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Machine actionnée par la chaleur du soleil.
Cette invention a trait aux installations pour utiliser la chaleur du soleil en la transformant en énergie mécanique avec le concours d'une substance qui est alternativement à l'état li- quide et à l'état gazeux,et dont la tension agit dans une machi- ne motrice.
L'invention a pour objet une installation de ce type dans la- quelle les organes moteurs sont renfermés, dans un espace herméti- quement fermé,où est introduit l'agent opérant liquide et où s'exerce l'action de la substance qui est chauffée par les rayons solaires.
De cette façon il est possible de r'éaliser une complète étan- ohéité de l'espace où agit l'agent opérant à l'état gazeux,en ayant recours à un lubrifiant qui occupe la portion inférieure
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de cet espace et qui est entraîné sur les surfaces de glissement" de la machine.
L'invention comprend aussi d'autres particularités qui ressor- tiront de la description suivante.
Sur le dessin annexé est représentée à titre d'exemple une forme de réalisation de l'invention,et la fig.l est une coupe ver- ticale schématique d'un groupe complet ; fig. 2 est une autre vue partielle en coupe schématique,pour mettre en évidence les dispositifs destinés à assurer l'herméticité du piston et du presse-étoupe; la fig.3 est une coupe en plan de la portion infé- rieure de la machine,et la fig.4 est une coupe verticale pour montrer un détail.
L'installation représentée à fig.l comprend un collecteur de chaleur solaire qui peut être constitué par une boite 1 en tôle métallique,disposée avec l'inclinaison la plus appropriée pour recevoir les radiations du soleil. De cette boite,qui contiendra un fluide approprié,par exemple eau,partent,aux extrémités supé- rieure et inférieure,des tubulures 2 et 3 aboutissant à l'évapo- rateur.
Cet évaporateur est constitué par un récipient métallique à cloche 4 à l'intérieur duquel prend place un corps creux 5 qui forme un interstice 5' avecla paroi de la cloche 4. Dans le corps 5 est logé un cylindre 7 qui,avec la paroi du corps 5,forme une chambre annulaire 6 en communication avec l'intérieur du corps à la partie supérieure. Dans cette chambre 6 sont disposée des tubes 8 qui se terminent,en haut,dans une plaque 9 laquelle ferme la portion supérieure du corps 5 en formant,avec la cloche 4,une chambre 10 où aboutit la tubulure 2. A leur extrémité inférieure,
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les tubes 8 débouchent dans l'interstice 5' fermé en bas par un flasque 10'.
Au sommet de la cloche 4 se raccorde un tube 11 aboutissant au coté aspiration d'une pompe 12,dont le coté de compression est relié à la tubulure 3,de sorte que la pompe 12 met en circulation (dans le sens des flèches) à l'intérieur-des tubes 2,3 et 11,et dans l'interstice 5' et les tubes 8,le fluide qui est chauffé dans le collecteur de chaleur 1.
Le flasque 10',appartient à un carter 13 se trouvant au des- sous de la cloche 4 et destiné à contenir l'arbre coudé 14 et les commandes d'une machine à piston dont le cylindre est indiqué par 15 et '' pr.end place à l'intérieur du cylindre 7.
Dans l'exemple représenté,la machine comprend un piston 16 à faces inclinées relié,par la tige 16' et la bielle 17, à la mani- velle de l'arbre 14,et la distribution est effectuée par un ti- roir 18 actionné par la bielle 19 et dont la glace est ouverte dans le creux du cylindre 7.
La décharge du moteur est amenée, à travers le tube 20,à un con- denseur formé par un récipient 21, occupé par une chambre 22,qui comprend . des tubes 23 destinés à être parcourus par de l'eau froide.
La décharge du condenseur est reliée,par une conduite 24,avec une pompe 25 (fig.3) dont les mécanismes sont renfermés dans un compartiment 6' du carter 13. Ce compartiment 6' communique, à travers un trou 6 ',avec la chambre 6. La pompe 25 comprend un piston 58 et un distributeur 57 reliés,par des bielles 60 et 59, à des excentriques 62 et 61 calés avec une différence de phase de 90 sur l'arbre 14 du moteur ; pompe refoule dans le comparti-
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ment 6',à travers le tube 26,l'agent opérant qui a été liquéfié du dans le condenseur et qu'elle aspire tube 24.
Le volant 27,calé sur l'arbre coudé 14 qui sort du carter à travers un presse-étoupe 28,porte calée une roue dentée 29 d'où, à l'aide d'une roue dentée 30,est dérivée la rotation d'un arbre 31. Celui-ci actionne directement la pompe 12 et, à l'aide d'une bielle 67,une pompe 32 pour refouler de l'eau froide dans le tube 33 aboutissant au condenseur,, d'où l'eau se décharge par une conduite 68. Cette conduite peut être mise en communication, à l'ai- de d'un robinet 69,avec un branchement 70 du tube 3,de façon à pouvoir charger et décharger la chambre parcourue par le fluide chauffé par les rayons du soleil.
Les pompes 12 et 32 pourraient naturellement aussi être action- . nées d'une façon différente ou aussi indépendamment de la machine principale.
La machine motrice comprend,dans le cas représenté, un seul cy- lindre à double effet 15 et à fonds inclinés,dans lequel glisse un piston 16 avec les parois frontales inclinées. Ce piston comporte, dans sa portion médiane,entre les segments de garniture,une gorge annulaire 36 qui,à travers un conduit (à l'intérieur de la tige 16'), une chambre 35 et un tube 34,communique avec le compartiment 6' avec lequel sont aussi en communication,à travers une conduite 63, les gorges annulaires 64 existant dans le distributeur 57 (fig.2 et 3).
Le presse-étoupe 28,qui constitue le seul joint mobile du systè- me,est représenté à part à fig. 2. La garniture 37 est divisée en trois zônes par deux chambres métalliques 38 et 39 sont la première communique, à l'aide du tube 40,avec un réservoir 41 disposé à l'in-
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térieur du cylindre 7,et au dessus du cylindre 15; ce réservoir 41 comporte un trou 41' qui met son intérieur en communication avec le cylindre 7.
L'autre chambre métallique 39 communique,par un petit tube 42, avec un réservoir auxiliaire 43,en communication avec l'atmosphère travers une bouche 44 et en communication avec une pompe à main
45 qui,à l'aide d'un tube 46 et d'une soupape 47,peut alimenter le conduit 40 et le réservoir 41.
L'appareil comprend encore d'autres accessoires: parmi ceux-ci il y a un petit tube 48'qui pénètre dans. la portion inférieure du cylindre 7 ou il aboutit avec une tête 49 pourvue d'un trou mince, tandis que l'extrémité opposée du tube 48 est fermée par un bou- chon 51, pouvant être dévissé de l'extérieur.
Il y a aussi une ouverture fermée par un bouchon 53 pour l'ac- couplement d'une machine à vide,dont le raccord comportera une. queue pour écarter la soupape 54. Enfin il y a une autre ouverture fermée par un bouchon 65 et contrôlée par une soupape 66 pour y
56 coupler une bouteille pour l'introduction de l'agent opérant,;
,
Pour mettre l'installation en condition de fonctionner,on rem- plira d'eau le collecteur 1 avec les tubulures 2 et 3 et capacités annexées,et après avoir fait le vide à l'intérieur à l'aide de la machine raccordée à la bouche qui est normalement fermée par le bouchon 53,on introduit dans le carter 13 un lubrifiant très visqueux et de poids spécifique plus élevé que celui de l'agent opérant em- ployé;ensuite on introduit, à l'aide d'une bouteille 56,et à travers la bouche qui normalement est fermée par le bouchon 65,la quantité nécessaire d'agent opérant dans la capacité formée par la chambre 6, par,;le cylindre 7 et par le creux intérieur -du condenseur.
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Comme lubrifiant on adoptera par exemple de la glycérine et com- me agent opérant on adoptera chlorure de méthyle,ou une autre sub- stance ayant des propriétés analogues.
Il est utile d'introduire aussi dans le condenseur 21 une quan- tité de lubrifiant telle à atteindre la bouche du tube 24,et le lu- brifiant peut atteindre,dans le cylindre 7 l'ouverture inférieure du tiroir de distribution 18.
De cette façon le lubrifiant assure la fermeture hermétique du joint entre l'évaporateur et le carter de la machine ; cejoint doit donc seulement empêcher les fuites d'un liquide assez dense.
Le lubrifiant qui pénètre dans le cylindre 15 étant entraîné'par l'agent opérant,en sort facilement pendant la phase de décharge,à cause de l'inclinaison des fonds du cylindre et du piston vers les ouvertures du tiroir de distribution.
Le lubrifiant qui occupe le fond du cylindre 7 et de la chambre 6 est soumis à la pression de l'agent opérant vaporisé et par'consé- quent à la pression maximum,du cycle ; il est donc refoulé,à travers le tube 34,dans la gorge annulaire 36 du piston 16,ce qui empêche des fuites de vapeurs hors du cylindre.
Avec cette disposition le lubrifiant,qui pénètre lentement dans le cylindre,entre en circulation avec l'agent opérant et,après avoir traversé les différents organes,s'assemble dans le compartiment 6' d'où il revient dans la chambre 6 ; assure ainsi,en plus d'une fermeture hydraulique pour les.vapeurs,aussi une abondante lubrifi- cation de toute la machine avec récupération complète du lubrifiant.
De la même façon sont assurées l'herméticité et la lubrification du distributeur 57 dont les gorges annulaires communiquent avec le compartiment 6' à travers le conduit 63.
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L'herméticité du presse-étoupe 28 est assurée par ce fait que dans la chambre 38 règne la même pression que à l'intérieur de la machine,la chambre 38 étant en communication avec le réservoir 41,tandis que dans la chambre 39 existe la pression atmosphérique il peut donc se produire seulement un passage de lubrifiant de la chambre 38 à celle 39 et de celle-ci dans' le réservoir 43, d'où le lubrifiant est renvoyé au réservoir 41 par l'actionnement de la pompe 45.
Naturellement si l'on renonce à récupérer le lubrifiant,on peut aussi'omettre la pompe 45 et le.réservoir 43,dans lequel cas il faudra introduire de temps en temps, dans la machine, d'autre lubrifiant pour remplacer celui sortant de la chambre 39.
En tout cas le dégré de remplissage du réservoir 41 peut être facilement relevé lors de la manoeuvre de la pompe; en effet jusqu'à ce que le réservoir n'est pas plein,le trou 41' laisse sortir des gaz qui donnent lieu à une faible résistance,tandis que la résistance est beaucoup plus élevée a travers le trou 41' doit sortir le- lubrifiant.
Pour relever de l'extérieur si dans le cylindre 7 le lubri- fiant se trouve au dessus ou au dessous d'un niveau déterminé,il y a le petit tube 48 dont on dévisse le bouchon inférieur 51 (fig.4). Si son raccord supérieur 49 est plongé dans le lubri- fiant celui-ci sort très lentement,tandis que si ledit'raccord se trouve au dessus du liquide,il y aura un efflux abondant ac- compagné par des gaz.
L'agent opérant qui est introduit dans la machine à l'aide d'une bouteille 56 raccordée à la place du bouchon 65 (fig.3) est,en conditions de régime, à l'état liquide dans le condenseur,
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et il est envoyé par la pompe 25, à travers le tube 26,dans le. compartiment 6' où il monte en traversant la masse du lubrifiant et, à travers les trous 6",il pénètre,dans la chambre annulaire 6.
Dans celle-ci l'agent opérant subit le chauffage de la part du liquide chaud parcourant les tubes 8 et occupant l'interstice 5', de sorte que l'agent opérant se vaporise et il envahit le cylin- dre 7 en pénétrant alternativement,par suite du fonctionnement du t'iroir 18, dans les deux chambres du cylindre 15. Etant donné que la chambre du cylindre qui ne communique pas avec le cylindre
7 est mise en communication avec la décharge formée par le tube 20 aboutissant au condenseur 21,il s'établit sur les deux faces opposées du piston la différence de pression qui provoque son dé- placement tour à tour dans les deux sens,et par conséquent la rotation de l'arbre 14.
La rotation de cet arbre provoque aussi le fonctionnement des différentes pompes et elle assure la circulation du fluide chaud dans les tubulures 2 et 3,ainsique le passage d'eau froide à tra- vers le condenseur 21.
L'installation décrite permet de réaliser, à tout point de vue, les meilleures conditions pour un bon rendement de la machine et pour réduire les pertes à un minimum.
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