Brevet FR2640316A3 — publié le 19900615

FR 2640316 A3 19900615 FR 8916421 A 19891212 La présente invention se rapporte à un système de refroidissement pour un moteur diesel, particulièrement pour une locomotive de chemin de fer, comprenant au moins un ventilateur pour le refroidissement forcé d'au moins un radiateur intercalé dans un circuit de liquide de refroidissement ou de lubrification du moteur. On monte sur les locomotives des moteurs de plus en plus puissants, de l'ordre de plusieurs milliers de kilowatts. La puissance qui doit être consommée pour refroidir le moteur, au détriment de sa puissance utile, devient par conséquent très importante. Le but de la présente invention est de réduire la puissance utile que le moteur consomme pour son refroidissement forcé. Selon la présente invention, ce but est atteint par la réalisation d'un système de refroidissement du type défini ci-dessus, dans lequel le ventilateur est entrant par une turbine a vapeur utilisant lténergie thermique des gaz d'échappement du moteur. Dans la forme préférée de réalisation, la turbine est alimentée par un circuit hydraulique comprenant - une pompe destinée a fournir le fluide pour l'entrat- nement de la turbine ; - un échangeur de chaleur a travers lequel on fait passer le fluide moteur et les gaz d'échappement du moteur et qui est adaptée pour transformer le fluide moteur en vapeur et - un condenseur destiné à ramener le fluide moteur à l'état liquide en aval de la sortie de la turbine, le condenseur subissant l'action de refroidissement du ou des ventilateurs. L'échangeur de chaleur comprend de préférence, dans cet ordre - un préchauffeur a travers lequel le fluide moteur circule à l'état liquide - un évaporateur dans lequel se produit la transformation du fluide moteur de l'état liquide å l'état de vapeur cet et - un surchauffeur destiné à surchauffer le liquide moteur à l'état de vapeur le préchauffeur, l'évaporateur et le surchauffeur assurant aussi la fonction de réduction du bruit des gaz d'échappement du moteur. Grâce aux caractéristiques ci-desaus, l'ér.ergie thermique des gaz d'échappement du moteur est récupérée, avec amélioretion consécutive du rendement global du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture qui va suivre, d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé qui illustre l'agencement du système de refroidissement selon l'invention. Un moteur diesel monté dans une locomotive diesel ou diesel-électrique est désigné par 1. La ligne continue 2, montre le trajet des gaz d'échappement du moteur 1. Les gaz d'échappement traversent un échangeur de chaleur dés i- gné dans son ensemble par 3, constitué par un surchauffeur 4, un évaporateur 5 et un préchauffeur 6. Sur leur trajet, les gaz d'échappement se refroidissent et cèdent une partie de leur énergie thermique à-un fluide, par exemple de l'eau, qui traverse l'échangeur de chaleur 3 en sens inverse des gaz. L'échangeur de chaleur 3 assure aussi la fonction de réduction du bruit des gaz d'échappement du moteur et permet donc de supprimer les silencieux dont la locomotive est habituellement équipée. La place libérée par la suppression du silencieux peut avantageusement être utilisée pour l'installation de certaines parties de l'échangeur de chaleur 3. Toutefois, la suppression des silencieux réduit le surcoût résultant de l'installation du dispositif de récupération. Le fluide qui reçoit l'énergie thermique des gaz d'échappement du moteur circule dans le circuit hydrauli que représenté par la ligne en traits interrompus 7, et suit un cycle thermodynamique du type Rankine en amont du préchauffeur 6, une pompe d'alimentation met sous pression le fluide thermodynamique qui est à l'état liquide. A la sortie du préchauffeur 4, le fluide pénètre dans l'évaporateur 5, dans lequel le fluide passe à l'état de vapeur. Le fluide pénètre ensuite dans le surchauffeur 4, lequel élève la température de la vapeur. A la sortie du surchauffeur 4, le fluide se détend dans deux turbines a vapeur 9 en parallèle entre elles. Un ventilateur de refroidissement 10 est claveté sur l'arbre de chacune des turbines 9.A la sortie des turbines 9, le fluide thermodynamique traverse un condenseur il qui évacue 14 chaleur résiduelle du fluide thermodynamique et ramène ce dernier à l'état liquide. Le condenseur 11, complété d'un radiateur 12, à travers lequel passe l'eau de refroidissement du moteur. et d'un radiateur 13 prévu pour le refroidissement de l'huile de lubrification du moteur, subit l'ac- tion de refroidissement des ventilateurs 10. Les ventilateurs 10 peuvent aussi être utilisés pour le refroidissement des éléments auxiliaires du moteur > tels que le radiateur d'eau du refroidisseur intermédiaire. Le système de récupération et de refroidissement selon l'invention peut être utilisé sur les locomotives diesel ou diesel-électriques, ou ainsi que dans des installations diesel fixes. Bien entendu, diverses modifications et variantes pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de refroidissement pour un moteur diesel, particulièrement pour une locomotive de chemin de fer, comprenant au moins un ventilateur pour le refroidissement forcé d'au moins un radiateur intercalé dans un circuit de liquide de refroidissement ou de lubrification du moteur, caractérisé en ce qu'au moins un ventilateur (10) est entraîné par une turbine à vapeur (9) utilisant l'énergie thermique des gaz d'échappement du moteur (1). 2. Système de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la turbine (9) est alimentée par un circuit hydraulique comprenant - une pompe (8) destinée à fournir le fluide pour l'entraînement de la turbine (9); - un échangeur de chaleur (3) à travers lequel on fait passer le fluide moteur et les gaz d'échappement du moteur et qui est adaptée pour transformer le fluide moteur en vapeur ; et - un condenseur (11) destiné à ramener le fluide moteur à l'état liquide en aval de la sortie de la turbine (9), le condenseur (11) subissant l'action de refroidissement d'au moins un ventilateur (10). 3. Système de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (3) comprend dans cet ordre - un préchauffeur (6) à travers lequel le fluide moteur circule à l'état liquide - un évaporateur (5) dans lequel se produit la transforma- tion du fluide moteur de l'état liquide à l'état de vapeur et - un surchauffeur (roi) destiné à surchauffer le liquide moteur à l'état de vapeur le préchauffeur (6), l'évaporateur (5) et le surchauffeur (4) assurant aussi la fonction de réduction du bruit des gaz d'échappement du moteur (1). 4. Système de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de ventilateurs (10) entraînés par des turbines à vapeur respectives (9) reliées au circuit hydraulique (7) en paral lèle.