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Machine à gaz chaud.
L'invention concerne une machine à gaz chaud compor- tant deux enceintes dont on modifie, avec un certain décalage, les volumes, et dans lesquelles se décrit un cycle thermo- dynami que .
Comme on le sait, les machines à gaz chaud sont, en général, des machines à piston. Comme pour les machines à pis- ton à gaz chaud, il faut entendre par "machine à gaz chaud", des moteurs à gaz chaud, des machines frigorifiques fonction- nant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud, et des pompes thermiques.
L'utilisation des pistons suscite, en général, cer- taines difficultés. Il se produit des fuites, parfois nota- bles, du fluide actif de l'enceinte qui se trouve d'un côté du piston vers l'enceinte qui se trouve de l'autre côté. Ces fuites entraînent une importante perte de chaleur. En outre, @
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d'une façon générale, les pistons doivent être graissés. Ce graissage nécessite un contrôle permanent et de plus, de l'hui- le peut parvenir dans le récupérateur de ces machines et entra- ver le fonctionnement de ce dernier. Enfin, dans certains cas, le frottement du piston peut acquérir une valeur très élevée.
Ces inconvénients réduisent le rendement de la machine. Il est parfois possible de pallier l'une de ces difficultés, mais ceci aggrave, en général, l'effet des autres.
De plus, dans les formes de réalisation connues jus- qu'à présent, la compression et la détente s'effectuent en grande partie dans les enceintes actives à volume variable tandis que le réchauffement et le refroidissement se produi- sent dans un réchauffeur et un réfrigérant séparés; en géné- ral, la détente et la compression ne sont donc pas isothermes, mais approximativement adiabatiques, de sorte que le cycle n'est plus réversible. C'est ainsi que, dans un moteur à piston à gaz chaud, à la fin de la détente, la température moyenne du fluide est plus basse qu'elle ne devrait l'être.
Le fluide acquiertla température requise pendant son passage dans le réchauffeur. Pendant la compression, la température est plus élevée qu'elle n'aurait dû l'être de sorte que cette température doit baisser pendant le passage dans le réfrigérant.
La machine à gaz chaud conforme à l'invention permet d'éliminer les difficultés précitées, ce qui lui assure un rendement plus élevé. La machine à gaz chaud conforme à l'in- vention présente les particularités suivantes : paroi d'au moins une des enceintes à volume variable est constituée par un soufflet ; le mécanisme d'entraînement de la machine et ce soufflet, existe une liaison mécanique telle que le mou- vement dudit mécanisme entraîne une augmentation ou une dimi- nution du volume de cette enceinte, et de plus, l'échange d'énergie calorifique s'effectue à travers la paroi du souf- @
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flet. De ce fait, la détente ou la compression qui se produit dans cette enceinte est approximativement isotherme, ce qui assure une notable amélioration du rendement.
Dans cette forme de réalisation, on peut supprimer le réchauffeur et/ou le réfrigérant.
Dans une machine à gaz chaud munie de soufflets conforme à l'invention, on obtient une construction simple et compacte en disposant les deux soufflets dans le prolon- gement l'un de l'autre, les parois terminales en regard de ces enceintes étant fixées des deux côtés d'une cloison calori- fuge.
Comme, en général, il est difficile de guider à travers les soufflets le mécanisme des bielles qui assure la variation du volume de l'espace limité par lesdits soufflets, dans une forme de réalisation de l'invention, le mécanisme à bielles agit sur les cloisons et est relié, à l'extérieur des soufflets, au mécanisme d'entraînement de la machine.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, une machine à gaz chaud dans laquelle se déroulent au moins trois cycles, comporte des groupes de deux soufflets qui se trouvent dans le prolongement l'un de l'autre et les parois terminales opposées de ces deux soufflets sont reliées, par un système de bielles commun, au mécanisme de commande, tan- dis qu'entre les parois terminales en regard se trouve un système de canaux dont chacun relie une enceinte limitée par un soufflet d'un système à une enceinte d'un autre système, ce qui permet d'obtenir des canaux de communication très courts.
Les formes de réalisation spécifiées ci-dessus sont surtout intéressantes pour les machines frigorifiques.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les par- @
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ticularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure représente une machine à gaz chaud à deux cylindres munie de soufflets dans laquelle l'échange d'énergie calorifique entre le fluide actif contenu dans la machine et les moyens extérieurs d'alimentation et d'évacuation d'éner- gie calorifique s'effectue à travers la paroi du soufflet.
Les soufflets de cette machine, à savoir le soufflet chauffé 30 et le soufflet refroidi 31, sont reliés, de manière connue, à un mécanisme d'entraînement; ils assument une double fonc- tion: en premier lieu, modifier le volume de l'enceinte acti- ve et en second lieu, amener ou évacuer l'énergie calorifique du cycle. Comme il a déjà été mentionné, ceci assure une détente et une compression pratiquement isothermiques. La machine représentée sur cette figure est une machine frigorifi- que fonctionnant suivant le principe inverse de celui du mo- teur à gaz chaud. L'espace 32 qui entoure le soufflet 30, fait office d'armoire frigorifique de sorte que l'énergie calorifi- que de l'espace 32 est fournie au cycle par l'intermédiaire de la paroi du soufflet 30. L'enceinte 33 sert à évacuer l'éner- gie calorifique.
Ici, de l'énergie calorifique traverse la paroi 31 vers l'enceinte 33 et est évacuée à l'aide d'un fluide réfrigérant qui pénètre dans cette enceinte en A et qui la quitte en B. Les deux enceintes actives du cycle, à savoir l'enceinte active dans le soufflet 30 et l'enceinte active dans le soufflet 31, communiquent entre elles par un canal 34 dans lequel se trouve un récupérateur 35. Comme l'énergie calori- que est amenée et évacuée à travers les parois des soufflets, le réchauffeur et le réfrigérant sont superflus.
Il va de soi que l'invention décrite ci-dessus peut être réalisée de plusieurs aut es manières. En outre; les applications décrites ont un caractère général, de sorte que l'on peut réaliser pratiquement toutes les formes de construc-
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tion et toutes les dospositions utilisables dans les machines à piston à gaz chaud.
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Hot gas machine.
The invention relates to a hot gas machine comprising two enclosures the volumes of which are modified, with a certain offset, and in which a thermodynamic cycle is described.
As we know, hot gas machines are, in general, piston machines. As for hot gas piston machines, the term "hot gas machine" should be understood to mean hot gas engines, refrigerating machines operating on the reverse principle to that of the hot gas engine, and pumps. thermal.
The use of pistons generally gives rise to certain difficulties. Leaks occur, sometimes noticeable, of the active fluid from the enclosure which is on one side of the piston towards the enclosure which is on the other side. These leaks cause significant heat loss. In addition, @
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in general, the pistons must be greased. This lubrication requires permanent control and, moreover, oil can enter the recuperator of these machines and hamper the operation of the latter. Finally, in certain cases, the friction of the piston can acquire a very high value.
These drawbacks reduce the efficiency of the machine. Sometimes it is possible to overcome one of these difficulties, but this generally worsens the effect of the others.
In addition, in the embodiments known heretofore, the compression and expansion take place largely in the variable volume active enclosures while the heating and cooling take place in a heater and a heater. separate refrigerant; In general, the expansion and the compression are therefore not isothermal, but approximately adiabatic, so that the cycle is no longer reversible. Thus, in a hot gas piston engine, at the end of the expansion, the average temperature of the fluid is lower than it should be.
The fluid acquires the required temperature during its passage through the heater. During compression, the temperature is higher than it should have been so that this temperature must drop during the passage through the refrigerant.
The hot gas machine according to the invention makes it possible to eliminate the aforementioned difficulties, which gives it higher efficiency. The hot gas machine according to the invention has the following features: wall of at least one of the variable-volume enclosures is formed by a bellows; the drive mechanism of the machine and this bellows, there is a mechanical connection such that the movement of said mechanism causes an increase or a decrease in the volume of this enclosure, and moreover, the exchange of heat energy s 'performs through the wall of the souf- @
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flounder. As a result, the expansion or compression which occurs in this chamber is approximately isothermal, which ensures a notable improvement in efficiency.
In this embodiment, the heater and / or the coolant can be omitted.
In a hot gas machine provided with bellows according to the invention, a simple and compact construction is obtained by placing the two bellows in the extension of one another, the end walls facing these enclosures being fixed. on both sides of a heat-insulating partition.
As, in general, it is difficult to guide through the bellows the mechanism of the connecting rods which ensures the variation of the volume of the space limited by said bellows, in one embodiment of the invention, the connecting rod mechanism acts on the rods. partitions and is connected, on the outside of the bellows, to the drive mechanism of the machine.
In another embodiment of the invention, a hot gas machine in which at least three cycles take place, comprises groups of two bellows which are located in the extension of one another and the opposite end walls of these two bellows are connected, by a system of common connecting rods, to the control mechanism, while between the opposite end walls there is a system of channels, each of which connects an enclosure limited by a bellows of a system to a speaker of another system, which allows very short communication channels.
The embodiments specified above are of particular interest for refrigeration machines.
The description which will follow with reference to the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the par- @
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features which emerge both from the text and from the drawing forming, of course, part of the said invention.
The figure shows a hot gas machine with two cylinders provided with bellows in which the exchange of heat energy between the active fluid contained in the machine and the external means of supply and discharge of heat energy takes place. performs through the wall of the bellows.
The bellows of this machine, namely the heated bellows 30 and the cooled bellows 31, are connected, in known manner, to a drive mechanism; they have a dual function: firstly, to modify the volume of the active enclosure and secondly, to bring in or evacuate the heat energy of the cycle. As already mentioned, this provides virtually isothermal expansion and compression. The machine shown in this figure is a refrigeration machine operating on the reverse principle to that of the hot gas engine. The space 32 which surrounds the bellows 30, acts as a refrigeration cabinet so that the heat energy of the space 32 is supplied to the cycle through the wall of the bellows 30. The enclosure 33 serves. to evacuate the heat energy.
Here, heat energy passes through the wall 31 towards the enclosure 33 and is evacuated using a refrigerant fluid which enters this enclosure at A and which leaves it at B. The two active enclosures of the cycle, at namely the active enclosure in the bellows 30 and the active enclosure in the bellows 31, communicate with each other by a channel 34 in which there is a recuperator 35. As the heat energy is supplied and discharged through the walls of the bellows, heater and coolant are unnecessary.
It goes without saying that the invention described above can be implemented in several other ways. In addition; the applications described are general in nature, so that practically all forms of construction can be realized.
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tion and all the dospositions usable in hot gas piston machines.