Brevet FR2905982A1 — publié le 20080321

TURBOMOTEUR 1 L'invention concerne un ensemble composé de turbine, spirale, compresseur, et réducteur inverseur, en corrélation directe ou indirecte travaillant ensemble en utilisant une masse, fluide-air, comme moyen de propulsion. L'invention est classée dans la technologie du domaine des moteurs à combustion interne fonctionnant à l'aide de l'énergie cinétique produits par une turbine. Il existe actuellement des turbomoteurs où la pression d'air dans le compresseur doit être toujours plus importante que la pression de la masse enflammée dans l'espace prévu à la combustion de cette masse enflammée où dans la turbine dans laquelle la masse enflammée arrive directement de l'espace de combustion. De plus, ces turbomoteurs en prise directe avec les compresseurs provoquent une importante friction des surfaces en contact, vu le nombre de tours de rotation, étant entraîné par le même arbre de transmission limitant le nombre de tours de rotations, ce qui entraine une plus grande dimension, donc plus coûteux. Ceci étant la raison principale de leur faible utilisation sauf dans l'aviation car les turboréacteurs sont nettement plus légers et simplifiés comparativement au moteur à pistons proportionnellement à la même puissance. Dans ce type de turbomoteurs une consommation de 60 à 70% est utilisée pour la marche compresseur et seulement le surplus de 30 à 40% dans la marche de l'aéronef. Cette grand puissance dont le compresseur est doté est nécessaire afin d'obtenir une plus grande pression d'air que dans l'espace de combustion de carburant de façon à diriger la masse enflammée vers les lamelles de turbine dénommées aussi augets de roue de turbine. Il existe plusieurs modèles de construction d'espace de combustion mais dans tous les cas, ces espaces sont ouverts vers l'arrivée d'air du compresseur qui doit toujours avoir une plus grande pression que celle de la masse enflammée dans l'espace de combustion ou turbine. L'invention a pour objet de palier à ces inconvénients afin de réduire la consommation et supprimer la nuisance sonore. L'idée selon l'invention est la construction d'un espace de combustion qui périodiquement 30 serait fermé vers le compresseur et de ce fait, garder une plus grande pression de masse enflammée que la pression d'air dans le compresseur. De cette façon, la pression dans le compresseur diminue ainsi que le nombre de rotations résultant une moindre consommation d'énergie produite par la turbine augmentant l'effet de productivité du turbomoteur avec une moindre consommation de carburant. Selon un 35 mode de réalisations préférentielles, l'invention est constituée d'un ensemble de 2905982 2 turbomoteur avec ses moyens de fonctionnement silencieux assurant une importante économie d'énergie, donc importante économie de carburant : moyen assurant la marche silencieuse du turbomoteur obtenu par le moyen du 5 compresseur fermé avec son stator excentré Moyen de constitution d'une spirale du turbomoteur au moyen de deux espaces tubulaires de forme circulaire : primaire et secondaire -moyen d'allumage de masse enflammée dans le conduit primaire au moyen d'un allumeur - bougie alimenté par une pompe extérieure 10 - moyen permettant d'alimenter l'allumeur d'une source d'énergie électrique û batterie. -Moyen assurant la combustion au moyen d'un espace tubulaire de forme circulaire étanche - espace primaire Moyen de communication de cet espace étanche primaire au moyen de plusieurs 15 soupapes à ressort, espacées les unes des autres selon la puissance du moteur à obtenir. Moyen de transmission de masse enflammée de l'espace tubulaire de forme circulaire, primaire, de combustion à l'espace tubulaire circulaire secondaire au moyen de l'ouverture de communication 20 Moyen de communication de compresseur avec le turbomoteur au moyen d'un conduit d'air comprimé. Moyen de passage d'air comprimé du conduit d'air comprimé à l'espace tubulaire primaire au moyen d'une soupape à ressort Moyen de passage d'air comprimé du conduit d'air comprimé au moyen d'une 25 soupape à ressort, à la chambre de communication Moyen permettant le mélange de carburant-air comprimé formant une masse inflammable au moyen d'injection de carburant et l'air comprimé du conduit d'air comprimé par le moyen d'une soupape à ressort Moyen d'alimenter l'injecteur au moyen d'une pompe extérieure de carburant Moyen de production d'air comprimé au moyen d'un compresseur communiquant avec le turbomoteur par le moyen d'un conduit d'air comprimé de communication recevant l'air de l'extérieur depuis le pot mélangeur d'air par un conduit d'arrivée d'air frais Moyen d'entrainement de réducteur inverseur au moyen d'un arbre d'entrainement de tours de rotation actionné par un starter entrainé par une source d'énergie électrique extérieure 2905982 3 Moyen d'entrainement de la turbine au moyen de réducteur inverseur dans un sens ou dans le sens opposé. moyen de démarrage du compresseur au moyen d'air comprimé envoyé 5 directement dans le compresseur par le conduit traversant le pot séparateur d'air. Cet air comprimé provenant d'une source étrangère au turbomoteur moyen assurant une fonction de compresseur à un moindre nombre de rotations que la turbine au moyen d'un arbre de transmission creux entrainé directement par le réducteur inverseur 10 moyen assurant le retour du tour de rotations de la turbine directement au réducteur inverseur au moyen d'un arbre de transmission traversant l'arbre creux moyen de transmission de l'énergie obtenue par le turbomoteur au moyen d'un arbre de sortie entrainé par le réducteur inverseur au nombre de tours de rotations souhaité 15 moyen de régulation et entrainement de la pompe de carburant, de la bougie d'allumage au moyen de l'arbre d'entrainement de corrélation de ces ensembles moyen de conduit des gaz chauds après leur sortie de la turbine et le conduit d'alimentation en air frais réchauffé avant son entrée dans le compresseur au moyen d'un pot mélangeur 20 Le turbomoteur tourne à l'aide d'un compresseur à air indispensable pour fournir l'air sous pression au turbomoteur afin de produire la masse enflammée d'une part et pour permettre le cycle d'allumage de la masse enflammée commençant à tourner dans le conduit primaire de la spirale. La spirale permet la montée en pression de l'air envoyé par le compresseur et mélangé 25 avec le carburant formant une masse enflammée poussée sous pression vers les lamelles de la turbine appelées aussi roue à augets. Ceci entraine le fonctionnement de la turbine. La masse enflammée moyennement, d'abord, dans la turbine, est guidée vers le pot séparateur afm d'être refroidie par l'air frais aspiré par le compresseur. Le réducteur inverseur a un rôle important de trois fonctions : 30 Démarrage du compresseur par l'intermédiaire d'un arbre creux - Réduction du nombre de tours de rotation reçu du turbomoteur par l'arbre de transmission traversant l'arbre creux du compresseur L'inversement ou la possibilité ou pas du sens des tours de rotation de l'arbre de transmission d'énergie demandée à la sortie 35 Les avantages du turbomoteur objet de l'invention sont les suivants : 2905982 4 Il est crée un nouvel espace de combustion muni de nombreuses soupapes à ressort permettant à cet espace d'avoir une plus importante pression des gaz que la pression d'air dans le compresseur. De ce fait, la turbine tourne sous une plus grande pression, reçoit une 5 plus grande puissance et pendant ce temps le compresseur tourne avec une pression moindre. Le problème de friction des surfaces dans le compresseur fermé est résolu par la présence de l'arbre de transmission creux donc séparé de l'arbre de transmission du turbomoteur au réducteur, tout en démarrant par le réducteur à la vitesse réduite pour son bon 10 fonctionnement au moindre nombre de tours de rotation que le turbomoteur. Il se trouve donc en limite autorisée de friction de surfaces. De cette façon, on obtient que le turbomoteur ait un coefficient optimal de puissance avec une moindre consommation de carburant. La turbine du turbomoteur de cette conception tourne à plus de 20.000 tours de rotation 15 par minute. Le compresseur étant fermé et muni d'un stator excentré permet une marche silencieuse. Du fait de très grande vitesse d'accélération du départ de ce turbomoteur dans son utilisation terrestre, il n'y a pas besoin de boîte de vitesse : le réducteur inverseur est suffisant. 20 Les carburants nécessaires à la marche de ce turbomoteur seront les dérivés du pétrole, tels que l'essence, le gasoil, le kérosène, ainsi que les dérivés des huiles végétales tels que l'huile de tournesol ou de betteraves, etc.... L'invention s'applique à : Tout véhicule terrestre, naval ou aérien ou toute autre application de l'industrie ou de 25 l'électricité. Seules les versions d'application et dimension peuvent se diversifier de par les différentes tailles du turbomoteur, compresseur ou réducteur-inverseur. L'invention est décrite en détails dans le texte qui suit, en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatifs dans lesquels on montre : 30 - Fig.l, schématiquement l'ensemble de turbomoteur avec turbine (11), les conduits tubulaires primaires (1) et secondaire (2) formant une spirale avec ses soupapes (3) et (8) avec l'arrivée du carburant par l'injecteur (6) et la pompe, l'emplacement de l'allumeur bougie (5) actionné par le courant électrique de la batterie, ouverture 35 de communication (4), le conduit d'air comprimé (7), la chambre de 2905982 5 - communication (17), le compresseur fermé (9), le réducteur-inverseur (10), le conduit des gaz utilisés avec son pot mélangeur (12), et la vue d'arrivée d'air froid par son 5 conduit (18) à la sortie d'air utilisé. Fig. 2, vue de la spirale avec le conduit tubulaire circulaire (1) de combustion primaire, le conduit tubulaire circulaire secondaire (2), les soupapes (3) et (8), ouverture de communication (4), et la turbine (11). Il s'agit d'une coupe en vue BB de la figure 3 10 - Fig. 3, vue de la spirale du turbomoteur avec les conduits tubulaires circulaires primaire (1) et secondaire (2) pour la combustion et le conduit d'air comprimé (7), formant la spirale dans la coupe AA de la figure 1. On y voit aussi l'ouverture de communication (4), la chambre de communication (17) séparée par soupapes (3) et (8) du conduit d'air comprimé (7). L'emplacement de la 15 bougie (5), de l'injecteur (6), et le conduit vers la turbine (11) depuis la spirale, c'est-à-dire l'espace tubulaire circulaire secondaire (2). Fig. 4, vue de la position de la partie du turbomoteur sans la turbine, du compresseur fermé (9), et du réducteur inverseur (10). Il apparaît clairement la liaison entre le réducteur inverseur (10) et le compresseur (9) par un arbre de 20 transmission creux (13), ainsi que la transmission des tours de rotation du turbomoteur au réducteur inverseur (10) par un arbre de transmission (14) traversant l'arbre creux (13). On y voit aussi l'arbre d'entrainement (16) qui sert à transmettre les tours de rotation depuis le starter au réducteur inverseur (1Q). De plus, l'arbre de sortie (15) se voit à l'extrémité droite, sortant du réducteur 25 inverseur (10) afin d'être exploité au nombre de tours de rotation souhaité, transmettant l'énergie potentielle à utiliser. 30 35 REVENDICATIONS : 1. Turbomoteur silencieux à faible consommation de carburant comprenant: spirale de 5 combustion, turbine (11), compresseur (9) et réducteur-inverseur (10), caractérisé en ce que : - la spirale comprenant deux espaces tubulaires : primaire (1) et secondaire (2) constitue un moyen de production de masse enflammée, - le compresseur (9) représente le moyen de production d'air sous pression à la spirale, 10 - le réducteur-inverseur (10) disposant des moyens pour réduire ou inverser le nombre de rotations transmis par l'arbre d'entrainement (14) d'énergie produite par la turbine (11). 2. turbomoteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le principal corps du turbomoteur comprenant une spirale, permet la combustion de la masse d'air comprimé- 15 carburant enflammé, dans l'espace tubulaire principal (1), à l'aide d'un injecteur (6) et d'un allumeur (5) augmentant sa pression en pénétrant dans l'espace secondaire (2) au moyen de l'ouverture de communication (4) à l'aide d'air comprimé arrivant d'une chambre de communication (17) d'un conduit (7) par la soupape (8) pour finir dans la turbine (11). 20 3. Turbomoteur selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que le moyen de production d'air-compresseur est protégé du retour de la surpression de la spirale au moyen de soupapes (3) qui, en même temps, permettent le passage d'air du compresseur (9) à la spirale en début de cycle au moyen d'un conduit d'air comprimé (7) communiquant avec 25 la chambre de communication (17) au moyen d'une soupape (8) 4. Turbomoteur selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le démarrage du compresseur (9) s'effectue soit au moyen d'une réserve d'air en direct, soit au moyen d'un démarreur électrique agissant sur l'arbre d'entrainement (16) qui transmet les tours de 30 rotation au réducteur-inverseur (10) pour démarrer le compresseur (9) au moyen d'un arbre creux (13) 5. Turbomoteur selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que le réducteur-inverseur (10) reçoit le nombre de tours de rotation de la turbine (11) au moyen d'un arbre de 35 transmission (14) traversant un arbre creux (13) d'entrainement du compresseur (9) 6 2905982 7 6. Turbomoteur selon les revendications 1, 4 et 5 caractérisé en ce que le réducteur-inverseur (10), inverse et transmet le sens de rotation soit à la turbine (11) au moyen de l'arbre de transmission (14), soit au moyen d'arbre de sortie (15) vers l'exploitation. 7. Turbomoteur selon les revendications 1, 3 et 4 caractérisé en ce que les gaz utilisés par la turbine (11) sont conduits à l'extérieur au moyen d'un pot mélangeur (12) agissant en même temps sur l'air frais alimentant le compresseur (9) 15 20 25 30 35