FR2534321A1 - ROTARY ENGINE - Google Patents
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Abstract
A.MOTEUR ROTATIF, B.MOTEUR CARACTERISE EN CE QUE CHAQUE MODULE SE COMPOSE D'UNE CHAMBRE DEFORMABLE ETANCHE 35, 6 CONTENANT DU FLUIDE THERMODYNAMIQUE ET UN MOYEN DE TRANSMISSION PESANT TRANSMETTANT IMMEDIATEMENT ET INTEGRALEMENT TOUTE VARIATION DE VOLUME DE L'UNE DES CHAMBRES VERS L'AUTRE CHAMBRE, LE MOYEN DE TRANSMISSION PRENANT AINSI UNE POSITION DESEQUILIBREE SE TRADUISANT PAR UN COUPLE TRANSMIS A L'AXE 7 DU MOTEUR. C.L'INVENTION CONCERNE NOTAMMENT LES MOTEURS SOLAIRES.A. ROTARY MOTOR, B. MOTOR CHARACTERIZED IN THAT EACH MODULE CONSISTS OF A SEALED DEFORMABLE CHAMBER 35, 6 CONTAINING THERMODYNAMIC FLUID AND A WEIGHT TRANSMISSION MEANS IMMEDIATELY AND FULLY TRANSMITTING ANY VARIATION IN VOLUME OF ONE OF THE CHAMBERS THE OTHER CHAMBER, THE MEANS OF TRANSMISSION THUS TAKING AN UNBALANCED POSITION TRANSLATED BY A TORQUE TRANSMITTED TO AXIS 7 OF THE ENGINE. C. THE INVENTION CONCERNS IN PARTICULAR SOLAR MOTORS.
Description
"Moteur rotatif" La présente invention concerne un moteur rotatif à fluideThe present invention relates to a rotary fluid motor
thermodynamique comportant un ensemble d'équipage solidaire en rotation et formé chacun de deux enceintes rigides à volume constant équidistant et contenant un fluidethermodynamique qui se vaporise et se condense successivement suivant que l'enceinte est soumise à l'effet de la source chaude ou de la source froide, les enceintes étant rigides à volume constant. L'invention est notamment relative à un moulin solaire convertissant l'énergie thermo l dynamique en énergie mécanique et électrique par l'intermédiaire d'un fluide thermodynamique en équilibre constant (vapeur liquide) et en circuit bouclé, et d'un second fluide (eau, huile, etc) thermodynamic device comprising a set of rotationally rigid crew and each formed of two rigid enclosures with constant equidistant volume and containing a hydrodynamic fluid that vaporizes and condenses successively depending on whether the chamber is subjected to the effect of the hot source or the cold source, the speakers being rigid at constant volume. The invention relates in particular to a solar windmill converting the thermodynamic energy into mechanical and electrical energy by means of a thermodynamic fluid in constant equilibrium (liquid vapor) and in a loop circuit, and a second fluid ( water, oil, etc.)
ou un organe basculeur.or a rocker.
On connaît déjà de tels dispositifs so- Such devices are already known
laires, assurant la conversion de l'énergie thermo- for the conversion of thermal energy
dynamique en énergie mécanique, soit par la - dynamic in mechanical energy, either by the -
vaporisation d'un fluide, soit par le biais d'un vaporization of a fluid, either through a
moteur à gaz utilisant le diagramme de Carnot. gas engine using the Carnot diagram.
Toutefois, ces deux types d'installations, actuellement présentés sur le marché sont onéreux; les moteurs à gaz nécessitant notamment des installations complexes (capteur, évaporateur, condenseur, moteur However, these two types of installations currently on the market are expensive; gas engines requiring particularly complex installations (sensor, evaporator, condenser, engine
à expansion, pompe de réinjection, etc). expansion, re-injection pump, etc.).
En dehors des investissements très élevés qu'elles entraînent, ces installations demandent en outre une assistance technique permanente De plus, leur rendement est médiocre Certaines applications prennent des formes de gadget parce que non industrialisables. Ces gadgets sont basés sur le principe suivant Un liquide qui s'évapore en augmentant la pression du réservoir, cette pression fait monter un liquide dans un système d'équilibre, fait basculer l'ensemble et revient à sa position initiale C'est ce qui Apart from the very high investments they entail, these installations also require permanent technical assistance. Moreover, their performance is mediocre. Some applications take the form of gadgets because they are not industrializable. These gadgets are based on the following principle: A liquid that evaporates by increasing the pressure of the tank, this pressure makes a liquid rise in a system of balance, tilts the whole and returns to its initial position This is what
prend le nom courant de Canard.takes the common name of Duck.
La présente invention a pour but de créer un moteur rotatif du type cidessus, susceptible de fournir une puissance relativement importante pour l'entraînement d'un dispositif utilisateur, et dont le fonctionnement ne soit pas déréglé rapidement par The object of the present invention is to create a rotary motor of the above type capable of providing a relatively high power for driving a user device, the operation of which is not quickly disturbed by
le déséquilibre des enceintes correspondantes. the imbalance of the corresponding speakers.
A cet effet, l'invention concerne un moteur caractérisé en ce que chaque module se compose d'une chambre déformable étanche, contenant du fluide thermodynamique et un moyen de transmission pesant transmettant immédiatement et intégralement toute variation de volume de l'une des chambres vers l'autre chambre, le moyen de transmission prenant ainsi une position déséquilibrée se traduisant par un couple transmis To this end, the invention relates to a motor characterized in that each module consists of a sealed deformable chamber containing thermodynamic fluid and a heavy transmission means transmitting immediately and integrally any variation in volume from one of the chambers to the other chamber, the transmission means thus taking an unbalanced position resulting in a transmitted torque
à l'axe du moteur.to the motor axis.
Suivant une autre caractéristique, le moyen de transmission est soit un ensemble de deux pistons reliés par un organe de liaison muni According to another characteristic, the transmission means is either a set of two pistons connected by a connecting member provided with
d'une masse pesante, soit par une colonne de liquide. of a heavy mass, either by a column of liquid.
Les deux pistons peuvent égalementBoth pistons can also
être constitués par des cloisons souples ou des poches. be made of flexible partitions or pockets.
Au repos lorsque la température de la source froide est égale à celle de la source chaude, le système est à l'équilibre: les masses de fluide thermodynamique contenu dans les deux chambres sont égales et l'organe de transmission, pesant, est At rest when the temperature of the cold source is equal to that of the hot source, the system is in equilibrium: the masses of thermodynamic fluid contained in the two chambers are equal and the transmission member, weighing, is
à l'équilibre.equilibrium.
Ce n'est que, par suite du déplacement, de l'organe de transmission pesant, sous l'effet de la différence de pression régnant dans les deux chambres des modules diamétralement opposés de chaque équipage, que ce déséquilibre crée un couple It is only because of displacement, of the heavy transmission member, under the effect of the pressure difference prevailing in the two chambers of the diametrically opposite modules of each crew, that this imbalance creates a torque.
appliqué à l'axe de sortie du moteur. applied to the motor output shaft.
La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels La figure l est un schéma de principe d'un moteur, selon l'invention, La figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1, La figure 3 est une vue en coupe The present invention will be described in more detail with the aid of the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a schematic diagram of an engine according to the invention. FIG. 2 is a sectional view along II-II of FIG. 1, Figure 3 is a sectional view
selon III-III de la figure 1.according to III-III of Figure 1.
La figure 4 est un schéma en perspective d'un autre mode de réalisation, La figure 5 est une coupe par un plan médian du mode de réalisation, selon la figure 4, Les figures 6 et 7 sont des schémas FIG. 4 is a perspective diagram of another embodiment, FIG. 5 is a section through a median plane of the embodiment, according to FIG. 4, FIGS. 6 and 7 are diagrams
de deux modes de réalisation d'un tunnel. two embodiments of a tunnel.
Selon la figure 1, le moteur rotatif à fluide thermodynamique se compose d'un ensemble de modules l formé chacun de deux enceintes 2, 3, reliées entre elles par exemple par un bras According to FIG. 1, the thermodynamic fluid rotary motor consists of a set of modules 1 each formed of two enclosures 2, 3 connected to each other, for example by an arm
diamétral 4 formant également un tube de liaison. diametral 4 also forming a connecting tube.
Chaque enceinte 2, 3 contient une poche , 6; les deux poches des deux enceintes correspondantes Each enclosure 2, 3 contains a pocket, 6; the two pockets of the two corresponding speakers
communiquent par le tube 4 Le volume délimité respecti- communicate through the tube 4 The volume delimited respectively
vement entre chaque enceinte 2, 3 et la poche 5, 6, est between each chamber 2, 3 and the pocket 5, 6, is
fermé de façon étanche et contient un fluide thermo- tightly closed and contains a thermo-
dynamique, c'est-à-dire un fluide susceptible de se vaporiser à la température de la source chaude SC dynamic, that is to say a fluid capable of vaporizing at the temperature of the hot source SC
et de condenser à la température de la source froide SF. and condense at the temperature of the cold source SF.
Comme les températures des sources chaude SC et froide SF As hot spring temperatures SC and cold SF
dépendent des conditions d'utilisation, le fluide thermo- depend on the conditions of use, the thermal fluid
dynamique est choisi en conséquence. dynamic is chosen accordingly.
L'ensemble formé par les deux poches 5, 6 et le tube 4 constitue un volume fermé, constant, avec The assembly formed by the two pockets 5, 6 and the tube 4 constitutes a closed volume, constant, with
deux parties déformables formées par les poches 5, 6. two deformable parts formed by the pockets 5, 6.
Toute diminution de volume de l'une des poches 5, 6 se traduit par une augmentation de volume de l'autre poche 6, 5 puisque le volume ainsi fermé contient un fluide non comprimable, de préférence un liquide par Any decrease in volume of one of the pockets 5, 6 results in an increase in volume of the other pocket 6, 5 since the volume thus closed contains a non-compressible fluid, preferably a liquid by
exemple de l'eau ou un liquide de plus forte densité. example of water or a liquid of higher density.
Tous les équipages mobiles ( 2, 3) sont solidaires d'un axe de sortie 7 Comme le couple exercé par chaque équipage mobile dépend de la différence de poids entre les deux poches 5, 6, la source chaude SC agit sur une moitié verticale du dispositif et la source All mobile crews (2, 3) are integral with an output shaft 7 As the torque exerted by each mobile unit depends on the difference in weight between the two pockets 5, 6, the hot source SC acts on a vertical half of device and source
froide SF agit sur l'autre moitié verticale du dispositif. cold SF acts on the other vertical half of the device.
L'axe 7 comporte dans chaque plan autant d'équipages mobiles que le permet l'encombrement des enceintes 2, 3 Plusieurs équipages mobiles The axis 7 comprises in each plane as many mobile crews as allows the congestion of the speakers 2, 3 Several mobile crews
peuvent être juxtaposés sur un même axe. can be juxtaposed on the same axis.
Selon un mode de réalisation, la source chaude SC est constituée par un canal torique de section circulaire correspondant à un demi-tore Ce canal 8 est un absorbeur de rayonnement solaire La source froide SF est constituée également par un canal 9 de section circulaire et de forme torique correspondant à une demi-tore En fait, les canaux de la source froide According to one embodiment, the hot source SC is constituted by a toric channel of circular section corresponding to a half-torus. This channel 8 is a solar radiation absorber. The cold source SF is also constituted by a channel 9 of circular section and of toric form corresponding to a half-torus In fact, the channels of the cold source
et de la source chaude ( 8, 9) correspondent au même tore. and the hot source (8, 9) correspond to the same torus.
Le canal 8 de la source chaude est constitué par une enveloppe 10 constituant un absorbeur de chaleur entouré d'une enveloppe transparente il donnant un effet The channel 8 of the hot source is constituted by a casing 10 constituting a heat absorber surrounded by a transparent envelope giving an effect
de serre.Greenhouse.
Le canal 9 de la source froide présente une paroi extérieure 12 par exemple en feutre sur laquelle on fait tomber de l'eau qui, par évaporation, prend de la chaleur et permet de refroidir le canal et par suite The channel 9 of the cold source has an outer wall 12, for example made of felt on which water is dropped which, by evaporation, takes heat and allows the channel to cool and consequently
les enceintes au fur et à mesure qu'elles passent dans - the speakers as they go through -
le canal.the canal.
Le mouvement peut également être accéléré par un effet de cheminée par circulation des gaz chaud et froid dans les deux canaux, avec des prises d'air chaud et froid 13, 14 et des sorties 15, 16, par exemple des puits canadiens fournissant de l'air chaud ou de l'air frais suivant que l'extérieur est la source chaude ou froide et le puits canadien la source froide The movement can also be accelerated by a chimney effect by circulation of the hot and cold gases in both channels, with hot and cold air intakes 13, 14 and outlets 15, 16, for example Canadian wells supplying water. hot air or fresh air depending on whether the outside is the hot or cold source and the Canadian well the cold source
ou chaude.or hot.
Enfin, le dispositif peut être associé à Finally, the device can be associated with
tout autre dispositif de récupération d'énergie naturelle. any other natural energy recovery device.
La figure 2 est une coupe selon I Il II de la figure 1 et montre -la structure du dispositif au niveau de la source chaude dont le canal travaille par effet de serre Cette coupe montre l'enveloppe extérieure il transparente contenant une couche d'air puis la matière absorbante de l'absorbeur 10 définissant le canal 8 dans lequel circule t les enceintes 2, 3 Les enceintes 2, 3 de chaque équipage qui sont de préférence des sphères ou des quadrilatères en un matériau très conducteur comme du cuivre ou de l'aluminium, contiennent-l'enveloppe déformable 5, 6 qui est en un matériau de préférence mauvais conducteur pour limiter les échanges de chaleur FIG. 2 is a cross-section on line II of FIG. 1 and shows the structure of the device at the level of the hot source whose channel is working by the greenhouse effect. This section shows the transparent outer envelope 11 containing a layer of air. then the absorbent material of the absorber 10 defining the channel 8 in which the speakers 2, 3 circulate The enclosures 2, 3 of each crew which are preferably spheres or quadrilaterals of a highly conductive material such as copper or copper. aluminum, contain-the deformable envelope 5, 6 which is a material preferably bad conductor to limit heat exchange
ou de froid vers le fluide non compressible. or cold to the non-compressible fluid.
La figure 3 montre la structure du dispositif de la figure 2 au niveau de la source froide SF, montrant l'enveloppe opaque 12 absorbant le liquide, par exemple du feutre, délimitant le canal 9 dans lequel passent FIG. 3 shows the structure of the device of FIG. 2 at the level of the cold source SF, showing the opaque envelope 12 absorbing the liquid, for example felt, delimiting the channel 9 in which pass
les enceintes 2, 3.the speakers 2, 3.
Selon les figures 2 et 3, l'étanchéité entre les tubes 4 qui portent les enceintes 2, 3 et le canal de la source chaude et de la source froide 8, 9, est assurée par des bavettes 17 Cette étanchéité According to FIGS. 2 and 3, the tightness between the tubes 4 which carry the enclosures 2, 3 and the channel of the hot source and the cold source 8, 9 is ensured by flaps.
peut également être assurée de façon différente en rem- can also be provided in a different way by
plaçant les tubes 4 radiaux par un rotor ou du moins en associant à la partie extérieure des tubes 4 au niveau de leur passage dans les canaux des sources chaude et froide 8, 9, une couronne assurant l'étanchéité par placing the radial tubes 4 by a rotor or at least by associating with the outer part of the tubes 4 at their passage in the channels of the hot and cold sources 8, 9, a ring ensuring sealing by
contact de glissement ou de roulement sur les organes d'é- sliding or rolling contact on the actuators
tanchéité antagonistes prévus dans les canaux des antagonistic seals provided in the channels of
sources chaude et froide 8, 9.hot and cold sources 8, 9.
Pour mettre à profit la circulation montante de gaz chaud et de gaz froid dans les canaux des sources chaude et froide, il est intéressant de munir les enceintes au moins partiellement d'aubes 18 pour améliorer la To take advantage of the rising circulation of hot gas and cold gas in the channels of the hot and cold springs, it is advantageous to provide the enclosures at least partially with blades 18 to improve the
transmission du mouvement.transmission of the movement.
Enfin, la source chaude peut être remplacée par un bassin qui se chauffe au rayonnement solaire ou qui contient de l'eau chaude de récupération et dans lequel plongent successivement les enceintes pour se réchauffer, la source froide étant constituée par Finally, the hot source can be replaced by a pool that is heated by solar radiation or that contains hot water recovery and in which successively plunge the speakers to heat up, the cold source being formed by
l'extérieur du bassin.the outside of the basin.
Selon les figures 4 et 5, le moteur se According to FIGS. 4 and 5, the engine
compose d'un stator 20 et d'un rotor 21. consists of a stator 20 and a rotor 21.
Le stator 20 est en forme de tunnel torique (cf figures 6 et 7) comprenant une enveloppe isolante 22 de section par exemple rectangulaire, carrée ou circulaire, entourant une enceinte 23 dans laquelle circule un fluide caloporteur et une enceinte 24 dans laquelle circule un fluide de refroidissement Chaque The stator 20 is in the form of an O-ring (see FIGS. 6 and 7) comprising an insulating envelope 22 of section, for example rectangular, square or circular, surrounding an enclosure 23 in which circulates a heat transfer fluid and an enclosure 24 in which a fluid circulates. Cooling each
enceinte 23, 24 correspond sensiblement à un demi-cercle. enclosure 23, 24 corresponds substantially to a semicircle.
Le rotor 21 tourne dans le volume libre The rotor 21 rotates in the free volume
délimité par les enceintes 23, 24. delimited by the enclosures 23, 24.
Dans un premier mode de réalisation (modules 25, 26), le rotor 21 se compose d'un ensemble de modules In a first embodiment (modules 25, 26), the rotor 21 consists of a set of modules
comportant une cloison souple 27 délimitant respectivement. comprising a flexible partition 27 delimiting respectively.
des chambres 28, 29 et 30, 31.chambers 28, 29 and 30, 31.
Les chambres 28, 30 contiennent un fluide thermodynamique susceptible de se vaporiser et de se condenser aux températures des sources chaudes et The chambers 28, 30 contain a thermodynamic fluid capable of vaporizing and condensing at the temperatures of the hot springs and
froides du moteur.cold engine.
Les chambres 29, 31 sont reliées par un The rooms 29, 31 are connected by a
conduit 32 et l'ensemble du volume ainsi délimité contient. leads 32 and the entire volume thus delimited contains.
un liquide dont la température d'ébullition est beaucoup a liquid whose boiling point is much
plus élevée que celle de la source chaude. higher than that of the hot spring.
Le liquide est ainsi refoulé partiellement de la chambre (par exemple 29) située du côté de la source chaude vers la chambre 31 du côté de la source froide en déséquilibrant ainsi le module pour créer un couple moteur appliqué à l'arbre de sortie du moteur. La figure 5 montre la déformation et la position des deux cloisons 27; dans cet exemple, les cloisons sont déformables; elles pourraient également être constituées par une cloison formant The liquid is thus partially discharged from the chamber (for example 29) located on the side of the hot source to the chamber 31 on the cold source side thus unbalancing the module to create a motor torque applied to the output shaft of the engine . Figure 5 shows the deformation and position of the two partitions 27; in this example, the partitions are deformable; they could also be constituted by a partition forming
piston et enserrant une colonne de liquide. piston and enclosing a column of liquid.
Suivant une autre variante non représentée, pour augmenter les possibilités du moteur, on augmente la masse déplacée au cours de chaque cycle; pour cela, on peut relier les deux pistons par une According to another variant not shown, to increase the possibilities of the motor, the mass moved is increased during each cycle; for this, we can connect the two pistons by a
tige de piston éventuellement chargée par une masse. piston rod possibly loaded by a mass.
Selon la figure 5, suivant un autre mode de réalisation, le module se compose de deux chambres 33, 34 contenant chacune une poche déformable 35 contenant According to FIG. 5, according to another embodiment, the module consists of two chambers 33, 34 each containing a deformable pocket 35 containing
un fluide thermodynamique.a thermodynamic fluid.
Comme précédemment, les chambres 33, 34 As before, rooms 33, 34
-sont reliées par un conduit 36 qui les met en communi- - are connected by a conduit 36 which puts them in communi-
cation Le volume ainsi délimité contient un liquide The volume thus delimited contains a liquid
inerte aux températures de fonctionnement de l'installa- inert to the operating temperatures of the plant
tion, c'est-à-dire ne s'évaporant pas à la température tion, that is to say, not evaporating at the temperature
A de la source chaude.A hot spring.
La vaporisation de liquide thermodyna- Spraying of thermodynamic liquid
mique dans la chambre 33 du côté de la source chaude provoque le refoulement du liquide vers la chambre 34 du côté de la source froide et engendre ainsi un in the chamber 33 on the side of the hot source causes the liquid to flow back to the chamber 34 on the cold source side and thus generates a
couple moteur.engine couple.
Pour améliorer le fonctionnement, il est intéressant d'isoler les chambres des différents modules, To improve the operation, it is interesting to isolate the rooms of the different modules,
les unes des autres.each other.
Les entrées et sortie des fluides calo- The inflow and outflow of heat transfer fluids
porteurs des sources chaude et froide portent les carriers of hot and cold springs bear the
références 37, 38; 39, 40.references 37, 38; 39, 40.
Les figures 6 et 7 montrent deux exemples de tunnels pour les sources chaudes et froides Du côté tourné vers le centre du tore, les tunnels comportent Figures 6 and 7 show two examples of tunnels for hot and cold springs On the side facing the center of the torus, the tunnels comprise
un passage 41 pour les conduites 32, 36. a passage 41 for the conduits 32, 36.
Enfin, pour éviter que la cloison 27 ou la poche 35 ne bouchent les conduites 32, 36, celles-ci Finally, to prevent the partition 27 or the pocket 35 from clogging the pipes 32, 36, these
sont munies d'un organe de protection 42 (figure 5). are provided with a protective member 42 (Figure 5).
Il convient de remarquer que le rotor 21 selon la figure 5, peut également s'appliquer au cas d'une source chaude constituée par le rayonnement solaire direct Dans ce cas, le tunnel du stator 20 est t, supprimé au moins dans la partie constituant la source It should be noted that the rotor 21 according to FIG. 5, can also be applied to the case of a hot source constituted by direct solar radiation. In this case, the stator tunnel 20 is removed, at least in the component part source
chaude ou est remplacé par un tunnel à effet de serre. hot or is replaced by a greenhouse tunnel.
Claims (3)
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