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CH242003A - Installation comprising at least one self-generator of pressurized gas with at least one free piston and at least one receiving machine supplied with these gases. - Google Patents

Installation comprising at least one self-generator of pressurized gas with at least one free piston and at least one receiving machine supplied with these gases.

Info

Publication number
CH242003A
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Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
installation according
generator
temperature
pressurized gas
auto
Prior art date
Application number
Other languages
French (fr)
Inventor
Pateras Pescara Raul
Societe D Etudes Et De Part Sa
Original Assignee
Pateras Pescara Raul
Soc Et Parti Eau Gaz Elec Ener
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pateras Pescara Raul, Soc Et Parti Eau Gaz Elec Ener filed Critical Pateras Pescara Raul
Publication of CH242003A publication Critical patent/CH242003A/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
    • F02B71/04Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
    • F02B71/06Free-piston combustion gas generators per se

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  

  Installation comportant au moins un auto-générateur de gaz sous pression à au moins  un piston libre et au moins une machine réceptrice alimentée par ces gaz.    L'invention est     relative    à une installation  comportant au moins un auto-générateur de  gaz sous pression à au moins un piston libre  et au moins une     machine    réceptrice, par  exemple une     turbine,    alimentée par ces gaz,  le cylindre compresseur de l'auto-générateur  étant alimenté pour certains régimes au  moins de l'installation en air sous pression  au moyen d'une soufflante.  



  On sait que dans les installations de ce  genre, la température du gaz débité par  l'auto-générateur augmente avec la pression  de ce gaz.  



  Dans ces installations, on ne peut donc  pas dépasser une certaine pression     maximum,     si l'on ne veut pas dépasser une température  limite     permettant    encore un fonctionnement  convenable de la machine réceptrice. Dans le  cas d'une turbine, par exemple, cette tempé  rature limite est généralement comprise entre  600 et 700  C, les matières utilisées cou-         ramment    pour les aubes de     turbines    à gaz  résistant encore fort bien à ces     températures.     



  La courbe a du diagramme de la     fig.    4       montre,    par exemple, comment, dans une telle       installation,    la température du gaz débité  par l'auto-générateur peut varier en fonction  de la pression de ce gaz. On voit que l'on ne  peut pas dépasser une pression     p,,    sans que  la température dépasse une valeur limite     t1.     En. soumettant l'air, avant son entrée dans le  cylindre moteur de l'auto-générateur, notam  ment en amont du cylindre compresseur, à un  refroidissement constant, on pourrait abaisser  la température de débit, par exemple, de  façon telle qu'elle varie en fonction de la  pression de débit selon la courbe b.

   On voit  que, dans ce cas, la température t n'atteint  la     température    limite     t1    que pour une pres  sion de débit égale à<B>Pb</B> supérieure à<B>p.,.</B> Par  ledit refroidissement constant, on aurait donc  élargi essentiellement le champ d'application      de l'alimentation sous pression de     l'auto-          générateur,    mais on obtiendrait un rendement  peu satisfaisant. En effet, pour obtenir un  rendement maximum, il convient de se rap  procher autant que possible de la température       limite        t1,    sans la dépasser, pour une gamme  de pressions de débit aussi étendue que  possible.  



  A cet effet, l'installation selon l'inven  tion     comporte    un     dispositif    réfrigérant dont       l'action    est réglée en fonction d'un facteur  de     fonctionnement    de l'installation,

   de façon  telle qu'il reste hors service aussi longtemps  que la température du gaz débité par     l'auto-          générateur    reste au-dessous d'une tempéra  ture     prédéterminée    correspondant à la tempé  rature maximum admissible pour la machine  réceptrice et qu'il soit mis en service au mo  ment où ladite température prédéterminée est       atteinte    et cela de façon     qu'il    abaisse la tem  pérature de l'air d'alimentation du     cylindre     moteur de     l'auto-générateur    avant son entrée  dans ce cylindre,

   de manière à maintenir la  température du gaz débité par cet     auto-géné-          rateur    au voisinage de ladite température  prédéterminée, sans dépasser la température       maximum    mentionnée.  



  En agençant convenablement le réglage  de l'action du dispositif réfrigérant, on pour  rait, par exemple, faire varier dans l'instal  lation selon l'invention, la     température    du  gaz en fonction de la pression de débit, de  façon que     cette    variation soit représentée par  la courbe c du diagramme de la     fig.    4.  



  On voit donc que, grâce à     l'invention,    il  est possible d'augmenter sensiblement les  pressions de marche de l'installation sans dé  passer la limite de température admissible et  en conservant un bon rendement pour une  gamme étendue de pressions de marche.  



  Le dessin représente, à     titre    d'exemples,  trois formes d'exécution de l'installation selon       l'invention.     



  La     fig.    1 montre, de façon     schématique,     une installation établie conformément à la  première forme d'exécution.  



  Les     fig.    2 et 3 représentent, également de    façon schématique, les deux autres formes  d'exécution.  



  La     fig.    4, enfin, est un diagramme ser  vant à illustrer le principe de l'invention.  L'auto-générateur de l'installation repré  sentée à la     fig.    1 comporte un cylindre moteur  1 et un cylindre compresseur 2, et dans ces       deux    cylindres travaille un piston libre com  portant un élément moteur 3 et un élément  compresseur 4, ce dernier élément     divisant     le     cylindre    compresseur en deux comparti  ments 21 et 22, dont celui situé du côté inté  rieur du piston 4 est muni de soupapes d'ad  mission 5 et de refoulement 6, tandis que le       compartiment    extérieur 2 forme un matelas  pneumatique qui assure le retour, vers son  point mort intérieur, du piston 3-4.  



  La partie du cylindre moteur 1, dans la  quelle sont situées les ouvertures d'admission  7, est entourée par un carter 8 alimenté par  l'air sous pression comprimé dans le compar  timent 21 du cylindre compresseur et re  foulé à travers les soupapes 6; le mélange  sous pression de l'air de balayage et des gaz  de combustion s'échappe par les ouvertures 9.  



  Le cylindre moteur 1 est muni d'un injec  teur 10 alimenté par une pompe d'injection  11 qui est réglable de façon connue par une  tige de réglage 12. On déplace cette tige à  l'aide d'un levier à main 13. La pompe 11  est entraînée par un poussoir 15 solidaire du       piston    libre     3-4.     



  L'air se trouvant dans le carter 8 entre  dans le cylindre moteur 1, lorsque le piston  libre 3-4 se trouve au voisinage de son  point mort extérieur, pour balayer ainsi les  gaz de combustion dudit cylindre et l'alimen  ter en air frais. Le mélange desdits gaz de  combustion et de l'air de balayage ayant en  core une forte pression est introduit, par le  conduit 16, dans la turbine à gaz 17 où ledit  mélange se détend, tandis que la     turbine,     ainsi     mise    en     rotation,    entraîne une dy  namo 18.  



  Un dispositif réfrigérant est intercalé  entre une soufflante d'alimentation 21 et les  soupapes d'admission 5 du     cylindre    com  presseur.      Ce dispositif comprend un réfrigérant 20  et une conduite de by-pass 22, dans laquelle  est disposé un clapet d'étranglement 23 et  montée parallèlement au réfrigérant 20 entre  l'entrée et la sortie de celui-ci. Le clapet 23  est commandé en fonction de la     température     régnant dans le conduit d'alimentation 16 de  la turbine 17 à l'aide d'un thermostat 231.  Dans une variante de cette     installation,    ce  clapet pourrait aussi être commandé en fonc  tion de la pression régnant dans le conduit  16.

   Dans une autre variante, le clapet 23  pourrait aussi être     commandé    en fonction de  la température et de la pression de gaz sous  pression débité par     l'auto-générateur.     



  Dans le cas de l'installation selon la     fig.    1  ainsi que dans les cas des deux variantes in  diquées, la soufflante 21 pourrait comporter  plusieurs étages, et au moins une partie du  dispositif réfrigérant pourrait être disposée  entre deux de ces étages.  



  La soufflante 21 est entraînée par une  turbine à. gaz 24 qui est alimentée parallèle  ment à la turbine 17 en gaz sous pression  provenant de l'auto-générateur.  



  Sur le conduit amenant le gaz sous pres  sion à la turbine 24 est monté un     organe@de     réglage (non représenté dans la     fig.    1) per  mettant de faire échapper du gaz dans l'at  mosphère afin de régler la puissance du  groupe     turbosoufflante    21-24.  



  Cette installation fonctionne de la façon  suivante:  Le clapet 23 est commandé par le     tli,er-          mostat    231 en     fonction    de la température du  gaz débité par l'auto-générateur, de manière  telle qu'il soit complètement ouvert, tant que  la température du gaz débité est inférieure  à une température prédéterminée, légèrement  inférieure à la température maximum ad  missible pour les turbines 17 et 24.  



  Dès que ladite température prédéterminée  est atteinte, le clapet 23 se ferme progressi  vement pour obliger une     partie    de plus en  plus importante de l'air     refoulé    par la souf  flante 21 à passer par le réfrigérant 20, et  cela de telle façon qu'après avoir atteint ladite  valeur     prédéterminée,    la température du gaz    sous pression dans le conduit 16 reste au  voisinage de cette valeur en augmentant légè  rement lorsque la pression de débit augmente  mais sans jamais dépasser la. valeur     maximum          admissible.     



  Lorsque le clapet 23 est commandé en       fonction    de la pression régnant dans le con  duit 16, ce clapet reste complètement ouvert  tant que cette pression est inférieure à celle  correspondant à la température maximum  encore compatible avec le bon fonctionnement  des turbines 17 et 24. Dès que     cette    pression  est atteinte, ce clapet se ferme progressive  ment de façon que la température du gaz  sous pression dans le conduit 16 reste au  voisinage de cette température maximum  sans jamais la dépasser.  



  Dans le cas de la deuxième variante, le       fonctionnement    serait analogue à celui de la  première.  



  Au lieu de munir le dispositif réfrigérant       d'un    by-pass pourvu     d'un    clapet d'étrangle  ment pour régler l'action de ce dispositif, il  pourrait, dans certains cas,     être    avantageux  d'utiliser d'autres moyens; on pourrait no  tamment faire agir en fonction de la tempé  rature ou en     fonction    de la pression du gaz  sous pression un organe de réglage agissant  directement sur la quantité de l'eau ou de  l'air servant comme fluide de refroidissement  alimentant le réfrigérant 20.  



  En ce qui concerne la     température    qu'on  utilise comme facteur de réglage de l'action  du dispositif réfrigérant, on peut, dans cer  tains cas, se servir, au lieu de la     température     du courant gazeux se trouvant en amont de  la turbine 17, de la température des gaz  d'échappement de ladite     turbine    ou     d'une     autre température variant en même temps  que la température de débit de     l'auto-généra-          teur.    De même, à la place de la. pression de  débit, on peut se servir d'une autre pression  variable en même temps que ladite pression  pour régler     l'action    de refroidissement.  



  Dans     l'installation    selon la     fig.    2,     l'auto-          générateur    de gaz sous pression,     ainsi    que  le dispositif réfrigérant de l'air d'alimenta  tion dudit auto-générateur sont agencés et      fonctionnent de la même façon que dans l'ins  tallation selon la     fig.    1. Le clapet 23 peut,       notamment,    être commandé par le dispositif  231 en fonction de la.     pression    du gaz débité  par l'auto-générateur, le fonctionnement étant  alors le même que celui décrit dans ce cas  pour l'installation selon la     fig.    1.

   Cependant,  la turbine auxiliaire 24,     qui    entraîne la souf  flante 21 alimentant     l'auto-compresseur    en  air comprimé, est disposée en série avec la       turbine    principale 17 entraînant l'hélice 19.  Une telle disposition convient pour des instal  lations terrestres et     maritimes    pour lesquel  les, contrairement à ce qui se produit pour  des installations se trouvant sur une     aéro-          dyne,    la pression ambiante est essentielle  ment constante.  



  On dimensionne les deux     turbines    17 et  24 de telle façon que, même pour des     grandes     variations de la puissance de la turbine prin  cipale 17, aucun réglage du groupe     turbo-          soufflante    21-24 n'est nécessaire, au moins  pour les régimes normaux.  



  La     turbine    auxiliaire 24 est disposée en  amont de la turbine     principale    17; en outre,  un by-pass 25 est monté parallèlement à la  turbine auxiliaire 24 et est muni d'un registre  26 pourvu d'une ouverture 27.  



  Ce registre ferme le by-pass 25 pour les  régimes normaux de     l'installation,    mais  ouvre ledit by-pass pour les bas régimes, de  sorte que, dans ce dernier cas, la plus grande  partie, voire la totalité du gaz débité par  l'auto-générateur, passe par ledit by-pass sur  son chemin vers la     turbine    principale 17.  



  La commande du registre 26 est reliée à  la tige de réglage 12 de la pompe d'injection  11,     cette    tige 12 réglant la     quantité    de com  bustible injectée dans le cylindre 1 et ainsi  la     puissance    de     l'installation.    Ainsi, en  actionnant le levier 13, on déplace simulta  nément la     tige    12 et le registre 26.  



  De cette façon, on supprime, pour la  marche à vide et pour des régimes à puis  sance réduite, l'alimentation sous pression  provoquée par le groupe turbosoufflante  21-24.    Pour les régimes normaux, lorsque le     by-          pass    25 est     fermé    et lorsque l'alimentation a  lieu à l'aide dudit groupe turbosoufflante,  le réglage de la puissance de l'installation  s'effectue uniquement par variation de la       quantité    de     combustible    refoulée par la pompe       d'injection    11 et injectée dans le cylindre mo  teur 1 à l'aide de l'injecteur 10.  



  On obtient ainsi, lorsque la pression des  gaz moteurs débités par     l'auto-générateur     varie par suite d'une variation de la puis  sance demandée à la turbine principale 17,  une adaptation automatique de la pression de  refoulement de la soufflante 21 entraînée  par la turbine auxiliaire 24.  



  La     disposition    en série des deux turbines  17 et 24 a pour effet d'assurer à l'installa  tion un rendement élevé qui s'explique du  fait que la totalité des gaz débités par  l'auto-générateur traverse chacune des deux  turbines.  



  Dans l'installation selon la     fig.    3,     l'auto-          générateur    et le dispositif réfrigérant sont  agencés et fonctionnent de la même façon  que dans les installations selon les     fig.    1 et 2.  L'installation selon la     fig.    3 se différencie  de celle selon la     fig.    2 notamment par le fait  que la turbine auxiliaire 24, quoique disposée  en série avec la turbine principale 17, est  située en aval de celle-ci.

   Sur le conduit 28,  qui relie l'échappement de la turbine princi  pale 17 à l'admission de la turbine auxiliaire  24, est monté un clapet 30 permettant de  faire échapper du gaz sous pression à l'at  mosphère par l'ajutage 29, afin d'obtenir la  mise hors d'action du groupe turbosoufflante  21-24; la commande de ce clapet peut être  reliée, d'une façon analogue à celle décrite  pour l'installation représentée par la     fig.    2,  à la tige 12 qui règle la quantité du com  bustible injectée dans le cylindre moteur de  l'auto-générateur.  



  La tige 12 est commandée automatique  ment au moyen d'un régulateur 14 qui est  entraîné par la turbine principale 17.  



       Etant    donné que, dans l'installation selon  la     fig.    3, la turbine auxiliaire 24 est montée  également en série avec la     turbine    principale      17,     1e    réglage de la     puissance    de     l'installation     selon cette dernière figure a lieu, pour les  régimes normaux, uniquement par variation  de la quantité de combustible injectée dans  le cylindre moteur de l'auto- générateur,  ainsi que cela a déjà été exposé au sujet de       l'installation    de la     fig.    2.  



       Enfin,    on peut compléter chacune des  installations qui viennent d'être décrites par  un dispositif permettant l'injection de com  bustible additionnel dans le gaz sous pres  sion débité par l'auto-générateur, dont le  contenu en oxygène permet la combustion du       combustible    ainsi injecté.  



  Dans le cas des installations selon les       fig.    2 et 3, on     injectera    ledit combustible  additionnel de préférence à un endroit situé  entre les deux turbines 17 et 24, de préfé  rence à la sortie des gaz de la première     tur-          bine,    notamment lorsque cette dernière est la  turbine auxiliaire 24; on peut ainsi rétablir  la température maximum qui a régné avant  cette     turbine.     



  L'injection du combustible dans le gaz  sous pression aura lieu notamment pour la  marche à surcharge ou lorsqu'on veut accé  lérer la montée en pression de     l'installation.  



  Installation comprising at least one self-generator of pressurized gas with at least one free piston and at least one receiving machine supplied with these gases. The invention relates to an installation comprising at least one self-generator of pressurized gas with at least one free piston and at least one receiving machine, for example a turbine, supplied with these gases, the compressor cylinder of the self-contained gas. generator being supplied for at least certain speeds of the installation with pressurized air by means of a blower.



  It is known that in installations of this type, the temperature of the gas delivered by the auto-generator increases with the pressure of this gas.



  In these installations, it is therefore not possible to exceed a certain maximum pressure, if one does not want to exceed a limit temperature still allowing suitable operation of the receiving machine. In the case of a turbine, for example, this limit temperature is generally between 600 and 700 ° C., the materials commonly used for gas turbine blades still resisting these temperatures very well.



  The curve a of the diagram of FIG. 4 shows, for example, how, in such an installation, the temperature of the gas delivered by the auto-generator can vary as a function of the pressure of this gas. It can be seen that a pressure p i cannot be exceeded without the temperature exceeding a limit value t1. In. subjecting the air, before it enters the engine cylinder of the auto-generator, in particular upstream of the compressor cylinder, to constant cooling, the flow temperature could be lowered, for example, in such a way that it varies as a function of the flow pressure according to the curve b.

   It can be seen that, in this case, the temperature t reaches the limit temperature t1 only for a flow pressure equal to <B> Pb </B> greater than <B> p.,. </B> By said constant cooling, one would thus have broadened essentially the field of application of the supply under pressure of the autogenerator, but one would obtain an unsatisfactory output. In fact, to obtain maximum efficiency, the limit temperature t1 should be approached as closely as possible, without exceeding it, for a range of flow pressures as wide as possible.



  For this purpose, the installation according to the invention comprises a refrigerating device, the action of which is regulated according to an operating factor of the installation,

   in such a way that it remains out of service as long as the temperature of the gas delivered by the autogenerator remains below a predetermined temperature corresponding to the maximum temperature admissible for the receiving machine and that it is put in service at the time when said predetermined temperature is reached and this in such a way that it lowers the temperature of the supply air to the engine cylinder of the auto-generator before it enters this cylinder,

   so as to maintain the temperature of the gas delivered by this auto-generator in the vicinity of said predetermined temperature, without exceeding the maximum temperature mentioned.



  By suitably arranging the adjustment of the action of the refrigerating device, it would be possible, for example, to vary in the installation according to the invention, the temperature of the gas as a function of the flow pressure, so that this variation is represented by the curve c of the diagram of FIG. 4.



  It can therefore be seen that, thanks to the invention, it is possible to significantly increase the operating pressures of the installation without exceeding the allowable temperature limit and while maintaining good efficiency for a wide range of operating pressures.



  The drawing represents, by way of examples, three embodiments of the installation according to the invention.



  Fig. 1 shows, schematically, an installation established in accordance with the first embodiment.



  Figs. 2 and 3 represent, also schematically, the other two embodiments.



  Fig. 4, finally, is a diagram serving to illustrate the principle of the invention. The auto-generator of the installation shown in fig. 1 comprises an engine cylinder 1 and a compressor cylinder 2, and in these two cylinders works a free piston comprising a driving element 3 and a compressor element 4, the latter element dividing the compressor cylinder into two compartments 21 and 22, one of which located on the inside of the piston 4 is provided with inlet 5 and discharge 6 valves, while the outer compartment 2 forms an air mattress which ensures the return, towards its internal dead center, of the piston 3-4.



  The part of the engine cylinder 1, in which the intake openings 7 are located, is surrounded by a housing 8 supplied with pressurized air compressed in the compartment 21 of the compressor cylinder and re-trodden through the valves 6; the pressurized mixture of the purging air and the combustion gases escapes through the openings 9.



  The engine cylinder 1 is provided with an injector 10 supplied by an injection pump 11 which is adjustable in a known manner by an adjusting rod 12. This rod is moved using a hand lever 13. The pump 11 is driven by a pusher 15 integral with the free piston 3-4.



  The air in the crankcase 8 enters the engine cylinder 1, when the free piston 3-4 is in the vicinity of its external dead center, to thus sweep the combustion gases from said cylinder and supply it with fresh air . The mixture of said combustion gases and the purging air still having a high pressure is introduced, through the duct 16, into the gas turbine 17 where said mixture expands, while the turbine, thus set in rotation, drives a dy namo 18.



  A cooling device is interposed between a supply fan 21 and the inlet valves 5 of the compressor cylinder. This device comprises a refrigerant 20 and a by-pass pipe 22, in which is arranged a throttle valve 23 and mounted parallel to the refrigerant 20 between the inlet and the outlet thereof. The valve 23 is controlled as a function of the temperature prevailing in the supply duct 16 of the turbine 17 with the aid of a thermostat 231. In a variant of this installation, this valve could also be controlled as a function of the pressure in the duct 16.

   In another variant, the valve 23 could also be controlled as a function of the temperature and of the pressure of pressurized gas delivered by the auto-generator.



  In the case of the installation according to fig. 1 as well as in the cases of the two variants indicated, the blower 21 could comprise several stages, and at least part of the cooling device could be placed between two of these stages.



  The fan 21 is driven by a turbine. gas 24 which is supplied parallel to the turbine 17 with pressurized gas coming from the auto-generator.



  On the pipe bringing the gas under pressure to the turbine 24 is mounted an adjustment member (not shown in fig. 1) allowing gas to escape into the atmosphere in order to adjust the power of the turbofan unit 21. -24.



  This installation works as follows: The valve 23 is controlled by the tli, er- mostat 231 as a function of the temperature of the gas delivered by the auto-generator, so that it is completely open, as long as the temperature of the gas delivered is lower than a predetermined temperature, slightly lower than the maximum temperature admissible for the turbines 17 and 24.



  As soon as said predetermined temperature is reached, the valve 23 closes progressively to force an increasingly large part of the air discharged by the blower 21 to pass through the refrigerant 20, and this in such a way that after having reaches said predetermined value, the temperature of the pressurized gas in the duct 16 remains in the vicinity of this value, increasing slightly when the flow pressure increases but without ever exceeding. maximum admissible value.



  When the valve 23 is controlled as a function of the pressure prevailing in the duct 16, this valve remains completely open as long as this pressure is lower than that corresponding to the maximum temperature still compatible with the correct operation of the turbines 17 and 24. As soon as this pressure is reached, this valve gradually closes so that the temperature of the pressurized gas in the conduit 16 remains in the vicinity of this maximum temperature without ever exceeding it.



  In the case of the second variant, the operation would be similar to that of the first.



  Instead of providing the refrigeration device with a bypass provided with a throttle valve to regulate the action of this device, it could, in certain cases, be advantageous to use other means; one could in particular make act as a function of the temperature or as a function of the pressure of the pressurized gas, an adjustment member acting directly on the quantity of water or air serving as cooling fluid supplying the refrigerant 20.



  As regards the temperature which is used as a factor for adjusting the action of the cooling device, it is possible, in certain cases, to use, instead of the temperature of the gas stream located upstream of the turbine 17, of the temperature of the exhaust gases from said turbine or of another temperature varying at the same time as the flow temperature of the autogenerator. Likewise, in place of the. flow pressure, another variable pressure can be used at the same time as said pressure to regulate the cooling action.



  In the installation according to fig. 2, the pressurized gas autogenerator, as well as the cooling device for the air supplying said autogenerator are arranged and operate in the same way as in the installation according to FIG. 1. The valve 23 can, in particular, be controlled by the device 231 according to the. pressure of the gas delivered by the auto-generator, the operation then being the same as that described in this case for the installation according to FIG. 1.

   However, the auxiliary turbine 24, which drives the blower 21 supplying the self-compressor with compressed air, is arranged in series with the main turbine 17 driving the propeller 19. Such an arrangement is suitable for land and sea installations for in which, unlike what happens for installations on an aerodyne, the ambient pressure is essentially constant.



  The two turbines 17 and 24 are dimensioned in such a way that, even for large variations in the power of the main turbine 17, no adjustment of the turbo-blower unit 21-24 is necessary, at least for normal speeds.



  The auxiliary turbine 24 is arranged upstream of the main turbine 17; in addition, a bypass 25 is mounted parallel to the auxiliary turbine 24 and is provided with a register 26 provided with an opening 27.



  This register closes bypass 25 for the normal systems of the installation, but opens said bypass for low speeds, so that, in the latter case, most, if not all of the gas delivered by the 'self-generator, passes through said bypass on its way to the main turbine 17.



  The control of the register 26 is connected to the adjustment rod 12 of the injection pump 11, this rod 12 regulating the quantity of fuel injected into the cylinder 1 and thus the power of the installation. Thus, by actuating the lever 13, the rod 12 and the register 26 are simultaneously moved.



  In this way, for idling and for reduced power speeds, the pressure feed caused by the turbofan unit 21-24 is suppressed. For normal speeds, when bypass 25 is closed and when the supply takes place using said turbofan unit, the power of the installation is adjusted only by varying the quantity of fuel delivered by the injection pump 11 and injected into the engine cylinder 1 using the injector 10.



  When the pressure of the driving gases delivered by the auto-generator varies as a result of a variation in the power demanded from the main turbine 17, an automatic adaptation of the discharge pressure of the fan 21 driven by the fan is thus obtained. auxiliary turbine 24.



  The series arrangement of the two turbines 17 and 24 has the effect of ensuring a high efficiency for the installation, which is explained by the fact that all of the gases supplied by the auto-generator pass through each of the two turbines.



  In the installation according to fig. 3, the autogenerator and the cooling device are arranged and operate in the same way as in the installations according to FIGS. 1 and 2. The installation according to fig. 3 differs from that according to FIG. 2 in particular by the fact that the auxiliary turbine 24, although arranged in series with the main turbine 17, is located downstream of the latter.

   On the pipe 28, which connects the exhaust of the main turbine 17 to the inlet of the auxiliary turbine 24, is mounted a valve 30 allowing gas under pressure to escape to the atmosphere through the nozzle 29, in order to obtain the deactivation of the turbofan unit 21-24; the control of this valve can be connected, in a manner similar to that described for the installation shown in FIG. 2, to the rod 12 which regulates the quantity of fuel injected into the engine cylinder of the auto-generator.



  The rod 12 is controlled automatically by means of a regulator 14 which is driven by the main turbine 17.



       Since, in the installation according to fig. 3, the auxiliary turbine 24 is also mounted in series with the main turbine 17, the adjustment of the power of the installation according to the latter figure takes place, for normal speeds, only by varying the quantity of fuel injected into the cylinder motor of the autogenerator, as has already been explained with regard to the installation of fig. 2.



       Finally, each of the installations which have just been described can be supplemented by a device allowing the injection of additional fuel into the pressurized gas delivered by the auto-generator, the oxygen content of which allows the fuel to be burnt as well. injected.



  In the case of installations according to fig. 2 and 3, said additional fuel will preferably be injected at a location located between the two turbines 17 and 24, preferably at the outlet of the gases from the first turbine, in particular when the latter is the auxiliary turbine 24; it is thus possible to restore the maximum temperature which prevailed before this turbine.



  Injection of the fuel into the pressurized gas will take place in particular for overload operation or when it is desired to accelerate the pressure rise of the installation.

 

Claims (1)

REVENDICATION Installation comportant au moins un auto- générateur de gaz sous pression à au moins un piston libre et au moins une machine réceptrice alimentée par ces gaz, le cylindre compresseur de l'auto-générateur étant ali menté, pour certains régimes au moins de l'installation, en air sous pression au moyen d'une soufflante, installation caractérisée par un dispositif réfrigérant dont l'action est ré glée, en fonction d'un facteur de fonctionne ment de l'installation, CLAIM Installation comprising at least one pressurized gas autogenerator with at least one free piston and at least one receiving machine supplied with these gases, the compressor cylinder of the autogenerator being supplied, for certain speeds of at least l 'installation, in pressurized air by means of a blower, installation characterized by a refrigerating device the action of which is regulated according to an operating factor of the installation, de façon telle qu'il reste hors service aussi longtemps que la tem pérature du gaz débité par l'auto-générateur reste au-dessous d'une température prédéter minée correspondant à la température maxi mum admissible pour la machine réceptrice et qu'il soit mis en service au moment où ladite température prédéterminée est atteinte et cela de façon qu'il abaisse la température de l'air d'alimentation du Cylindre moteur de Pauto générateur avant son entrée dans ce cylindre, de manière à maintenir la température du gaz débité par cet auto-générateur au voisinage de ladite température prédéterminée, in such a way that it remains out of service as long as the temperature of the gas delivered by the auto-generator remains below a predetermined temperature corresponding to the maximum temperature admissible for the receiving machine and that it is put into service when said predetermined temperature is reached and this in such a way that it lowers the temperature of the supply air to the engine cylinder of the autogenerator before it enters this cylinder, so as to maintain the temperature of the gas delivered by this self-generator in the vicinity of said predetermined temperature, sans dé passer la température maximum mentionnée. SOUS-REVENDICATIONS 1. Installation selon la revendication, ca ractérisée par le fait que la machine récep trice est une turbine. 2. Installation selon la revendication, ca ractérisée par le fait que l'action du dispo sitif réfrigérant est réglée en fonction de la température du gaz sous pression débité par l'auto-générateur. .3. Installation selon la revendication, ca ractérisée par le fait que l'action du disposi tif réfrigérant est réglée en fonction de la pression du gaz sous pression débité par l'auto-générateur. 4. without exceeding the maximum temperature mentioned. SUB-CLAIMS 1. Installation according to claim, characterized by the fact that the receiving machine is a turbine. 2. Installation according to claim, ca ractérized in that the action of the refrigerant device is regulated as a function of the temperature of the pressurized gas delivered by the auto-generator. .3. Installation according to claim, charac terized in that the action of the refrigerant device is adjusted as a function of the pressure of the pressurized gas delivered by the auto-generator. 4. Installation selon la revendication, ca ractérisée par le fait que l'action du dispositif réfrigérant est réglée en fonction de la tem pérature et de la pression du gaz sous pres sion débité par l'auto-générateur. 5. Installation selon la revendication, ca ractérisée par le fait que le dispositif réfri gérant est disposé entre la soufflante d'ali mentation et le cylindre compresseur de l'auto-générateur. Installation according to claim, charac terized in that the action of the refrigerating device is regulated as a function of the temperature and the pressure of the pressurized gas delivered by the auto-generator. 5. Installation according to claim, ca ractérisé in that the cooling device is arranged between the supply fan and the compressor cylinder of the auto-generator. 6. Installation selon la revendication et la sous-revendication 4, caractérisée par le fait que la soufflante comporte plusieurs étages, une partie au moins du dispositif ré frigérant étant disposée entre deux de ces étages. 7. Installation selon la revendication, ca ractérisée par le fait que la soufflante est entrainée par une turbine auxiliaire alimentée elle-même par du gaz sous pression débité par l'auto-générateur. 8. 6. Installation according to claim and sub-claim 4, characterized in that the fan comprises several stages, at least part of the refrigerating device being disposed between two of these stages. 7. Installation according to claim, characterized by the fact that the fan is driven by an auxiliary turbine itself supplied with pressurized gas delivered by the auto-generator. 8. Installation selon la revendication et les sous-revendications 1 et 7, caractérisée par le fait que la turbine principale et la turbine auxiliaire (24) sont disposées en série par rapport au gaz sous pression débité par l'auto-générateur. Installation according to claim and sub-claims 1 and 7, characterized in that the main turbine and the auxiliary turbine (24) are arranged in series with respect to the pressurized gas delivered by the auto-generator. 9. installation selon la revendication, ca ractérisée par le fait que le dispositif réfrigé rant comprend un by-pass (22) monté paral lèlement à un réfrigérant (20) et dans lequel est disposé un organe de réglage (23) com mandé en fonction de la température du gaz sous pression débité par l'auto-générateur, de façon telle qu'il soit maintenu ouvert pour les températures de ce gaz qui sont infé rieures à ladite température prédéterminée et qu'il soit., ladite température atteinte, fermé progressivement. 10. 9. Installation according to claim, ca ractérized in that the refrigerant device comprises a bypass (22) mounted parallel to a refrigerant (20) and in which is arranged an adjusting member (23) commanded as a function. of the temperature of the pressurized gas delivered by the auto-generator, so that it is kept open for the temperatures of this gas which are lower than said predetermined temperature and that it is., said temperature reached, closed gradually. 10. Installation selon la revendication, ca ractérisée par le fait que le dispositif réfri gérant comprend un by-pass (22) monté pa rallèlement à un réfrigérant (20), et dans lequel est disposé un organe de réglage (23) commandé en fonction de la pression du gaz sous pression débité par l'auto-générateur, de façon telle qu'il soit maintenu ouvert pour les pressions de ce gaz qui sont inférieures à la pression correspondant à la température maximum encore compatible avec le bon fonc tionnement de la machine réceptrice dudit gaz .et qu'il soit, ladite pression atteinte, fermé progressivement. 11. Installation according to claim, ca ractérized in that the cooling device comprises a bypass (22) mounted in parallel with a refrigerant (20), and in which is arranged an adjustment member (23) controlled as a function of the pressure of the pressurized gas delivered by the auto-generator, in such a way that it is kept open for the pressures of this gas which are lower than the pressure corresponding to the maximum temperature still compatible with the correct operation of the receiving machine of said gas .and that it is, said pressure reached, closed gradually. 11. Installation selon la revendication, ca- raetérisée par le fait qu'un organe de réglage agit directement sur l'agent réfrigérant ali mentant le dispositif réfrigérant. 12. Installation selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisée par le fait que l'action du dispositif réfrigérant est réglée en fonction de la température des gaz s'échappant de la turbine réceptrice. 13. Installation according to claim, characterized by the fact that an adjustment member acts directly on the coolant supplying the cooler device. 12. Installation according to claim and sub-claim 1, characterized in that the action of the cooling device is adjusted as a function of the temperature of the gases escaping from the receiving turbine. 13. Installation selon la revendication et la sous-revendication 7, caractérisée par un dispositif pour régler la quantité du gaz sous pression alimentant la turbine auxiliaire, la commande de ce dispositif étant reliée à un organe de réglage de la quantité de combus tible injectée dans l'auto-générateur. 14. installation selon la revendication et les sous-revendications 7 et 13, caractérisée par un by-pass (25) monté parallèlement à la turbinè auxiliaire, ce by-pass étant pourvu d'un organe obturateur de réglage (26-27) relié à l'organe de réglage de la quantité de combustible injectée dans l'auto-générateur, de façon qu'en actionnant ce dernier organe, on actionne simultanément l'organe de ré glage du by-pass. 15. Installation according to claim and sub-claim 7, characterized by a device for adjusting the quantity of pressurized gas feeding the auxiliary turbine, the control of this device being connected to a member for adjusting the quantity of fuel injected into the self-generator. 14. Installation according to claim and sub-claims 7 and 13, characterized by a bypass (25) mounted parallel to the auxiliary turbine, this bypass being provided with an adjustment shutter member (26-27) connected to the member for adjusting the quantity of fuel injected into the auto-generator, so that by actuating the latter member, the member for adjusting the bypass is simultaneously actuated. 15. Installation selon la revendication et les sous-revendications 1 et 7, caractérisée par un organe de réglage (30) permettant de faire échapper du gaz sous pression dans l'at mosphère et monté sur un conduit (28) allant à la turbine auxiliaire (24) placée en série après la turbine principale. 16. Installation selon la revendication et les sous-revendications 1 et 7, caractérisée par un organe de réglage permettant de faire échapper du gaz sous pression dans l'atmo sphère et monté sur un conduit allant à la turbine auxiliaire (24) placée en parallèle avec la turbine principale. 17. Installation according to claim and sub-claims 1 and 7, characterized by an adjusting member (30) allowing pressurized gas to escape into the atmosphere and mounted on a duct (28) going to the auxiliary turbine (24). ) placed in series after the main turbine. 16. Installation according to claim and sub-claims 1 and 7, characterized by an adjustment member allowing pressurized gas to escape into the atmosphere sphere and mounted on a duct going to the auxiliary turbine (24) placed in parallel with the main turbine. 17. Installation selon la revendication, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif pour l'injection additionnelle de combustible dans le gaz sous pression débité par l'auto-générateur. 18. Installation selon la revendication et les sous-revendications 1, 7, 8 et 17, caracté risée par le fait que le combustible addition nel est injecté dans le conduit reliant les deux turbines (17, 24) placées en série. 19. Installation selon la revendication et les sous-revendications 1, 7, 8, 10, 17, 18, ca ractérisée par le fait que la turbine auxiliaire (24) est placée en amont de la turbine prin cipale. Installation according to claim, characterized in that it comprises a device for the additional injection of fuel into the pressurized gas delivered by the auto-generator. 18. Installation according to claim and sub-claims 1, 7, 8 and 17, characterized in that the additional fuel is injected into the duct connecting the two turbines (17, 24) placed in series. 19. Installation according to claim and sub-claims 1, 7, 8, 10, 17, 18, ca ractérisé in that the auxiliary turbine (24) is placed upstream of the main turbine.
CH242003D 1941-12-18 1942-11-10 Installation comprising at least one self-generator of pressurized gas with at least one free piston and at least one receiving machine supplied with these gases. CH242003A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1012777B (en) * 1956-02-09 1957-07-25 Fritz Cockerell Free piston gas generator for gas turbines, especially for motor vehicles

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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