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Géméraltuer de vapeur et de gaz. pour moteurs à explosion, notamment pour turbines à explosion.11
La présente invention concerne un générateur de vapeur et de gaz pour moteurs à explosion, notamment pour turbines à explosion, générateur dans lequel le mé- lange de gaz et de vapeur servant d'agent de pression est engendrédu fait que ces deux constituants sont intement mélangés l'un avec l'autre par l'aspiration des gaz d'ex- plosion s'exerçant sur la vapeur dans un injecteur.
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Les générateurs de vapeur et de gaz connus de ce type comportent l'inconvénient que la vapeur d'eau destinée au mélange avec les gaz d'explosion doit être produite dans une installation particulière, ou bien, si elle est obtenue par exemple dans une chemise d'eau entourant la chambre d'explo- sion, qu'on ne dispose de cette vapeur en quantité suffisante qu'après une marche assez longue de la machine, Mais jusqu'à ce moment le moteur à explosion a été chauffé de manière extraordinairement intense.
Dans les deux cas il est donc impossible d'employer des moteurs à vapeur et à gaz, par exemple des turbines à vapeur et à gaz pour la commande de voitures automobiles et.surtout d'aéronefs, bien que juste- ment les turbines à gaz se prêtent particulièrement bien à. cette utilisation en raison de leur nombre de tours élevé et de leur rendement élevé.'
La présente invention permet d'engendrer, déjà au premier choc d'explosion, de la vapeur d'eau en quantité suffisante dans la machine même et de donner ainsi des le début à l'agent de régime une basse température telle que l'emploi de ces moteurs à explosion soit directement possible même dans les voitures automobiles, les aéronefs, etc...
Ce résultat s'obtient d'après la présente invention du fait que l'injecteur est monté dans une chambre parti- culière, et qu'on a enroulé en hélice sur les ajutages de cet injecteur des tuyaux qui débouchent à l'intérieur d'une cuvette de vaporisation dans un anneau pourvu d'ouvertures de sortie et qui sont alimentés d'eau fraîche ou de la con- densation du moteur. L'eau fraîche ou de condensation coulant.
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à travers ces tuyaux est si fortement chauffée déjà au premier choc d'explosion, qu'elle est transformée en vapeur au plus tard sur la cuvette de vaporisation également forte- ment chauffée, cette vapeur étant immédiatement mélangée aux gaz d'explosion par l'effet d'aspiration 'de ces gaz.
Le dessin ci-joint représente à titre d'exemple une forme d'exécution du générateur de gaz et de vapeur schéma- tiquement et en coupe.
Le dispositif se compose essentiellement d'une chambre d'explosion 1 pour engendrer un jet de gaz et d'une chambre de vapeur 2. Le mélange d'air et de gaz combustible est con- 'duit sous pression à la chambre d'explosion 1 au moyen d'une pompe par la soupape 3, Pour. l'allumage on se sert d'une bougie ou d'un dispositif d'allumage similaire 4. L'échappe- ment des résidus restant dans la chambre de combustion se fait par la soupape 5. La chambre d'explosion est maintenue fermée jusqu'à l'allumage par une soupape à-plateau 6, dont la tige est chargée à l'extérieur de la chambre par un ressort de compression 8 dont la force est calculée de manière que la soupape ne soit pas ouverte par la pression de charge. L'espace de course de la soupape 6 se trouve dans un ajutage 9 qui débouche dans un ajutage 10 de la chambre de vapeur 2. Les deux ajutages forment un injecteur.
La chambre de vapeur peut, il est vrai, être alimentée d'une source de vapeur quelconque, mais, ainsi que représenté dans l'exemple d'exécution, on se sert de la chemise d'eau ré- frigérante 11 de la chambre d'explosion comme générateur , de vapeur. Dans ce but cette chambre est pourvue d'un dôme ou calotte de vapeur 12 qui communique par un tuyau 13 avec
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la chambre de vapeur 2. On a intercalé dans la conduite 13 une soupape de retenue 14. Une tubulure 15 sert à remplacer l'eau vaporisée dans la chemise réfrigérante. Pour vaporiser immédiatement toute eau éventuellement entraînée dans la chambre de vapeur 2, la conduite de vapeur 13 débouche dans un tube de vapeur annulaire 16 qui est pourvu sur son cote inférieur de tubulures de sortie 17.
Au-dessous de ce tube annulaire 16 on a disposé une cuvette de vaporisation 18 qui est fixée sur une tubulure verticale 19 de l'ajutage 10.
De plus on a enroulé en hélice sur les ajutages 9 et
10 des tuyaux 20, 21, en un corps bon conducteur thermique, par exemple en cuivre, et ces tuyaux sont alimentés par une pompe et une conduite commune 22 d'eau ou de condensé de la machine et débouchent dans un anneau 23 pourvu d'ouvertures de sortie 24 et situé à-l'intérieur de la cuvette de vapori- sation.
Une conduite 25 est raccordée à l'ajutage de mélange 10, et cette conduite débouche dans une chambre 26 servant de réservoir et de compensateur de pression, cette conduite comportant une soupape de retenue 27. La conduite alimentaire pour le service de la machine motrice est raccordée à la chambre 26.
Le fonctionnement de la disposition est le suivant:,
La chambre d'explosion 1 reçoit par la soupape 3 au moyen d'une pompe de charge, un mélange combustible de gaz et l'air et ce mélange est allumé par la bougie 4.
L'augmentation de pression ainsi produite provoque l'ouver- ture de la soupape 6. Les gaz d'explosion passent brusquement
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par l'ajutage injecteur 9 dans l'ajutage aspirateur 10 de la chambre de vapeur 2 et provoquent ainsi un chauffage intense immédiat des deux ajutages 9,10 ainsi que des ser- pentins 20, 21 qui les entourent étroitement. L'eau fraîche ou le condensé coulant dans ces serpentins est en consé- quence instantanément transformé en vapeur qui sort par les ouvertures de sortie 24 de l'anneau 23 et frappe la cuvette de vaporisation 18, qui, entre temps, a été, elle aussi, fortement chauffée, et termine donc, si nécessaire, effec- tivement le processus de vaporisation.
La vapeur ainsi engendrée remplit immédiatement la chambre de vapeur 2, mais est immédiatement entraînée par l'effet d'aspiration des gaz. d'explosion passant par les ajutages 9 et 10, tout en formant un mélange homogène de vapeur et de gaz et une compensation de température par- faite entre les deux agents. En conséquence déjà au premier choc d'explosion, la vapeur est produite en quantité suffi- sante et se mélange aussitôt aux gaz d'explosion.
La soupape 6 reste ouverte jusqu'à ce que les gaz d'explosion se soient détendus à la pression de charge.
Dès que la soupape est fermée, la soupape d'échappement 5 s'ouvre, pour débarasser la chambre des résidus gazeux et la préparer à la réception d'une nouvelle charge.
Le processus ci-dessus décrit se répète jusqu'à. ce que la chemise d'eau entourant la chambre d'explosion 1 soit assez fortement chauffée pour débiter elle-même en fonctionnement continu la quantité de vapeur nécessaire pour la génération du mélange de gaz et de vapeur. La température
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élevée des gaz d'explosion fait que la vapeur engendrée dans les serpentins 20, 21 et la chemise d'eau 11 est si fortement surchauffée, tandis que la température du mélange est si fortement abaissée, qu'elle ne peut pas exercer d'effet destructeur sur le moteur.
L'augmentation de pression produite dans la chambre de vapeur 2 ne peut pas se transmettre au dôme de vapeur 12 en raison de l'intercalation de la soupape de retenue 14. le mélange engendré de gaz d'explosion, et de va- peur pénètre par la conduite 25 dans la chambre collectrice
26 dans laquelle les fluctuations de pression du mélange motetr sont compensées de manière que le mélange moteur passant au moteur'coule à une pression approximativement constante et à une vitesse constante.
Au lieu d'une soupape automatique 6 on peut aussi employer une soupape commandée. La spupape commandée offre l'avantage que l'expansion des gaz brûlés peut être poussée plus loin de façon à obtenir un meilleur rendement énergé- tique du mélange de gaz et d'air.
Le fonctionnement est d'autant plus avantageux que le nombre de points débitant -le mélange explosif ou le mé- lange de gaz et de vapeur et mis en communication avec la chambre collectrice est plus élevé.
Revendications.
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Groaning of steam and gas. for internal combustion engines, in particular for internal combustion turbines. 11
The present invention relates to a steam and gas generator for internal combustion engines, in particular for internal combustion turbines, a generator in which the mixture of gas and vapor serving as a pressure agent is generated due to the fact that these two constituents are intimately mixed. with each other by the suction of the explosion gases exerted on the vapor in an injector.
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The known steam and gas generators of this type have the drawback that the water vapor intended for mixing with the explosion gases must be produced in a particular installation, or else, if it is obtained for example in a jacket of water surrounding the explosion chamber, that this vapor is only available in sufficient quantity after a fairly long operation of the machine, But up to this moment the internal combustion engine has been heated in an extraordinary manner intense.
In both cases it is therefore impossible to employ steam and gas engines, for example steam and gas turbines for the control of motor cars and especially aircraft, although precisely gas turbines lend themselves particularly well to. this use because of their high number of revolutions and high efficiency. '
The present invention makes it possible to generate, already at the first explosion shock, water vapor in sufficient quantity in the machine itself and thus to give the regulating agent from the start a low temperature such that the use of these internal combustion engines is directly possible even in motor cars, aircraft, etc.
This result is obtained according to the present invention owing to the fact that the injector is mounted in a particular chamber, and that pipes which open into the interior of this injector have been wound in a helix. a spray cup in a ring provided with outlet openings and which are supplied with fresh water or condensate from the engine. Fresh or condensed water flowing.
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through these pipes is heated so strongly already at the first shock of explosion, that it is transformed into vapor at the latest on the also strongly heated vaporization trough, this vapor being immediately mixed with the explosion gases by the suction effect 'of these gases.
The accompanying drawing shows by way of example an embodiment of the gas and steam generator schematically and in section.
The device essentially consists of an explosion chamber 1 to generate a gas jet and a vapor chamber 2. The mixture of air and combustible gas is conveyed under pressure to the explosion chamber. 1 by means of a pump through valve 3, For. ignition is used with a spark plug or similar ignition device 4. Residues remaining in the combustion chamber escape through valve 5. The explosion chamber is kept closed until 'on ignition by a plate valve 6, the stem of which is loaded outside the chamber by a compression spring 8, the force of which is calculated so that the valve is not opened by the load pressure . The travel space of the valve 6 is in a nozzle 9 which opens into a nozzle 10 of the steam chamber 2. The two nozzles form an injector.
The steam chamber may, it is true, be supplied from any source of steam, but, as shown in the exemplary embodiment, the cooling water jacket 11 of the chamber is used. explosion like generator, steam. For this purpose this chamber is provided with a dome or vapor cap 12 which communicates by a pipe 13 with
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the vapor chamber 2. A non-return valve 14. A pipe 15 is used to replace the water vaporized in the cooling jacket in line 13. To immediately vaporize any water that may have been entrained in the vapor chamber 2, the vapor line 13 opens into an annular vapor tube 16 which is provided on its lower side with outlet pipes 17.
Below this annular tube 16 is placed a vaporization bowl 18 which is fixed to a vertical pipe 19 of the nozzle 10.
In addition we wound in a helix on nozzles 9 and
10 of the pipes 20, 21, in a body that is a good thermal conductor, for example made of copper, and these pipes are supplied by a pump and a common water or condensate pipe 22 of the machine and open into a ring 23 provided with outlet openings 24 and located inside the spray cup.
A pipe 25 is connected to the mixing nozzle 10, and this pipe opens into a chamber 26 serving as a reservoir and a pressure compensator, this pipe comprising a check valve 27. The food pipe for the service of the prime mover is connected to chamber 26.
The operation of the arrangement is as follows :,
The explosion chamber 1 receives through the valve 3 by means of a charge pump, a combustible mixture of gas and air and this mixture is ignited by the spark plug 4.
The pressure increase thus produced causes the opening of valve 6. The explosion gases suddenly pass
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by the injector nozzle 9 in the suction nozzle 10 of the steam chamber 2 and thus cause immediate intense heating of the two nozzles 9,10 as well as the coils 20, 21 which surround them closely. The fresh water or the condensate flowing in these coils is therefore instantaneously transformed into vapor which exits through the outlet openings 24 of the ring 23 and hits the vaporization cup 18, which, in the meantime, has been, it. also, strongly heated, and therefore, if necessary, effectively terminates the vaporization process.
The vapor thus generated immediately fills the vapor chamber 2, but is immediately entrained by the suction effect of the gases. explosion passing through nozzles 9 and 10, while forming a homogeneous mixture of vapor and gas and perfect temperature compensation between the two agents. As a result, already at the first explosion shock, sufficient steam is produced and immediately mixes with the explosion gases.
Valve 6 remains open until the explosion gases have released to the charge pressure.
As soon as the valve is closed, the exhaust valve 5 opens, to free the chamber of gaseous residues and prepare it for the reception of a new charge.
The above described process is repeated until. that the water jacket surrounding the explosion chamber 1 is sufficiently heated to deliver itself in continuous operation the quantity of steam necessary for the generation of the mixture of gas and steam. Temperature
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high explosion gases cause the vapor generated in coils 20, 21 and water jacket 11 to be so strongly superheated, while the temperature of the mixture is so greatly lowered, that it cannot exert any effect destroyer on the engine.
The increase in pressure produced in the vapor chamber 2 cannot be transmitted to the vapor dome 12 due to the intercalation of the check valve 14. the generated mixture of explosion gas and vapor enters via line 25 in the collecting chamber
26 wherein the pressure fluctuations of the motetr mixture are compensated so that the engine mixture passing to the engine flows at an approximately constant pressure and at a constant speed.
Instead of an automatic valve 6, it is also possible to use a controlled valve. The controlled spupape offers the advantage that the expansion of the flue gases can be pushed further so as to obtain a better energy efficiency of the gas and air mixture.
The operation is all the more advantageous the higher the number of points delivering the explosive mixture or the mixture of gas and vapor and placed in communication with the collecting chamber.
Claims.
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