EP0062043A1 - Procede et machine pour l'obtention de la transformation quasi-isotherme dans les processus de compression ou de detente de gaz. - Google Patents

Procede et machine pour l'obtention de la transformation quasi-isotherme dans les processus de compression ou de detente de gaz.

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EP0062043A1
EP0062043A1 EP81902670A EP81902670A EP0062043A1 EP 0062043 A1 EP0062043 A1 EP 0062043A1 EP 81902670 A EP81902670 A EP 81902670A EP 81902670 A EP81902670 A EP 81902670A EP 0062043 A1 EP0062043 A1 EP 0062043A1
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EP
European Patent Office
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exchanger
heat
working chamber
working
independent
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EP81902670A
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German (de)
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EP0062043B1 (fr
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Andrei Vasile Chrisoghilos
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L'INSTITUT NATIONAL DE MOTEURS THERMIQUES
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Publication of EP0062043B1 publication Critical patent/EP0062043B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2244/00—Machines having two pistons
    • F02G2244/50—Double acting piston machines

Definitions

  • the invention relates to a method and a machine which allow the realization of a quasi-isothermal compression or expansion process, that is to say a process in which the temperature of the working agent remains almost constant in undergoing practically unimportant variations, throughout the duration of the compression or expansion process, in any thermodynamic cycle, which contains such transformations.
  • the method eliminates the disadvantages mentioned above, by the fact that, in order to carry out certain transformations, as close as possible to an isothermal theoretical transformation, as well as maintaining a ratio compression or expansion as high as possible, the volume of the heat exchangers does not add to the volume of the dead space determined by the constructive parameters of the variable volume chamber, since for this purpose heat exchangers are used independent of each other, in each exchanger the working agent circulating intermittently and in a single direction, exchangers which are connected and disconnected successively and cyclically with the variable volume of the working chamber, the duration of connection between this working chamber and one of the independent exchangers having two phases, in particular: in the compression isotherm, in the first phase, there is a flow of the working agent garlic from an independent heat exchanger cooled in a variable volume working chamber, until the pressures in the two volumes are equalized, the mixing process being polytropic, the working agent of the chamber transferring the heat to the working agent from the exchanger, and in the second phase there is a flow of the
  • the rotary machine in accordance with the present invention, eliminates the disadvantages mentioned above, by the fact that for the purpose of carrying out the process presented above it uses groups of independent heat exchangers, i.e. -to say a group of cooled exchangers for the compression phase and a group of heated exchangers for the expansion phase *, the successive connection and disconnection between these exchangers and the working chamber of variable volume of the machine being carried out by through certain connection orifices, certain galleries, and pairs of windows made in two distribution discs and in the two fixed covers of the motor casing, windows which are arranged radially and sealed along a trapezoidal contour with expandable linear segments and certain pipes which are the same connections of the exchangers, a window ensuring the connection of the working chamber with the exchanger for the r realization of the first phase of the quasi-isothermal transformation process, the second window ensuring the connection for the realization of the second phase of the quasi-isothermal transformation process, the space between the two groups of windows corresponding to the groups of exchangers on the two covers
  • the method and the machine for obtaining the quasi-isothermal transformation in the gas compression and expansion processes have the following advantages: ensures the realization of certain thermodynamic transformations as close as possible to a transformation theoretical isotherm. allows the achievement of certain high compression or expansion ratios. ensures the operation of a thermal machine with the highest yields for the same temperature difference, because it can work according to any cycle, including the Carnot cycle. allows the use of any heat source, including solar or geothermal sources and can use any type of gaseous, liquid or solid fuel. ensures the reduction of fuel consumption and reduces chemical and noise pollution. allows the operation of a thermal machine at reduced pressures and temperatures of the working agent which ensures a reduction in the stress regime and the level of wear.
  • FIG. 1 Schematic diagram of the quasi-isothermal transformation process in the gas compression or expansion processes.
  • fig. 2. Pressure-volume diagram of the quasi-isothermal compression and expansion processes.
  • fig. 3. Temperature-entropy diagram of the quasi-isothermal compression and expansion process.
  • fig. 4. Theoretical pressure-volume diagram of the cycle of a rotary external combustion engine.
  • fig. 5. Longitudinal section of a rotary external combustion engine according to the invention.
  • fig. 6. Motor cross section in accordance with plane II of figure 5.
  • fig.7. The detail of the sealing of windows t and u. fig. 8.
  • the method is applicable to any thermal machine which works with a variable volume working chamber a and provides that this chamber is successively connected and disconnected cyclically with two groups of heat exchangers. heat independent of volumes Val, Va2, Va3 ... etc. namely a group of independent cooled exchangers, of identical construction A, and a group of independent heated exchangers of identical construction B.
  • Each independent cooled heat exchanger A used in the compression isotherm, is made up of certain heat exchange units 1 which have a window b for the flow of the working agent coming from the exchanger A, towards the working chamber a and a window c for the flow of the working agent coming from the working chamber a towards the heat exchanger A.
  • a heated heat exchanger B used in the isotherm of expansion is formed by a heat exchange unit 2 provided with a window d for the flow of the heat agent from the working chamber a into the exchanger B and a window e for the flow of the working agent of the exchanger B in the working chamber a.
  • the working chamber of variable volume a can be produced, without the example being limiting, in accordance with the block diagram of FIG. 1 on a rotary machine C, formed of a stator 3 and a rotor 4 in which the pallets slide. 5.
  • the rotary machine C has a suction connection 6, and a discharge connection 7, or a discharge connection 8.
  • the working chamber of variable volume a the parameters of which state initials are P O V O T O , will be connected successively in the compression phase with the heat exchangers A and in the expansion phase with the heat exchangers B via certain windows f, formed in the wall of bedroom.
  • the working agent state parameters of the first heat exchanger A are P ' 1 Va 1 T " 1 .
  • the duration of the connection between the variable volume chamber a and a heat exchanger A has two phases.
  • the first phase in which the working agent of the heat exchanger A flows to the variable-volume working chamber a, through the window b of the exchanger A and the window f of the wall of the chamber , realizing with the working agent of the working chamber has a polytrope mixture whose state parameters are P z ⁇ , V O + V al , T z l, the working agent of the chamber yielding heat to the worker from the heat exchanger.
  • the initial state values of the two gases there are the relationships:
  • window b is closed simultaneously with the opening of window c and the two volumes compress together, the gas now flowing from the chamber to the exchanger through windows f and c, taking away the heat pertaining to the mass which leaves the working chamber.
  • the working chamber £ detaches from the cooled heat exchanger A, is connected to the next cooled heat exchanger A, or the process is repeated exactly as at the first exchanger.
  • the working agent of the heat exchanger A disconnected from the working chamber a, evolves according to an isochoric curve by exchanging heat at constant volume throughout the duration of the waiting period, until 'it will be connected to the next working chamber, which will find it at state parameters which can be considered identical with the initial parameters existing at the time of contact with the first chamber (P' 1, V al , T " 1 ) .
  • the working chamber a After having traversed all the heat exchangers in number of k, the working chamber a will pass successively through the states:
  • m1 the polytropic exponent of the mixture of the two gases
  • m2 the polytropic exponent of the common evolution of the gas in the chamber and the exchanger
  • the values P i are finished if the relationship between the volumes of the working chamber (V i ) and the volume of the independent exchanger (V ai ):
  • FIGS. 2 and 3 show that the curve of the real transformations g for compression and h for relaxation are realized as a result of the addition of certain transformations sequential successive polytropes whose points of continuity i are located above and below the theoretical insothermal curve j for compression and ⁇ for relaxation.
  • FIG. 3 are represented in temperature-entropy coordinates only the curves of the real transformations, that is to say the curve n for compression and the curve o for expansion.
  • the process for obtaining the quasi-isothermal transformation in the processes of compression or expansion of gases can be applied to any operating cycle of any thermal machine with working chamber of variable volume and with outside heat sources such as: compressors, external combustion engines, heat pumps, refrigeration machines, etc.
  • outside heat sources such as: compressors, external combustion engines, heat pumps, refrigeration machines, etc.
  • the rotary external combustion engine in accordance with the present invention, consists of a rotary cylinder 9 in which slides a double-acting piston 10 provided with sealing segments 11.
  • the double-acting piston 10 is mounted halfway of its length using the cousins 12 on a crank pin journal of a crankshaft 13 and for mounting reasons is formed of two halves r coupled, on the plane of separation of the cousins using the prisoners 14.
  • the crankshaft 13 rests with its bearing journals g in the side covers 15 and 16 by means of bearings 17 and 18 located on the same axis.
  • the rotary cylinder 9 rests on the side covers 15 and 16 using the bearings 19 and 20 which define an axis III-III perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder, dividing it into two equal parts.
  • a toothed wheel 21 with external teeth which meshes in ratio of 1: 2 a toothed wheel with internal teeth 22, integral with the rotary cylinder 9.
  • a toothed wheel with internal teeth 22 integral with the rotary cylinder 9.
  • In the side walls of the rotary cylinder 6 are formed four holes f communicating two by two with each room with variable volume a.
  • Solid with the body of the bearings of the rotary cylinder 9 are mounted two distribution discs 23, one on each side of the rotary cylinder 9.
  • the distribution discs 23 are each provided with two windows s from which galleries 24 which connect these windows s to windows f formed in the wall of the rotating cylinder 9.
  • the distribution discs 23 together with the rotating cylinder 9, make the windows s pass in front of the radial windows t and u, formed in the fixed covers 15 and 16 and arranged on the same diameter as the windows s placed on the mobile distribution disks 23, t and u being sealed relative to s.
  • the windows t are used for the connection of the variable-volume working chamber a to a heat exchanger A or B in the first phase by means of certain fittings 25 while the windows u are used for the connection of the same working chamber to a heat exchanger A or B in the second connection phase via the fittings 25.
  • the fitting 25 constitutes the outlet fitting and the fitting 26, the inlet fitting in a heat exchange unit 1 or 2 generally known and belonging to groups of heat exchangers A or B.
  • Each of the windows t and u is sealed on a trapezoidal contour with linear and expandable segments 27 mounted in generally known seats, practiced in the fixed covers 15 and 16.
  • linear and expandable segments located continuously on c ⁇ untours blind trapezoids, arranged on the same diameter as the windows t and u, are also sealed the two spaces v located between the two groups of windows t and u corresponding to the groups of exchangers A and B.
  • the outer covers 15 and 16 are made in the zone corresponding to the outer dead center of the piston 10 of the windows w, having the same shape and radial location as the windows t and u which are each linked with a suction connection 6. From similar to windows t and u, the windows w are sealed on a trapezoidal contour by the expandable linear segments 27.
  • the suction windows w can be closed, after the engine has arrived at nominal operating speed with n ' any external control, correlated in a generally known manner, with the engine operating parameters.
  • a rotary external combustion engine operates as follows. Under the action of the working gases, the double-acting piston 10 performs a transaction movement in the cylinder 9, at the same time also imposing the rotation of the crankshaft 13 and the rotary cylinder 9, around the axis III— III with a rotation speed equal to half the rotation speed of the crankshaft.
  • the translational movement is purely harmonic, the maximum stroke of the piston being equal to four times the distance from the axis of the bearing journal p to the axis of the crankshaft 13, that is to say four times the eccentricity of the crankpin .
  • the alignment of the toothed wheels 21 and 22 does not participate in the transmission of the engine torque to the crankshaft. Theoretically the mechanism is completely determined without this anchoring.
  • the 21-22 drive double the piston-crank pin cynematic oak and has the practical role of facilitating the control of the rotation of the cylinder when the direction of the actuating forces enters under the cone of friction, without participating in transmission of engine torque.
  • the mission of the angénage is consequently that of overcoming the friction forces in the rotational movement of the cylinder or of the moment of inertia, caused by the variation of the number of turns, assuming the only normal forces which could have appeared between the piston and the cylinder walls and which would have determined the rotation of the entire cylinder.
  • the rotary external combustion engine in accordance with the invention, operates according to a Carnot cycle composed of two quasi-isotherms g and h which are the result of the addition of certain successive polytrope sequential transformations whose points of continuity i are found above and below the theoretical isothermal curves j and I and two adiabatic curves x and y easily obtainable by external thermal insulation, generally known, of the cylinder in the area of the working chamber.
  • the Carnot cycle is carried out with an engine according to the invention, in that in the first part of the compression, the working chamber of variable volume has successively comes into contact with the cooled heat exchangers A on the path of the fittings 25 and 26, windows t and u side covers 15 and 16, window s on the distributor disk 23, galleries 24 and windows f located in the walls of the rotary cylinder 9, storing part of the agent working in these exchangers and by compressing in a quasi-isothermal manner, the rest of the working agent in accordance with the process described above.
  • variable volume chamber When the variable volume chamber has left the last cooled heat exchanger A, adiabatic compression of the working agent remaining in the chamber begins, until the internal dead center of the piston.
  • the motor is provided with a corresponding thermal insulation, generally known.
  • variable-volume working chamber a is connected to the heated heat exchangers B, on the same path described previously, with which an exchange of working agent is obtained according to the method described , by determining the quasi-isothermal expansion of the agent remaining in the chamber.
  • the work agent therein relaxes so adiabatic until the opening of the suction window w when the variable volume working chamber has reached a vacuum so that it will suck up a quantity of working agent equal to that which it has stored in the two groups of heat exchangers A and B during the previous cycle and then the cycle is repeated successively and alternately for the two working chambers a.
  • the process of storing the working agent in the heat exchangers arrives, after a few dozen rotations of the crankshaft, in a stabilized state when the suction set is reduced to zero and the suction window w has to be closed. .
  • the engine works with the working agent in a closed circuit.
  • the mechanical work per cycle and the power of the motor increase proportionally with the increase in the suction pressure of the motor.
  • the suction of the work agent can be done directly from the atmosphere or from a closed tank, in which case, the state parameters of the work agent can differ in value from the atmospheric parameters.
  • the working agent can be any gas, gas mixture or heterogeneous gas-liquid mixture.
  • the cooling of the heat exchangers A can be done in a known manner with any cooling agent and the heating of the heat exchangers B can be done with any heat source, including geothermal water, solar source, nuclear power or fuel burner of any type.
  • thermal machine in accordance with the invention, operated as a compressor, it would be necessary to cancel, in comparison with the example presented, the group of heated heat exchangers B and the exhaust connection 7, keeping the group of exchangers of heat A and the inlet connection 6 widened and a discharge connection 8 will be used.
  • a thermal machine, in accordance with the invention which would function as a compressor, could compress in a single stage the gases at relatively high ratios of compression by discharging the compressed gas at temperatures close to those of the ambient medium.
  • a compressor which would operate in accordance with the invention, due to the reduced temperature of the compression space, could use synthetic materials for the construction of the piston, segments, valves, etc.
  • thermal machine in accordance with the invention, operated as a heat pump or refrigeration machine, it would only be necessary to modify the arrangement of the two groups of heat exchangers so as to obtain the course of the cycle in the opposite direction than in the case of functioning as an external combustion engine.
  • One group of heated heat exchangers B would be the hot source and constitute the part of the heat pump that heats, while the other group of heat exchangers A would be the cold source and would constitute the part of the refrigerating machine. which cools.
  • the method and the machine for obtaining a quasi-isothermal transformation in the gas compression or expansion processes can be applied in any industrial field which supposes the need for isothermal compression or expansion , such as the chemical, refrigeration industry, etc. just like in any technical field which supposes the use of thermodynamic transformation to obtain mechanical energy, this one being able to be used in the field of transport, the production of electric energy or in other areas.

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Abstract

L'invention se refere a un procede et une machine qui permettent realisation d'un processus de compression ou de detente quasi-isotherme dans n'importe quel cycle thermodynamique qui contient de pareilles transformations. Le procede est realisable par le fait qu'on utilise des echangeurs de chaleur (A et B) independants l'un de l'autre, que dans chaque echangeur (A et B) l'agent de travail circule avec intermittence et dans un seul sens et que les echangeurs (A et B) sont connectes et deconnectes successivement et de facon cyclique avec le volume variable de la chambre de travail (a).

Description

TITRE DE L'INVENTION
Procédé et machine pour l'obtention de la transformation quasi -isotherme dans les processus de compression ou de détente de gaz
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention se référé à un procédé et une machine qui permettent la réalisation d'un processus de compression ou de détente quasi-isotherme c'est-à-dire un processus dans lequel la température de l'agent de travail reste presque constante en subissant des variations pratiquement sans importance, pendant toute la durée du processus de compression ou de détente, dans n'importe quel cycle thermodynamique, qui contient de pareilles transformations.
TECHNIQUE ANTERIEURE
On connaît des procédés élaborés dans le but de réaliser un processus de compression ou de détente quasi-isotherme conformément auquels, dans le but de réaliser la condition théorique d'une transformation isotherme, c'est-àdire le maintien de l'égalité entre le travail mécanique, reçu dans la phase de compression, ou cédé, dans la phase de détente et la chaleur évacuée, dans la phase de compression ou respectivement la chaleur absorbée, dans la phase de détente, la chambre de travail de volume variable d'un moteur était mise en liaison avec un échangeur de chaleur refroidi, composé d'une ou de plusieurs unités d'échange de chaleur sériées dans la phase de compression et avec un échangeur de chaleur chauffée dans la phase de détente (Brevet U.S.A. no 3867815). Ce procédé a le désavantage que le volume des échangeurs de chaleur s'additionne avec le volume de l'espace mort, déterminé par les paramètres constructifs de la chambre de volume variable, ce qui ne permet pas la réalisation de rapports de compression élevés. En plus, dû au fait qu'on utilise un seul échangeur de chaleur le maintient de l'égalité n'est pas assuré, à chaque moment, entre le travail mécanique reçu ou cédé et la chaleur évacuée ou respectivement absorbée, la courbe de la transformation s'écartant sensiblement de la courbe théorique isotherme, ce qui mène a une détérioration du rendement du cycle en son ensemble. On connaît également des moteurs Stirling à combustion externe, réalisés d'après des solutions constructives différentes dans lesquels après la phase de compression l'agent de travail este refroidi dans un échangeur de chaleur, passé ensuite par un régénérateur et introduit dans une chambre de détente chauffée (Stirling engines par G. Walker). Les moteurs à combustion externe de ce type la, n'importe leur solution constructive, présentent le désavantage de ne pouvoir réaliser que des rapports de compression réduit, ce qui affecte le rendement global du moteur.
EXPOSE DE L'INVENTION
Le procédé, conformément à l'invention, élimine les désavantages mentionnés ci-dessus, par le fait que, dans le but de réaliser certaines transformations, aussi rapprochées que possible d'une transformation théorique isotherme, tout aussi que le maintient d'un rapport de compression ou de détente aussi élevés que possible, le volume des échangeurs de chaleur ne s'ajoute pas au volume de l'espace mort déterminé par les paramètres constructifs de la chambre de volume variable, puisque dans ce but on utilise des échangeurs de chaleur indépendents l'un de l'autre, dans chaque échangeur l'agent de travail circulant avec intermitence et dans un seul seens, échangeurs qui sont connectés et déconnectés successivement et de façon cyclique avec le volume variable de la chambre de travail, la durée de connexion entre cette chambre de travail et l'un des échangeurs indépendents ayant deux phases, notamment: dans l'isotherme de compression, en première phase, a lieu un écoulement de l'agent de travail d'un échangeur de chaleur indépendent refroidi dans une chambre de travail à volume variable, jusqu'à l'égalisation des pressions dans les deux volumes, le processus de mélange étant polytrope, l'agent de travail de la chambre cédant la chaleur à l'agent de travail venu de l'échangeur, et dans la deuxième phase se produit un écoulement de l'agent de travail de la chambre dans l'échangeur, en transportant la chaleur afférente, tandis que la masse totale de gaz comprimé cède la chaleur par l'intermédiaire de l'échangeur indépendent refroidi, et dans l'isotherme de détente en première phase a lieu un écoulement de l'agent de travail de la chambre de travail à volume variable dans un échangeur de chaleur indépendent chauffé, jusqu'à l'égalisation des pressions des deux volumes, l'agent de travail de l'échangeur de chaleur cédant la chaleur à l'agent de travail venu de la chambre par mélange polytrope, et une seconde phase dans laquelle l'agent de travail coule de l'échangeur chauffé dans la chambre de travail, en transportant la chaleur afférente tandis que la masse totale de l'agent de travail détendu reçoit la chaleur par l'échangeur de chaleur indépendent chauffé; la connexion et la déconnexion des échangeurs de chaleur indépendents, à la chambre de travail à volume variable, se faisant de telle façon que le temps, pendant lequel il n'existe aucune liaison entr la chambre el l'échangeur, assure une évolution isochore de l'agent de travail de chaque échangeur lorsque la chaleur se transfère vers l'extérieur dans l'isotherme de compression et on reçoit de la chaleur de l'extérieur dans l'isotherme de détente la courbe de la transformation thermodynamique dans le processus de compression ou de détente se réalisant comme une résultante de l'addition de quelques transformation séquentielles polytropes successives, dont les points de continuité sont situés au-dessus et au-dessous de la courbe isotherme théorique, de façon que le travail mécanique négatif dans la quasi-isotherme de compression et le travail mécanique positif dans la quasi-isotherme de détente, soient comparable avec ceux de certaines transformations isothermes théoriques, les pressions de l'agent de travail des échangeurs de chaleur indépendents qui assurent la circulation de l'agent dans un seul sens étant assurées par la chambre même de travail à volume variable, dû à un processus de auto-stockage, jusqu'à ce qu'on atteint dans chaque échangeur après P séries de cycles, une valuer stabilisée nécessaire et auto-répétable pour chaque cycle.
La machine rotative, conformément à la présente invention, élimine les désavantages mentionnés plus haut, par le fait, que dans le but de la réalisation du procédé présenté ci-dessus elle utilise des groupes d'échangeurs de chaleur indépendents, c'est-à-dire un groupe d'échangeurs refroidis pour la phase de compression et un groupe d'échangeurs chauffés pour la phase de détente*, la connexion et la déconnexion successive entre ces échangeurs et la chambre de travail de volume variable de la machine se réalisant par l'intermédiaire de certains orifices de liaison, de certaines galeries, et des paires de fenêtres pratiquées dans deux disques de distribution et dans les deux couvercles fixes de la carcasse du moteur, fenêtres qui sont disposées de façon radiale et étanchées suivant un contour trapézoïdal avec des segments linéaires éxpandables et certains tuyaux qui sont les raccords même des échangeurs, une fenêtre assurant la connexion de la chambre de travail avec l'échangeur pour la réalisation de la première phase du processus de transformation quasi-isotherme, la seconde fenêtre assurant la connexion pour la réalisation de la seconde phase du processus de transformation quasi-isotherme, l'espace entre les deux groupes de fenêtres correspondantes aux groupes d'échangeurs sur les deux couvercles étant étanché avec des segments de formes trapézoïdales situés de façon continue sur des contours trapézoïdaux aveugles, situés sur le même diamètre que lles fenêtres. ^ Le procédé et la machine pour obtention de la transformation quasi -isotherme dans les processus de compression et de détente des gaz, conformément à l'invention, présente les avantages suivants: assure la réalisation de certaines transformations thermodynamique aussi rapprochées que possible d'une transformation théorique isotherme. permet la réalisation de certains rapports de compression ou de détente élevés. assure le fonctionnement d'une machine thermique avec les rendements les plus élevés pour la même différence de température, parce qu'elle peut travailler suivant n'importe quel cycle, y compris le cycle Carnot. permet l'utilisation de toute source de chaleur, y compris les sources solaires ou géothermiques et peut utiliser n'importe quelle type de combustible gazeux, liquide ou solide. assure la réduction de la consommation de combustible et réduit la pollution chimique et phonique. permet le fonctionnement d'une machine thermique à des pressions et des températures réduites de l'agent de travail ce qui assure une réduction du régime des solicitations et du niveau d'usure.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS
On présente ci-dessous un exemple de réalisation de l'invention en liaison avec les figures 1...8 qui représentent: fig.1. Schéma de principe du procédé de transformation quasi-isothermes dans les processus de compression ou de détente des gaz. fig.2. Diagramme pression-volume des processus de compression et de détente quasi-isothermes. fig.3. Diagramme température-entropie du processus de compression et de détente quasi -isotherme. fig.4. Diagramme théorique pression-volume du cycle d'un moteur rotatif à combustion externe. fig.5. Section longitudinale d'un moteur rotatif à combustion externe confor mément à l'invention. fig.6. Section transversale du moteur conformément au plan I-I de la figure 5. fig.7. Le détail de l'étanchement des fenêtres t et u. fig.8. Section transversale d'un moteur conformément au plan II-II de la figure 5. MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION
Le procédé, conformément à l'invention, est applicable à n'importe quelle machine thermique qui travaille avec une chambre de travail à volume variable a et prévoit que cette chambre soit connectées et déconnectées successivement et de faÇon cyclique avec deux groupes d'échangeurs de chaleur indépendents de volumes Val, Va2, Va3... etc. à savoir un groupe d'échangeurs indépendents refroidis, de construc tion identique A, et un groupe d'échangeurs indépendents chauffés d'une construction identique B.
Chaque échangeur de chaleur indépendent refroidi A, utilisé dans l'isotherme de compression, est formé de certaines unités d'échange de chaleur 1 qui ont une fenêtre b pour l'écoulement de l'agent de travail venant de l'échangeur A, vers la chambre de travail a et une fenêtre c pour l'écoulement de l'agent de travail venant de la chambre de travail a vers l'échangeur de chaleur A. De la même façon un échangeur de chaleur chauffé B utilisé dans l'isotherme de détente, est formé d'une unité d'échange de chaleur 2 pourvue d'une fenêtre d pour l'écoulement de l'agent de chaleur de la chambre de travail a dans l'échangeur B et une fenêtre e pour l'écoulement de l'agent de travail de l'échangeur B dans la chambre de travail a.
La chambre de travail de volume variable a peut être réalisée, sans que l'exemple soit limitatif, conformément au schéma de principe de la figure 1 sur une machine rotative C, formée d'un stator 3 et un rotor 4 dans lequel glisse les palettes 5. La machine rotative C présente un raccord d'aspiration 6, et un raccord d'évacuation 7, ou un raccord de refoulement 8. A la suite du mouvement du rotor 4, la chambre de travail de volume variable a, dont les paramétres initiaux d'état sont POVOTO, sera connectée successivement en phase de compression avec les échangeurs de chaleur A et en phase de détente avec les échangeurs de chaleur B par l'intermédiaire de certaines fenêtres f, pratiquées dans le paroi de la chambre. Les paramètres d'état de l'agent de travail du premier échangeur de chaleur A sont P'1Va1T"1.
La durée de la connexion entre la chambre de volume variable a et un échangeur de chaleur A comporte deux phases. Dans la première phase, dans la quelle l'agent de travail de l'échangeur de chaleur A coule vers la chambre de travail à volume variable a, par la fenêtre b de l'échangeur A et la fenêtre f de la paroi de la chambre, réalisant avec l'agent de travail de la chambre de travail a un mélange polytrope dont les paramétres d'état sont Pz\, VO+Val, Tzl , l'agent de travail de la chambre cédant de la chaleur à l'agent de travail venu de l'échangeur. Entre les valeurs initiales d'état des deux gaz il y a les relations:
tandis que le mélange polytrope place ses paramètres d'état comme suit:
Dans la seconde phase la fenêtre b est fermée simultanément avec l'ouverture de la fenêtre c et les deux volumes se compriment ensemble, le gaz s'écoulant maintenant de la chambre vers l'échangeur par les fenêtres f et c, en emportant la chaleur afférente à la masse qui quitte la chambre de travail.
Dans le même temps une partie de la chaleur de compression des gaz réunis de l'échangeur et de la chambre, est évacuée à l'extérieur par les parois de l'échangeur, la compression ayant un caractère sousadiabatique. Au moment de détachement de la chambre de travail du premier échangeur de chaleur refroidi A, lorsque l'orifice c s'est fermé, le gaz de la chambre de travail se trouvera dans l'état (P1, V1, T1) et celui du premier échangeur de chaleur refroidi A dans l'état (P1, Val, T'1).
Comparés avec les états initiaux les paramètres d'état des deux gaz se trouvent dans les relations:
Dès que la chambre de travail £ se détache de l'échangeur de chaleur refroidi A, est connectée au suivant échangeur de chaleur refroidi A, ou le processus se répéte exactement comme au premier échangeur. L'agent de travail de l'échangeur de chaleur A, déconnecté de la chambre de travail a, évolue d'après une courbe isochore en échangeant de la chaleur sous volume constant pendant toute la durée de l'attente, jusqu'à ce qu'il sera connecté à la chambre de travail suivante, qui le trouvera à des paramètres d'état qui peuvent être considérés identiques avec les paramètres initials existant au moment du contact avec la première chambre (P'1,Val,T"1). Après avoir parcouru tous les échangeurs de chaleurs en nombre de k, la chambre de travail a passera successivement par les états:
(PO, VO, TO); (P1, V1, T1)..., (Pk, Vk, Tk) avec les relations suivantes entre les paramètres d'état:
tandis que le mélange polytrope aura les états succesifs:
Celles-ci sont justement les conditions d'une évolution quasi-isotherme du gaz de la chambre de travail, c'est-à-dire, une variation alternative réduite d'un coté et de l'autre d'une courbe isotherme.
En même temps les échangeurs de chaleur passeront chacun alternativement, par deux états: (P1, Val, T"1); (P1, Val, T'1); (P'2, Va2, T"2);
(P2, Va2, T'2).... (P'k, Vak, T"k); (Pk, Vak, T'k); tandis que entre les paramètres d'état nous avons les relations:
Nous soulignions le fait essentiel que le remplissage des échangeurs avec l'agent de travail aux paramètres de fonctionnement et leur réproduction à chaque cycle, se fait automatiquement par le déroulement du cycle même dans lequel l'agent de travail est aspiré par le raccord d'aspiration 6, en stockant par degrés, dans chaque échangeur l'agent de travail à des paramètres stabilisés, reproductibles à chaque cycle. La succession des phénomènes d'aspiration, de mélange polytrope, d'évolution commune des volumes réunis et de refroidissement isochore des échangeurs, tendent tous ensembles vers un équilibre stabile du système, par une variation monotone des paramètres d'état du gaz dans la chambre de travail de même que dans les échangeurs de chaleur, vers des limites stabiles, auto-reproductibles à chaque cycle, limites dont les valeurs seront atteintes pratiquement après quelques dizaines de cycles à partir du commencement du fonctionnement de la machine.
Ceux que nous venons d'exposer ci-dessus ont été établis à la suite d'une rechèrche mathématique des phénomènes, dont nous présentons seulement les résultats finals. Ainsi, les limites vers lesquelles tendent les pressions Pj de la chambre de travail quand elle se détache de chacun des échangeurs sont données par les équations:
dans lesquelles, en dehors des notations déjà définies plus haut, on a utilisé encore: m1 , l'éxponent polytrope du mélange des deux gaz; m2, l'éxponent polytrope de l'évolution commune du gaz de la chambre et de l'échangeur; le facteur de l'évolution isochore du gaz de l'échangeur numéro i pendant le temps d'attente entre les contactes successives avec deux chambres de travail.
Si on considère que le gaz de la chambre de travail à volume variable se mélange de façon isotherme avec le gaz de l'échangeur de chaleur refroidi, hypothèse qui ne s'écarte sensiblement de la réalité, c'est-à-dire m^≈l, les équations ci-dessus peuvent être résolues littéralement, en obtenant pour les valeurs stabilisées des pressions P1, les relations:
Les valeurs Pi sont finies si entre les volumes de la chambre de travail (Vi) et le volume de l'échangeur indépendent (Vai) se maintient la relation:
et on obtient la réalisation de la circulation dans un seul sens de l'agent de travail dans les échangeurs de chaleur A et B, c'est-à-dire dans le sens explicité auparavant si entre les mêmes paramètres existe la relation:
pour la quasi-isotherme de compression et pour la quasi-isotherme de détente.
Les choses se déroulent de façon semblable également dans le processus de détente, le groupe B d'échangeurs de chaleur assurant que le phénomène soit décrit par les mêmes équations que plus haut.
L'intensification du transfert de chaleur jusqu'au niveau requis par une évolution isotherme du gaz de la chambre de travail, par l'intermédiaire des échangeurs de chaleur conformément à l'invention, est mise en évidence par les relations établies, d'un coté par l'influence de l'éxponent polytrope d'évolution commune m1 de valuer voisine à l'unité et de l'autre coté, par l'échange isochore de la chaleur des échangeurs exprimé par le facteur i qui est inférieur a l'unité pour l'isotherme de compression et supérieur a l'unité pour l'isotherme de détente.
Les diagrammes qualitatifs des processus de compression ou de détente quasi -isothermes, représentés dans les figures 2 et 3 montrent que la courbe de la transformations réelle g pour la compression et h pour la détente se réalisent comme une résultante de l'addition de certaines transformations séquentielles polytropes successives dont les points de continuités i sont situés au-dessus et au-dessous de la courbe insothermε théorique j pour la compression et^pour la détente. Sur la figure 3 sont représentées en coordonées température-entropie seulement les courbes des transformations réelles, c'est-à-dire la courbe n pour la compression er la courbe o pour la détente.
Du diagramme représenté sur la figure 2 résulte que la travail mécanique négatif dans la quasi-isotherme réelle de compression g et le travail mécanique positif dans la quasi-isotherme réelle de détente h sont comparable avec cellees de certaines transformations isothermes théoriques j et I
Le procédé pour l'obtention de la transformation quasi-isotherme dans les processus de compression ou de détente des gaz peut être appliqué à n'importe quel cycle de fonctionnement de n'importe quelle machine thermique à chambre de travail de volume variable et avec des sources de chaleur à l'extérieur telles que: compresseurs, moteurs à combustion externe, pompes de chaleur, machines frigorifique etc. Par la suite, on présente une façon de réaliser une machine thermique, qui fonctionne conformément au procédé, comme un moteur à combustion externe.
Le moteur rotatif à combustion externe, conformément à la présente invention, se compose d'un cylindre rotatif 9 dans lequel glisse un piston à double effet 10 muni de segments d'étanchement 11. Le piston à double effet 10 est monté à mi-chemin de sa longeur à l'aide des cousinets 12 sur un tourillon maneton p d'un vilebrequin 13 et pour des raisons de montage est formé de deux moitiés r accouplées, sur le plan de séparation des cousinets à l'aide des prisonniers 14. Le vilebrequin 13 repose avec ses tourillons paliers g dans les couvercles latéraux 15 et 16 au moyen des roulements 17 et 18 situés sur le même axe. Le cylindre rotatif 9 repose sur les couvercles latéraux 15 et 16 à l'aide des roulements 19 et 20 qui définissent un axe III-III perpendiculaire sur l'axe longitudinal du cylindre, le divisant en deux parties égales. Solidaire sur le vilebrequin 13 est montée une roue dentée 21 a denture extérieur qui engrène en rapport de 1:2 une roue dentée à denture intérieure 22, solidaire avec le cylindre rotatif 9. Dans les parois latérales du cylindre rotatif 6 sont pratiqués quatre orifices f communiqant deux par deux avec chaqune des chambres è volume variable a. Solidaire avec le corps des paliers du cylindre rotatif 9 sont montés deux disques de distribution 23, par un de chaque coté du cylindre rotatif 9. Les disques de distribution 23 sont prévus chacun avec deux fenêtres s d'où partent des galeries 24 qui relient ces fenêtres s au fenêtres f pratiquées dans le paroi du cylindre rotatif 9. En tournant, les disques de distribution 23 ensemble avec le cylindre rotatif 9, font les fenêtres s passer devant les fenêtres radiales t et u, pratiquées dans les couvercules fixes 15 et 16 et disposées sur le même diamètre que les fenêtres s placées sur les disques mobiles de distribution 23, t et u étant etanchées par rapport a s.
Les fenêtres t servent à la connexion de la chambre de travail à volume variable a à un échangeur de chaleur A ou B en première phase par l'intermédiaire de certains raccords 25 tandis que les fenêtres u servent à la connexion de la même chambre de travail à un échangeur de chaleur A ou B dans la seconde phase de connexion par l'interméfiaire des raccords 25. Le raccord 25 constitue le raccord de sortie et le raccord 26, le raccord d'entrée dans une unité d'échange de chaleur 1 ou 2 généralement connue et appartenant aux groupes d'échangeurs de chaleur A ou B. Chacune des fenêtres t et u est etanchées sur un contour trapézoïdal avec des segments linéaires et éxpandables 27 montés dans des sièges généralement connus, pratiqués dans les couvercles fixes 15 et 16. Toujours avec des segments linéaires et éxpandables, situés de façon continue sur des cαuntours trapézoïdaux aveugles, disposés sur le même diamètre que les fenêtres t et u, sont étanchés aussi les deux espaces v situés entre les deux groupes de fenêtres t et u correspondants aux groupes d'échangeurs A et B.
Sur les couvercles extérieurs 15 et 16 sont pratiquées dans la zone correspondant au point mort extérieur du piston 10 des fenêtres w, ayant une même forme et emplacement radial que les fenêtres t et u qui sont liées chacune avec un raccord d'asspiration 6. De façon similaire aux fenêtres t et u, les fenêtres w sont etanchées sur un contour trapézoïdal par les segments linéaires éxpandables 27. La fermeture des fenêtres d'aspiration w peut se faire, après l'arrivée du moteur au régime nominal de fonctionnement par n'importe quelle commande extérieure, misse en corrélation d'une manière généralement connue, avec les paramètres de fonctionnement du moteur.
Un moteur rotatif à combustion externe, conformément à l'invention, fonctionne de la manière suivante. Sous l'action des gaz de travail le piston à double effet 10, exécute un mouvement de transaction dans le cylindre 9, imposant en même temps aussi la rotation du vilebrequin 13 et du cylindre rotatif 9, autour de l'axe III— III avec une vitesse de rotation égale à la moitié de la vitesse de rotation du vilebrequin. Le mouvement de translation est purement harmonique, la course maximale du piston étant égale à quatre fois la distance de l'axe du tourillon palier p à l'axe du vilebrequin 13, c'est-à-dire quatre fois l'excentricité du maneton. La totalité des forces d'inertie ont comme résultat une force radiale, en phase avec la position du vilebrequin, qui peut être équilibrée avec des contrepoids fixes sur le vilebrequin, d'une manière généralement connue. Aucune des forces d'inertie et de pression qui agisent sur le piston ne donnent des composantes normales entre le piston et les parois du cylindre.
L'angrénage des roues dentées 21 et 22 ne participe pas à la transmission du couple moteur au vilebrequin. Théoriquement le mécanisme est complètement déterminé sans cet angrénage. L'angrénage 21-22 double la chêne cynématique piston-maneton et a le rôle pratique de faciliter la commande de la rotation du cylindre lorsque la direction des forces d'actionement entrerai sous le cône de friction, sans participer à la transmission du couple moteur. La mission de l'angrénage est par conséquent c celle de surmonter les forces de friction dans le mouvement de rotation du cylindre ou du couple d'inertie, provoqué par la variation du nombre de tours, assumant les seules forces normales qui auraient pu apparaître entre le piston et les parois du cylindre et qui aurraient déterminé la rotation de l'ensemble du cylindre. Par l'introduction de l'angrénage, le contact entre le piston et les parois du cylindre rotatif se réduit seulement à la pression de contact des segments nécessaires à l'étanchement, Le système de graissage des composantes du moteur est généralement connu.
Le moteur rotatif à combustion externe, conformément à l'invention, fonctionne d'après un cycle Carnot composé de deux quasi-isothermes g et h qui sont des résultantes de l'addition de certaines transformations séquencielles polytropes suc cessives dont les points de continuité i se trouvent au-dessus et au-dessous des courbes isothermes théoriques j et I et deux courbes adiabatiques x et y faciliement obtenables par un isolement thermique extérieur, généralement connu, du cylindre dans la zone de la chambre de travail.
Le cycle Carnot se réalise avec un moteur conformément à l'invention, par le fait que dans la première partie de la compression, la chambre de travail de volume variable a entre successivement en contact avec les échangeur de chaleur refroidis A sur le trajet des raccords 25 et 26, des fenêtres t et u des couvercles latéraux 15 et 16, de la fenêtre s sur le disque distributeur 23, des galeries 24 et des fenêtres f situées dans les parois du cylindre rotatif 9, en stockant une partie de l'agent de travail dans ces échangeurs et en comprimant de façon quasi-isotherme, le reste de l'agent de travail conformément au procédé décrit plus haut.
Au moment où la chambre à volume variable a quitte le dernier échangeur de chaleur refroidi A, commence la compression adiabatique de l'agent de travail resté dans la chambre, jusqu'au point mort intérieur du piston. En ce but le moteur est prévu d'une isolation thermique correspondante, généralement connue.
Aussitôt que le piston est arrivé au point mort intérieur, la chambre de travail à volume variable a est connectée aux échangeurs de chaleur chauffés B, sur le même trajet décrit antérieurement, avec lequel on obtient un échange d'agent de travail conformément au procédé décrit, en déterminant la détente de manière quasiisotherme de l'agent restant dans la chambre. Après que la chambre eut quitté le dernier échangeur de chaleur B, l'agent de travail qui s'y trouve se détend de façon adiabatique jusqu'au moment de l'ouverture de la fenêtre d'aspiration w lorsque la chambre de travail à volume variable a arrive en dépression de sorte qu'elle va aspirer une quantité d'agent de travail égale à celle qu'elle a stocké dans les deux groupes d'échangeurs de chaleur A et B pendant le cycle antérieur et ensuite le cycle se répète successivement et alternativement pour les deux chambres de travail a. Le processus de stockage de l'agent de travail dans les échangeurs de chaleur arrive, après quelques dizaines de rotations du vilebrequin, à un état de stabilisation lorsque le nécessaire d'aspiration se réduit à zéro et la fenêtre d'aspiration w doit être fermée. Après avoir fermé la fenêtre w, le moteur travaille avec l'agent de travail en circuit fermé. Le travail mécanique par cycle et la puissance du moteur augmentent proportionellement avec l'accroissement de la pression d'aspiration du moteur.
L'aspiration de l'agent de travail peut se faire directement de l'atmosphère ou d'un réservoir fermé, dans quel cas, les paramètres d'état de l'agent de travail peuvent différer en valeur des paramètres atmosphériques. L'agent de travail peut être n'importe quel gaz, mélange de gaz ou mélange hétérogène gaz-liquide. Le refroidissement des échangeurs de chaleur A peut se faire d'une façon connue avec n'importe quel agent de refroîdisement et la chauffage des échangeurs de chaleur B peut de faire avec n'importe quelle source de chaleur, y compris l'eau géothermale, la source solaire, l'énergie nucléaire ou brûleur de combustible de n'importe quel type.
L'exemple présenté concernant la réalisation d'une machine thermique, conformément à l'invention n'est pas limitatif. Si une machine thermique, conformément à l'invention, fonctionnait comme un compresseur, il faudrait anuler en comparaison avec l'exemple présenté le groupe d'échangeurs de chaleur chauffés B et le racord d'évacuation 7, en gardant le groupe d'échangeurs de chaleur A et le racord d'admission 6 élargi et on utiliserai un raccord de refoulement 8. Une machine thermique, conformément à l'invention, qui fonctionnerait comme un compresseur, pourrait comprimer dans un seul étage les gaz à des rapports relativement élevés de compression en refoulant le gaz comprimé à des températures voisines à celles du milieu ambiant. Un compresseur qui fonctionnerait conformément à l'invention, dù à la température réduite de l'espace de compression, pourrait utiliser des matériaux synthétiques pour la construction du piston, des segments, des soupapes, etc. et aurait une construction relativement simple, ayant un poids et des dimensions beaucoup plus réduites comme suite à l'élimination des étages intermédiaires de compresion. Si la machine thermique, conformément à l'invention, fonctionnait comme pompe de chaleur ou machine frigorifique, il faudrait modifier seulement la disposition des deux groupes d'échangeurs de chaleur de façon à obtenir le déroulement du cycle en sens invers que dans le cas de fonctionnement comme moteur à combustion externe. Un groupe d'échangeurs de chaleur chauffés B serait la source chaude et constituerait la partie de la pompe de chaleur qui chauffe, tandis que l'autre groupe d'échangeurs de chaleur A, serait la source froide et constituerait la partie de la machine frigorifique qui refroidit.
POSSIBILITES D'EXPLOITATION INDUSTRIELLE
Le procédé et la machine pour l'obtention d'une transformation quasi-isotherme dans les processus de compression ou de détente des gaz peut être appliqué dans n'importe quel domaine industriel qui suppose la nécessité d'une compression ou d'une détente isotherme, tels que l'industrie chimique, frigorifique, etc. tout comme dans n'importe quel domaine technique qui suppose l'utilisation des transformation thermodynamiques pour l'obtention d'énergie mécanique, celle-ci pouvant être utilisée dans le doimaine des transports, de la production d'énergie électrique ou dans d'autres domaines.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour l'obtention de transformation quasi-isothermes dans les processus de compression ou de détente des gaz, caractérisé par cela que, dans le but de la réalisation de certaines transformations aussi proches que possible d'une transformation théorique isotherme ainsi que le maintien d'un rapport de compression ou de détente aussi élevé que possible par le fait que les volumes de certains échangeurs de chaleur ne s'additionnent pas au volume de l'espace mort déterminé par des paramètres constructifs d'une chambre de travail de volume variable, utilise deux groupes d'échangeurs de chaleur (A et B), dans chaque échangeur de chaleur, indépendents l'un de l'autre, l'agent de travail circulant de façon intermitente et dans un seul sens, échangeurs qui sont connectés et déconnectés successivement et de façon cyclique avec le volume variable d'une chambre de travail (a), la durée de connexion entre cette chambre de travail et un échangeur indépendant étant constituée de deux phases à savoir: dans l'isotherme de compression, dans la première phase a lieu un écoulement de l'agent de travail d'un échangeur de chaleur indépendant refroidi (A) dans une chambre de travail à volume variable (a) jusq'uà l'égalisation des pressions des deux volumes, le processus de mélange étant polytrope, l'agent de travail de la chambre cédant la chaleur à l'agent de travail arrivé de l'échangeur et dans la seconde phase a lieu un écoulement de l'agent de travail de la chambre (a) dans l'échangeur (A) en transportant la chaleur afférente, la masse totale de gaz comprimée cédant la chaleur par l'échangeur indépendent refroidi (A), pendant que dans l'isotherme de détente dans une première phase a lieu un écoulement de l'agent de travail de la chambre de travail à volume variable (a) dans un échangeur de chaleur indépendant chauffé (B), jusqu'à l'égalisation des pressions des deux volumes, l'agent de travail de l'échangeur cédant la chaleur à l'agent de travail venu de la chambre par mélange polytrope et une seconde phase, dans lequelle l'agent de travail coule de l'échangeur chauffé (B) dans la chambre de travail (a) en transportant la chaleur afférente tandis que la masse totale d'agent de travail détendu reçoit la chaleur par l'échangeur de chaleur indépendant chauffé (B), la connexion successive des échangeurs de chaleur indépendents (A et B) à la chambre de travail de volume variable (a) se faisant de telle manière que le temps dans lequel il n'existe pas une liaison entre la chambre et un échangeur assure une évolution isochore de l'agent de travail de chaque échangeur quand se transphère la chaleur vers l'extérieur dans l'isotherme de eompression et on
2. Procédé pour l'obtention de certaines transformations quasi-isothermes, conformément à la revendication 1, caractérisé par cela que, dans le but de la réalisation d'une évolution thermodynamique aussi proche d'une isotherme que possible, la courbe de la transformation réalisée par la connexion et la déconnexion successives de la chambre de travail de volume variable (a) aux échangeurs de chaleur indépendents (A et B) est obtenue comme une résultante de l'addition de certaines transformations séquencielles polytropes successives, leurs points de continuité (i) se situant au-dessus et au-dessous de la courbe isotherme théorique, de sorte que le travail mécanique négatif dans la quasi isotherme de compression (g) et le travail mécanique positif dans la quasi isotherme de détente (h) soient comparables avec ceux de certaines transformations isothermes théorique (j et I).
3. Procédé pour l'obtention de certaines transformations isothermes, conformément à la réventîcation 1, caractérisé par cela que dans le but d'assurer une circulation de l'agent de travail à l'intérieur d'un échangeur de chaleur indépendent, dans un seul sens, les pressions de l'agent de travail des échangeurs sont assurées par même la chambre de travail à volume variable (a) par un processus de auto-stockage jusqu'à ce qu'on atteint dans chaque échangeur, après une série de cycles, une valeur stabilisée de la pression nécessaire et auto-répétable pour chaque cycle.
4. Procédé pour l'obtention d'une transformation quasi-isotherme dans des processus de compression et/ou de détente des gaz, conformément au revendications 1 et 3 caractérisé par cela que dans le but de réaliser la circulation du fluide de travail dans un seul sens et d'assurer l'atteinte de certaines valeurs stabilisées des pressions dans les échangeurs de chaleur additionels (Vai) auxquels on donne de telles dimensions qu'ils puissent ensemble avec les volumes variables (Vi-I) de la chambre de travail (a) au contact d'un échangeur (A ou B) d'ordre "i" et avec les volumes variables (Vi) lorsque la chambre de travail (a) se détache des échangeurs de chaleur (A ou B) d'ordre "i" vérifier les relations:
pour la quasi-isotherme de détente.
5. Machine thermique qui réalise le procédé des revendications 1, 2, 3 et 4, formée d'un cylindre rotatif, dans lequel se déplace un piston à double effet, caractérisé par le fait qu'il présente un groupe d'échangeurs de chaleur (A) refroidis de façon indépendente, pour la phase de compression, et un groupe d'échangeurs de chaleur (B) chauffés de façon indépendante pour la phase de détente, la connexion et déconnexion successive entre chaque échangeur indépendant et une chambre de travail à volume variable (a) de la machine thermique se réalisant par l'intermédiaire des fenêtres (f) pratiquées dans les parois d'un cylindre rotatif (9) des galeries (27) des fenêtres (s) pratiquées dans certains disques de distribution (23), des fenêtres (t et u) situées sur les couvercles fixes (15 et 16) de la carcase du moteur et disposées de façon radiale et etanchées sur un contour trapézoïdal par des segments linéaires éxpandables (27) et certains raccords (25 et 26) qui constituent les raccords mêmes de sortie et d'entrée dans un échangeur de chaleur indépendant (A et B).
6. Machine thermique, conformément à la revendication 5, caractérisée par cela que les groupes d'échangeurs de chaleur (A et B) sont formés d'échangeurs indépendants, chaque échangeur pouvant être connecté à une chambre de travail de volume variable (a) par l'intermédiaire de deux fenêtres (t et u) etanchées sur un contour trapézoïdal, une fenêtre (t) assurant la connexion pour la réalisation de la première phase de transformation quasi-isotherme, tandis que la seconde fenêtre (u) assure la connexion pour la réalisation de la seconde phase du processus de transformation quasi-isotherme.
7. Machine thermique, conformément à la revendication 5, caractérisé par le fait que certains espaces (v), situés entre les deux groupes de fenêtres (t et u) correspondant aux groupes s'échangeurs (A et B), sont étanchés par des segments éxpandables linéaires (17) situés de façon continue sur des contours de forme trapézoïdale aveugles ayant le même positionnement radial que les groupes de fenêtres de liaison (t et u).
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5325671A (en) * 1992-09-11 1994-07-05 Boehling Daniel E Rotary heat engine
US5454426A (en) * 1993-09-20 1995-10-03 Moseley; Thomas S. Thermal sweep insulation system for minimizing entropy increase of an associated adiabatic enthalpizer
US7186101B2 (en) * 1998-07-31 2007-03-06 The Texas A&M University System Gerotor apparatus for a quasi-isothermal Brayton cycle Engine
ES2260371T3 (es) 1998-07-31 2006-11-01 THE TEXAS A & M UNIVERSITY SYSTEM Motor.
US6427453B1 (en) * 1998-07-31 2002-08-06 The Texas A&M University System Vapor-compression evaporative air conditioning systems and components
US7726959B2 (en) * 1998-07-31 2010-06-01 The Texas A&M University Gerotor apparatus for a quasi-isothermal Brayton cycle engine
BR0307457A (pt) * 2002-02-05 2005-05-10 Texas A & M Univ Sys Aparelho gerotor para um motor de ciclo de brayton quasi-isotérmico
US7663283B2 (en) * 2003-02-05 2010-02-16 The Texas A & M University System Electric machine having a high-torque switched reluctance motor
ITMI20031226A1 (it) * 2003-06-18 2004-12-19 Riccardo Altamura Motore rotativo a variazione volumetrica esotermica
CA2554277A1 (fr) * 2004-01-23 2005-08-11 Starrotor Corporation Appareil a gerotors pour moteur a cycle brayton quasi-isothermique
BRPI0518276A2 (pt) * 2004-10-22 2008-11-11 Texas A & M Univ Sys aparelho gerotor para um motor de ciclo de brayton quase isotÉrmico
FR2891582A1 (fr) * 2005-10-03 2007-04-06 Jacques Busseuil Mecanisme a pistons et cylindres rotatifs
US8474255B2 (en) 2008-04-09 2013-07-02 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US8250863B2 (en) 2008-04-09 2012-08-28 Sustainx, Inc. Heat exchange with compressed gas in energy-storage systems
US8225606B2 (en) 2008-04-09 2012-07-24 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using rapid isothermal gas expansion and compression
US8359856B2 (en) 2008-04-09 2013-01-29 Sustainx Inc. Systems and methods for efficient pumping of high-pressure fluids for energy storage and recovery
US8479505B2 (en) 2008-04-09 2013-07-09 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US7958731B2 (en) * 2009-01-20 2011-06-14 Sustainx, Inc. Systems and methods for combined thermal and compressed gas energy conversion systems
US7832207B2 (en) * 2008-04-09 2010-11-16 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using compressed gas
US8448433B2 (en) 2008-04-09 2013-05-28 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using gas expansion and compression
US8677744B2 (en) 2008-04-09 2014-03-25 SustaioX, Inc. Fluid circulation in energy storage and recovery systems
US8037678B2 (en) 2009-09-11 2011-10-18 Sustainx, Inc. Energy storage and generation systems and methods using coupled cylinder assemblies
US20100307156A1 (en) * 2009-06-04 2010-12-09 Bollinger Benjamin R Systems and Methods for Improving Drivetrain Efficiency for Compressed Gas Energy Storage and Recovery Systems
US8240140B2 (en) 2008-04-09 2012-08-14 Sustainx, Inc. High-efficiency energy-conversion based on fluid expansion and compression
WO2009152141A2 (fr) 2008-06-09 2009-12-17 Sustainx, Inc. Système et procédé pour la détente et la compression isotherme rapide de gaz pour le stockage d'énergie
US7963110B2 (en) 2009-03-12 2011-06-21 Sustainx, Inc. Systems and methods for improving drivetrain efficiency for compressed gas energy storage
US8104274B2 (en) 2009-06-04 2012-01-31 Sustainx, Inc. Increased power in compressed-gas energy storage and recovery
WO2011056855A1 (fr) 2009-11-03 2011-05-12 Sustainx, Inc. Systèmes et procédés de stockage d'énergie produite par un gaz comprimé au moyen d'ensembles vérins couplés
US8171728B2 (en) 2010-04-08 2012-05-08 Sustainx, Inc. High-efficiency liquid heat exchange in compressed-gas energy storage systems
US8191362B2 (en) 2010-04-08 2012-06-05 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US8234863B2 (en) 2010-05-14 2012-08-07 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US8495872B2 (en) 2010-08-20 2013-07-30 Sustainx, Inc. Energy storage and recovery utilizing low-pressure thermal conditioning for heat exchange with high-pressure gas
US8794941B2 (en) 2010-08-30 2014-08-05 Oscomp Systems Inc. Compressor with liquid injection cooling
US9267504B2 (en) 2010-08-30 2016-02-23 Hicor Technologies, Inc. Compressor with liquid injection cooling
US8578708B2 (en) 2010-11-30 2013-11-12 Sustainx, Inc. Fluid-flow control in energy storage and recovery systems
CN103930654A (zh) 2011-05-17 2014-07-16 瑟斯特克斯有限公司 用于在压缩空气能量存储系统中高效两相传热的系统和方法
JP5628118B2 (ja) * 2011-09-13 2014-11-19 テクノデザイン株式会社 ベーン・ロータリー型温冷熱装置
US20130091836A1 (en) 2011-10-14 2013-04-18 Sustainx, Inc. Dead-volume management in compressed-gas energy storage and recovery systems
US8683797B1 (en) 2012-03-10 2014-04-01 John Donald Jacoby Closed cycle heat engine with confined working fluid
US11753988B2 (en) 2018-11-30 2023-09-12 David L. Stenz Internal combustion engine configured for use with solid or slow burning fuels, and methods of operating or implementing same
FR3113422A1 (fr) * 2020-08-15 2022-02-18 Roger Lahille Cycles thermodynamiques fermés moteurs à régime permanent ressemblants aux cycles de Ericsson et de Joule.

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1134781A (fr) * 1955-06-20 1957-04-17 Machine volumétrique rotative à circulation de fluides
US3169375A (en) * 1963-01-10 1965-02-16 Lucas J Velthuis Rotary engines or pumps
DE1933287A1 (de) * 1968-07-03 1970-09-10 Avermaete Gilbert Rotationsmaschine
BE789541A (fr) * 1970-11-04 1973-01-15 Barrett George M Moteur thermique a faible pollution
US3698184A (en) * 1970-11-04 1972-10-17 George M Barrett Low pollution heat engine
CH597512A5 (fr) * 1974-03-18 1978-04-14 Posnansky Mario
US4009573A (en) * 1974-12-02 1977-03-01 Transpower Corporation Rotary hot gas regenerative engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO8201220A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
BR8108832A (pt) 1982-08-24
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RO77965A2 (fr) 1983-09-26
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EP0062043B1 (fr) 1985-08-14
WO1982001220A1 (fr) 1982-04-15

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