IC6, traverse

IC10 et sort par IC7 vers IB et EC ou il pénètre par IB6 traverse IB14 et sort par IB7 pour se diriger vers PE PF . Le fluide gilotherm en provenance de F FA FY HC se dirige vers PE et PF .

ETAPE 19

L'air atmosphérique après avoir traversé FZ est comprimé par PZ traverse IB et IC pour se diriger vers PA FY PB et F.

Claims

REVENDICATIONS

Moteur à turbine à gaz accouplée à un générateur électrique avec systèmes de régénération ,de récupération thermique et mécanique éliminant les composants polluants . Ce moteur fonctionne avec les équipements suivants :

- un échangeur oxygène - eau (A) servant a réchauffeur l'oxygène ;

- un réservoir de carburant (B) ;

- un échangeur azote - eau (C) servant a réchauffeur l'azote

- une batterie d'alimentation électrique ( D)

- un moteur convertisseur d'énergie thermique en énergie mécanique (E) comprenant : un système d'admission en oxygène (EA),un système d'alimentation en carburant (EB) , un système d'évacuation des gaz d'échappement (EC), un système de graissage et de refroidissement(EG EH)

- un échangeur gaz brûlés - azote servant a réchauffer l'azote (ED).

- un compresseur d'air (EF)

- un échangeur air - fluide gilotherm et air - azote (F) servant au refroidissement de l'air .

- un échangeur air - fluide gilotherm et air azote (FA) servant refroidissement de l'air.

- un détendeur servant a liquéfier l'oxygène et a séparer l'azote (FB)

- un réservoir d'oxygène liquide froid thermiquement isolé (FC)

- un réservoir d'azote gazeux froid thermiquement isolé (FD).

- un échangeur air- fluide gilotherm(FY) servant au refroidissement de l'air.

- un filtre de purification d'air(FZ)

- une turbine de conversion de l'énergie thermique des gaz brûlés en énergie électrique (GA)

- un générateur électrique (GB).

- une turbine de conversion de l'énergie thermique de l'azote en énergie électrique (GC)

- un système de purification des gaz brûlés (HA)

- un compresseur a CO2 (HB)

- un échangeur CO2-fluide gilotherm (HC) servant au refroidissement du CO2.

- un réservoir d'échappement d'azote (HD)

- un réservoir de récupération du CO2 (HF)

- un échangeur eau - fluide gilotherm (IA) servant au réchauffage de l'eau

- un échangeur air - fluide gilotherm (IB) servant au refroidissement de l'air primaire

- un échangeur air - fluide gilotherm (IC) servant au refroidissement de l'air secondaire .

- un moteur électrique d'entraînement des roues (J) .

- des compresseurs de frein (PA PB) servant a récupérer les pertes cinétiques.

- des pompes a chaleurs (PE PF)

- un compresseur d'entrée d'air atmosphérique (PZ)

- une partie mécanique vilebrequin sur axe de roue (V) 1- Ce moteur est CARACTERISE par un moteur convertisseur d'énergie thermique en énergie mécanique (E), qui consomme : du carburant en provenance du réservoir de carburant (B) , avec de l'oxygène pur en provenance de l'échangeur (A)d'oxygène réchauffé, alimenté en électricité par l'accumulateur (EA4), assurant la zone d'accès (EA5) de l'oxygène à la chambre de combustion (EA10)par les orifices de passage (EA6) de l'oxygène à la chambre de combustion (EA10) jusqu'à l'injection du carburant qui vient de la tuyauterie de carburant (EB12) , ensuite le carburant est injecté par la tête d'injection (EB11) ,par un tuyau de carburant(EB13) , à la chambre de préchauffage(EB14) , à la chambre de combustion (EA10), est pulvérisé par un injecteur de carburant (EA13) ,à la chambre de combustion(EAIO) directement en même temps que se produit l'allumage (EA14) a partir d'un conducteur électrique (EA15), arrive à la bougie (EA14), pour commencer l'explosion dans la chambre de combustion (EA10), le piston (EA11)qui est lié avec la tige (EA12), dans la chambre de combustion (EA10),avec la pression de l'explosion le piston (EA 1), avec les éléments liés à la tige(EA12) le piston(EF4) à l'intérieur du carter du compresseur d'air(EF9) , le ressort de rappel (EF1) , qui sert a repousser la tige (EA12), le piston (EA11), le piston(EF4) à l'intérieur du carter du compresseur d'air(EF9) , le ressort (EF2) .prend appui d'une part sur l'épaulement (EF12) de l'espace interne (EF11) dans (EA12)et d'autre part sur l'épaulement (EF13) de la tige centrale (EA9) . qui est à l'intérieur de la tige (EA12)du piston(EA11), le ressort (EF2), ayant pour fonction de mouvoir la tige centrale (EA9) vers la partie inférieure de (EF11) qui comprime le ressort (EF2), et qui repousse la tige centrale (EA9) et en même temps comprime le ressort (EB17), par l'intermédiaire de (EB2) avec l'ouverture de la soupape d'échappement (EC2) des gaz brûlés ,et suite à la réduction de la pression dans la chambre de combustion (EA10), les pistons(EA11) et (EF4) reviennent à leur position première grâce au ressort (EF1) .ensuite la tige centrale (EA9) et le piston (EA8), sont repoussés par le ressort (EF2), à leur position première

2-Moteur à turbine selon la revendication 1., est caractérisé par un accumulateur de chaleur (ED), la tête de piston (EA11) arrivant au point mort bas , la soupape d'ouverture et de fermeture de la chambre de combustion (EC2) s'ouvre, l'orifice des gaz d'échappement des gaz brûlés (EC1), sur le bloc moteur (EA4), laisse passer les gaz brûlés qui son transféré par la tuyauterie (EC6) à la buse (EC8) les gaz d'échappement agissent sur le système de fermeture (EC12) et pénètrent dans la chambre d'évacuation (EC18) la tuyauterie (ED2)d'évacuation des gaz d'échappement(EDI) conduit les gaz d'échappement vers l'accès des gaz d'échappement (ED3) qui pénètrent dans I' accumulateur interne(ED4) l'évacuation des gaz d'échappement de (ED4) s'effectue par (ED5) vers l'accumulateur externe (ED6) les gaz d'échappement s'évacuent par le régulateur de pression des gaz d'échappement (ED7) vers la tuyauterie d'évacuation des gaz d'échappement(ED9) jusqu'à la turbine GA ,en même temps l'admission de l'azote par la

3-Moteur à turbine selon la revendication 1,2,.. est caractérisé par un système de compression d'air (EF), fonctionnant sous l'action du piston (EA11), de la tige (EA12) et du piston (EF4) suite à l'explosion dans la chambre de combustion (EA10),et sous l'action du ressort (EF1), avec la tige (EA12 ),qui est lie au piston (EA11), la tête du piston (EF4) se déplace à l'intérieur de carter (EF9) , le compression d'air , aspire l'air par les soupapes d'admission (EF6), et comprime l'air par les soupapes d'échappement (EF7) .

4-Moteur a turbine selon la revendication 1,2,3, .est caractérisé par le système d'alimentation en carburant (EB) ), fonctionnant sous l'action du piston (EA11), de la tige (EA12) et du piston (EA8) et la tige (EA9) suite à l'explosion dans la chambre de combustion (EA10),et sous l'action du ressort (EF1), avec la tige (EA12 ),qui est lie au piston (EA11), et à la tête de la tige centrale (EB1), le système de régulation (EB2) est lié à (EB1) et comprime le ressort (EB17), en même temps que (EB1) comprime le ressort (EB16), le pointeau (EB3) est libéré lorsque (EB1) et (EB2) sont au point mort bas , en même temps la tête du piston d'injection (EB7) et la tête d'injection (EB11) se déplaçant sous l'action de (EB8) lorsque (EB1) atteint le point mort haut , ainsi (EB2) est libéré par (EB3)par l'orifice (EB4) et va percuter (EB7) et comprime la tête d'injection (EB11) dans le cylindre (EB10), permettant au carburant son admission à (EB14) par la tuyauterie(EB13).

5-Moteur a turbine selon la revendication 1,2,3, 4,. est caractérisé par le système d'évacuation des gaz d'échappement (EC)la tête de piston (EA11) arrivant au point mort bas , la soupape d'ouverture et de fermeture (EC2) de la chambre de combustion s'ouvre, poussent la tête du piston (EC4)de la soupape (EC2) la tige de la soupape (EC5) comprime le ressort de la soupape (EC9) , en même temps les gaz d'échappement traversent l'orifice des gaz brûlés (EC1), sur le bloc moteur (EA4), à partir de la zone de détente initiale du gaz d'échappement( EC3) laisse passer les gaz brûlés qui sont transférés par la tuyauterie

(EC6) vers la buse (EC8) ,les gaz d'échappement agissent sur le système de fermeture (EC12) et passent par le volume entre buse et le système de fermeture (EC11) dans la chambre d'évacuation (EC18) cependant la tige du système de fermeture(EC13), le système de fermeture (EC15) la fermeture de l'évacuation du gaz d'échappement (EC17) se déplacent et comprime le ressort de la tige (EC20) et libère buse EC16 agissant sur l'évacuation principale du gaz par la tuyauterie d'évacuation principale du gaz d'échappement

(EC7) lorsque le piston (EA11) obstrue (EC1) et (EC2),(EC5),(EC4),(EC9) reviennent à leur position initiale , l'évacuation se poursuit par (EC7),

(EC12,EC13,EC20,EC15,EC17) restent en position jusqu'à ce que le piston (EA11) revienne au point mort haut ,et arrête l'évacuation des gaz d'échappement par (EC7) ainsi le ressort (EC20) ramène les éléments (EC12,EC13, EC15.EC17) à leur position initiale.