FR2488651A1 - Moteur thermique rotatif, son procede de commande, et ensemble d'elements destines a former un tel moteur par transformation d'un moteur existant - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN MOTEUR ROTATIF A COMBUSTION EXTERNE. ELLE SE RAPPORTE A UN MOTEUR AYANT UN ROTOR 2 PLACE DANS UN STATOR 1 ET DANS LEQUEL UN INJECTEUR 52 INJECTE DE L'EAU CHAUFFEE A TEMPERATURE ELEVEE DANS UN DISPOSITIF H DE CHAUFFAGE, PAR UN BRULEUR B. L'EAU CONSTITUE UN FLUIDE DE TRANSFERT DE CHALEUR. UNE PARTIE DU LIQUIDE S'EVAPORE INSTANTANEMENT APRES INJECTION. DE L'EAU LIQUIDE EST EVACUEE DE L'ESPACE DE TRAVAIL ET EST RECYCLEE VERS L'ECHANGEUR DE CHALEUR POUR ETRE RECHAUFFEE AVANT UNE NOUVELLE INJECTION. LE RENDEMENT EST SUPERIEUR A CELUI DES MOTEURS CLASSIQUES. APPLICATION AUX MOTEURS THERMIQUES ROTATIFS.

Description

La présente invention concerne un moteur rotatif à combustion externe,

c'est-à-dire du type qui comporte un

stator et un rotor délimitant un espace de travail de vo-

lume variable et dans lequel de l'énergie calorifique des-

tinée à l'entraînement du moteur est transmise depuis l'extérieur de l'espace de travail. L'invention concerne

aussi un nouveau cycle thermodynamique.

On a déjà souvent tenté de réaliser un moteur qui combine un rendement thermique élevé, c'est-à-dire qui transforme bien l'énergie thermique transmise en travail utile, avec des rapports acceptables puissance/poids et puissance/volume. Le moteur à combustion interne a un bon

rapport puissance/poids mais un rendement thermique rela-

tivement faible. Dans de tels moteurs à combustion interne, le moteur diesel est en général considéré comme ayant l'un des meilleurs rendements thermiques (pouvant atteindre 40 % environ). On a construit des moteurs ayant un rendement

thermodynamique plus important, mettant en oeuvre les cy-

cles de Carnot, Stirling et Ericsson, mais ils n'ont pas eu en général un succès commercial important, en grande partie à cause du problème posé par la réalisation d'un

échangeur de chaleur petitet efficace, permettant un chauf-

fage rapide et efficace du gaz de travail par la source de

chaleur extérieure.

Le moteur à vapeur est un moteur à combustion externe bien connu, mais son rapport puissance/poids est en général faible, étant donné qu'il faut une chaudière et

un condenseur séparés. Le moteur à vapeur met habituelle-

ment en oeuvre de la vapeur d'eau sèche ou une autre va-

peur sèche comme fluide de travail. En outre, le rendement du moteur à vapeur est limité par les restrictions imposées

par le cycle de Rankine.

L'invention concerne un moteur rotatif à combus-

tion externe dans lequel de l'énergie est transmise à un es-

pace de travail du moteur par un fluide de transfert de chaleur ou caloporteur, ce moteur comprenant un stator contenant un rotor et délimitant un

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espace de travail, le volume de l'espace de travail étant

variable lors de la rotation du rotor entre un volume mi-

nimal et un volume maximal, un échangeur de chaleur destiné à chauffer le fluide de transfert à l'extérieur de l'espace de travail, à une pression telle que ce fluide reste à l'état liquide, et

un injecteur commandé afin qu'il injecte le li-

quide chauffé dans l'espace de travail lorsque celui-ci est à proximité de la position correspondant au volume minimal,

si bien que du liquide se vaporise spontanément dans l'es-

pace de travail, le stator ayant une sortie commandée afin que le fluide de transfert de chaleur soit évacué de l'espace de

travail lorsque celui-ci est proche de son volume maximal.

-= Le moteur peut comprendre un ou plusieurs stators et un ou plusieurs rotors délimitant un ou plusieurs espaces

de travail.

Habituellement, le stator a un alésage cylindri-

que dans lequel le rotor est monté excentriquement. Le ro-

tor peut avoir des palettes qui délimitent au moins un espace de travail en forme de croissant entre le stator et

le rotor. Lorsque le rotor excentrique tourne dans le sta-

tor, le volume de chaque espace de travail augmente d'une valeur minimale à une valeur maximale puis diminue à nouveau vers la valeur minimale, à chaque tour. La construction de ce mode de réalisation est analogue à celle d'une pompe à palettes. Cependant, d'autres configurations de stator et

de rotor sont possibles. En particulier, il n'est pas né-

cessaire que le stator ait une section cylindrique, mais il peut comprendre deux, trois, quatre ou cinq lobes ou même plus. Le rotor n'a pas non plus nécessairement une

section circulaire et peut avoir plusieurs arêtes qui dé-

limitent l'espace de travail avec le stator.

Cependant, dans un mode de réalisation avanta-

geux, le rotor a une section cylindrique et a deux ou plu-

sieurs palettes qui peuvent glisser dans des fentes formées dans le rotor afin qu'elles permettent des variations de la

distance séparant un point quelconque déterminé sur le ro-

tor et le point en regard du stator, lorsque le rotor tour-

ne. De préférence, chaque palette a un dispositif qui la rappelle élastiquement contre l'alésage du stator si bien

que chaque espace de travail est fermé de manière étanche.

Le dispositif de rappel peut comprendre un ressort, par exemple hélicoïdal ou à lame, placé au fond de chaque fente et prenant appui entre le fond de la fente et la partie inférieure de la palette correspondante afin que celle-ci

soit chassée vers l'extérieur.

Un dispositif d'étanchéité est avantageusement disposé entre les extrémités axiales du rotor et du stator afin qu'il empêche les fuites. Ce dispositif d'étanchéité est de type bien connu dans la technique et il peut s'agir

de joints toriques ou de joints labyrinthes.

L'échangeur de chaleur peut comporter un brûleur d'un combustible. Un gaz de combustion peut parvenir au brûleur à la pression atmosphérique ou à une pression plus élevée. Il est avantageux qu'un compresseur transmette le gaz comprimé destiné au brûleur. Ce compresseur peut être

de type rotatif, par exemple à palettes ou à turbine, di-

rectement entraîné par le moteur, ou un dispositif de sur-

alimentation à turbineentrainé par les gaz brilés. Dans une variante, le compresseur peut être de type alternatif,

entraîné par le moteur.

Un injecteur est aussi destiné à injecter un fluide de transfert de chaleur ou caloporteur à l'état de liquide préchauffé, dans l'espace de travail. Le rôle du liquide injecté est de permettre un transfert rapide et

efficace de la'chaleur du brûleur à l'espace de travail.

Une partie du liquide forme instantanément de

la vapeur lors de l'injection dans l'espace de travail.

On définit maintenant les termes suivants pour éviter toute confusion. Le fluide de transfert de chaleur ou fluide caloporteur peut être présent à l'état liquide

ou vapeur. L'expression "vapeur humide" indique que le fluide-

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injecté est présent à la fois à l'état liquide (par exemple

sous forme de gouttelettes) et à l'état vapeur, simultané-

ment.

Le liquide est de préférence chauffé par un bri-

leur consommant un combustible, dans un échangeur de cha- leur peu encombrant, par exemple un serpentin formé par un

tube à petit trou, afin que la pression et la tempéra-

ture atteignent des valeurs élevées. Comme un tel tube à petit trou peut supporter des pressions importantes, le liquide peut être chauffé à sa température critique. Dans des applications particulières dans lesquelles le transfert de chaleur doit s'effectuer rapidement, il est avantageux

que le fluide soit chauffé à une température et à une pres-

sion supérieures à celles du point critique. Le liquide chaud et sous pression est alors injecté dans l'espace de

travail. L'énergie interne du fluide est rapidement trans-

mise des gouttelettes chaudes du liquide à l'espace de tra-

vail lorsque le liquide se vaporise si bien que la pression augmente très rapidement. La vapeur de l'espace de travail

se détend (habituellement de façon polytropique, c'est-à-

dire non adiabatique) et entraîne le rotor.

Lorsque l'espace de travail a atteint sensible-

ment son volume maximal, la vapeur et le liquide sont éva-

cués de cet espace.

Il est avantageux que l'injection soit déclenchée

en un point qui se trouve à une distance du point o l'es-

pace de travail atteint son volume minimal de l'ordre de 0

à 900.

Le fluide de transfert de chaleur est un liquide

vaporisable, tel que de l'eau, dont une partie passe ins-

tantanément à l'état vapeur lors de l'injection dans l'es-

pace. de travail. Ainsi, le transfert de chaleur de la va-

peur chaude à l'espace de travail est très rapide.

En conséquence, on note que le liquide injecté

joue simplement le rôle d'un fluide de transfert de cha-

leur qui permet à la vapeur de l'espace de travail de transformer l'énergie interne en travail mécanique. Il est souhaitable que le fluide de transfert de chaleur ait une conductibilité thermique élevée afin que, dans l'échangeur de chaleur, le transfert thermique soit maximal. Le fluide est de préférence choisi parmi l'eau, l'huile, le sodium, le mercure et divers mélanges contenant l'une au moins de ces matières. Le mélange peut être réalisé à l'intérieur ou

à l'extérieur de l'espace de travail. Celui-ci peut conte-

nir un fluide vaporisable de transfert de chaleur qui peut s'évaporer par injection du liquide chauffé (qui n'est pas obligatoirement vaporisable lui-même). L'eau peut être utilisée en mélange avec de l'huile, par exemple sous forme d'une émulsion, d'une dispersion ou d'une solution d'eau et d'huile hydrosoluble, afin que la lubrification du moteur

soit facilitée.

Pendant le fonctionnement, l'espace de travail contient toujours de la vapeur résiduelle provenant de la

vaporisation du fluide et habituellement une partie de li-

quide. La conservation d'un peu de liquide résiduel dans l'espace de travail après l'évacuation est souhaitable pour des raisons qui apparaissent plus clairement dans la suite

de la description, car les pressions obtenues pendant le

cycle de compression sont réduites. Ainsi, la construction du stator et/ou du rotor afin qu'une partie du liquide soit retenue dans l'espace de travail après l'évacuation peut être souhaitable. L'opération peut être obtenue de façon générale par formation de cavités convenables dans le rotor

ou le stator.

La pression dans l'espace de travail, lorsque le liquide est évacué, est en général supérieure à la pression atmosphérique (1 bar) et il est en général avantageux que le fluide évacue soit réduit à une pression de l'ordre de 1 bar. La pression, lorsque l'espace de travail a son volume minimal, est déterminée par le rapport de compression qui,

dans le cas d'un rendement élevé, dépasse en général 10/1.

Cependant, le moteur peut fonctionner avec de très faibles

rapports de compression, inférieurs à 5/1 par exemple.

Il faut bien distinguer l'invention du moteur à

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vapeur, car, selon l'invention, le fluide de transfert de chaleur est maintenu à l'état liquide et ne peut pas se vaporiser tant qu'il n'a pas pénétré dans l'espace de travail. Il s'agit d'une distinction très nette avec le moteur à vapeur qui, même lors de l'utilisation d'une chau-

dière à vaporisation instantanée, comprend toujours l'intro-

duction de l'eau dans le cylindre sous forme de vapeur. En fait, comme la vapeur d'eau doit être surchauffée afin que

les gouttelettes d'eau soient retirées dans un moteur clas-

sique à vapeur, la vaporisation instantanée directe de l'eau liquide dans le cylindre du moteur à vapeur n'est pas possible puisque des gouttelettes d'eau apparaîtraient dans le cylindre. Cependant, dans le moteur selon l'invention, il est avantageux que la plus grande partie de l'eau soit

présente dans l'espace de travail sous forme de gouttelet-

tes de liquide puisque la recondensation permettant la ré-

cupération de la chaleur latente de vaporisation qui doit

avoir lieu est réduite.

Comme la majorité de l'eau est injectée et éva-

cuée à l'état liquide, il n'y a pratiquement pas d'augmenta-

tion d'entropie due à la vaporisation. Dans le cycle de Rankine du moteur à vapeur, cette vaporisation représente une limite théorique du rendement du moteur idéal puisque

du travail doit être dépensé par recondensation de la va-

peur évacuée en eau liquide. Cette caractéristique est su-

perflue selon l'invention si bien que presque toute l'éner-

gie interne perdue par le liquide injecté peut être trans-

formée en travail utile. La plus grande partie du fluide de

transfert de chaleur ne change pas habituellement d'état.

Ainsi, le rendement théorique du cycle selon l'invention

est supérieur à celui du cycle de Rankine à vapeur d'eau.

Il faut que le fluide chauffé de transfert de

chaleur soit maintenu à l'état liquide avant l'injection.

Bien que l'opération puisse être réalisée à l'aide de cap-

teurs convenables, empêchant le dépassement de la tempéra-

ture d'ébullition du fluide à une pression donnée, on cons-

tate que, lorsqu'un orifice de dimension convenable est relié à l'échangeur de chaleur qui chauffe le liquide et lorsqu'un courant de liquide est maintenu dans l'échangeur

de chaleur, le chauffage du liquide ne provoque pas d'é-

bullition. Ainsi, la sélection convenable de la dimension de l'orificepermet d'éviter des dispositifs complexes

détecteurs de température et de pression. Evidemment l'ori-

fice peut faire partie du dispositif d'injection du liquide dans l'espace de travail. Ainsi, on peut régler la puissance

du moteur par simple réglage de la quantité de chaleur four-

nie au brûleur, par exemple par réglage de la quantité de

carburant transmise au brûleur (pour un débit volumique cons-

tant d'injection de liquide). La puissance du moteur peut

aussi être réglée par réglage du débit d'injection du li-

quide, par exemple à l'aide d'une pompe volumétrique va-

riable.

Le fluide de transfert de chaleur est habituelle-

ment récupéré lorsqu'il a été évacué de l'espace de travail.

Ce fluide évacué est encore échauffé dans une certaine me-

sure et il peut être recyclé dans l'échangeur afin que son énergie interne ne soit pas perdue. De cette manière, le fluide constitue un simple fluide de transfert de chaleur

et il n'est pratiquement pas consommé.

L'eau constitue un fluide avantageux de transfert de chaleur. Un dispositif peut récupérer l'eau produite par combustion dans le brûleur. Ainsi, on peut éviter tout appoint d'eau puisque l'eau de combustion récupérée dans

le brûleur peut être utilisée.

Le gaz transmis au brûleur peut participer au processus de combustion dans le brûleur. Le gaz peut être d'un type capable d'entretenir la combustion, par exemple

de l'oxygène, de l'air ou un autre gaz contenant de l'oxy-

gène ou de l'oxyde nitreux. Dans une variante, le gaz peut lui-même être un gaz combustible parmi ceux qui sont connus tels que les hydrocarbures gazeux, l'oxyde de carbone et

l'hydrogène.

Le combustible consommé dans le brûleur lui-même peut être choisi parmi les combustibles connus tels que les

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essences, les fuel oils, les hydrocarbures liquéfiés ou

gazeux, les alcools, le bois, le charbon ou le coke.

L'utilisation de différents dispositifs de ré-

cupération de chaleur est en général avantageuse. Ainsi, la totalité du moteur peut se loger dans une enceinte d'isolation thermique et peut comporter des échangeurs de chaleur destinés à prélever la chaleur dissipée et à la transmettre par exemple au combustible du brûleur afin

qu'il soit préchauffé. Il est aussi avantageux que la cha-

leur restant dans les gaz brûlés soit récupérée, par exem-

ple par circulation de ces gaz dans une chambre de pulvé-

risation dans laquelle un courant de liquide (en général

identique à celui qui est injecté dans le moteur) est pul-

vérisé dans les gaz brûlés. Il est avantageux que le li-

quide soit pulvérisé dans les gaz brûlés afin que le li-

quide s'échauffe à une température proche de sa température

d'ébullition avant transmission à l'échangeur de chaleur.

En outre, lors de l'utilisation d'eau, un condenseur ou une chambre de pulvérisation est avantageux car l'eau provenant du brûleur se sépare des gaz par condensation et il n'est pas nécessaire d'utiliser de l'eau d'appoint pour le moteur. Le fluide de transfert de chaleur qui est habituellement évacué contient une certaine quantité de vapeur. Celle-ci peut être séparée du liquide dans un piège et transmise au brûleur avec le gaz de combustion si bien que celui-ci est préchauffé et une plus grande partie de

la vapeur est condensée.

La construction du moteur selon l'invention est très simplifiée à certains égards par rapport auxmoteurs connus tels que des moteurs à combustion interne. Ainsi, les températures rencontrées dans l'espace de travail sont réduites de façon générale si bien que l'étanchéité entre les espaces de travail est simplifiée. Il faut noter que la puissance peut être transmise dans le moteur selon l'invention à des températures bien inférieures à celles par exemple d'un moteur à combustion interne. En outre, un moteur à combustion interne a un moins bon rendement

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thermique, car il doit comporter un dispositif destiné à

refroidir les cylindres et à empêcher le grippage.

De plus, comme les températures rencontrées dans le moteur sont relativement faibles, atteignant par exemple 250'C, la réalisation du cylindre en métal n'est pas nécessaire habituellement. Des matières plastiques telles que le polytétrafluoréthylène, des fibres de verre imprégnées d'une résine de silicone et d'autres matières

plastiques utilisées pour la construction sont particulière-

ment avantageuses étant donné leur faible cont et leur facilité d'utilisation. Dans certaines constructions, l'utilisation de matières plastiques ayant une faible conductibilité thermique peut présenter un avantage car la partie du stator dans laquelle la chaleur est introduite dans l'espace de travail est maintenue à une température

relativement élevée alors que la sortie reste à une tempé-

rature relativement basse. D'autres matières d'isolation thermique telles que le bois ou les céramiques, peuvent

aussi être utilisées.

L'énergie est transmise par le moteur par un arbre fixé au rotor. Il faut noter que le moteur peut fonctionner à grande vitesse et est donc idéal comme petit groupe moteur convenant à un véhicule. Le moteur convient aussi parfaitement aux applications à grande vitesse, par

exemple la création d'électricité.

Par rapport à un moteur à vapeur, le moteur se-

lon l'invention est moins encombrant car il ne nécessite pas une chaudière importante à pression élevée étant donné

que le liquide est chauffé à l'état liquide dans un échan-

geur de chaleur de petite dimension. En outre, un conden-

seur est superflu, bien qu'un piège ou une chambre de pul-

vérisation permettant le recyclage de l'eau soit souhaitable.

Par rapport au moteur à combustion interne, le moteur selon l'invention peut avoir un rendement thermique accru, à la

fois du fait de la chaleur transformée en travail dans l'es-

pace de travail et de la chaleur tirée du combustible brêlé puisqu'une combustion totale peut rarement être obtenue

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dans un moteur à combustion interne. Les paramètres du brû-

leur selon l'invention peuvent être optimisés afin que la combustion dans le brûleur soit pratiquement totale si bien

que la pollution sous forme d'oxyde de carbone ou de combus-

tible non brûlé peut être pratiquement éliminée. Par rapport aux moteurs à gaz connus, l'invention permet le remplacement d'un échangeur de chaleur à gaz qui est encombrant par un dispositif de chauffage de liquide

qui est peu encombrant.

D D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un moteur rotatif à combustion externe selon l'invention; - la figure 2 est un schéma d'un échangeur de chaleur du moteur de la figure 1;

- la figure 3 représente un dispositif de pulvé-

risation destiné au refroidissement des gaz provenant du brûleur;

- la figure 4 est une coupe partielle d'un en-

semble comprenant le stator et le rotor d'un moteur;

- les figures 5A et 5B sont des diagrammes pres-

sio P-volume V et température T-entropie S du moteur rota-

tif à combustion externe selon l'invention; et - les figures 6A et 6B sont des diagrammes PV et PS donnés à titre comparatif et correspondant au moteur

connu à combustion interne à deux temps.

Le moteur rotatif à combustion externe représenté sur la figure 1 comprend essentiellement un stator 1 ayant

un alésage cylindrique, un rotor cylindrique 2 monté ex-

centriquement et destiné à tourner dans le stator, des palettes 3 qui peuvent coulisser sur le rotor et délimitant

des espaces P de travail et un compresseur C destiné à trans-

mettre de l'air comprimé au brûleur B par un piège T.Le moteur comprend en outre une pompe X destinée à transmettre

de l'eau sous pression au dispositif H de chauffage et une -

il chambre S de pulvérisation d'eau dans les gaz du brûleur B afin que ces gaz soient refroidis et lavés et que l'eau soit préchauffée. Un dispositif éventuel PH préchauffe le

combustible transmis au brûleur et convient particulière-

ment au fuel oil lourd. Le piège T est destiné à récupérer et séparer l'eau en phases vapeur et liquide évacuée de

l'espace de travail.

L'air atmosphérique A est comprimé par le com-

presseur C et il est transmis au brûleur B par le piège T.

Initialement, un espace P de travail a pratique-

ment son volume maximal. Lors de la rotation du rotor 2 dans le sens indiqué par la flèche, le volume de l'espace P diminue. Lorsque ce volume est pratiquement minimal, du liquide chaud est injecté par l'entrée 52 et échauffe

l'espace de travail.

L'arrangement représenté sur la figure 1 met en oeuvre de l'eau qui est un fluide vaporisable, comme fluide

de transfert de chaleur. Cependant, d'autres liquides va-

porisables convenables peuvet être utilisés.

L'eau injectée a une température élevée et une pression suffisante pour qu'elle reste liquide. Lorsque l'eau est injectée dans l'espace P, une partie se vaporise

instantanément et élève la pression dans l'espace de tra-

vail. Lorsque le rotor 2 continue à tourner, il permet une détente de la vapeur qui fournit du travail et assure une réduction de la température et de la pression. Un rapport de compression compris entre 10/1 et 20/1 est avantageux,

par exemple de l'ordre de 16/1.

Après une rotation supplémentaire, l'espace P de travail atteint la sortie 51 par laquelle le gaz et le liquide sont évacués vers le piège T. Lorsque la rotation

de poursuit, le cycle recommence.

La matière évacuée par la sortie 51 contient du

liquide et de la vapeur. Le piège T a une cloison 10 des-

tinée à la récupération des gouttelettes d'eau liquide de la matière retirée de l'espace P de travail. La vapeur saturée sèche du piège T est mélangée à l'air comprimé du compresseur C si bien que l'air de combustion est préchauffé avant transmission au brûleur B. De l'eau W d'appoint peut

être transmise au piège T le cas échéant.

Un dispositif éventuel D de séchage est placé en-

tre le piège T et le brûleur, et le condensat liquide est

renvoyé au piège par une canalisation 7.

Le dispositif PH préchauffe le combustible F qui parvient alors au brûleur par la canalisation 8. L'eau ainsi condensée,provenant des gaz brûlés, est recyclée vers la

pompe par la canalisation 9.

Ainsi, le fonctionnement du moteur est le sui-

* vant. L'eau préchauffée provenant de la chambre S de pulvé-

risation est transmise par une pompe X à haute pression

(par exemple une pompe volumétrique à piston) à un ser-

pentin H de chauffage formé par un tube de petit diamètre

interne. L'eau est alors chauffée par le brûleur B à pres-

sion et température élevées, par exemple 300'C et 86 bars.

L'eau peut être chauffée en principe à toute température supérieure ou inférieure à la température critique de

3740C, à la pression critique de 220,9 bars, mais la pres-

sion est de préférence toujours telle que, quelle que soit

la température, l'eau resteliquide. L'eau chaude sous pres-

sion est transmise par une canalisation 50 à une entrée 52

qui débouche dans l'alésage du stator 1. L'entrée 52 com-

munique avec deux lumières rapprochées 53 placées côte à côte afin que, à un moment donné, une seule soit bouchée

par une ailette 3, si bien que la circulation vers les es-

paces de travail de l'ensemble formé par le rotor et le stator est continue (voir figure 4). L'espace de travail qui communique avec une lumière 53 contient de la vapeur

d'eau et de l'eau liquide résiduellescomprimées et chauf-

fées dans une certaine mesure. Après l'entrée dans l'es-

pace de travail, une petite partie de l'eau liquide chaude

sous pression se vaporise instantanément et élève la pres-

sion dans l'espace de travail, à volume sensiblement cons-

tant (c'est-à-dire suivant la ligne bc de la figure 5A).

La vapeur chaude se détend et fait tourner le rotor 2 dans

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le sens indiqué par la flèche jusqu'à ce que l'espace de travail rencontre la sortie 21. Ce phénomène correspond à la ligne cd de la figure 5 et provoque une augmentation

du volume avec réduction de la pression et de la tempéra-

ture. Les matières évacuées sont alors transmises au piège

T pour le préchauffage de l'air du brûleur.

La figure 2 représente la construction de l'é-

changeur de chaleur qui combine le serpentin H de chauffage et le brûleur B. L'échangeur a des manchons coaxiaux interne et externe 60 et 61 délimitant un double trajet pour les

gaz du brûleur. Une isolation 64 est placée autour de l'ex-

térieur de l'échangeur dechaleur. Une buse d'injection est

destinée à la combustion du combustible F dans l'air A ad-

mis par l'entrée d'air. L'eau W circule dans un serpentin

H de chauffage qui a un serpentin interne 62 et un serpen-

tin externe 63, dans le sens indiqué par les flèches si

bien que l'eau sort du serpentin interne 62 près de la par-

tie du brûleur qui a la température la plus élevée. L'eau chaude sous pression est alors transmise par la tuyauterie

50 avant injection dans l'espace P de travail.

Le dispositif de chauffage peut avoir des dis-

positifs convenables capteurs de température et de pression afin que le liquide qui se trouve dans le dispositif H de chauffage soit toujours maintenu à l'état liquide et ne puisse pas s'évaporer. Cependant, on constate en pratique que le contrôle poussé de la température et de la pression n'est pas nécessaire pour éviter l'évaporation. Ainsi, on

constate que, pourvu que le dispositif H de chauffage com-

munique toujours par une ouverture de circulation continue du liquide (c'est-à-dire par l'un ou l'autre des lumières 53 d'entrée), le chauffage supplémentaire du dispositif H provoque une augmentation de la température et de la pression mais ne provoque pas d'ébullition du liquide, au moins dans le cas de l'eau. Il faut évidemment que l'ou-

verture (ou les lumières 53) ait une dimension permettant le maintien de la différence nécessaire de pressions à son niveau. Cependant, les hommes du métier peuvent déterminer

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ce comportement de façon empirique.

Ainsi, la puissance du moteur peut être simple-

ment réglée par réglage de la quantité de chaleur fournie par le brûleur B. La figure 3 représente un dispositif de pulvé- risation destiné à refroidir et laver les gaz du brûleur B et à récupérer une partie de la chaleur et une partie de

l'eau de combustion. Il comprend une chambre 17 de pulvé-

risation ayant un entonnoir 18 sur laquelle l'eau est pul-

vérisée par une buse 41, et s'écoule dans le courant de gaz brûléschauds Ces derniers sont aspirés par une entrée 19 et s'écoulent tangentiellement autour de la chambre

avant de sortir par une sortie 20 sous forme de gaz re-

froidis. Les gaz brûlés circulent ainsi dans la pulvéri-

sation puis dans un rideau d'eau tombant de l'orifice in-

terne de l'entonnoir 18. Les gaz brûlés sont de préférence refroidis à moins de 100VC afin que la chaleur latente de

vaporisation de la vapeur provenant du piège T soit ré-

cupérée et que l'eau de combustion soit aussi récupérée.

De l'eau à 1000C environ s'échappe par la sortie 21 avant transmission par une pompe doseuse X à l'échangeur de chaleur. Le cas échéant, de l'eau froide W d'alimentation peut être introduite dans la chambre par une soupape à flotteur 40 afin que l'eau qui se trouve au fond de la chambre de pulvérisation garde un niveau constant. Une

pompe R de recyclage et un conduit associé 22 sont desti-

nés à recycler l'eau dans le dispositif de pulvérisation

afin qu'elle atteigne sa température d'ébullition. Ce-

pendant, en pratique, s'il est souhaitable que les gaz soient refroidis à moins de 1000C, l'enlèvement d'eau par la sortie 21 à une température suffisamment basse, par

exemple 50C, peut être nécessaire.

La figure 4 représente en détail la construction de l'ensemble formé par le rotor et le stator. Pour des

températures pouvant atteindre quelques centaines de de-

grés C, l'ensemble peut être formé d'une matière plastique convenable qui permet la formation d'un ensemble léger, à

un prix relativement faible. Cependant, lorsque le rende-

ment thermique et ainsi la température doivent être élevés, d'autres matériaux convenables tels que des métaux peuvent être utilisés. Le rotor est monté excentriquement dans l'alésage cylindrique du stator 1 et un dispositif con-

venable d'étanchéité est placé aux extrémités de l'alésa-

ge afin qu'il assure l'étanchéité entre le rotor et le

stator. Chaque palette 3 montée sur le rotor 2 peut cou-

lisser dans une fente 54 et elle est repoussée vers l'ex-

térieur par un ressort hélicoïdal ou à lame 55 (un seul est représenté) placé au fond de la fente. Le rotor est

monté sur un arbre rotatif non représenté qui-sort du sta-

tor 4 et transmet l'énergie.

L'entrée 52 du liquide chauffé dans les espaces de travail, communique avec deux lumières adjacentes 53 formées à la surface d'extrémité de l'alésage cylindrique du stator. L'utilisation d'une paire de lumières 53 est

telle que, lorsque l'une est bouchée par le bord d'une pa-

lette 3, le liquide continue à être injecté par l'autre lumière 53 si bien que le liquide provenant du dispositif H de chauffage s'écoule constamment. Ainsi, les chocs

brutaux de liquide à haute pression sont évités. Le li-

quide s'écoule constamment par l'entrée 52 dans les es-

paces de travail qui se trouvent en face de la lumière 53.

La sortie-51 débouche dans l'alésage du stator

et évacue tour à tour tous les espaces P de travail pen-

dant la rotation du rotor.

La construction de la figure 4 est aussi avan-

tageuse car il est souhaitable que l'entrée 50 et la sor-

tie 51 restent aussi froides que possible afin que la température du gaz évacué soit faible, la température du stator, dans la région de l'entrée 52 du liquide chaud sous pression devant rester cependant aussi élevée que possible afin que la température d'introduction de la chaleur dans l'espace de travail soit élevée. De cette manière, le rendement thermique représentant le travail tiré de la chaleur transmise aux espaces de travail, est 16 _

accru. L'utilisation d'une matière, par exemple d'une ma-

tière plastique de faible conductibilité thermique pour le stator 1, permet l'utilisation d'une différence accrue de température entre la sortie 51 d'une part et l'entrée 52 de liquide chaud d'autre part.

Les figures 5A et 5B représentent le fonction-

nement thermodynamique idéalisé du moteur de la figure 1.

Les figures 6A et 6B représentent, à titre comparatif,

le fonctionnement d'un moteur classique deux temps.

Bien que l'invention ne soit pas limitée par une théorie quelle qu'elle soit, on peut représenter-le

fonctionnement du moteur de la manière suivante.

Les figures 5A et 5B sont les diagrammes PV

et TS de ce moteur. Une très faible quantité de l'eau in-

jectée se vaporise instantanément si bien que la plus

grande partie reste en phase liquide sous forme de gout-

telettes.

A tout moment, il existe un volume d'eau li-

quide résiduelle et de vapeur dans l'espace de travail.

En première approximation, on peut considérer que la va-

peur qui reste constitue un fluide gazeux de travail qui

reçoit et donne la chaleur à chaque cycle de fonctionne-

ment, en fournissant du travail. L'espace de travail con-

tient aussi de l'eau liquide résiduelle.

La vapeur d'eau qui se trouve dans l'espace B est comprimé suivant la ligne ab. La compression n'est

pas isentropique étant donné la vaporisation de l'eau ré-

siduelle dans l'espace de travail.

La vaporisation du liquide résiduel dans l'es-

pace de travail pendant la compression provoque une ré-

duction de l'entropie de la vapeur. S'il n'y apas de li-

quide résiduel dans l'espace, la compression adiabatique

de la vapeur provoquerait l'obtention d'une ligne ab ver-

ticale dans le diagramme TS, c'est-à-dire que la vapeur serait surchauffée. Cependant, en présence de liquide, la tendance de la vapeur à être surchauffée est compensée par la vaporisation d'une partie du liquide. Ainsi, la courba ab suit la courbe de la vapeur saturée sèche sur le

dôme entropique (représenté en traits interrompus) corres-

pondant à l'eau.

-A volume constant, le liquide chaud sous pres-

sion est injecté au point b, à une température supérieure à celle de l'espace de travail, et une petite partie de

l'eau se vaporise si bien que la pression augmente sui-

vant la courbe bc, de Pb à Pc. La température T de la va-

peur saturée sèche augmente aussi alors que l'entropie de

la vapeur sèche diminue vers le coin c.

Lorsque le rotor tourne, la vapeur d'eau humide

se détend suivant la ligne cd mais, du fait de la pré-

sence de gouttelettes chaudes, la détente n'est pas adia-

batique mais polytropique étant donné le transfert de

chaleur par le liquide si bien que la courbe cd du dia-

gramme PV est aplatie. La détente produit une réduction

de la température T et une faible augmentation de l'en-

tropie S. Lors de l'évacuation de l'espace de travail, la

pression dans cet espace diminue suivant la courbe da.

La courbe a', b', c, d du diagramme TS repré-

sente le cycle de l'eau liquide. Ainsi, l'eau liquide est chauffée dans le serpentin suivant la ligne a'b' et elle

est injectée dans l'espace de travail en b'. La tempéra-

ture du liquide diminue suivant la ligne b'c après l'in-

jection et le liquide et la vapeur sont ensuite en équi-

libre.

Le fonctionnement est par exemple le suivant.

La pression Pa au point a est de 1,2 bar et la température Ta de 378K (1050C). Pour un rapport de compression de lql, la pression Pb et la température Tb au point b atteignent 22 bars et 490K (2170C) environ. L'eau liquide à 573K (3000C) et à 86 bars est alors injectée dans l'espace de travail au point b et une petite quantité forme de la vapeur. Par exemple, pour une puissance de 11 kW, 5 cm3 environ d'eau sont injectés. La pression augmente donc le long de la courbe bc (par exemple Pc = 30 bars) et la température augmente du fait de l'injection d'eau plus chaude (T = 507K, soit 2340C). Si l'eau est à la même température que la vapeur comprimée, la ligne bc est horizontale sur le diagramme TS. La réduction d'entropie suivant la ligne bc de la vapeur d'eau qui se trouve à l'origine dans le cylindre est due à l'injection d'eau à l'état liquide. Lorsque l'espace de travail augmente, l'eau gazeuse se détend le long de la courbe cd à une

pression Pd d'environ 2 bars et à une température théo-

rique Td d'environ 393K, soit 1200C.

L'eau vapeur et l'eau liquide sont alors éva-

cuées de l'espace de travail suivant la ligne da si bien

que la température et la pression diminuent et l'entro-

pie de la vapeur et de l'espace de travail augmente.

Les figures 6A et 6B sont des diagrammes cor-

respondant à un cycle d'un moteur connu à deux temps, à titrecomparatif. L'air aspiré au point a est comprimé

adiabatiquement et isentropiquement suivant la ligne ab.

La température au point b est accrue et la pente de la

ligne ab est plus importante que dans le cycle de l'in-

vention. La présence d'eau liquide dans l'espace de tra-

vail du cycle selon l'invention provoque un aplatissement de la ligne ab puisque de l'énergie est nécessaire pour

la vaporisation de l'eau liquide pendant la compression.

Pendant le cycle à deux temps,le carburant est

brlé dans le cylindre et augmente la pression, la tempé-

rature et l'entropie le long de la courbe bc. Dans le cycle selon l'invention, la pression augmente légèrement du fait de la vaporisation instantanée d'une partie du liquide, et la température de la vapeur d'eau augmente dans l'espace 'de travail. Cependant alors que, dans le cycle à deux temps, il y a augmentation de l'entropie suivant la ligne bc, il y a une réduction d'entropie de la vapeur d'eau qui se trouve dans l'espace de travail

pendant l'addition du liquide par injection, dans le cy-

cle de l'invention.

Ensuite, une détente isentropique et adiabatique

a lieu suivant la ligne cd, le liquide chauffé de l'es-

pace de travail, selon l'invention, fournissant de la cha-

leur et provoquant ainsi un aplatissement de la courbe PV

par rapport à celle du cycle à deux temps.

Le rendement thermique élevé du cycle selon l'invention est dû au fait que, alors que dans le cycle

à deux temps, les gaz évacués du cylindre sont à pres-

sion et température élevées, seulesde l'eau liquide et une

petite quantité de vapeur sont évacuées selon l'invention.

Ainsi, l'eau liquide est injectée dans l'espace de travail

et évacuée de celui-ci.

La plus grande partie de l'eau injectée, après l'injection, reste à l'état liquide (si l'on néglige la petite quantité d'eau qui se vaporise instantanément) et il n'y a donc pas d'augmentation importante d'entropie par vaporisation, et l'énergie interne perdue par l'eau

injectée se transforme presque totalement en travail utile.

En outre, la purge de l'espace de travail n'est pas né-

cessaire à la fin du cycle, selon l'invention, si bien que la chaleur de la vapeur d'eau n'est pas perdue. La présence de gouttelettes de liquide résiduel sur les parois de l'espace de travail assure la conservation de vapeur résiduelle nécessaire avant un nouveau cycle.Sur les figures,

la ligne ae représente l'ouverture de la soupape d'é-

chappement avant la fin de la course.

Le moteur à combustion externe décrit peut avoir un rendement thermique élevé. En théorie, l'air froid A et l'eau froide W (le cas échéant) sont aspirés dans le moteur et des gaz brûlés froids sont rejetés. En

conséquence, presque toute la chaleur fournie par le brû-

leur peut se transformer en travail. En pratique, on peut

escompter des rendements de l'ordre de 50 à 80 %.

Il faut noter que le moteur selon l'invention peut être réalisé simplement puisqu'il ne nécessite pas

de soupape hi l'utilisation de matériaux ayant une ré-

sistance mécanique élevée. Les vitesses élevées de rota-

tion qui peuvent être obtenues rendent idéal le moteur rotatif de combustion externe dansle cas des véhicules, nécessitant un rapport puissance/poids élevé. Ainsi, le moteur rotatif à combustion externe selon l'invention a

des rapports puissance/poids et puissance/volume compa-

rables à ceux des moteurs à combustion interne mais a un rendement thermique bien supérieur. En outre, comme les conditions de combustion peuvent être optimales dans le

brûleur, le combustible peut être brûlé presque totale-

ment en anhydride carbonique et en eau, sans les impure-

tés formées par le combustible imbrûlé et l'oxyde de car-

bone dans les gaz brûlés. En particulier, comme la com-

bustion peut s'effectuer pratiquement à la pression atmos-

phérique, il ne se forme pratiquement pas d'oxydes d'azote

pendant la combustion. Le moteur constitue donc un perfec-

tionnement par rapport aux moteurs à combustion interne

non seulement sur le plan du rendement thermique mais aus-

si pour l'émission des polluants.

En outre, le moteur peut être utilisé avec des combustibles très divers tels que l'essence, le fuel oil, les hydrocarbures gazeux ou liquéfiés (notamment le méthane, le butane et le propane), l'alcool et même des combustibles solides tels que le charbon. Les paramètres du brûleur

peuvent être réglés afin que la combustion soit pratique-

ment totale et non polluante. De plus, un tel moteur peut fonctionner avec moins de bruit que les moteurs classiques

à combustion interne.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre

d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'in-

vention. -

Claims (35)

REVENDICATIONS

1. Moteur rotatif à combustion externe, dans lequel de l'énergie est transmise à un espace de travail du moteur par un fluide de transfert de chaleur, ledit moteur étant du type qui comprend un stator contenant un rotor et délimitant un

espace de travail, le volume de cet espace variant cycli-

quement lors de la rotation du rotor, entre une valeur mi-

nimale et une valeur maximale, et un échangeur de chaleur destiné à chauffer le fluide de transfert de chaleur à l'extérieur de l'espace de travail,

le stator ayant une sortie commandée afin qu'el-

le évacue.le fluide de transfert de chaleur de l'espace de travail lorsque celui-ci est à son volume maximal,

ledit moteur étant caractérisé en ce que l'é-

changeur de chaleur (H) est destiné à chauffer le fluide de transfert de chaleur à une pression telle que ce fluide reste à l'état liquide, et le moteur comprend en outre un injecteur (52)

commandé afin qu'il injecte le liquide chauffé dans l'es-

pace de travail (P) lorsque celui-ci est près de son volume

minimal, si bien qu'une partie du liquide s'évapore spon-

tanément dans l'espace de travail, le reste étant maintenu

à l'état liquide.

2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (H) comporte un ou plusieurs

tubes destinés à contenir le fluide de transfert de cha-

leur et un brûleur (B) destiné à chauffer le fluide dans

le tube ou les tubes afin que le fluide reste en phase li-

quide.

3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur comprend un tube sous forme d'un serpentin interne (62) et d'un serpentin externe (63) coaxiaux, le brûleur étant placé dans le serpentin interne de manière que les gaz brûlés chauds qui en proviennent circulent dans le serpentin interne puis entre les deux serpentins.

4. Moteur selon l'une des revendications 2 et 3,

caractérisé en ce que l'air est transmis au brûleur par

un compresseur rotatif.

5. Moteur selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le stator et/ou le ro-

tor sont formés au moins en partie par une matière d'isola-

tion thermique choisie parmi les matières plastiques, les

résines armées de fibres, le bois et les céramiques.

6. Moteur selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le rotor a plusieurs

arêtes délimitant plusieurs espaces de travail avec l'in-

térieur du stator.

7. Moteur selon l'une quelconque des revendications

précédentes,-caractérisé en ce que le stator a plusieurs

lobes délimitant plusieurs espaces de travail avec le ro-

tdr.

8. Moteur selon l'une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisé en ce quel'intérieur du stator (1) est cylindrique, et le rotor (2) est monté excentriquement à l'intérieur et a plusieurs palettes radiales (3) délimitant des espaces de travail, chaque palette étant repoussée radialement vers l'extérieur afin qu'elle coopère de façon

étanche avec la surface cylindrique interne du stator.

9. Moteur selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que l'injecteur a deux en-

trées (53) distantes circonférentiellement de manière que, pendant la rotation du rotor, l'une au moins des entrées

reste ouverte vers le rotor à tout moment.

10. Moteur selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que la sortie (51) est pla-

cée à 1800 sensiblement de l'injecteur (52).

11. Moteur selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que la sortie comporte une lumière formée dans la paroi du cylindre et qui vient en communication avec l'espace de travail lorsque le volume

de celui-ci approche de sa valeur maximale.

12. Moteur selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le rapport de compression

est compris entre 1,5/1 et 20/1.

13. Moteur selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de recy- clage est destiné à collecter le fluide de transfert de chaleur qui est évacué et à le recycler vers l'échangeur

de chaleur.

14. Moteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif de recyclage est un circuit fermé

fonctionnant sensiblement à la pression atmosphérique.

15. Moteur selon l'une des revendications 13 et 14,

caractérisé en ce que le dispositif de recyclage comporte un piège (T) ayant une entrée de fluide de transfert de chaleur reliée à la sortie du stator, une entrée d'air,

une sortie d'air et de vapeur de fluide d'échange de cha-

leur vers un brûleur de l'échangeur de chaleur, et une

sortie de liquide reliée à l'échangeur de chaleur.

16. Moteur selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que l'injecteur est destiné à injecter du liquide de façon continue à l'intérieur du stator.

17. Moteur selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un

dispositif de réglage de vitesse destiné à régler la puis-

sance du moteur par réglage du volume de liquide de trans-

fert de chaleur injecté dans l'espace de travail.

18. Moteur selon la revendication 17, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de vitesse est une pompe

volumétrique variable.

19. Moteur selon l'une quelconque des revendications

1 à 17, caractérisé en ce que le rotor comprend en outre un

dispositif de réglage de vitesse destiné à régler la puis-

sance du moteur par réglage de la température du liquide

de transfert de chaleur injecté dans l'espace de travail.

20. Moteur selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le stator, le rotor ou

le stator et le rotor sont réalisés de: manière qu'une par-

tie du liquide soit retenue dans l'espace de travail après

l'évacuation du fluide de transfert de chaleur.

21. Moteur selon la revendication 20, caractérisé en ce que le stator, le rotor ou le stator et le rotor ont une

cavité destinée à retenir le liquide.

22. Procédé de commande d'un moteur rotatif à com-

bustion externe ayant un stator et un rotor et délimitant

un espace de travail, le volume de l'espace de travail va-

riant cycliquement entre une valeur minimale et une valeur maximale, l'énergie étant transmise à l'espace de travail par un fluide de transfert de chaleur, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend 1) la création, à l'extérieur de l'espace de travail, d'un fluide chauffé de transfert de chaleur à une pression telle que le fluide reste à l'état liquide,

2) l'injection du fluide chauffé à l'état li-

quide dans la vapeur du fluide qui se trouve dans l'espace

de travail, une partie du liquide se vaporisant spontané-

ment alors que le reste est maintenu à l'état liquide, l'énergie interne de l'espace de travail augmentant ainsi, et

3) l'évacuation du fluide de transfert de cha-

leur de l'espace de travail, celui-ci contenant de la va-

peur résiduelle du fluide de transfert de chaleur.

23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que le fluide de transfert de chaleur est choisi

parmi l'eau, les huiles, le sodium, le mercure et des mé-

langes contenant au moins l'une de ces matières.

24. Procédé selon l'une des revendications 22 et

23, caractérisé en ce que, avant injection, l'espace de travail contient le fluide de transfert-de chaleur à la

fois à l'état liquide et à l'état vapeur.

25. Procédé selon l'une quelconque des revendications

22 à 24, caractérisé en ce qu'une partie au moins du fluide de transfert de chaleur évacué de l'espace de travail

est sous forme liquide.

26. Procédé selon l'une quelconque des revendications

22 à 25, caractérisé en ce que le fluide de transfert de chaleur sous forme de liquide chauffé a une température et une pression supérieures ou inférieures à celles du point critique mais la température dépasse celle d'ébullition à

la pression atmosphérique.

27. Procédé selon l'une quelconque des revendications

22 à 26, caractérisé en ce que le fluide évacué, après son

évacuation, est sensiblement à la pression atmosphérique.

28. Procédé selon l'une quelconque-des revendications

22 à 27, caractérisé en ce que la plus grande partie du li-

quide injecté reste à l'état liquide après l'injection dans

l'espace de travail.

29. Procédé selon l'une quelconque des revendications

22 à 28, caractérisé en ce que la température du liquide in-

jecté est supérieure à celle de l'espace de travail au mo-

ment de l'injection.

30. Procédé selon l'une quelconque des revendications

22 à 29, caractérisé en ce que le liquide chauffé est

injecté de façon continue.

31. Procédé selon l'une quelconque des revendications

22 à 30, caractérisé en ce que le fluide de transfert de chaleur est l'eau et l'eau évacuée est recyclée vers le

moteur, la chaleur étant transmise au fluide par un brû-

leur consommant un combustible et de l'air, les pertes d'eau recyclée étant compensées par condensation de l'eau tirée

des gaz brûlés dans le brûleur.

32. Procédé selon l'une quelconque des revendications

22 à 31, caractérisé en ce que l'énergie calorifique est transformée en travail utile avec un rendement supérieur au rendement théorique du cycle de Rankine, entre les mêmes

températures supérieure et inférieure.

33. Procédé selon l'une quelconque des revendications

22 à 32, caractérisé en ce que la vapeur du fluide de tra-

vail qui se trouve dans l'espace de travail est comprimée

par le rotor avant l'injection.

34. Procédé selon l'une quelconque des revendications

22 à 33, caractérisé en ce que l'injection est déclenchée pour une position distante de 0 à 90 de la position pour

laquelle l'espace de travail a un volume minimal.

35. Ensemble d'éléments destiné à la transformation d'un moteur à combustion interne en un moteur rotatif à combustion externe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un échangeur de chaleur et un brûleur consommant un combustible et de l'air, destiné à chauffer un liquide sous pression, un compresseur destiné à transmettre de l'air de combustion au brûleur, un rotor et un stator isolés thermiquement, le stator ayant une sortie de liquide et de vapeur, une pompe destinée à transmettre un liquide sous, pression à l'échangeur de chaleur, un injecteur de liquide sous pression dans le stator, un dispositif de dosage destiné à régler le volume de liquide injecté, et un piège de séparation ayant une première entrée destinée à recevoir de la vapeur humide du cylindre et une seconde entrée destinée à recevoir l'air de combustion du compresseur, et une première sortie destinée à transmettre

l'air chauffé de combustion au brûleur et une seconde sor-

tiedestinée à transmettre du liquide à la pompe.