FR2496163A1 - Machine a detente interne et procede de production de force a l'aide de cette machine - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE MACHINE A DETENTE INTERNE UTILISANT UN FLUIDE DE TRAVAIL NON COMBUSTIBLE. LE FLUIDE DE TRAVAIL EST VAPORISE DANS UNE CHAMBRE 100 DE DETENTE DANS LAQUELLE IL EST INJECTE A L'ETAT LIQUIDE PAR UNE SOUPAPE 30. SA DETENTE PROVOQUE LA COURSE DESCENDANTE D'UN PISTON 12 POUVANT COULISSER DANS UN CYLINDRE DELIMITANT LA CHAMBRE 100 DE TRAVAIL. UN MECANISME TRANSFORME LA COURSE DESCENDANTE DU PISTON 12 EN UN MOUVEMENT DE ROTATION TRANSMIS A UN ARBRE, ET UN DISPOSITIF COMMANDE LA VAPORISATION DU LIQUIDE DANS LA CHAMBRE 100 DE DETENTE. DOMAINE D'APPLICATION: PRODUCTION DE FORCE MOTRICE SUR UN ARBRE.

Description

L'invention concerne les machines à détente

interne, et plus particulièrement des machines dans les-

quelles un fluide de travail ne brûlant pas est vaporisé à l'intérieur d'un ou plusieurs cylindres et la vapeur est détendue pour effectuer un travail mécanique. Attendu qu'aucune combustion n'a lieu dans le fonctionnement de la machine, cette dernière fonctionne sans admission d'air atmosphérique et sans émission de produits de combustion

ou d'effluents autres que la vapeur du fluide de travail.

La machine peut fonctionner en circuit fermé, permettant

son utilisation, par exemple, sous l'eau ou dans le vide.

La conception en circuit fermé n'est cependant pas néces-

saire à un fonctionnement convenable. La forme préférée de réalisation de l'invention est un dispositif générateur de couple entraîné électriquement, pouvant délivrer un couple de démarrage relativement important en exigeant

un apport minimal de puissance auxiliaire.

Dans le passé, la puissance d'un arbre a été largement utilisée comme force motrice depuis au moins l'introduction de la roue à eau. Ensuite, divers moteurs à détente de vapeur d'eau ont été développés, utilisant des sources extérieures de combustion pour fournir la

vapeur chauffée. La vapeur d'eau était détendue par l'in-

termédiaire d'un mécanisme à piston à mouvement alternatif ou d'une turbine pour délivrer une puissance de sortie à un arbre. Cependant, les moteurs à vapeur posent des problèmes de par leur nature, car la chaudière extérieure

doit être allumée un certain temps avant qu'il soit possi-

ble de produire de la puissance à l'arbre.

On a également développé des moteurs électriques utilisant l'interaction de champs électromagnétiques mobiles pour délivrer de la puissance par un arbre de sortie. Bien que diverses conceptions de ces moteurs électriques aient été développées, un problème commun à ces moteurs est le couple de démarrage relativement bas

qu'ils peuvent développer.

Les moteurs à combustion interne, à la fois du type à allumage par étincelle et du type à allumage par compression, ont également été développés pour constituer

des sources de puissance à arbre pouvant démarrer rapide-

ment, consommant un minimum de puissance auxiliaire et

pouvant produire un couple important au démarrage à l'arrêt.

Cependant, ces moteurs à combustion interne présentent leurs propres problèmes qui comprennent l'émission locale de substances polluant l'atmosphère sous la forme de produits de combustion, et la nécessité de remplacer en

continu le combustible brûlé pendant le fonctionnement.

Il.est donc nécessaire de disposer d'un moteur ou de toute autre source de puissance à arbre qui ne demande pas le préchauffage d'une chaudière, qui ne demande pas le maintien allumé d'une chaudière en attente pour permettre un démarrage rapide, qui permette un couple important au démarrage, qui fonctionne en circuit fermé

ou, en variante, au moins sans émission locale de pro-

duits de combustion polluants, qui ne consomment qu'un minimum d'énergie, voir aucune énergie, dans des conditions

d'attente, et qui n'exige pas l'apport d'un combustible.

Selon une forme de réalisation de l'invention, cette dernière a pour objet une machine à détente de vapeur déclenchée par injection. Elle a pour autre objet

un dispositif de vaporisation destiné à un fluide de tra-

vail non combustible, dans une machine à détente de vapeur déclerchée par injection. L'invention a également

pour objet une source d'alimentation en énergie d'un dis-

positif de vaporisation destiné à une machine à détente de vapeur déclenchée par injection, produisant des décharges électriques pour engendrer un arc de vaporisation lorsqu'un

fluide liquide de travail est injecté dans la machine.

L'invention a également pour autre objet une source d'ali-

mentation en énergie destinée à un dispositif de vaporisa-

tion monté dans une machine à détente de vapeur déclenchée par injection, cette source étant capable de délivrer une puissance apparente supérieure à la puissance électrique instantanée réelle d'entrée. L'invention a pour autre objet une alimentation en énergie destinée à un dispositif de vaporisation monté dans une machine à détente de vapeur déclenchée par injection, cette alimentation isolant une source d'entrée d'énergie électrique des

demandes de puissance excessives du dispositif de vapori-

sation. L'invention a également pour objet un procédé de production de force à l'aide d'un cycle de détente

déclenché par injection.

Une forme de réalisation d'une machine à détente selon l'invention comprend un liquide de travail non combustible, un mécanisme comportant une chambre de détente destinée à transformer une détente du fluide de travail en une puissance sur un arbre, et un dispositif de vaporisation destiné à faire passer par détente le

liquide de travail à l'état de vapeur.

L'invention concerne également un procédé de production d'une force, comprenant les opérations qui consistent à utiliser une chambre de détente, établir un potentiel électrique dans un entrefer situé à l'intérieur de la chambre, décharger ce potentiel électrique par

injection d'un liquide de travail dans l'entrefer, vapo-

riser le liquide de travail à l'aide de la décharge électrique, et effectuer un travail à l'aide d'une partie

mobile de la chambre de détente.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels:

- la figure 1 est une coupe longitudinale par-

tielle d'un ensemble à cylindre selon l'invention; - la figure 2 est une coupe partielle d'une

première forme de réalisation de l'évaporateur de l'en-

semble à cylindre représenté sur la figure 1;

- la figure 3 est une vue de dessous de l'en-

semble à évaporateur de la figure 2 - la figure 4 est une élévation d'une deuxième forme de réalisation de l'évaporateur de l'ensemble à cylindre de la figure 1;

- la figure 5 est une vue de dessous de l'évapo-

rateur de la figure 4;

- la figure 6 est une élévation,-avec arrache-

ment partiel, d'une troisième forme de réalisation de l'évaporateur de l'ensemble à cylindre de la figure 1;

- la figure 7 est une vue de dessous de l'évapo-

rateur de la figure 6; - la figure 8 est une élévation, avec coupe partielle, de la soupape d'injection de fluide de travail de l'ensemble à cylindre de la figure 1; - la figure 9 est une coupe partielle, à échelle agrandie, de la partie de décharge de la soupape de la figure 8; - la figure 10 est une coupe suivant la ligne -10 de la figure 8; - la figure 11 est un schéma du circuit d'une source d'alimentation en énergie pouvant être utilisée pour actionner l'évaporateur des figures 2 et 3; - la figure 12 est un schéma d'un circuit d'une source d'alimentation en énergie pouvant être utilisée pour actionner l'évaporateur des figures 4 et 5;

- la figure 13 est un schéma d'une source d'ali-

mentation en énergie pouvant être utilisée pour actionner l'évaporateur des figures 6 et 7; et - la figure 14 est un schéma de l'ensemble à cylindre de la figure 1, monté fonctionnellement dans

une machine opérationnelle.

La figure 1 représente globalement en 10 une

forme de réalisation de l'invention se présentant essen-

tiellement sous la forme d'une machine déclenchée par injection et actionnée à la vapeur. La machine 10 comporte un piston 12 qui est relié de manière classique par une bielle 14 à un maneton 16 de vilebrequin. Bien que la forme de réalisation représentée de la machine selon l'invention utilise un mécanisme de transmission de force à mouvement alternatif, il est évident à l'homme de l'art que l'invention peut également être mise en oeuvre avec d'autres formes de mécanisme de transmission de force, par exemple un arbre de sortie entraîné par un rotor à plusieurs lobes ou un arbre de sortie entraîné par une 249d163 turbine.

Le piston 12 peut exécuter librement un mouve-

ment alternatif dans un bloc 18 de manière classique. A un instant déterminé par rapport à l'arrivée du piston 12 au point mort haut, un liquide de travail sous pression est injecté par une électrovanne 30 dans une chambre 100 de détente au-dessus du piston 12. Le fluide de travail est vaporisé instantanément par un ensemble évaporateur représenté globalement sous la référence numérique 70,

vaporisation à la suite de laquelle le piston 12 est en-

traîné vers le bas par la détente du liquide/vapeur pour faire tourner le vilebrequin de manière classique. Lorsque le piston 12 approche de son point mort bas après avoir fait tourner le vilebrequin sur un arc de presque 180 , une lumière 20 du cylindre est mise à découvert permettant à la vapeur usagée de s'échapper. Pour retenir la chaleur

résiduelle et améliorer le balayage du cylindre, ce der-

nier est de préférence chemisé par des canaux 22 de vapeur

qui aboutissent à une tubulure finale 24 d'échappement.

La lumière 20 du cylindre est disposée et dimensionnée

afin d'éviter tout problème avec l'écartement des segments.

L'air ou la vapeur résiduelle restant dans le cylindre après la course descendante ne gêne pas sensiblement le fonctionnement de la machine, car la puissance demandée

pour sa compression lors de la course ascendante est pra-

tiquement récupérée lors de la course descendante suivante.

Une forme de réalisation du cylindre de la machine 10, montrée sur la figure 1, exige la présence d'un volant d'inertie (non représenté) pour emmagasiner un moment cinétique suffisant pour ramener le piston 12 à son point mort haut après la course de travail. Des versions à plusieurs cylindres de la machine 10 sont également possibles. Pour que la force soit transmise

plus en douceur, par exemple, une version à trois cylin-

dres, comportant des manetons 16 décalés de 120 , présente

un chevauchement de puissance de 60 entre cylindres.

Les figures 2, 4 et 6 représentent trois formes de réalisation différentes de l'ensemble évaporateur 70, conçues chacune pour un type différent et correspondant

d'alimentation en énergie, comme décrit ci-après.

Une première forme de réalisation de l'ensemble

évaporateur 70 selon l'invention est représentée globale-

ment sur les figures 2 et 3 sous la référence numérique 170. Cet évaporateur 170 est conçu pour être utilisé avec

une alimentation en énergie du type à emmagasinage d'éner-

gie. La figure 2 représente l'évaporateur 170 avec arra-

chement partiel montrant la structure interne. Des électrodes 172 à haute tension et des électrodes 174 de masse sont disposées de façon alternée et suivant une forme à peu près annulaire, sur le pourtour de l'ouverture

filetée 173 dans laquelle est montée la soupape 30 d'in-

jection. Deux électrodes adjacentes 172 et 174 forment

un éclateur 175.

Les électrodes 172 et 174 sont montées sur un bouchon métallique fileté 176 qui se visse dans le haut du bloc 18 pour le montage de l'ensemble évaporateur 170 dans la machine 10. Les électrodes 172 à haute tension sont supportées par des tiges 178 de connexion en acier inoxydable, noyées dans des bagues 180 de céramique de qualité convenant aux applications électriques. Les bagues céramiques 180 sont collées dans le corps 176 du bouchon métallique avec une fritte de verre et elles isolent électriquement les électrodes 172 du corps 176 du bouchon métallique. Les électrodes 174 de masse, intercalées avec

les électrodes 172 à haute tension, sont mises électrique-

ment à la masse par l'intermédiaire de tiges 182 d'acier inoxydable qui sont fixées directement au corps 176 du bouchon métallique. Les tiges 178 de connexion traversent complètement les bagues 180 de céramique et le corps 176 du bouchon. Les extrémités exposées 179 des tiges isolées 178 de connexion sont reliées électriquement à une source

171 d'alimentation en énergie (voir figure 11).

Les figures 4 et 5 représentent globalement sous

la référence numérique 270 une deuxième forme de réalisa-

tion de l'ensemble évaporateur 70 selon l'invention.

L'évaporateur 270 est conçu pour être utilisé avec une

source d'alimentation du type fonctionnant à la demande.

Un corps 272 de bouchon d'évaporateur porte des bagues 274 électriquement isolantes, rapprochées les unes des autres et formant des paires opposées. Les bagues 274 sont en céramique électriquement isolante. Des fils 276 d'électrode à haute tension s'étendent entre des paires correspondantes de bagues isolantes 274. Les bagues 274 renferment également et isolent des conducteurs 278 qui dépassent pour permettre à une source extérieure 271 d'alimentation en énergie (voir figure 12) d'être connectée au fil 276 d'électrode à haute tension. Pour améliorer la longévité, chacune des électrodes 276 et 280 est constituée de préférence d'un fil de tungstène. L'ensemble évaporateur 270 ainsi obtenu comprend une grille de fils de tungstène isolés et à la masse, formant des intervalles

de 10 mm, par exemple, à leurs points de croisement.

Une troisième forme de réalisation de l'ensemble évaporateur 70 est représentée globalement sur les figures 6 et 7 sous la référence numérique 370. L'évaporateur 370 est un élément chauffant à résistance, conçu pour fonctionner en régime continu. Un corps 372 de bouchon

d'évaporateur supporte un élément actif 374 qui est cons-

titué d'un tronçon ondulé de ruban en alliage nickel-

chrome. Le ruban 374 est formé autour de l'orifice 373 de la soupape d'injection et il est soudé à plusieurs

tiges 376 qui sont montées dans des bagues 378, électrique-

ment isolantes, fixées dans le corps 372 du bouchon de l'évaporateur. Des tiges 380 et 382 de support, situées aux extrémités du ruban 374, sont conductrices du courant

électrique et traversent le corps 372 du bouchon de l'éva-

porateur, duquel elles sont cependant isolées, pour per-

mettre la connexion d'une source extérieure 371 d'alimen-

tation en énergie (voir figure 13) à l'ensemble évaporateur 370.

-La figure 8 est une élévation, avec coupe par-

tielle, de la soupape 30 d'injection de fluide, commandée par une bobine et représentée sur la figure 1. Le fluide de travail est introduit dans la soupape 30 par un raccord 32 d'entrée, en général sous une pression de

245 à 700 kPa. Un plongeur 34 est actionné longitudinale-

ment et ajusté étroitement de manière à pouvoir coulisser dans une cage 36 d'injection, et il est relié à une armature 38 de bobine. Comme représenté également sur les figures 9 et 10, le plongeur 34 présente des ouvertures longitudinales qui permettent le passage du fluide de travail. La cage 36 est percée de plusieurs ouvertures radiales 40

débouchant dans la chambre 100 de détente.

Le plongeur 34 obture les ouvertures 40 jusqu'à ce qu'une bobine 42 soit excitée pour faire monter son armature et le plongeur 34, ce qui permet ainsi l'injection du fluide de travail. Le fluide de travail est propulsé par la pression d'entrée s'exerçant à travers les ouvertures du plongeur 34 de la soupape (voir figure 10) et, par conséquent, à travers les ouvertures 40 de la cage. Lorsque la bobine 42 est désexcitée, un ressort 44 fait descendre le plongeur 34 pour qu'il obture de nouveau les ouvertures 40 d'injection. En position de fermeture, le plongeur 34 de la soupape d'injection repose à l'intérieur de la cage 36 d'injection afin que la pression du cylindre applique simplement une charge symétrique à la surface périphérique du plongeur 34. Pour permettre un fonctionnement rapide, le ressort 44 de rappel de la bobine est relativement raide et le courant de la bobine est d'une valeur élevée correspondante. La compression du ressort 44 peut être réglée au moyen d'une vis 46. Des joints 52 empêchent le fluide de travail de fuir de la cavité 48 sous pression dans la cavité 50 de la bobine. La cavité 50 de la bobine présente également un trou 54 d'évacuation permettant l'écoulement de tout fluide de travail ayant dépassé les

joints 52.

Les figures 11, 12 et 13 sont des schémas de trois sources d'alimentation en énergie conçues pour coopérer avec les ensembles évaporateurs correspondants montrés sur les figures 4, 6 et 8. La figure 11 représente un circuit de décharge capacitive à haute énergie. Un transformateur élévateur 500 présente une puissance nominale correspondant à la puissance de sortie demandée

à la machine, compte tenu des pertes mécaniques se pro-

duisant pendant le fonctionnement. Un secondaire à prise centrale du transformateur 500 charge un banc de conden- sateurs 502 par l'intermédiaire de redresseurs 504 et

de redresseurs commandés au silicium 506 montés en série.

Les redresseurs commandés au silicium 506 sont polarisés dans le sens passant par une diode 508 et une résistance 510. Lorsqu'un fluide est introduit dans les éclateurs de l'évaporateur 170, le banc 502 de condensateurs se décharge à travers le primaire d'un transformateur 512

d'impulsions dont les enroulements secondaires transfor-

ment une tension qui rend conductrice une diode 514 et bloque donc momentanément les redresseurs commandés au silicium 506 au point zéro de l'onde alternative afin d'éviter l'apparition d'un court-circuit destructeur aux bornes du secondaire du transformateur 500 et des redresseurs de puissance 504. Un manchon 516 de ferrite est posé autour des conducteurs 518 reliant la source d'alimentation 171 à l'évaporateur 170 afin d'accroître l'inductance du circuit et de permettre ainsi une décharge électrique ayant une puissance apparente supérieure à la puissance d'entrée instantanée réelle pour assurer une vaporisation complète du fluide de travail injecté par la soupape. Malgré le rapport C/L très élevé, la décharge des condensateurs 502 engendre une oscillation amortie dans la gamme du mégahertz et produit un arc à plasma à base de vapeur dans les éclateurs 175 placés dans la chambre 100 de détente. L'arc formé dans les éclateurs se maintient jusqu'à la décharge complète du banc 502 de condensateurs. L'énergie, mesurée en joules (ou

watts.secondes),emmagasinée dans le banc 502 de condensa-

teurs, est égale à e C, o C est exprimé en f arads, et l'énergie contenue dans l'inductance répartie des conducteurs de connexion est égale à i2L, o L est exprimé en henrys. L'énergie emmagasinée dans le banc 502 de

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1 0 condensateurs est déchargée lorsque du fluide est introduit dans les éclateurs 175 de l'évaporateur 170 montré sur la figure 2. Une machine 10 comportant plus d'un cylindre exige un accroissement de la vitesse de charge du banc 502 de condensateurs et de la puissance nominale de sortie

de la source d'alimentation.

La figure 12 représente une source 271 d'alimen-

tation en énergie à courant alternatif, du type fonction-

nant à la demande, qui commande une décharge dans les éclateurs placés dans l'ensemble évaporateur 270 tant qu'un fluide est injecté dans la chambre 100 de détente contrairement à la source 171 d'alimentation en énergie du type à décharge capacitive, avec laquelle une décharge ne peut se produire, dans les éclateurs, que lorsque les condensateurs 502 contiennent une charge résiduelle. Un transformateur 550 utilisé présente une puissance nominale permettant de satisfaire la puissance de sortie demandée à la machine ainsi que les pertes de puissance d'origine mécanique. Le transformateur 550 comporte, entre primaire

et secondaire, un shunt magnétique qui évite toute détério-

ration risquant autrement d'être provoquée par le court-

circuit, relativement virtuel, qui se produit lorsque le fluide de travail déclenche une décharge ionisante entre les électrodes. Le secondaire du transformateur 550 fonctionne à environ 4800 volts, ce qui est une valeur proche de la tension à laquelle une décharge spontanée entre les électrodes, même en l'absence de fluide, peut avoir lieu. Un bobinage à air 552 isole l'effet de shuntage du secondaire du transformateur 550 d'un condensateur 554. Des manchons 556 de ferrite sont posés sur le fil

conducteur 558 aboutissant à la connexion 278 d'électrodes.

Les entrefers situés dans l'ensemble évaporateur 270 coopèrent avec le condensateur 554 et avec l'auto-induction

de la connexion 558 sous ferrite pour constituer un géné-

rateur efficace d'ondes amorties présentant un rapport

kVA/kW élevé pour faire fonctionner efficacement l'évapo-

rateur. La fréquence de décharge du circuit oscillant d'alimentation en énergie montré sur la figure 12 peut être calculée approximativement de la manière suivante f= 1 2 tr VMC o C est exprimé en farads et L en henrys, et l'énergie de décharge, en watts.secondes, s'exprime comme suit w 2rvlC o r désigne la résistance d'entrefer (qui est une caractéristique souhaitable pour la génération d'un arc

de plasma contenant les pertes du circuit de vapeur).

La figure 13 représente une source 371 d'alimen-

tation en énergie conçue pour fonctionner en régime continu. Dans les sources d'alimentation montrées sur les figures 4 et 6, la décharge d'alimentation est déclenchée par l'introduction de fluide dans un entrefer, tandis que dans la source d'alimentation montrée sur la figure 8, un élément chauffé par effet Joule (élément 374 sur la

figure 6) fonctionne en continu, mais est arrosé périodi-

quement par le fluide de travail qui est vaporisé instan-

tanément. Un transformateur abaisseur 600 montré sur la figure 13 comporte des prises d'extrémité 602, 604 et 606 de primaire qui permettent de régler la température de travail du ruban 374 d'alliage de nickel et de chrome à environ 12000C dans les conditions de fonctionnement

de la machine. La résistance du ruban 374 d'alliage nickel-

chrome à une telle température élevée augmente d'environ

17 % par rapport à celle présente à la température normale.

Par conséquent, si le courant de travail de l'ensemble évaporateur 370 est de 100 à 120 ampères, la résistance sera comprise entre 0,5 et 0,6 ohm. Etant donné que P = I2 R et E = IR, la puissance fournie à l'évaporateur sera comprise entre 5 et 8 kilowatts et la tension du secondaire du transformateur 600 devrait être comprise entre 50 et 70 volts, cette tension pouvant être obtenue par réglage des prises d'extrémité du primaire. Dans le cas d'une machine à plusieurs cylindres, la puissance nominale de la source 371 d'alimentation doit être augmentée

en conséquence.

La figure 14 représente schématiquement les élé-

ments extérieurs demandés pour faire fonctionner la machine monocylindre 10 montrée sur la figure 1. De même que sur la figure 1, la figure 14 représente un premier de ce qui peut être, si cela est souhaité, plusieurs cylindres. Les éléments de la machine 10 mentionnés précédemment portent les mêmes références numériques. L'échangeur représenté en 110 peut être une simple chambre de pulvérisation dans le cas d'une machine 10 à injection d'eau, avec échappement à l'atmosphère, tandis que, si la machine 10 doit être mise en oeuvre en circuit fermé avec échappement fermé, un échangeur de chaleur 110, refroidi par air ou par un liquide, peut être utilisé, comme montré. Une motopompe 112 d'injection à pression constante fait circuler le fluide de travail sous la pression d'injection. Une source 114 d'alimentation en énergie à courant continu excite sélectivement la bobine commandant la soupape 30 d'injection du fluide et alimente la pompe 112 d'injection. La durée des impulsions commandant la soupape 30 d'injection est

réglée par un amplificateur 116 de commande qui est lui-

même piloté par un transducteur/compteur 118 de tours

de la machine et par un transducteur 120 captant la pres-

sion efficace moyenne du cylindre et relié à l'amplifica-

teur 116. Un dispositif de commande d'étranglement à résistance variable est représenté en 122. Un distributeur basse tension 124 est commandé par une transmission 126 le reliant au vilebrequin et il est calé pour actionner aux instants appropriés la soupape 30 d'injection commandée

par bobine.

Pour permettre un fonctionnement à de plus grandes vitesses de rotation, il est possible de mettre en oeuvre l'un quelconque de plusieurs mécanismes classiques d'avance

pour commander la synchronisation des impulsions d'in-

jection afin d'optimiser le rendement. Si une machine 10

comportant plus d'un cylindre est construite, on doit uti-

liser des contacteurs basse tension supplémentaires, convenablement espacés, comme montré en 128. L'un quelconque des trois types de sources 171, 271 et 371 d'alimentation en énergie peut être couplé à un évaporateur , compatible électriquement et connecté comme montré en 130. En raison de la haute tension et des courants de pointe rencontrés dans les sources d'alimentation 171 et 271 et en raison du courant moyen élevé parcourant la source 371, il est inutile de s'occuper de la répartition des sources entre les cylindres et tous les cylindres sont connectés en parallèle, comme montré en 132, la course de travail de chaque cylindre étant déclenchée par la

présence du fluide de travail.

Les tensions produites par les sources d'alimen-

tation représentées sur les figures 11 et 12 sont mortelles.

Les pièces à haute tension des sources d'alimentation, notamment les condensateurs et les connexions électriques avec les ensembles évaporateurs, doivent être protégées pour des raisons de sécurité. Les pièces d'emmagasinage d'énergie des sources d'alimentation représentées sur les figures 11 et 12 sont rechargées à une fréquence de 120 hertz, de sorte que des vitesses de la machine de 600 à 3600 tr/min sont possibles (10 à 100 mouvementsde

piston par seconde).

Fonctionnant sous une puissance totale d'entrée de 6 à 7,5 kW, un exemple typique de la machine décrite en regard de la figure 1 transforme, sur base horaire, à 120 litres d'eau en vapeur qui peut être condensée et réutilisée en continu à l'aide de l'échangeur de chaleur montré sur la figure 14. A raison de 10 mouvements

de piston par seconde (600 tr/min), la soupape 30 d'in-

jection à commande par bobine injecte 3 ml d'eau à chaque passage du piston à son point mort haut, ce qui équivaut

à une consommation d'eau de 30 ml par seconde.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la machine décrite et représentée

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Machine à détente utilisant comme fluide de travail un liquide non combustible, caractérisée en ce qu'elle comporte un mécanisme comprenant une chambre (100) de détente destinée à transformer une détente du fluide de travail en une puissance sur un arbre, et un dispositif (70) de vaporisation destiné à faire passer, par détente,

le liquide de travail à l'état de vapeur.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif (30) destiné à injecter une quantité du liquide de travail dans la chambre de détente lorsque cette dernière approche de son volume minimal.

3. Machine selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisée en ce que le dispositif de vaporisation com-

prend un dispositif (170) de décharge qui comporte des éclateurs (175) placés à l'intérieur de la chambre de détente afin de produire un arc à base de vapeur lorsque

ces éclateurs sont baignés du fluide de travail.

4. Machine selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisée en ce que le dispositif de vaporisation comprend un dispositif chauffant (370) qui comporte un

élément (374) de chauffage par effet Joule placé à l'in-

térieur de la chambre de détente afin de vaporiser thermi-

quement le fluide de travail lorsque ce dernier est

injecté sur ledit élément de chauffage par effet Joule.

5. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de décharge comprend au moins une électrode de masse (174) située à l'intérieur de la chambre de détente, au moins une électrode excitée (172) espacée de l'électrode de masse afin de former avec elle ledit éclateur (175), et des moyens (502) d'emmagasinage d'énergie reliés électriquement à l'électrode excitée afin d'accumuler de l'énergie électrique fournie en

continu de manière qu'une décharge ionisante, d'une puis-

sance supérieure à la puissance électrique instantanée

réelle d'entrée, puisse être produite dans ledit éclateur.

6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens d'emmagasinage d'énergie comprennent

en outre des éléments de déclenchement destinés à décon-

necter les éclateurs de la source d'alimentation continue en énergie électrique lorsque la décharge ionisante se produit afin que la source soit ainsi protégée de demandes

d'énergie excessives.

7. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de décharge comprend au moins une

électrode de masse (174) placée à l'intérieur de la cham-

bre de détente, au moins une électrode excitée {172) espacée de l'électrode de masse afin de former avec elle ledit éclateur (175), et des moyens (516) d'amplification électrique connectés à une source continue d'alimentation en énergie électrique et à un circuit sensiblement résonnant

couplé à ladite électrode excitée, afin d'amplifier l'am-

plitude du potentiel existant dans l'éclateur par rapport au potentiel de la source continue d'alimentation en

énergie électrique.

8. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif (124) destiné à commander l'instant de l'injection du fluide de travail

dans la chambre de détente.

9. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif chauffant comprend en outre un élément (371) d'alimentation relié électriquement à l'élément de chauffage par effet Joule afin de faire

varier de manière déterminée la chute de tension se pro-

duisant dans cet élément de chauffage par effet Joule

pour que sa température puisse ainsi être réglée.

10. Machine selon l'une des revendications 1

et 2, caractérisée en ce que le mécanisme comprend en outre un cylindre, un piston (12) monté de manière à pouvoir coulisser dans le cylindre et au-dessus duquel est située la chambre de détente, une bielle (14) qui est reliée au piston afin de permettre à ce dernier d'effectuer un travail mécanique, et une lumière (20) d'échappement-ménagée dans une partie inférieure du cylindre afin de permettre l'échappement du fluide de

travail après une course de descente du piston pour per-

mettre à la chambre de détente d'accéder à cette lumière.

11. Machine selon la revendication 10, caracté-

risée en ce que le mécanisme comprend un condenseur (110) relié au cylindre afin de condenser la vapeur du fluide de travail s'échappant par ladite lumière pour améliorer

ainsi l'efficacité d'écoulement dans la machine.

12. Machine selon la revendication 11, caracté-

risée en ce que le mécanisme comprend en outre un réser-

voir destiné à emmagasiner une certaine quantité du liquide de travail et à recevoir en outre le condensat provenant du condenseur, et une pompe (112) destinée à faire circuler le liquide de travail du réservoir vers le dispositif

d'injection afin que la machine fonctionne en circuit fermé.

13. Procédé de production d'une force au moyen

de la machine selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à établir un potentiel électrique dans un éclateur (175) situé à l'intérieur de la chambre (100) de détente, à provoquer une décharge de ce potentiel électrique par injection du liquide de travail dans l'éclateur, à vaporiser le liquide de travail à l'aide de ladite décharge et à effectuer un travail au moyen d'une partie mobile (12)

de la chambre de détente.