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BREVET D'INVENTION
SOCIETE DITE : SORELEC
INVENTION : Monsieur DJELOUAH
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"Moteur rotatif"
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La présente invention concerne un moteur rotatif à fluide thermodynamique comportant un ensemble d'équipage solidaire en rotation et formé chacun de deux enceintes rigides à volume constant équidistant et contenant un fluidethermodynamique qui se vaporise et se condense successivement suivant que l'enceinte est soumise à l'effet de la source chaude ou de la source froide, les enceintes étant rigides à volume constant.
L'invention est notamment relative à un moulin solaire convertissant l'énergie thermodynamique en énergie mécanique et électrique par l'intermédiaire d'un fluide thermodynamique en équilibre constant (vapeur liquide) et en circuit bouclé, et d'un second fluide (eau, huile, etc...) ou un organe basculeur.
On connaît déjà de tels dispositifs solaires, assurant la conversion de l'énergie thermodynamique en énergie mécanique, soit par la vaporisation d'un fluide, soit par le biais d'un moteur à gaz utilisant le diagramme de Carnot.
Toutefois, ces deux types d'installations, actuellement présentés sur le marché sont onéreux ; les moteurs à gaz nécessitant notamment des installations complexes (capteur, évaporateur, condenseur, moteur à expansion, pompe de réinjection, etc...).
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En dehors des investissements très élevés qu'elles entraînent, ces installations demandent en outre une assistance technique permanente. De plus, leur rendement est médiocre. Certaines applications prennent des formes de gadget parce que non industrialisables.
Ces gadgets sont basés sur le principe suivant : - Un liquide qui s'évapore en augmentant la pression du réservoir, cette pression fait monter un liquide dans un système d'équilibre, fait basculer l'ensemble et revient à sa position initiale. C'est ce qui prend le nom courant de Canard.
La présente invention a pour but de créer un moteur rotatif du type ci-dessus, susceptible de fournir une puissance relativement importante pour l'entraînement d'un dispositif utilisateur, et dont le fonctionnement ne soit pas déréglé rapidement par le déséquilibre des enceintes correspondantes.
A cet effet, l'invention concerne un moteur caractérisé en ce que chaque module se compose d'une chambre déformable étanche, contenant du fluide thermodynamique et un moyen de transmission pesant transmettant immédiatement et intégralement toute variation de volume de l'une des chambres vers l'autre chambre, le moyen de transmission prenant ainsi une position déséquilibrée se traduisant par un couple transmis à l'axe du moteur.
Suivant une autre caractéristique, le moyen de transmission est soit un ensemble de deux pistons reliés par un organe de liaison muni d'une masse pesante, soit par une colonne de liquide.
Les deux pistons peuvent également être constitués par des cloisons souples ou des poches.
Au repos lorsque la température de la source froide est égale à celle de la source chaude, le système est à l'équilibre : les masses de fluide
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thermodynamique contenu dans les deux chambres sont égales et l'organe de transmission, pesant, est à l'équilibre.
Ce n'est que, par suite du déplacement, de l'organe de transmission pesant, sous l'effet de la différence de pression régnant dans les deux chambres des modules diamétralement opposés de chaque équipage, que ce déséquilibre crée un couple appliqué à l'axe de sortie du moteur.
La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 est un schéma de principe d'un moteur, selon l'invention, - La figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure l, - La figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 1.
- La figure 4 est un schéma en perspective d'un autre mode de réalisation, - La figure 5 est une coupe par un plan médian du mode de réalisation, selon la figure 4, - Les figures 6 et 7 sont des schémas de deux modes de réalisation d'un tunnel.
Selon la figure l, le moteur rotatif à fluide thermodynamique se compose d'un ensemble de modules 1 formé chacun de deux enceintes 2,3, reliées entre elles par exemple par un bras diamétral 4 formant également un tube de liaison.
Chaque enceinte 2,3 contient une poche 5, 6 ; les deux poches des deux enceintes correspondantes
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communiquent par le tube 4. Le volume délimité respectivement entre chaque enceinte 2,3 et la poche 5,6, est fermé de façon étanche et contient un fluide thermodynamique, c'est-à-dire un fluide susceptible de se vaporiser à la température de la source chaude SC et de condenser à la température de la source froide SF.
Comme les températures des sources chaude SC et froide SF dépendent des conditions d'utilisation, le fluide thermodynamique est choisi en conséquence.
L'ensemble formé par les deux poches 5,6 et le tube 4 constitue un volume fermé, constant, avec deux parties déformables formées par les poches 5,6.
Toute diminution de volume de l'une des poches 5,6 se traduit par une augmentation de volume de l'autre poche 6,5 puisque le volume ainsi fermé contient un fluide non comprimable, de préférence un liquide par exemple de l'eau ou un liquide de plus forte densité.
Tous les équipages mobiles (2,3) sont solidaires d'un axe de sortie 7. Comme le couple exercé par chaque équipage mobile dépend de la différence de poids entre les deux poches 5,6, la source chaude SC agit sur une moitié verticale du dispositif et la source froide SF agit sur l'autre moitié verticale du dispositif.
L'axe 7 comporte dans chaque plan autant d'équipages mobiles que le permet l'encombrement des enceintes 2,3. Plusieurs équipages mobiles peuvent être juxtaposés sur un même axe.
Selon un mode de réalisation, la source chaude SC est constituée par un canal torique de section circulaire correspondant à un demi-tore. Ce canal 8 est un absorbeur de rayonnement solaire. La source froide SF est constituée également par un canal 9 de section circulaire et de forme torique correspondant à une demi-tore. En fait, les canaux de la source froide et de la source chaude (8,9) correspondent au même tore.
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Le canal 8 de la source chaude est constitué par une enveloppe 10 constituant un absorbeur de chaleur entouré d'une enveloppe transparente 11 donnant un effet de serre.
Le canal 9 de la source froide présente une paroi extérieure 12 par exemple en feutre sur laquelle on fait tomber de l'eau qui, par évaporation, prend de la chaleur et permet de refroidir le canal et par suite les enceintes au fur et à mesure qu'elles passent dans le canal.
Le mouvement peut également être accéléré par un effet de cheminée par circulation des gaz chaud et froid dans les deux canaux, avec des prises d'air chaud et froid 13,14 et des sorties 15,16, par exemple des puits canadiens fournissant de l'air chaud ou de l'air frais suivant que l'extérieur est la source chaude ou froide et le puits canadien la source froide ou chaude.
Enfin, le dispositif peut être associé à tout autre dispositif de récupération d'énergie naturelle.
La figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1 et montre la structure du dispositif au niveau de la source chaude dont le canal travaille par effet de serre. Cette coupe montre l'enveloppe extérieure 11 transparente contenant une couche d'air puis la matière absorbante de l'absorbeur 10 définissant le canal 8 dans lequel circule t les enceintes 2,3. Les enceintes 2,3 de chaque équipage qui sont de préférence des sphères ou des quadrilatères en un matériau très conducteur comme du cuivre ou de l'aluminium, contiennent l'enveloppe déformable 5,6 qui est en un matériau de préférence mauvais conducteur pour limiter les échanges de chaleur ou de froid vers le fluide non compressible.
La figure 3 montre la structure du dispositif de la figure 2 au niveau de la source froide SF, montrant
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l'enveloppe opaque 12 absorbant le liquide, par exemple du feutre, délimitant le canal 9 dans lequel passent les enceintes 2, 3.
Selon les figures 2 et 3, l'étanchéité entre les tubes 4 qui portent les enceintes 2, 3 et le canal de la source chaude et de la source froide 8, 9, est assurée par des bavettes 17. Cette étanchéité peut également être assurée de façon différente en remplaçant les tubes 4 radiaux par un rotor ou du moins en associant à la partie extérieure des tubes 4 au niveau de leur passage dans les canaux des sources chaude et froide 8, 9, une couronne assurant l'étanchéité par contact de glissement ou de roulement sur les organes d'étanchéité antagonistes prévus dans les canaux des sources chaude et froide 8, 9.
Pour mettre à profit la circulation montante de gaz chaud et de gaz froid dans les canaux des sources chaude et froide, il est intéressant de munir les enceintes au moins partiellement d'aubes 18 pour améliorer la transmission du mouvement.
Enfin, la source chaude peut être remplacée par un bassin qui se chauffe au rayonnement solaire ou qui contient de l'eau chaude de récupération et dans lequel plongent successivement les enceintes pour se réchauffer, la source froide étant constituée par l'extérieur du bassin.
Selon les figures 4 et 5, le moteur se compose d'un stator 20 et d'un rotor 21.
Le stator 20 est en forme de tunnel torique (cf. figures 6 et 7) comprenant une enveloppe isolante 22 de section par exemple rectangulaire, carrée ou circulaire, entourant une enceinte 23 dans laquelle circule un fluide caloporteur et une enceinte 24 dans laquelle circule un fluide de refroidissement. Chaque
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enceinte 23,24 correspond sensiblement à un demi-cercle.
Le rotor 21 tourne dans le volume libre délimité par les enceintes 23,24.
Dans un premier mode de réalisation (modules 25,26), le rotor 21 se compose d'un ensemble de modules comportant une cloison souple 27 délimitant respectivement des chambres 28, 29 et 30,31.
Les chambres 28,30 contiennent un fluide thermodynamique susceptible de se vaporiser et de se condenser aux températures des sources chaudes et froides du moteur.
Les chambres 29,31 sont reliées par un conduit 32 et l'ensemble du volume ainsi délimité contient un liquide dont la température d'ébullition est beaucoup plus élevée que celle de la source chaude.
Le liquide est ainsi refoulé partiellement de la chambre (par exemple 29) située du côté de la source chaude vers la chambre 31 du côté de la source froide en déséquilibrant ainsi le module pour créer un couple moteur appliqué à l'arbre de sortie du moteur.
La figure 5 montre la déformation et la position des deux cloisons 27 ; dans cet exemple, les cloisons sont déformables ; elles pourraient également être constituées par une cloison formant piston et enserrant une colonne de liquide.
Suivant une autre variante non représentée, pour augmenter les possibilités du moteur, on augmente la masse déplacée au cours de chaque cycle ; pour cela, on peut relier les deux pistons par une tige de piston éventuellement chargée par une masse.
Selon la figure 5, suivant un autre mode de réalisation, le module se compose de deux chambres 33,34 contenant chacune une poche déformable 35 contenant un fluide thermodynamique.
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Comme précédemment, les chambres 33,34 sont reliées par un conduit 36 qui les met en communcation. Le volume ainsi délimité contient un liquide inerte aux températures de fonctionnement de l'installation, c'est-à-dire ne s'évaporant pas à la température de la source chaude.
La vaporisation de liquide thermodynamique dans la chambre 33 du côté de la source chaude provoque le refoulement du liquide vers la chambre 34 du côté de la source froide et engendre ainsi un couple moteur.
Pour améliorer le fonctionnement, il est intéressant d'isoler les chambres des différents modules, les unes des autres.
Les entrées et sortie des fluides caloporteurs des sources chaude et froide portent les références 37,38 ; 39,40.
Les figures 6 et 7 montrent deux exemples de tunnels pour les sources chaudes et froides. Du côté tourné vers le centre du tore, les tunnels comportent un passage 41 pour les conduites 32,36.
Enfin, pour éviter que la cloison 27 ou la poche 35 ne bouchent les conduites 32,36, celles-ci sont munies d'un organe de protection 42 (figure 5).
Il convient de remarquer que le rotor 21 selon la figure 5, peut également s'appliquer au cas d'une source chaude constituée par le rayonnement solaire direct. Dans ce cas, le tunnel du stator 20 est supprimé au moins dans la partie constituant la source chaude ou est remplacé par un tunnel à effet de serre.
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PATENT
COMPANY SAID: SORELEC
INVENTION: Mr. DJELOUAH
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"Rotary motor"
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The present invention relates to a rotary thermodynamic fluid motor comprising an assembly of integral rotationally formed members each formed by two rigid enclosures with equidistant constant volume and containing a thermodynamic fluid which vaporizes and condenses successively depending on whether the enclosure is subjected to the effect of the hot or cold source, the speakers being rigid at constant volume.
The invention relates in particular to a solar mill converting thermodynamic energy into mechanical and electrical energy via a thermodynamic fluid in constant equilibrium (liquid vapor) and in a looped circuit, and a second fluid (water, oil, etc.) or a tilting member.
Such solar devices are already known, ensuring the conversion of thermodynamic energy into mechanical energy, either by vaporization of a fluid, or by means of a gas engine using the Carnot diagram.
However, these two types of installations, currently presented on the market are expensive; gas engines in particular requiring complex installations (sensor, evaporator, condenser, expansion engine, reinjection pump, etc.).
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Apart from the very high investments they entail, these installations also require permanent technical assistance. In addition, their performance is poor. Some applications take the form of gadgets because they cannot be industrialized.
These gadgets are based on the following principle: - A liquid which evaporates by increasing the pressure of the tank, this pressure causes a liquid to rise in a system of equilibrium, causes the assembly to tip over and returns to its initial position. This is what takes the common name of Duck.
The present invention aims to create a rotary motor of the above type, capable of providing a relatively large power for driving a user device, and the operation of which is not quickly disrupted by the imbalance of the corresponding speakers.
To this end, the invention relates to a motor characterized in that each module consists of a sealed deformable chamber, containing thermodynamic fluid and a heavy transmission means transmitting immediately and fully any variation in volume from one of the chambers to the other chamber, the transmission means thus taking an unbalanced position resulting in a torque transmitted to the axis of the engine.
According to another characteristic, the transmission means is either a set of two pistons connected by a connecting member provided with a heavy mass, or by a column of liquid.
The two pistons can also be constituted by flexible partitions or pockets.
At rest when the temperature of the cold source is equal to that of the hot source, the system is in equilibrium: the masses of fluid
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thermodynamics contained in the two chambers are equal and the transmission organ, heavy, is in equilibrium.
It is only as a result of the displacement of the heavy transmission member, under the effect of the pressure difference prevailing in the two chambers of the diametrically opposite modules of each crew, that this imbalance creates a torque applied to the motor output axis.
The present invention will be described in more detail using the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a block diagram of an engine according to the invention, - Figure 2 is a sectional view along II-II of Figure l, - Figure 3 is a sectional view along III-III of Figure 1.
- Figure 4 is a perspective diagram of another embodiment, - Figure 5 is a section through a median plane of the embodiment, according to Figure 4, - Figures 6 and 7 are diagrams of two modes for the construction of a tunnel.
According to FIG. 1, the rotary thermodynamic fluid motor consists of a set of modules 1 each formed by two enclosures 2,3, connected to each other for example by a diametrical arm 4 also forming a connecting tube.
Each enclosure 2,3 contains a pocket 5, 6; the two pockets of the two corresponding speakers
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communicate through the tube 4. The volume defined respectively between each enclosure 2.3 and the pocket 5.6, is sealed and contains a thermodynamic fluid, that is to say a fluid capable of vaporizing at temperature from the hot source SC and to condense at the temperature of the cold source SF.
As the temperatures of the hot sources SC and cold sources SF depend on the conditions of use, the thermodynamic fluid is chosen accordingly.
The assembly formed by the two pockets 5,6 and the tube 4 constitutes a closed, constant volume, with two deformable parts formed by the pockets 5,6.
Any reduction in volume of one of the pockets 5,6 results in an increase in volume of the other pocket 6,5 since the volume thus closed contains a non-compressible fluid, preferably a liquid, for example water or a higher density liquid.
All the moving parts (2, 3) are integral with an output axis 7. As the torque exerted by each moving part depends on the difference in weight between the two pockets 5,6, the hot source SC acts on a vertical half of the device and the cold source SF acts on the other vertical half of the device.
The axis 7 comprises in each plane as many mobile assemblies as the size of the enclosures 2,3 allows. Several mobile units can be juxtaposed on the same axis.
According to one embodiment, the hot source SC is constituted by a toric channel of circular section corresponding to a half-torus. This channel 8 is an absorber of solar radiation. The cold source SF also consists of a channel 9 of circular section and toroidal shape corresponding to a half-torus. In fact, the channels of the cold source and the hot source (8,9) correspond to the same torus.
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The channel 8 of the hot source is constituted by an envelope 10 constituting a heat absorber surrounded by a transparent envelope 11 giving a greenhouse effect.
The channel 9 of the cold source has an outer wall 12 for example made of felt onto which water is dropped which, by evaporation, takes heat and makes it possible to cool the channel and consequently the enclosures as and when as they pass through the canal.
The movement can also be accelerated by a chimney effect by circulation of hot and cold gases in the two channels, with hot and cold air intakes 13,14 and exits 15,16, for example Canadian wells supplying hot air or fresh air depending on whether the outside is the hot or cold source and the Canadian well the cold or hot source.
Finally, the device can be combined with any other natural energy recovery device.
Figure 2 is a section along II-II of Figure 1 and shows the structure of the device at the hot source whose channel works by greenhouse effect. This section shows the transparent outer envelope 11 containing a layer of air and then the absorbent material of the absorber 10 defining the channel 8 in which the enclosures 2,3 flow. The enclosures 2,3 of each crew which are preferably spheres or quadrilaterals made of a very conductive material such as copper or aluminum, contain the deformable envelope 5,6 which is made of a material preferably poor conductor to limit heat or cold exchanges towards the non-compressible fluid.
Figure 3 shows the structure of the device of Figure 2 at the cold source SF, showing
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the opaque envelope 12 absorbing the liquid, for example felt, delimiting the channel 9 through which the enclosures 2, 3 pass.
According to Figures 2 and 3, the seal between the tubes 4 which carry the enclosures 2, 3 and the channel of the hot source and the cold source 8, 9, is provided by flaps 17. This sealing can also be provided in a different way by replacing the radial tubes 4 with a rotor or at least by associating with the external part of the tubes 4 at the level of their passage in the channels of the hot and cold sources 8, 9, a ring ensuring the sealing by contact of sliding or rolling on the opposing sealing members provided in the channels of the hot and cold sources 8, 9.
To take advantage of the rising circulation of hot gas and cold gas in the channels of the hot and cold sources, it is advantageous to provide the enclosures at least partially with blades 18 to improve the transmission of movement.
Finally, the hot source can be replaced by a basin which heats up to solar radiation or which contains hot recovery water and into which the chambers successively plunge to warm up, the cold source being constituted by the exterior of the basin.
According to FIGS. 4 and 5, the motor consists of a stator 20 and a rotor 21.
The stator 20 is in the form of a toric tunnel (cf. FIGS. 6 and 7) comprising an insulating envelope 22 of for example rectangular, square or circular section, surrounding an enclosure 23 in which a heat-transfer fluid circulates and an enclosure 24 in which a coolant. Each
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enclosure 23.24 corresponds substantially to a semicircle.
The rotor 21 rotates in the free volume delimited by the enclosures 23,24.
In a first embodiment (modules 25, 26), the rotor 21 consists of a set of modules comprising a flexible partition 27 delimiting chambers 28, 29 and 30, 31 respectively.
The chambers 28.30 contain a thermodynamic fluid capable of vaporizing and condensing at the temperatures of the hot and cold sources of the engine.
The chambers 29, 31 are connected by a conduit 32 and the entire volume thus delimited contains a liquid whose boiling point is much higher than that of the hot spring.
The liquid is thus partially discharged from the chamber (for example 29) located on the side of the hot source towards the chamber 31 on the side of the cold source, thus unbalancing the module to create an engine torque applied to the output shaft of the engine. .
FIG. 5 shows the deformation and the position of the two partitions 27; in this example, the partitions are deformable; they could also be constituted by a partition forming a piston and enclosing a column of liquid.
According to another variant, not shown, to increase the possibilities of the motor, the mass displaced during each cycle is increased; for this, one can connect the two pistons by a piston rod possibly loaded by a mass.
According to FIG. 5, according to another embodiment, the module consists of two chambers 33, 34 each containing a deformable pocket 35 containing a thermodynamic fluid.
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As before, the chambers 33, 34 are connected by a conduit 36 which puts them in communication. The volume thus delimited contains a liquid inert to the operating temperatures of the installation, that is to say not evaporating at the temperature of the hot source.
The vaporization of thermodynamic liquid in the chamber 33 on the side of the hot source causes the liquid to be discharged towards the chamber 34 on the side of the cold source and thus generates a driving torque.
To improve operation, it is interesting to isolate the chambers of the different modules from each other.
The inputs and outputs of heat transfer fluids from hot and cold sources have the references 37.38; 39.40.
Figures 6 and 7 show two examples of tunnels for hot and cold springs. On the side facing the center of the torus, the tunnels have a passage 41 for the pipes 32, 36.
Finally, to prevent the partition 27 or the pocket 35 from blocking the pipes 32, 36, these are provided with a protective member 42 (FIG. 5).
It should be noted that the rotor 21 according to FIG. 5, can also be applied in the case of a hot source constituted by direct solar radiation. In this case, the tunnel of the stator 20 is eliminated at least in the part constituting the hot source or is replaced by a greenhouse tunnel.