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Procédé de compression directe d'agents en forme de gaz ou de vapeur, au moyen d'un agent en forme de gaz ou de vapeur déjà sous pression.
On a déjà fait connaitre des procédés de compres- sion indirecte d'agents en forme de gaz ou de vapeur, au moyen d'agents en forme de gaz ou de vapeur déjà sous pression. On introduisait l'agent en forme de gaz ou de vapeur sous pression, sous forme d'air comprimé, de vapeur ou de gaz sous pression, dans des moteurs, tels que des machines à vapeur à piston, des turbines à vapeur, des moteurs à air comprimé, etc.., et avec ces moteurs on accouplait des machines pour la compression d'un agent en forme de gaz ou de vapeur, tel que l'air, l'azote, etc..; avec des moteurs à combustion, le gaz ou l'agent en for- me de vapeur sous pression furent produits dans une chambre de combustion, et l'énergie de l'agent sous pression était trans- mise au compresseur par une transmission.
Avec tous ces procé- dés il se présente..l'inconvénient .de. perdes doubles, mécaniques
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et pneumatiques, dans le moteur et dans la machine opéra trice.
Ces pertes sont particulièrement élevées lorsqu'il s'agit de volumes relativement faibles à comprimer, et de hautes pressions auxquelles la compression doit s'opérer. Dans ces conditions, les compresseurs centrifuges par exemple deviennent fréquemment peu économiques. D'un autre côté, les compresseurs à piston demandent des moteurs à des nombres de tours relativement fai- bles, ou bien il sera nécessaire d'intercaler des mécanismes de transmission entre le moteur qui tourne toujours à un grand nombre de tours, et le compresseur à piston qui marche lente- ment; de cette façon on n'obtient pas non plus une solution du problème de la compression économique de faibles volumes à haute pression. De plus, les frais de construction des systèmes connus sont considérables.
Il parait tout naturel d'éviter ces difficultés en procédant à la compression directe d'agents en forme de gaz ou de vapeur, à l'aide d'un agent en forme de gaz ou de vapeur déjà sous pression. On connait ainsi par exemple la pompe Humphrey dans laquelle l'explosion d'un mélange inflammable se produisant directement au-dessus d'un volume d'eau emprisonné est utilisée comme force motrice. Avec ce procédé, il se pré- sente pourtant en face du problème posé à l'invention dont il s'agit ici, la différence fondamentale que la colonne d'eau, qui est à considérer comme constituant un piston mobile, ne se mélange pas avec l'agent de pression, savoir les gaz de combus- tion sous pression.
Un tel mélange est pourtant à craindre im- médiatement lorsqu'il s'agit de la compression d'un agent en forme de gaz ou de vapeur par un second agent en forme de gaz ou de vapeur déjà sous pression.
Cette crainte est pourtant immotivée. La présente invention met à ce sujet à profit une notion acquise dans le domaine des turbines à combustion par explosion, d'après laquel-
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le il est possible de chasser d'un récipient, un agent en forme de gaz ou de vapeur par un agent en forme de gaz ou de vapeur qui est sous pression plus forte et qui se dilate, sans que le mélange des deux agents l'un avec l'autre prenne des proportions inadmissibles. Comme un moyen pour déterminer cet effet, on a trouvé celui de donner certaines formes à la chambre et aux es- paces de raccordement entre le conduit d'amenée de l'agent sous pression et la chambre.
Ep exécutant ainsi par exemple la cham- bre sous forme de cylindre allongé, et en donnant une forme conique aux passages entre les parois allongées et les conduits d'amenée, on a réussi à obtenir une distribution uniforme de l'agent sous la pression la plus forte sur la section totale de la chambre, de sorte que l'agent sous pression avance à la façon d'un piston, et ne montre aucune tendance à se brouiller ou se mélanger avec l'agent qui doit être chassé.
Pour que le mouvement des soupapes nécessaires ne trouble pas le succès ainsi obtenu, on a établi le conduit entre ces soupapes et les passages coniques sous forme de diffuseur ou tube de Venturi, de sorte qu'il s'établit devant la chambre de soupape une sec- tion d'entrée qui est entourée de parois fixes, immobiles, et d'où commence un évasement constant du passage conique qui assu- re la distribution uniforme de l'agent sous pression la plus forte sur la section du récipient, et assure en même temps la formation d'une couche de séparation plane entre les deux agents, ainsi que l'avancement uniforme des agents contenus dans la récipient.
L'invention ne s'est pas arrêtée à cette notion de la première condition de solution du problème posé. Elle met à profit encore la notion qu'un procédé de compression ainsi établi en principe, n'est pourtant pas encore économique. Si l'on considère ce qui se passe dans la compression directe d'un agent en forme de gaz ou de vapeur par un agent sous plus fprte
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pression, on constate l'existence de deux sources de pertes qui décident de l'économie du procédé.
Lorsqu'un agent en forme de gaz ou de vapeur sous pression, entre dans une chambre fer- mée do tous côtés qui est déjà remplie d'un agent en forme de gaz ou de vapeur à comprimer, lorsque par suite de son entrée, il comprime de plus en plus l'agent en présence dans le réci- pient, et lorsqu'enfin la compression finale atteinte, il expul se l'agent comprimé, à travers un organe d'échappement ouvert, il est inévitable que lors de son entrée dans le récipient, l'agent sous haute pression se détende et passe d'une haute pression à une pression basse. Car sa pression à l'entrée doit dans tous les cas être supérieure à la pression de compression finale de l'agent à comprimer, tandis que celui-ci d'un autre côté, lors de l'entrée de l'agent sous pression dans la chambre de compression, possède encore la pression initiale.
Lors de l'entrée de l'agent sous pression dans la chambre de compres- sion, l'énergie qui réside dans cette différence de pression est donc transformée en grande vitesse. Mais ces vitesses ne pourront plus être retransformées en énergie de pression utili- sable, puisque la pression est donnée dans la chambre de com- pression.
Une seconde source de pertes se présente lorsqu'a- près la fin de la compression et l'expulsion de l'agent compri- mé étant terminée, il s'agira de purger la chambre de compres- sion du premier agent qui y est resté. Le reste de l'agent sous pression en présence dans la chambre de compression s'y trouve en effet sous une pression au moins égale à la pression de com- pression finale de l'agent comprimé. Ce reste contient donc encore une énergie considérable. Cette énergie devient libre lorsque le reste de l'agent sous pression est détendu à la pression sous laquelle il est chassé par l'agent à comprimer entrant à nouveau.
Puisque cette pression est supérieure.à la
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pression atmosphérique, il si produira une nouvelle perte lors- que l'agent sous pression, après avoir opéré la compression, sous la pression de chasse est détendu à la pression de l'at- mosphère.
Conformément à ces notions, le procédé qui fait l'objet de la présente invention et dont le but est de compri- mer directement des agents en forme de gaz ou de vapeur, au moyen d'un agent en forme de gaz ou de vapeur déjà sous pres- sion, est caractérisé en ce que l'un des agents est comprimé directement par détente de l'autre agent, avec formation et conservation d'une couche de séparation plane entre les deux agents.
Dans la suite de la réalisation de l'idée qui est à la base de l'invention, l'énergie qui devient libre dans des espaces à l'extérieur de la chambre de compression, lors de compression directe de l'un des agents par la détente de l'au- tre agent à la pression de compression, est utilisée avant l'en trée de l'agent détendu dans la chambre de compression; de plus on utilise avantageusement l'énergie qui devient libre pendant la libération et éventuellement pendant le délogement de l'agent sous pression de la chambre de compression. L'énergie libérée est convenablement transformée en travail mécanique, préféra- blement dans des turbines.
Notamment des étages de turbines établis comme étages à action permettent, comme on le sait, l'utilisation économique d'énergie d'écoulement où flux, cela encore dans des conditions de pression fort inconstantes.
D'après l'invention, la quantité d'énergie dépassant la mesure nécessaire pour produire une vitesse d'admission déterminée à la chambre de compression est transformée en énergie mécanique, tout au moins dans un étage de turbine auxiliaire. Il en est de même avec l'énergie que possède le reste de l'agent sous
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étant terminée. Cette énergie' également est utilisée dans au moins un étage de turbine.
Naturellement il entre dans le prin- cipe de l'invention que l'on peut aussi utiliser le même étage de turbine pour tirer profit de l'énergie, cela en l'interca- lant à l'aide d'organes de changement appropriés, une fois dans le chemin de l'agent sous pression qui entre, lors de la com- pression, et une autre fois dans le chemin de l'agent sous pression qui sort, après la compression. Une partie de l'éner- gie mécanique produite pourra alors par exemple servir pour la commande du compresseur centrifuge, lequel donne à l'agent à comprimer une pression initiale qui suffit pour chasser le res- tant d'agent sous pression hors de la chambre de compression.
L'invention n'est pourtant nullement limité non plus à cette utilisation de l'énergie gagnée.
Avec le nouveau procédé, la compression s'opère donc sans perte mécanique; il ne se présente plus que des per- tes d'écoulement et d'échange de chaleur, cela dans une mesure où toute influence sur l'économie du procédé de compression est absente. Le procédé présente une importance particulière lors- qu'il s'agit de la compression de volumes relativement faibles à de hautes pressions, puisque dans ces cas les pertes dans des compresseurs actionnés par des moteurs sont excessivement éle- vées. Le nouveau procédé donne en outre la possibilité d'une construction très légère des appareils pour opérer la compres- sion, cela particulièrement en combinaison avec des étages de turbines déjà présentes, puisque des récipients de volume cons- tant et de forme cylindrique, renfermant la chambre de compres- sion, peuvent être très légers;
il y a à prendre en considéra- tion encore que tout mécanisme de transmission de mouvement est supprimé.
Un champ d'application particulièrement avantageux pour, le nouveau procédé de compression s'ouvre dans les instal-
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lations da turbines à combustion par explosion, puisque dans ces installations, des agents sous pression sont produits par des détonations rythmiques d'un mélange inflammable, et se trouvent ainsi à disposition pour la compression d'un autre agent en for- me de gaz ou de vapeur. Selon la présente invention, il est donc proposé de produire l'agent sous pression servant à la compres- sion, par le moyen d'explosions rythmiques d'un mélange inflam- mable.
Une forme d'exécution particulièrement avantageuse du procédé est celle où les gaz de combustion, produits par déto- nation d'un mélange inflammable, compriment l'agent à comprimer, de préférence de l'air introduit dans une chambre de compres- sion, en remplissant cette chambre, et le poussent ensuite de- hors ; l'énergie des gaz de combustion libérée, correspondant à la chute de pression à employer, est transformée en travail mécanique dans des étages de turbine disposés entre la chambre d'explosion et la chambre de compression;
puis les gaz de com- bustion sont libérés de la chambre de compression ou éventuel- lement chassés de cette chambre par l'agent à comprimer à nou- veau qui vient la remplir, l'énergie contenue dans les gaz étant de nouveau transformée en travail mécanique dans des étages de turbine intercalés dans le trajet des gaz après la chambre de compression. La chambre d'explosion reste convenablement fermée du côté de la chambre de compression pendant l'expulsion des gaz de combustion de cette dernière chambre par l'agent à com- primer, et il y a ainsi une possibilité d'expulser simultané- ment le restant de gaz de combustion da la chambre d'explosion, convenablement encore par un étage de turbine.
Si l'agent à com- primer est amené à la chambre de compression après avoir déjà subi une compression préalable, il y a une possibilité de prati- quer cette compression préalable dans des compresseurs centrifu- ges travaillant économiquement par suite de l'élévation de pres-
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des grandes masses à comprimer. Puisque l'agent à comprimer se composera préférablement d'air, il y a la possibilité de con- duire l'air préalablement comprimé à la chambre d'explosion pour servir en même temps d'air de balayage. Au contraire, l'air porté à haute pression par les gaz de combustion dans la chambre de compression est convenablement amené à la chambre d'explosion comme air de remplissage ou de charge.
Le procédé trouve un emploi particulièrement avanta geux dans les turbines à combustion par explosion à plusieurs étages, où l'on a disposé des égalisateurs de pression pour égaliser la pression des gaz de combustion entre les différents étages de turbine. Ces égalisateurs ou compensateurs de pres- sion en soi nécessaires peuvent être établis sous forme de chambres de compression, de sorte que toujours dans la réalisa- tion de l'idée qui est à la base de l'invention, on est encore conduit à proposer la compression d'un agent en forme de gaz ou de vapeur dans des espaces de compensation de pression en soi connus, disposés entre les étages de turbine, au moyen des gaz de combustion dont il s'agit d'égaliser la pression.
Il entre pourtant aussi dans le principe de l'inven- tion d'utiliser l'énergie de l'agent sous pression qui devient libre pendant la compression de l'agent à comprimer, autrement qu'à la production d'énergie mécanique. Il y a par exemple des cas où l'agent à comprimer doit trouver emploi à haute tempéra- ture. Dans ces cas, la quantité d'énergie dépassant la mesure nécessaire pour produire une vitesse d'admission déterminée à la chambre de compression est transformée en chaleur sensible par tourbillonnement, et elle est en grande partie transportée à l'agent à comprimer par rayonnement et contact.
Pour la com- préhension de ce processus, il est nécessaire d'examiner un peu plus près ce qui se passe à la vidange d'une chambre d'explo- sion. Lorsqu,',On fait entrer les gaz de combustion sous pression
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venant de la chambre d'explosion dans un second espace à pres- sion plus faible, les gaz qui restent dans la chambre d'explo- sion se détendent adiabatiquement, abstraction faite de la cha- leur cédée aux parois. La température des gaz restant dans la chambre d'explosion baisse donc au cours de la vidange. L'éner- gie correspondant à cet abaissement de température est commu- niquée sous forme d'énergie cinétique aux gaz qui sortent, en s'ajoutant à l'ér.ergie de pression qui réside dans ces gaz eux-mêmes.
Lorsque maintenant l'énergie cinétique totale des gaz sortis de la chambre d'explosion est retransformée en cha- leur sensible par tourbillonnement, la température des gaz sor- tis doit naturellement être plus élevée que leur température primitive avec la chambre d'explosion entièrement pleine, et cela dans la mesure d'énergie thermique soustraite aux gaz restant dans la chambre d'explosion par rapport à l'état avec la chambre d'explosion entièrement pleine.
Le processus de vi- dange ou de décharge d'une chambre d'explosion dans une chambre à pression pus basse qui vient d'être décrit représente donc pour ainsi dire une pompe à chaleur, dans laquelle une partie de la chaleur qui avec la chambre d'explosion entièrement pleine résidait dans les gaz restant dans la chambre, est transportée à l'espace à pression plus basse dans lequel une partie des gaz a été vidée. Il s'établit donc dans l'espace dans lequel les gaz de combustion ont été vidés, une température relativement élevée, lors même que l'on tient compte de la cession de cha- leur à la paroi. Cette haute température est très propre à réa- liser une transmission de chaleur accrue par contact et rayonne- ment sur la plus petite surface de transmission thermique.
D'après l'invention, l'énergie libérée est donc transformée en chaleur sensible et transmise en grande partie à l'agent à com- primer. Cette transmission se fait convenablement par rayonne- ment et contact, avec balayage alternatifdes surfaces d'échange
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de chaleur, fournies par exemple par les parois du récipient de compression lui-même. Il est particulièrement avantageux de réchauffer l'agent à comprimer, déjà avant la compression, par l'agent détendu pendant la compression.
Mais on pourra aussi utiliser pour augmentation de la transmission de chaleur, l'é- nergie que possède le restant d'agent sous pression sortant de la chambre de compression après la fin da la compression; on établit ainsi par exemple à l'aide de grandes vitesses d'écou- lement, des tourbillons de courant qui augmentent très fort la transmission de chaleur.
Dans le cas en présence, il est aussi pratique de produire l'agent sous pression servant à la compression, par le moyen d'explosions rythmiques d'un mélange inflammable. Un pro- cédé particulièrement avantageux se passe de la façon suïvante les gaz de combustion produits par détonation d'un mélange in- flammable, compriment l'agent à comprimer, de préférence de l'air, introduit dans une chambre de compression, en remplis- sant cette chambre, et le poussent ensuite dehors ; l'énergie des gaz de combustion libérée, correspondant à la chute de pression à employer, est transformée en chaleur sensible dans un espace de tourbillonnement disposé entre la chambre d'explo- sion et la chambre de compression;
puis les gaz de combustion sont libérés de la chambre de compression ou éventuellement chassés de cette chambre par l'agent à comprimer à nouveau qui vient la remplir; l'énergie des gaz de combustion est utilisée pour l'augmentation de la transmission de chaleur dans des échangeurs de chaleur intercalés dans le trajet des gaz après la chambre de compression.
La chambre d'explosion reste convena blement fermée du côté de la chambre de compression pendant l'expulsion des gaz de combustion de cette dernière chambre par l'agent à comprimer, et pendant que s'opère cette expulsion, le restant de gaz de combustion est,expulsé de la chambre- d'ex-
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plosion, convenablement en passant par un étage de turbine ou par un échangeur de chaleur; l'agent à comprimer aussi bienque l'agent de balayage sont conduits à la chambre de compression préalablement comprimés.
Avec un tel procédé, on pourra par exemple recueillir la chaleur des parois d'espaces qui se vi- dent de l'agent sous pression ou la chaleur des parois de cham- bres de compression, et utiliser cette chaleur à la commande du compresseur centrifuge qui communique à l'agent à comprimer une pression initiale qui suffira pour l'expulsion du reste de l'agent sous pression de la chambre de compression. L'invention n'est pourtant nullement limitée à une telle utilisation de la chaleur des parois.
Un domaine d'application particulièrement approprié du procédé de compression décrit en dernier lieu s'ouvre dans des procédés chimiques, par exemple dans la production du vent pour les hauts fourneaux et pour des convertisseurs Bessemer ou Thomas. Pour la production du vent à l'usage des hauts four- neaux, on s'est jusqu'ici servi d'un procédé très compliqué, exigeant un ensemble d'appareils excessivement volumineux. Avec le gaz que donne le haut fourneau en marche, on actionne un mo- teur qui, à son tour, commande un compresseur. L'air ainsi com- primé est dans un procédé intermittent chauffé dans des appa- reils de Cowper dans lesquels on brûle de temps en temps du gaz de haut fourneau, pour souffler ultérieurement pendant un certain temps à travers ces appareils, le vent produit dans le compresseur, en vue d'absorption de chaleur.
L'ensemble des appareils est excessivement volumineux et coûteux.
En ce qui concerne le service des chambres d'explo- sion, les développements ci-dessus relatifs à l'utilisation de l'excédent d'énergie à la création d'énergie mécanique s'appli- quent d'une manière appropriée.
Les appareils pour la mise en pratique du procédé
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de l'invention peuvent être établis de nombreuses façons. Ils sont caractérisés notamment en ce que l'on a joint à des cham- bres d'explosion, des chambres de compression allongées, pour- vues d'extrémités qui diminuent en forme de cône, en vue de maintien d'une couche de séparation en forme de piston entre l'agent sous pression et l'agent à comprimer. Les extrémités des parties coniques des chambres de compression constituent avantageusement des diffuseurs de tubes de Venturi, et ces chambres sont pourvues de dispositifs pour les charger d'un agent à comprimer, convenablement comprimé au préalable, pour introduire et accumuler des gaz de combustion sous pression, et pour évacuer l'agent comprimé et les gaz de combustion.
Ces dispositifs pourront particulièrement trouver emploi dans des installations de turbines à combustion à plusieurs étages, entre les étages. Dans ce cas, la chambre de compression est en communication avec une chambre d'explosion qui la précède, con- venablement par l'intermédiaire d'un étage de turbine, avec un étage de turbine additionnel, avec un compresseur pour la four- niture de l'agent préalablement comprimé, et convenablement avec un réservoir pour l'agent comprimé, par l'intermédiaire d'organes d'entrée et de sortie contrôlés de préférence par de l'huile. Dans les turbines à combustion à plusieurs étages, le réservoir de compensation de pression prévu entre les étages de turbine serait à établir de façon correspondante.
Si le système doit être établi de façon que l'éner- gie d'écoulement de l'agent sous pression doit être utilisée pour transmission de chaleur à l'agent à comprimer, on dispose selon l'invention, entre les chambres d'explosion et de com- pression, des espaces de tourbillonnement dans lesquels l'éner- gie d'écoulement de l'agent sous pression est transformée en chaleur sensible avant l'entrée dans les chambres de compres- sion. Sortante de ;
la chambre de tourbillonnement, l'agent sous'
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pression, coulant à courant de/nouveau calmé autant que possi- ble, entre par la section la plus étroite dans la chambre de compression établie en forme de diffuseur ou tube de Venturi, de sorte que la couche de séparation en forme de piston reste maintenue dans ladite chambre. Pour que l'échange de chaleur entre l'agent sous pression et l'agent à comprimer soit aussi abondant que possible, les parois de la chambre de compression qui, au cours du mouvement de va-et-vient rythmique de la cou- che de séparation, sont balayées alternativement par les deux agents, ne sont convenablement pas refroidies ou ne sont refroi- dies que très peu, et elles sont revêtues de matériaux réfrac- taires.
Ces parois s'échauffent donc à haute température moyen- ne et transmettent une forte quantité de chaleur à l'agent à comprimer. Cet échange de chaleur est avantageusement secondé par des échangeurs de chaleur dans lesquels l'agent compresseur et l'agent.à comprimer sont portés à échange de chaleur avant la compression de ce dernier agent.
Il entre dans le principe de l'invention que celle- ci n'est pas limitée à l'état de corps simple de l'agent sous pression et de l'agent à comprimer. Il est évident que des mé- langes de gaz, des mélanges de vapeur et des mélanges de gaz et de vapeur, peuvent être employés aussi bien comme agent sous pression que comme agent à comprimer.
Les dessins annexés montrent à titre d'exemple une forme d'exécution du système ou ensemble d'appareils pour la mise en pratique du procédé selon l'invention.
Fig.l est une représentation schématique de la dis- position d'ensemble d'une installation pour la mise en prati- que du procédé avec production d'énergie mécanique ; les chambres d'explosion et de compression ainsi que les étages de turbine sont figurés en coupe longitudinale verticale.
Fig.2 donne des diagrammes en fonction du temps des
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variations de pression dans les chambres d'explosion et de com- pression.
Fig.3 est une représentation schématique de la dis- position d'ensemble d'une installation pour la mise en pratique du procédé avec transmission de chaleur accrue ; chambres d'explosion et de compression ainsi que l'échangeur de chaleur spécial sont figurés en coupe longitudinale verticale.
Fig.4 est une représentation schématique d'une for- me d'exécution légèrement changée par rapport à celle que mon- tre la figure 3, en ce que l'échangeur de chaleur additionnel est disposé derrière la chambre de compression.
Fig.5 est une représentation schématique de la dis- position d'ensemble d'une forme d'exécution où l'on a disposé des appareils de Cowper pour le chauffage ultérieur de l'agent comprimé, tandis que l'agent compresseur qui quitte les cham- bres d'explosion et de compression cède le restant de sa capa- cité de travail dans une turbine à gaz.
Figs.6 et 7 représentent respectivement en coupe longitudinale verticale et en coupe transversale (menée suivant la ligne VII-VII de la figure 6), une forme d'exécution spécia- le de la chambre de compfession., servant à l'augmentation de la transmission de chaleur.
Dans la figure 1, 1 désigne l'enveloppe de la roue de turbine d'une installation de turbine à combustion par explo sion comprenant une chambre d'explosion 2 et les roues de tur- bine 13 et 18; 3 est la chambre de compression, 4 un réservoir pour l'air comprimé, 5 un compresseur d'air, 6 la turbine à vapeur servant à actionner le co mpresseur. Les deux roues de turbine 13 et 18 sont accouplées ensemble et accouplées encore avec une génératrice électrique 26 pour la réception du travail cédé. Voici le fonctionnement de cette installation :
La chambre d'explosion 2 est d'abord chargée d'air
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de remplissage pris dans le réservoir 4 et conduit à la chambre par le tuyau 27 et les soupapes d'admission 7, tandis que l'in- troduc tion de combustible se fait par les injecteurs 8.
Le rem- plissage terminé, la chambre d'explosion renferme donc un mé- lange inflammable dont l'allumage se fait par les bougies 9.
La détonation terminée, la soupape 10 de la chambre 2 s'ouvre et laisse les gaz de combustion sous haute pression et chauf- fés à haute température libres d'arriver à la tuyère 11; par cette tuyère, les aubes 12 du botor 13 du premier étage de tur- bine sont injectées.
Les gaz de combustion qui ne sont que par- tiellement détendus dans les aubes 12 du rotor, s'écoulent en- suite dans la chambre de compression 3 étendue en longueur, et par suite du raccordement conique avec les parois longitudina- les de cette chambre, lesdits gaz s'étendent continuellement sur la section totale de la chambre, de sorte que l'air qui se trouve dans la chambre et qui a déjà été comprimé un peu au préalable, arrive à être comprimé par eux comme si c'était par un piston. Au moment où cette compression complémentaire de l'air dans la chambre de compression 3 aura atteint une limite finale prescrite, la soupape 14 s'ouvre de façon que l'air comprimé est chassé par les gaz de combustion qui le poussent par derrière, et entre donc dans le réservoir 4. Pendant ce temps la soupape 15 a été tenue fermée.
Aussitôt que les gaz de la combustion auront chassé l'air de la chambre de combus- tion 3 et l'auront poussé entièrement dans le réservoir 4 à travers la soupape ouverte 14, cette soupape se fermera tandis que la soupape 15 s'ouvrira. Les gaz de combustion qui remplis- sent la chambre de compression et qui se trouvent sous une pres= sion au moins égale à la pression finale de compression de l'air dans le réservoir 4, coulent maintenant vers la tuyère 16 et injectent ensuite l'aubage 17 du rotor 18.
En même temps les gaz de combustion se détendent hors de la chambre d'explosion 2,
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par la soupape 10 encore ouverte, par la tuyère 11 et l'aubage 12; ils se mélangent alors avec les gaz de combustion qui se détendent dans la chambre de compression 3, et ensemble avec ces gaz, ils coulent par la tuyère 16 à l'aubage 17, pour quit- ter la turbine à combustion par le tuyau d'échappement 19. Aus- sitôt que la pression des gaz de combustion encore renfermés dans la chambre de compression 3 est descendue approximative- ment au niveau de la pression de l'air de balayage du compres- seur 5 dans le conduit 20, la soupape 10 de la chambre d'explo- sion 2 se ferme et la soupape 21 s'ouvre en même temps.
Les gaz de combustion venant de la chambre d'explosion coulent mainte- nant par le conduit de jonction 22 à la tuyère 23,,pour injec- ter également l'aubage 17 du rotor 18. Avec cela la pression des gaz de combustion dans la chambre d'explosion 2 descend également au niveau de la pression de l'air de balayage du compresseur centrifuge 5 dans le conduit 20. Maintenant les sou papes 24 et 25 s'ouvrent. L'air de balayage qui, sous la pres- sion qui règne dans le conduit 20, fait son entrée dans la chambre d'explosion 2 et dans la chambre de compression 3, chas se devant lui ce qui reste de gaz de combustion dans lesdites chambres, et pousse ces restes de gaz par les tuyères correspon dantes 23 et 16 à l'aubage 17 du rotor 18.
Le balayage terminé, c'est-à-dire après expulsion de tous les gaz de combustion des chambres, les soupapes 21 et 15 ainsi que les soupapes à air de balayage 24 et 25 se ferment, Aussi bien la chambre d'explo- sion 2 que la chambre de compression 3 se trouvent maintenant remplies d'air frais comprimé au préalable, de façon que par introduction de l'air de remplissage et du combustible dans la,chambre d'explosion 2, le mélange inflammable nécessaire pour la détonation suivante puisse s'y former. Le processus ci-dessus décrit se répète alors, et ainsi de suite.
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dont se produisent chronologiquement les variations de pression dans les chambres d'explosion et de compression. Les ordonnées des deux diagrammes représentent les pressions tandis que les abscisses, communes aux deux diagrammes, représentent les temps.
Au point I du diagramme supérieur, la détonation dans la cham- bre d'explosion 2 est terminée et la hauteur maximum de pres- sion est atteinte. A ce moment la soupape 10 s'ouvre. Il se produit d'abord une certaine chute de pression # p provoquée par le remplissage de l'espace entre la soupape 10 et la tuyère
11. Au point II commence l'entrée des gaz de combustion dans la chambre de compression 3, de sorte que la pression dans cette chambre monte à partir du point II' du diagramme inférieur, tandis qu'en même temps la pression dans la chambre d'explosion
2 descend selon le diagramme supérieur de la figure 2. Au point
III' du diagramme inférieur, la compression finale demandée est atteinte dans la chambre de compression, de sorte que la soupa- pe 14 s'ouvre pour laisser l'air comprimé s'écouler dans le réservoir 4.
La ligne III'-IV' du diagramme inférieur corres- pond au passage de l'air comprimé dans ledit réservoir 4. Dans le point IV', la soupape à air 14 se ferme et la soupape de tuyère 15 s'ouvre. Par suite de l'ouverture de cette soupape 15 il se produit d'abord une chute de pression brusque # p' du point IV' au point V', puisque l'espace entre la soupape 15 et la tuyère 16 doit être rempli. A partir du point V' commence la détente hors de la chambre de compression 3 qui, simultané- ment avec la détente progressive hors de la chambre d'explosion
2 selon le diagramme supérieur, a lieu à travers la tuyère 16.
Au moment VI' la pression dans la chambre de compression 3 sera descendue au niveau de la pression d'air de balayage du com- presseur centrifuge 5 dans le conduit.20. A ce moment la soupa- pe à air de balayage 25 et la soupape d'échappement 21 de la chambre d'explosion 2 s'ouvrent, tandis qu'en même temps la
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soupape de tuyère 10 de cette chambre se ferme. Par suite de l'ouverture de la soupape 21, il se produit de nouveau une chu- te de pression # p" dans la chambre d'explosion 2, parce que l'espace entre la soupape 21 et la tuyère 23 doit être rempli.
La chute de pression ayant pris fin, la soupape à air de bala- yage 24 s'ouvre au moment VII. Le balayage de la chambre de compression 3 se fait à présent avec l'air de balayage qui entre par la soupape 25, à travers la soupape 15 et la tuyère
16 ; en même temps s'effectue le balayage de la chambre d'explo- sion 2 à l'aide de l'air entrant par la soupape 24 et s'écou- lant par la soupape 21 et la tuyère 23. Le balayage de la cham- bre d'explosion est terminé approximativement au point VIII, et celui de la chambre de compression est terminé approximative- ment au point VIII'. A ces moments VIII et VIII' se ferment donc les soupapes 21, 24 et 15,25. En même temps s'ouvrent les soupapes 7 de la chambre d'explosion et chargent cette chambre en même temps que l'injection de combustible s'effec- tue par les gicleurs 8.
Au moment IX il se trouve présent dans la chambre d'explosion, un mélange inflammable, de sorte que l'allumage puisse s'effectuer par les bougies 9. La détonation se produit de façon qu'au moment I la pression maximum des gaz de combustion se présente. A partir de ce moment, le jeu se répète comme on vient de le décrire.
Dans la figure 3, 28 est la chambre d'explosion,
29 la chambre de compression, 30 le compresseur pour l'air de charge eu de remplissage, 31 le compresseur d'air de balayage, et 32 la turbine de commande des compresseurs. Le refroidisse- ment des parties échauffées par les gaz de combustion se fait par de l'eau sous pression mise en circulation à l'aide de la pompe 33.
Cette pompe aspire l'eau de la chaudière 34 et la refoule de façon qu'elle revienne à celle-ci après avoir passé par le conduit 35, le serpentin de réchauffage 36, le conduit
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37, la botte de soupape 38, la chemise de refroidissement 39 de la chambre de compression 29, la botte de soupape 40 entre la chambre d'explosion 28 et la chambre de compression 29, la chemise de refroidissement 41 de la chambre d'explosion 28, le conduit 42 et finalement l'organe d'étranglement 43. L'eau sous pression circulant par l'action de la pompe s'échauffe sur ce parcours, et en se détendant dans l'organe d'étranglement 43, elle cède à la chaudière 34 une partie de sa masse sous forme de vapeur.
L'eau qui s'est vaporisée dans la chaudière 34 est remplacée dans le conduit 35 par de l'eau puisée dans le réser- voir 45 par la pompe 44, et envoyée par celle-ci dans le con- duit 46 menant au conduit 35. La vapeur dégagée dans la chau- dière 34 passe par le conduit 47 à travers les serpentins de surchauffage 48 dans le conduit 49, et alimente la turbine à vapeur 32 qui commande les compresseurs 30 et 31. Après avoir fourni du travail, la vapeur est condensée dans le condenseur 50, et l'eau de condensation coule dans le réservoir 45. Le procédé de service de l'installa tion qui ainsi a été décrite dans ses parties essentielles, est le suivant :
La chambre d'explosion 28 est d'abord chargée d'air de remplissage venant du compresseur 30 et introduit par les soupapes 51, tandis que l'introduction de combustible se fait par les gicleurs 52.
Le remplissage étant achevé, il y a donc dans la chambre d'explosion un mélange inflammable qui est allumé par les bougies 53. La détonation terminée, la soupape 54 de la chambre d'explosion s'ouvre et les gaz de la combus- tion chauffés à haute température s'échappent dans l'espace à tourbillonnement 55 ;
gaz de combustion partiellement déten- dus dans cet espace et chauffés à une température fortement accrue avec anéantissement de leur énergie d'écoulement intrin- sèque, s'écoulent par l'extrémité d'entrée 56 en forme de dif- fuseur ou tube de Venturi dans la chambre de compression 29
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étendue en longueur, et par suite du passage conique vers les parois allongées de cette chambre, les gaz en question se ré- pandent sur la section totale de la chambre de façon à cmpri- mer à la manière d'un piston, l'air déjà un peu comprimé au préalable et réchauffé qui se trouve dans la chambre.
Au moment où l'air dans la chambre de compression 29 ayant ainsi subi une compression additionnelle, atteint le degré de compression finale, la soupape 57 s'ouvre de façon que l'air comprimé, sous l'action des gaz de combustion qui le poussent par derrière, est chassé vers l'endroit d'utilisation qui n'est pas figuré dans le dessin. Pendant ce processus de compression et d'expul- sion, les parois de la chambre de compression 29, pourvues d'un revêtement intérieur réfractaire 58, sont balayées et chauffées par les gaz de combustion chauds, de sorte que lors de la période de travail suivante, elles échauffent efficace- ment par rayonnement et par contact l'air introduit à compri- mer.
En même temps, grâce à la température des gaz de combus- tion fortement accrue par tourbillonnement, il se produit une transmission active de chaleur des gaz de combustion à l'air au moyen de rayonnement et de contact à la couche en forme de piston qui sépare les deux agents. De cette façon il sera pos- sible de chauffer l'air à une température comme celle que l'on réalise par exemple dans les appareils de Cowper pour les hauts fourneaux.
Pendant le processus qui vient d'être décrit, la soupape 59 a été maintenue fermée. Aussitôt que l'air aura été délogé de la chambre de compression 29 par les gaz de la com- bustion, et qu'il aura été chassé en totalité vers l'endroit de consommation en passant par la soupape ouverte 57, cette soupape se ferme et la soupape 59 s'ouvre. Les gaz de combus- tion qui remplissent la chambre de compression et qui sont sou- mis à une pression qui est au moins égale à la pression
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de compression finale de l'air chassé à l'endroit de consomma- tion, passent maintenant par le conduit 60 à l'échangeur de chaleur 61, qu'ils quittent par le tuyau d'échappement 62.
Aussitôt que la pression des gaz de combustion encore présents dans la chambre de compression 29 sera descendue approximati- vement au niveau de la pression d'air de balayage du compres- seur 31 dans le conduit 63, la soupape 54 de la chambre d'ex- plosion 28 se ferme et en même temps la soupape 64 s'ouvre.
Les gaz de combustion venant de la chambre d'explosion coulent maintenant par le conduit de jonction 65 également à l'échan- geur de chaleur 61, qu'ils quittent aussi par le conduit d'échappement 62. Avec cela, la pression des gaz de combustion dans la chambre d'explosion 28 descend aussi au niveau de la pression d'air de balayage du compresseur centrifuge 31 dans le conduit 66. Les soupapes 67 et 68 s'ouvrent maintenant.
L'air de balayage qui, sous la pfession qui règne dans le con- duit 66, entre dans la chambre d'explosion 28, et l'air de balayage encore qui entre dans la chambre de compression 29 par le conduit 63, l'échangeur de chaleur 61 et le conduit 69, chasse devant lui ce qui reste de gaz de combustion dans les- dites chambres, et pousse ces restes de gaz à l'échangeur de chaleur 61, à travers les soupapes 64 et 59, par les conduits correspondants 65 et 60. Le balayage terminé, c'est-à-dire après expulsion de tous les gaz de combustion des chambres, les soupapes 64 et 59 ainsi que les soupapes à air de balayage 67 et 68 se ferment.
Les chambres d'explosion 28 et de compres- sion 29 sont remplies d'air pur, comprimé au préalable, de aorte qu'il puisse se former dans la chambre d'explosion, - par introduction dans celle-ci de l'air de remplissage sous pression plus forte venant du compresseur 30, et par introduc- tion de combustible,- le mélange inflammable nécessaire pour la détonation suivante. L'alimentation périodique en combusti-
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ble des gicleurs 52 se fait par la pompe à combustible 71 à travers les conduits 70; cette pompe ainsi que le distributeur d'huile 72 qui contrôle les soupapes sont commandés par le moteur 73.
Le contrôle des soupapes s'opère de façon connue à l'aide d'huile sous pression, produite dans la pompe à huile 74; cette huile passe par le conduit 75 au distributeur d'huile 72, d'où elle est distribuée aux différents conduits à huile sous pression 76 à 82, lesquels mènent aux pistons de commande correspondants 83 à 89 des soupapes 51, 84, 85, 86, 68, 57 et
67. L'huile sous pression fait mouvoir les pistons de manière connue en vainquant la pression des ressorts antagonistes.
La forme d'exécution selon la figure 4 diffère de celle selon la figure 3 par certaines dispositions qui vont être décrites ci-après. Les mêmes chiffres désignent ici les mêmes organes que dans la figure 3. La circulation du réfrigé- rant diffère de celle selon la figure 3 en ce que l'agent de refroidissement réchauffé dans le serpentin 36 ne coule pas directement dans les chemises de refroidissement 38,39 de la chambre de compression 29, mais est conduite d'abord dans les chemises de refroidissement 41 de la chambre d'explosion 28; ce n'est qu'après avoir été réchauffé- dans ces chemises 41 que l'agent en question entre dans les chemises de refroidisse= ment 38, 39 et 40, de la chambre de compression 29, et les quitte réchauffé: encore par le conduit 42.
Par ce conduit, l'eau de refroidissement coule comme d'usage à la soupape de réduction de pression 43.
De plus, la chambre d'explosion 28 n'est pas ici alimentée de combustible liquide comme elle l'est selon la figure 3, mais elle est alimentée de combustible gazeux. Le gaz est comprimé dans un compresseur 71a qui remplace la pom- pe à combustible 71 selon la figure 3, et le gaz comprimé est ensuite envoyé dans la chambre, d'explosion 28 à travers, les
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raccords 70 et à travers des'canaux spéciaux 52a des organes d'admission d'air de remplissage 51, remplaçant les gicleurs
52 selon la figure 3,,
Mais ce qui constitue pourtant la différence prin- cipale entre les deux formes d'exécution, c'est la disposition de l'échangeur additionnel 61.
En effet, tandis que selon la figure 3; l'air finalement comprimé est conduit au loin sans réchauffage ultérieur, il est d'après la figure 4, après l'ou- verture de la soupape 57, envoyé par le conduit 90 dans l'échan geur de chaleur 61, qu'il quitte par le conduit 91 après avoir été réchauffé. Grâce au fait que dans l'installation selon la figure 3, l'air à comprimer est déjà réchauffé avant la com- pression, il atteint (contrairement à ce qui est le cas avec l'installation selon la figure 4), par compression dans la cham bre de compression 29 et sous l'action du contact direct avec l'agent de compression et avec les parois chauffées de la cham- bre de compression, de si hautes températures que l'on ne pour- ra pas l'amener à un échangeur de chaleur établi comme d'usage, sans risque de destruction prématurée de cet appareil.
Par con- séquent, la forme d'exécution selon la figure 4, plus simple, convient mieux pour des températures d'air moins élevées, tandis que la-forme d'exécution selon la figure 3 est à préfé- rer lorsque l'air doit être chauffé à des températures plus élevées.
Dans les cas où il s'agit de prévoir les deux éven- tualités, c'est la forme d'exécution selon la figure 5 qui convient. Les chiffres de référence correspondent ici encore à ceux des figures 3 et 4. Il manque ici complètement un échan- geur de chaleur additionnel 61, de sorte que les gaz qui s'échappent de la chambre d'explosion 28 et de la chambre de compression 29 sont conduits par des raccords spéciaux 65 et 60 ainsi que par un tuyau 92 dans la turbine à gaz 93, dans la-
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quelle ils cèdent le reste de(leur capacité de travail; ladite turbine à gaz 93 ensemble avec la turbine à vapeur 32 fournit alors le traail nécessaire pour la commande des compresseurs 71, 30 et 31.
L'air finalement comprimé est par la soupape ouverte 57 et par le conduit 90 envoyé dans un échangeur de chaleur 94, disposé à la faon des appareils Cowper connus.
On sait que dans ces appareils on brûle à intervalles du com- bustible et de l'air que l'on introduit en 96 et 97, de sorte que les briques réfractaires dont ces appareils se composent, s'échauffent fortement. Les produits de la combustion sont évacués en 98. Si l'on introduit maintenant l'air comprimé par le conduit 90 et par le raccord 95, il s'échauffe forte- ment aux canaux de guidage réfractaires:de l'appareil Cowper
94, et à cet état de chauffage à haute température, il peut être retiré en 91.
Dans toutes les dispositions représentées dans les dessins, il parait nécessaire de pousser à un degré maximum la transmission de chaleur entre l'air à comprimer et les gaz de combustion à l'intérieur de la chambre de compression. Les figures 6 et 7 représentent une forme d'exécu tion de la cham- bre de compression qui en donne la possibilité. La partie cy- lindrique 96 de la chambre de compression 29, pourvue encore ici d'extrémités coniques, l'une pour l'entrée, l'autre pour la sortie, est représentée sous une forme raccourcie pour per- mettre d'exécuter le dessin à une échelle plus grande que celle des autres figures des dessins annexés. La chambre de compres- sion est encore pourvue d'un revêtement intérieur réfractaire et isolant 58, et elle est entourée d'espaces de refroidisse- ment ou chemises 39.
De préférence dans la partie cylindrique de la chambre de compression, on a monté des bagues 97 intro- duites concentriquement les unes dans les autres, et faites de matières quir-résistent à de hautes températures, telles que des
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aciers ou das alliages spéciaux; ces bagues, d'une part, aug- mentent dans des proportions excessivement fortes l'aire des surfaces de transmission de chaleur, mais d'autre part elles ne troublent pas l'écoulement des gaz, et notamment pas la compression progressive, opérée à la façon d'une compression par piston sur l'agent à comprimer, par l'agent sous pression servant à la compression.
A la place des garnitures 97 en forme de bagues introduites concentriquement les unes dans les autres, on pourra employer des garnitures de toutes autres formes appropriées, pourvu qu'elles ne troublent pas l'écoule- ment des gaz et des vapeurs. Les garnitures individuelles sont tenues écartées les unes des autres à la distance voulue par des nervures 98 et 99.
- REVENDICATIONS -
1- Procédé de compression d'agents en forme de gaz ou de vapeur, au moyen d'un agent en forme de gaz ou de vapeur déjà sous pression, caractérisé en ce que l'un des ages est comprimé directement par détente de l'autre agent, avec forma- tion et conservation d'une couche de séparation plane entre les deux agents.
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A process for the direct compression of agents in the form of gas or vapor, by means of an agent in the form of gas or vapor already under pressure.
Processes for the indirect compression of agents in gas or vapor form have already been known, using agents in the form of gas or vapor already under pressure. The agent was introduced in the form of a pressurized gas or vapor, in the form of compressed air, vapor or pressurized gas, into engines, such as piston steam engines, steam turbines, engines. compressed air, etc. .., and with these engines were coupled machines for the compression of an agent in the form of gas or vapor, such as air, nitrogen, etc ..; with combustion engines, gas or vapor-like agent under pressure was produced in a combustion chamber, and the energy of the pressurized agent was transmitted to the compressor by a transmission.
With all these processes there is the disadvantage of. double losses, mechanical
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and tires, in the engine and in the operating machine.
These losses are particularly high when it comes to relatively small volumes to be compressed, and high pressures at which the compression must take place. Under these conditions, centrifugal compressors, for example, frequently become uneconomical. On the other hand, reciprocating compressors require engines with relatively low numbers of revolutions, or else it will be necessary to insert transmission mechanisms between the engine, which always revs at a large number of revolutions, and the engine. slow running piston compressor; in this way a solution to the problem of economical compression of low volumes at high pressure is also not obtained. In addition, the construction costs of known systems are considerable.
It seems natural to avoid these difficulties by proceeding to the direct compression of agents in the form of gas or vapor, using an agent in the form of gas or vapor already under pressure. Thus, for example, the Humphrey pump is known, in which the explosion of a flammable mixture occurring directly above a trapped volume of water is used as a driving force. With this process, however, it is faced with the problem posed by the invention in question here, the fundamental difference that the water column, which is to be considered as constituting a mobile piston, does not mix. with the pressure medium, namely pressurized combustion gases.
Such a mixture is, however, to be immediately feared when it comes to the compression of an agent in the form of gas or vapor by a second agent in the form of gas or vapor already under pressure.
This fear is however unmotivated. In this regard, the present invention makes use of a concept acquired in the field of explosion-combustion turbines, according to which
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it is possible to expel an agent in the form of gas or vapor from a container by an agent in the form of gas or vapor which is under higher pressure and which expands, without the mixture of the two agents. one with the other takes on inadmissible proportions. As a means of determining this effect, it has been found that of giving certain shapes to the chamber and to the connection spaces between the conduit for supplying the pressurized agent and the chamber.
By thus making the chamber, for example, in the form of an elongated cylinder, and by giving a conical shape to the passages between the elongated walls and the supply ducts, it has been possible to obtain a uniform distribution of the agent under the highest pressure. stronger over the entire section of the chamber, so that the pressurized agent advances piston-like, and shows no tendency to scramble or mix with the agent to be expelled.
So that the movement of the necessary valves does not disturb the success thus obtained, the conduit between these valves and the conical passages has been established in the form of a diffuser or Venturi tube, so that it is established in front of the valve chamber. inlet section which is surrounded by fixed, immobile walls, and from which begins a constant flaring of the conical passage which ensures the uniform distribution of the medium under the strongest pressure on the section of the container, and ensures at the same time the formation of a flat separating layer between the two agents, as well as the uniform advancement of the agents contained in the container.
The invention did not stop at this notion of the first condition for the solution of the problem posed. It also takes advantage of the notion that a compression process thus established in principle is not yet economical. If we consider what happens in the direct compression of an agent in the form of gas or vapor by a lighter agent
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pressure, there are two sources of losses which determine the economy of the process.
When an agent in the form of a gas or vapor under pressure enters a closed chamber on all sides which is already filled with an agent in the form of a gas or vapor to be compressed, when as a result of its entry it compresses more and more the agent present in the container, and when finally the final compression reached, it expels the compressed agent, through an open exhaust member, it is inevitable that on its entry in the container, the high pressure medium expands and changes from high pressure to low pressure. Because its pressure at the inlet must in all cases be greater than the final compression pressure of the agent to be compressed, while the latter, on the other hand, when the agent under pressure enters the compression chamber, still has the initial pressure.
When the medium under pressure enters the compression chamber, the energy which resides in this pressure difference is therefore transformed into high speed. But these speeds can no longer be converted back into usable pressure energy, since the pressure is given in the compression chamber.
A second source of losses arises when, near the end of the compression and the expulsion of the compressed agent having been completed, it will be a question of purging the compression chamber of the first agent which remained there. . The remainder of the pressurized agent present in the compression chamber is in fact there under a pressure at least equal to the final compression pressure of the compressed agent. This remainder therefore still contains considerable energy. This energy becomes free when the remainder of the pressurized agent is relaxed to the pressure under which it is driven out by the incoming squeezing agent.
Since this pressure is greater than the
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atmospheric pressure, it will produce a further loss when the agent under pressure, after having operated the compression, under the expelling pressure is relaxed to the pressure of the atmosphere.
In accordance with these concepts, the process which is the subject of the present invention and the object of which is to directly compress agents in the form of gas or vapor, by means of an agent in the form of gas or vapor already under pressure, is characterized in that one of the agents is compressed directly by expansion of the other agent, with formation and preservation of a flat separating layer between the two agents.
Following the realization of the idea which is at the basis of the invention, the energy which becomes free in spaces outside the compression chamber, during direct compression of one of the agents by the expansion of the other agent to the compression pressure is used before the entry of the expanded agent into the compression chamber; in addition, the energy which becomes free during the release and possibly during the dislodging of the agent under pressure from the compression chamber is advantageously used. The released energy is suitably transformed into mechanical work, preferably in turbines.
In particular, turbine stages established as action stages allow, as is known, the economical use of flow or flow energy, again under very inconstant pressure conditions.
According to the invention, the quantity of energy exceeding the measure necessary to produce a determined admission speed to the compression chamber is transformed into mechanical energy, at least in an auxiliary turbine stage. It is the same with the energy possessed by the rest of the agent under
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press1ioî -, - eô-rtant 1 ;: cpaJÍbrr <\ - c :: np \ ol1J,, ¯l copressi8n¯
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being completed. This energy is also used in at least one turbine stage.
Of course, it is part of the principle of the invention that it is also possible to use the same turbine stage to take advantage of the energy, by interconnecting it with the aid of suitable change members, once in the path of the entering pressurized agent, during compression, and once again in the path of the exiting pressurized agent, after compression. Part of the mechanical energy produced can then be used, for example, to control the centrifugal compressor, which gives the agent to be compressed an initial pressure which is sufficient to expel the remaining agent under pressure from the chamber. compression.
However, the invention is in no way limited either to this use of the energy gained.
With the new process, compression therefore takes place without mechanical loss; all that is left is flow and heat exchange losses, insofar as there is no influence on the economy of the compression process. The process is of particular importance when it comes to compressing relatively small volumes at high pressures, since in these cases the losses in compressors driven by motors are excessively high. The new process also gives the possibility of a very light construction of the apparatuses to operate the compression, this particularly in combination with stages of turbines already present, since containers of constant volume and of cylindrical shape, containing the compression chamber, can be very light;
it should also be taken into account that any mechanism for transmitting movement is eliminated.
A particularly advantageous field of application for, the new compression process opens in the instal-
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lations of combustion turbines by explosion, since in these installations pressurized agents are produced by rhythmic detonations of a flammable mixture, and are thus available for the compression of another agent in the form of gas or of steam. According to the present invention, therefore, it is proposed to produce the pressurized agent serving for the compression by means of rhythmic explosions of a flammable mixture.
A particularly advantageous embodiment of the process is that in which the combustion gases produced by detonation of a flammable mixture compress the agent to be compressed, preferably air introduced into a compression chamber, by filling this chamber, and then pushing it out; the energy of the combustion gases released, corresponding to the pressure drop to be used, is transformed into mechanical work in the turbine stages arranged between the explosion chamber and the compression chamber;
then the combustion gases are released from the compression chamber or possibly expelled from this chamber by the agent to be compressed again which fills it, the energy contained in the gases being again transformed into work mechanical in turbine stages interposed in the gas path after the compression chamber. The explosion chamber remains suitably closed on the side of the compression chamber during the expulsion of the combustion gases from the latter chamber by the agent to be compressed, and there is thus a possibility of simultaneously expelling the gas. remaining combustion gas from the explosion chamber, suitably still via a turbine stage.
If the medium to be compressed is brought to the compression chamber after having already undergone a preliminary compression, there is a possibility of practicing this preliminary compression in centrifugal compressors working economically as a result of the increase in pressure. near-
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large masses to be compressed. Since the medium to be compressed will preferably consist of air, there is the possibility of leading the pre-compressed air to the explosion chamber to serve at the same time as purging air. On the contrary, the air brought to high pressure by the combustion gases in the compression chamber is suitably supplied to the explosion chamber as filling or charge air.
The process finds particularly advantageous use in multistage explosion combustion turbines, where pressure equalizers have been arranged to equalize the pressure of the combustion gases between the different turbine stages. These inherently necessary pressure equalizers or compensators can be set up in the form of compression chambers, so that still in the realization of the idea which is the basis of the invention, one is still led to propose the compression of an agent in the form of gas or vapor in pressure compensation spaces known per se, arranged between the turbine stages, by means of the combustion gases, the pressure of which is to equalize.
However, it is also part of the principle of the invention to use the energy of the pressurized agent which becomes free during the compression of the agent to be compressed, other than for the production of mechanical energy. There are, for example, cases where the agent to be compressed has to find use at high temperature. In these cases, the amount of energy exceeding the extent necessary to produce a determined inlet velocity to the compression chamber is transformed into sensible heat by swirling, and it is largely transported to the medium to be compressed by radiation and contact.
To understand this process, it is necessary to take a closer look at what happens when an explosion chamber is emptied. When the combustion gases are introduced under pressure
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Coming from the explosion chamber into a second, lower pressure space, the gases remaining in the explosion chamber expand adiabatically, regardless of the heat released to the walls. The temperature of the gases remaining in the explosion chamber therefore drops during emptying. The energy corresponding to this lowering of temperature is communicated in the form of kinetic energy to the exiting gases, in addition to the pressure energy which resides in these gases themselves.
When now the total kinetic energy of the gases leaving the explosion chamber is transformed back into sensible heat by swirling, the temperature of the gases released must naturally be higher than their original temperature with the explosion chamber fully full. , and this in the measurement of thermal energy subtracted from the gases remaining in the explosion chamber compared to the state with the fully full explosion chamber.
The process of emptying or discharging an explosion chamber into a lower pressure chamber which has just been described therefore represents, so to speak, a heat pump, in which part of the heat which with the chamber fully full explosion resided in the gases remaining in the chamber, is transported to the lower pressure space into which some of the gases have been vented. A relatively high temperature is therefore established in the space in which the combustion gases have been emptied, even when account is taken of the heat transfer to the wall. This high temperature is very suitable for achieving increased heat transfer by contact and radiation on the smaller heat transfer surface.
According to the invention, the energy released is therefore converted into sensible heat and transmitted in large part to the agent to be compressed. This transmission takes place suitably by radiation and contact, with alternating sweeping of the exchange surfaces.
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of heat, supplied for example by the walls of the compression vessel itself. It is particularly advantageous to heat the agent to be compressed, already before the compression, by the agent relaxed during the compression.
However, it is also possible to use, to increase the heat transmission, the energy possessed by the remainder of the pressurized agent leaving the compression chamber after the end of the compression; Thus, for example, by means of high flow speeds, current vortices are established which greatly increase the heat transfer.
In the present case, it is also practical to produce the pressurized agent serving for compression, by means of rhythmic explosions of a flammable mixture. A particularly advantageous process takes place as follows: the combustion gases produced by detonation of an inflammable mixture compress the agent to be compressed, preferably air, introduced into a compression chamber, filled with it. - leaving this room, and then pushing him out; the energy of the combustion gases released, corresponding to the pressure drop to be used, is transformed into sensible heat in a swirl space arranged between the explosion chamber and the compression chamber;
then the combustion gases are released from the compression chamber or possibly expelled from this chamber by the agent to be compressed again which fills it; the energy of the combustion gases is used for the increase of heat transmission in heat exchangers inserted in the gas path after the compression chamber.
The explosion chamber remains suitably closed on the side of the compression chamber during the expulsion of the combustion gases from the latter chamber by the agent to be compressed, and while this expulsion takes place, the remainder of the combustion gas is, expelled from the chamber of ex-
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plosion, suitably passing through a turbine stage or through a heat exchanger; the agent to be compressed as well as the scavenging agent are led to the compression chamber previously compressed.
With such a method, it will be possible, for example, to collect the heat from the walls of spaces which evacuate the pressurized agent or the heat from the walls of compression chambers, and use this heat to control the centrifugal compressor which communicates to the agent to be compressed an initial pressure which will be sufficient for the expulsion of the remainder of the agent under pressure from the compression chamber. The invention is however in no way limited to such use of heat from the walls.
A particularly suitable field of application of the compression process described last opens up in chemical processes, for example in the production of wind for blast furnaces and for Bessemer or Thomas converters. For the production of wind for use in blast furnaces, a very complicated process has hitherto been used, requiring an excessively large set of apparatus. With the gas from the blast furnace running, an engine is activated which in turn drives a compressor. The air thus compressed is in an intermittent process heated in Cowper apparatus in which blast furnace gas is occasionally burned, in order to subsequently blow for a certain time through these apparatus, the wind produced in the apparatus. the compressor, in order to absorb heat.
The set of devices is excessively large and expensive.
With regard to the service of the explosion chambers, the above developments relating to the use of the excess energy for the creation of mechanical energy apply appropriately.
Apparatus for carrying out the process
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of the invention can be established in many ways. They are characterized in particular in that one has joined to the explosion chambers, elongated compression chambers, provided with ends which decrease in the shape of a cone, with a view to maintaining a separation layer. in the form of a piston between the medium under pressure and the medium to be compressed. The ends of the conical parts of the compression chambers advantageously constitute Venturi tube diffusers, and these chambers are provided with devices for charging them with an agent to be compressed, suitably compressed beforehand, in order to introduce and accumulate pressurized combustion gases. , and to evacuate the compressed agent and the combustion gases.
These devices can particularly find use in installations of combustion turbines with several stages, between stages. In this case, the compression chamber is in communication with an explosion chamber which precedes it, suitably via a turbine stage, with an additional turbine stage, with a compressor for the supply. agent previously compressed, and suitably with a reservoir for the compressed agent, by means of inlet and outlet members preferably controlled by oil. In multistage combustion turbines, the pressure compensation tank provided between the turbine stages would have to be established correspondingly.
If the system is to be set up in such a way that the energy flowing from the pressurized medium is to be used for the transfer of heat to the medium to be compressed, according to the invention, between the explosion chambers is arranged and compression, swirl spaces in which the energy flowing from the pressurized medium is transformed into sensible heat before entering the compression chambers. Coming out of;
the swirl chamber, the agent under '
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pressure, flowing in / again calmed down as much as possible, enters through the narrowest section into the established compression chamber in the form of a diffuser or Venturi tube, so that the piston-shaped separation layer remains in said room. In order that the heat exchange between the pressurized medium and the medium to be compressed is as abundant as possible, the walls of the compression chamber which, during the rhythmic back and forth movement of the layer separation, are swept alternately by the two agents, are not adequately cooled or are cooled only slightly, and they are coated with refractory materials.
These walls therefore heat up to a high average temperature and transmit a large quantity of heat to the agent to be compressed. This heat exchange is advantageously supported by heat exchangers in which the compressing agent and the agent to be compressed are brought to heat exchange before the compression of the latter agent.
It is the principle of the invention that the latter is not limited to the state of a single body of the agent under pressure and of the agent to be compressed. It is obvious that mixtures of gases, mixtures of steam and mixtures of gases and steam, can be employed both as a pressurized agent and as a compressing agent.
The appended drawings show by way of example one embodiment of the system or set of apparatuses for the practice of the method according to the invention.
Fig. 1 is a schematic representation of the overall arrangement of an installation for carrying out the process with production of mechanical energy; the explosion and compression chambers as well as the turbine stages are shown in vertical longitudinal section.
Fig. 2 gives diagrams as a function of the time of the
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pressure variations in the explosion and compression chambers.
Fig.3 is a schematic representation of the overall arrangement of a plant for carrying out the process with increased heat transmission; Explosion and compression chambers as well as the special heat exchanger are shown in vertical longitudinal section.
Fig. 4 is a schematic representation of an embodiment slightly changed from that shown in Fig. 3, in that the additional heat exchanger is disposed behind the compression chamber.
Fig. 5 is a schematic representation of the overall arrangement of an embodiment in which Cowper apparatus has been placed for the subsequent heating of the compressed agent, while the compressing agent which leaves the explosion and compression chambers give up the remainder of their working capacity in a gas turbine.
Figs. 6 and 7 represent respectively in vertical longitudinal section and in transverse section (taken along the line VII-VII of Fig. 6), a special embodiment of the compression chamber, serving to increase the pressure. heat transmission.
In FIG. 1, 1 denotes the casing of the turbine wheel of a combustion combustion turbine installation comprising an explosion chamber 2 and the turbine wheels 13 and 18; 3 is the compression chamber, 4 a reservoir for compressed air, 5 an air compressor, 6 the steam turbine for operating the compressor. The two turbine wheels 13 and 18 are coupled together and again coupled with an electric generator 26 for receiving the surrendered work. Here is how this installation works:
The explosion chamber 2 is first charged with air
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filler taken from tank 4 and leads to the chamber through pipe 27 and intake valves 7, while fuel is introduced through injectors 8.
When filling is complete, the explosion chamber therefore contains a flammable mixture which is ignited by the spark plugs 9.
When the detonation is finished, the valve 10 of chamber 2 opens and leaves the combustion gases under high pressure and heated at high temperature free to reach the nozzle 11; through this nozzle, the vanes 12 of the botor 13 of the first turbine stage are injected.
The combustion gases which are only partially expanded in the blades 12 of the rotor then flow into the lengthwise compression chamber 3, and as a result of the conical connection with the longitudinal walls of this chamber , said gases extend continuously over the total section of the chamber, so that the air which is in the chamber and which has already been compressed a little beforehand, happens to be compressed by them as if it were by A piston. When this additional compression of the air in the compression chamber 3 has reached a prescribed final limit, the valve 14 opens so that the compressed air is expelled by the combustion gases which push it from behind, and therefore enters the reservoir 4. During this time the valve 15 has been kept closed.
As soon as the combustion gases have forced the air out of the combustion chamber 3 and pushed it fully into the tank 4 through the open valve 14, this valve will close while the valve 15 will open. The combustion gases which fill the compression chamber and which are under a pressure at least equal to the final compression pressure of the air in the tank 4, now flow towards the nozzle 16 and then inject the air. rotor blade 17 18.
At the same time, the combustion gases are released from the explosion chamber 2,
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by the valve 10 still open, by the nozzle 11 and the blade 12; they then mix with the combustion gases which expand in the compression chamber 3, and together with these gases, they flow through the nozzle 16 to the blading 17, to leave the combustion turbine through the exhaust pipe. exhaust 19. As soon as the pressure of the combustion gases still contained in the compression chamber 3 has dropped to approximately the level of the pressure of the purging air of the compressor 5 in the duct 20, the valve 10 of the explosion chamber 2 closes and the valve 21 opens at the same time.
The combustion gases from the explosion chamber now flow through the connecting duct 22 to the nozzle 23, also to inject the blading 17 of the rotor 18. Thereby the pressure of the combustion gases in the nozzle. explosion chamber 2 also drops to the level of the pressure of the purging air of the centrifugal compressor 5 in the duct 20. Now the valves 24 and 25 open. The purging air which, under the pressure which prevails in the duct 20, enters the explosion chamber 2 and the compression chamber 3, throws out in front of it what remains of the combustion gas in said chambers, and pushes these gas remains through the corresponding nozzles 23 and 16 to the blading 17 of the rotor 18.
When the purging is completed, i.e. after all the combustion gases have been expelled from the chambers, the valves 21 and 15 as well as the purging air valves 24 and 25 are closed, as well as the explosion chamber 2 that the compression chamber 3 are now filled with fresh compressed air beforehand, so that by introducing the filling air and fuel into the explosion chamber 2, the flammable mixture necessary for the next detonation can train there. The above described process is then repeated, and so on.
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which chronologically occur the pressure variations in the explosion and compression chambers. The ordinates of the two diagrams represent the pressures while the abscissas, common to both diagrams, represent the times.
At point I of the upper diagram, the detonation in explosion chamber 2 is terminated and the maximum pressure height is reached. At this time the valve 10 opens. There first occurs a certain pressure drop # p caused by the filling of the space between the valve 10 and the nozzle
11. At point II begins the entry of combustion gases into the compression chamber 3, so that the pressure in this chamber rises from point II 'of the lower diagram, while at the same time the pressure in the chamber explosion
2 descends according to the upper diagram of figure 2. At point
III 'of the lower diagram, the final required compression is reached in the compression chamber, so that the valve 14 opens to allow the compressed air to flow into the reservoir 4.
Line III'-IV 'of the lower diagram corresponds to the passage of the compressed air in said reservoir 4. In point IV', the air valve 14 closes and the nozzle valve 15 opens. As a result of opening this valve 15 there first occurs a sudden pressure drop # p 'from point IV' to point V ', since the space between valve 15 and nozzle 16 has to be filled. From point V 'begins the expansion out of the compression chamber 3 which, simultaneously with the progressive expansion out of the explosion chamber
2 according to the upper diagram, takes place through the nozzle 16.
At time VI 'the pressure in the compression chamber 3 will drop to the level of the purge air pressure of the centrifugal compressor 5 in the duct. 20. At this moment the purging air valve 25 and the exhaust valve 21 of the explosion chamber 2 open, while at the same time the
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nozzle valve 10 of this chamber closes. As a result of the opening of the valve 21, there is again a pressure drop # p "in the explosion chamber 2, because the space between the valve 21 and the nozzle 23 has to be filled.
When the pressure drop has ended, the purge air valve 24 opens at time VII. The purging of the compression chamber 3 is now done with the purging air which enters through the valve 25, through the valve 15 and the nozzle
16; at the same time, the explosion chamber 2 is flushed with the aid of the air entering through valve 24 and flowing through valve 21 and nozzle 23. Scanning of the chamber - explosion breeze is completed approximately at point VIII, and that of the compression chamber is completed approximately at point VIII '. At these times VIII and VIII 'therefore close the valves 21, 24 and 15,25. At the same time the valves 7 of the explosion chamber open and charge this chamber at the same time as the fuel injection is carried out by the jets 8.
At moment IX there is present in the explosion chamber, a flammable mixture, so that ignition can take place by spark plugs 9. Detonation occurs so that at moment I the maximum pressure of the gases of combustion occurs. From this moment on, the game repeats itself as described above.
In figure 3, 28 is the explosion chamber,
29 the compression chamber, 30 the compressor for the charge air or filling, 31 the purge air compressor, and 32 the compressor control turbine. The parts heated by the combustion gases are cooled by pressurized water circulated using pump 33.
This pump sucks the water from the boiler 34 and delivers it so that it returns to the latter after having passed through the duct 35, the reheating coil 36, the duct
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37, the valve boot 38, the cooling jacket 39 of the compression chamber 29, the valve boot 40 between the explosion chamber 28 and the compression chamber 29, the cooling jacket 41 of the explosion chamber 28, the conduit 42 and finally the throttle member 43. The pressurized water circulating by the action of the pump heats up on this path, and by relaxing in the throttle member 43, it gives way. at the boiler 34 a part of its mass in the form of vapor.
The water which has vaporized in the boiler 34 is replaced in the duct 35 by water drawn from the reservoir 45 by the pump 44, and sent by the latter into the duct 46 leading to the duct. 35. The steam given off in the boiler 34 passes through the duct 47 through the superheating coils 48 in the duct 49, and feeds the steam turbine 32 which controls the compressors 30 and 31. After having provided work, the boiler steam is condensed in the condenser 50, and the condensed water flows into the tank 45. The method of servicing the installation which has thus been described in its essential parts is as follows:
The explosion chamber 28 is first charged with filling air coming from the compressor 30 and introduced through the valves 51, while the fuel is introduced through the nozzles 52.
The filling being completed, there is therefore in the explosion chamber a flammable mixture which is ignited by the spark plugs 53. When the detonation is completed, the valve 54 of the explosion chamber opens and the combustion gases. heated to high temperature escape into the swirl space 55;
Combustion gases partially expanded in this space and heated to a greatly increased temperature with the annihilation of their intrinsic flow energy, flow through the inlet end 56 in the form of a diffuser or Venturi tube in the compression chamber 29
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extended in length, and as a result of the conical passage towards the elongated walls of this chamber, the gases in question spread over the total section of the chamber so as to compress, like a piston, the air already a little compressed beforehand and warmed which is in the room.
When the air in the compression chamber 29, having thus undergone additional compression, reaches the degree of final compression, the valve 57 opens so that the compressed air, under the action of the combustion gases which grow from behind, is driven to the place of use which is not shown in the drawing. During this process of compression and expulsion, the walls of the compression chamber 29, provided with a refractory interior lining 58, are swept and heated by the hot combustion gases, so that during the working period Next, they heat efficiently by radiation and by contact the air introduced to be compressed.
At the same time, thanks to the greatly increased flue gas temperature by swirling, there is an active transmission of heat from the flue gases to the air by means of radiation and contact to the piston-shaped layer which separates the two agents. In this way, it will be possible to heat the air to a temperature such as that which is achieved, for example, in Cowper's apparatus for blast furnaces.
During the process just described, the valve 59 has been kept closed. As soon as the air has been dislodged from the compression chamber 29 by the combustion gases, and that it has been entirely expelled to the place of consumption through the open valve 57, this valve closes and the valve 59 opens. The combustion gases which fill the compression chamber and which are subjected to a pressure which is at least equal to the pressure
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final compression of the exhaust air at the point of consumption, now pass through duct 60 to heat exchanger 61, which they leave via exhaust pipe 62.
As soon as the pressure of the combustion gases still present in the compression chamber 29 has dropped to approximately the level of the purging air pressure of the compressor 31 in the duct 63, the valve 54 of the exhaust chamber - plosion 28 closes and at the same time the valve 64 opens.
The combustion gases from the explosion chamber now flow through the junction pipe 65 also to the heat exchanger 61, which they also leave through the exhaust pipe 62. With this, the gas pressure The combustion chamber in the explosion chamber 28 also drops to the level of the purge air pressure of the centrifugal compressor 31 in the duct 66. The valves 67 and 68 now open.
The scavenging air which, under the pressure which prevails in the duct 66, enters the explosion chamber 28, and the scavenging air which again enters the compression chamber 29 via the duct 63, the heat exchanger 61 and the duct 69, expels in front of it what remains of combustion gas in the said chambers, and pushes these gas residues to the heat exchanger 61, through the valves 64 and 59, through the ducts corresponding 65 and 60. The flushing completed, that is to say after expelling all combustion gases from the chambers, the valves 64 and 59 as well as the flushing air valves 67 and 68 are closed.
The explosion 28 and compression 29 chambers are filled with pure air, compressed beforehand, so that it can form in the explosion chamber, - by introducing into the latter air from filling under greater pressure from the compressor 30, and by the introduction of fuel, the flammable mixture necessary for the next detonation. Periodic fuel supply
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ble of the nozzles 52 is effected by the fuel pump 71 through the conduits 70; this pump as well as the oil distributor 72 which controls the valves are controlled by the engine 73.
The valves are controlled in a known manner using pressurized oil produced in the oil pump 74; this oil passes through line 75 to the oil distributor 72, from where it is distributed to the various pressurized oil lines 76 to 82, which lead to the corresponding control pistons 83 to 89 of the valves 51, 84, 85, 86 , 68, 57 and
67. The pressurized oil causes the pistons to move in a known manner by overcoming the pressure of the counter springs.
The embodiment according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 3 by certain arrangements which will be described below. The same numbers here denote the same components as in figure 3. The circulation of the refrigerant differs from that according to figure 3 in that the cooling medium heated in the coil 36 does not flow directly into the cooling jackets 38 , 39 of the compression chamber 29, but is conducted first in the cooling jackets 41 of the explosion chamber 28; it is only after having been reheated in these jackets 41 that the agent in question enters the cooling jackets 38, 39 and 40, of the compression chamber 29, and leaves them reheated: again by the led 42.
Through this pipe, the cooling water flows as usual to the pressure reducing valve 43.
In addition, the explosion chamber 28 is not here supplied with liquid fuel as it is according to FIG. 3, but it is supplied with gaseous fuel. The gas is compressed in a compressor 71a which replaces the fuel pump 71 according to Figure 3, and the compressed gas is then sent to the explosion chamber 28 through the
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fittings 70 and through special channels 52a of the filling air intake components 51, replacing the nozzles
52 according to figure 3 ,,
But what nevertheless constitutes the main difference between the two embodiments is the arrangement of the additional exchanger 61.
Indeed, while according to Figure 3; the finally compressed air is carried away without subsequent reheating, it is from FIG. 4, after opening of the valve 57, sent through the duct 90 into the heat exchanger 61, that it leaves through conduit 91 after being reheated. Thanks to the fact that in the installation according to figure 3, the air to be compressed is already heated before the compression, it reaches (contrary to what is the case with the installation according to figure 4), by compression in the compression chamber 29 and under the action of direct contact with the compression medium and with the heated walls of the compression chamber, temperatures so high that it will not be possible to bring it to a heat exchanger established as usual, without risk of premature destruction of this device.
Therefore, the simpler embodiment according to Figure 4 is more suitable for lower air temperatures, while the embodiment according to Figure 3 is preferred when the air is must be heated to higher temperatures.
In cases where it is a question of providing for the two contingencies, it is the embodiment according to FIG. 5 which is suitable. The reference figures here again correspond to those of Figures 3 and 4. Here an additional heat exchanger 61 is completely missing, so that the gases which escape from the explosion chamber 28 and the compression chamber 29 are conducted by special fittings 65 and 60 as well as by a pipe 92 in the gas turbine 93, in the-
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which they give up the remainder of their working capacity; said gas turbine 93 together with the steam turbine 32 then provides the labor necessary for controlling the compressors 71, 30 and 31.
The air finally compressed is through the open valve 57 and through the conduit 90 sent to a heat exchanger 94, arranged in the manner of known Cowper devices.
It is known that in these devices, fuel and air are burned at intervals, which are introduced at 96 and 97, so that the refractory bricks of which these devices are made become very hot. The combustion products are evacuated at 98. If the compressed air is now introduced through line 90 and through connection 95, it heats up strongly in the refractory guide channels: of the Cowper device
94, and in this state of high temperature heating, it can be removed in 91.
In all the arrangements shown in the drawings, it appears necessary to increase the transmission of heat between the air to be compressed and the combustion gases inside the compression chamber to a maximum degree. Figures 6 and 7 show an embodiment of the compression chamber which allows this. The cylindrical part 96 of the compression chamber 29, again provided here with conical ends, one for the inlet, the other for the outlet, is shown in a shortened form to allow the execution of the process. drawing on a larger scale than that of the other figures of the accompanying drawings. The compression chamber is further provided with a refractory and insulating interior lining 58, and is surrounded by cooling spaces or jackets 39.
Preferably in the cylindrical part of the compression chamber there have been mounted rings 97 inserted concentrically into each other, and made of materials which resist high temperatures, such as rings.
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special steels or alloys; these rings, on the one hand, increase in excessively large proportions the area of the heat transmission surfaces, but on the other hand they do not disturb the flow of gases, and in particular not the progressive compression, operated at the way of a compression by piston on the agent to be compressed, by the pressurized agent serving for the compression.
Instead of packings 97 in the form of rings introduced concentrically into one another, packings of any other suitable shape may be employed, provided that they do not disturb the flow of gases and vapors. The individual linings are held apart from each other at the desired distance by ribs 98 and 99.
- CLAIMS -
1- A method of compressing agents in the form of gas or vapor, by means of an agent in the form of gas or vapor already under pressure, characterized in that one of the ages is compressed directly by expansion of the another agent, with formation and preservation of a flat separating layer between the two agents.