FR2537259A1 - Procedes pour retirer de la chaleur d'un gaz comprime et pour refroidir une piece par air comprime, appareil pour extraire de la chaleur et de l'energie mecanique d'un gaz comprime, son procede de mise en oeuvre et procede pour extraire de l'energie mecanique d'un gaz comprime - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL PERMETTANT D'EXTRAIRE DE LA CHALEUR ET DE L'ENERGIE MECANIQUE PAR DETENTE D'UN GAZ COMPRIME. CET APPAREIL COMPORTE DES ENSEMBLES 20 COMPRENANT CHACUN UN CYLINDRE 21 DANS LEQUEL PEUT COULISSER UN PISTON 22. CES ENSEMBLES 20 SONT MONTES SUR UN CORPS TOURNANT AVEC UN ARBRE 2 QUI ENTRAINE EGALEMENT UN COMPRESSEUR 30 ALIMENTANT PAR DES CONDUITS 34 LES ENSEMBLES 20 AFIN QUE LE GAZ INTRODUIT DANS LES CYLINDRES 21 REPOUSSE LES PISTONS 22 VERS L'EXTREMITE DES ENSEMBLES 20 LA PLUS RAPPROCHEE DE L'ARBRE 2. L'INTRODUCTION DU GAZ COMPRIME NE S'EFFECTUE QUE PENDANT UNE BREVE PERIODE POUR AMORCER LE MOUVEMENT DU PISTON 22 VERS L'INTERIEUR, L'ADMISSION DU GAZ COMPRIME ETANT ENSUITE COUPEE AFIN QUE LE GAZ SOIT DETENDU DE FACON A SE REFROIDIR. LE RAPPEL DU PISTON VERS L'EXTERIEUR EST ASSURE PAR LA FORCE CENTRIFUGE. DOMAINE D'APPLICATION : SYSTEME DE CLIMATISATION, D'UTILISATION DE L'ENERGIE DE GAZ COMPRIMES, ETC.

Description

L'invention concerne un procédé-et un appareil pour extraire de la chaleur

et/ou de l'énergie mécanique d'un gaz comprimé en le détendant dans un groupe à piston et cylindre dont le cylindre est relié à l'arbre de sortie de force et peut tourner avec cet arbre. Il existe littéralement des milliers de brevets traitant des problèmes de l'extraction efficace de chaleur ou d'énergie mécanique d'un gaz comprimé Au sens le-plus large, un moteur à combustion interne utilisant un piston

effectuant un mouvement alternatif dans un cylindre cons-

titue un appareil pour extraire de l'énergie mécanique d'un gaz comprimé qui est produit par la combustion d'un carburant approprié dans la chambre du cylindre On connaît depuis longtemps des appareils de conditionnement de l'air et/ou de refroidissement de l'air dans lesquels la détente d'un gaz réfrigérant est réalisée par l'introduction du gaz à l'état comprimé dans la chambre d'un cylindre dans

lequel un piston exécute un mouvement alternatif Le mouve-

ment du piston de sa position de volume minimal dans la chambre du cylindre à sa position de volume maximal provoque une détente et donc un refroidissement du gaz comprimé, et le gaz refroidi peut être utilisé pour conditionner l'air et à d'autres fins de refroidissement Si le piston est relié à un vilebrequin classique, de l'énergie mécanique peut être dérivée de la-même course de détente du gaz exécutée par le piston et cette énergie peut être utilisée pour améliorer le rendement énergétique du détendeur du

type à piston.

Dans toutes ces formes de réalisation de l'art antérieur, le piston à mouvement alternatif est communément

relié à un vilebrequin par une bielle, en particulier lors-

que plusieurs de ces pistons sont nécessaires pour produire l'énergie mécanique souhaitée de sortie ou le gaz détendu refroidi souhaité Le vilebrequin et les bielles sont des pièces coûteuses à fabriquer, à assembler et à maintenir dans de bonnes conditions de travail Jusqu'à présent, on n'a réalisé aucun appareil effectuant la détente du gaz comprimé dans une chambre de cylindre montée fixement -sur un corps tournant, et dans lequel le travail mécanique de sortie du gaz détendu est engendré par la force de réaction appliquée au cylindre Aucun appareil antérieur n'élimine en totalité la liaison mécanique entre le piston et le corps tournant, utilisée à des fins de transmission de force, et le piston est déplacé par le gaz pendant sa détente, vers l'intérieur par rapport à l'axe de rotation puis vers l'extérieur, principalement sous l'effet de la force centrifuge engendrée par le corps tournant portant

le cylindre.

L'invention concerne un procédé et un appareil pour extraire de la chaleur et/ou de l'énergie mécanique d'un gaz comprimé, y compris un gaz comprimé produit par la combustion d'un carburant, dans lequel un ou plusieurs cylindres sont montés de façon à pouvoir tourner autour de l'axe d'un arbre moteur La chambre à pression de fluide définie par le cylindre s'étend d'un point éloigné de l'axe de rotation jusqu'à un point proche de cet axe ou, dans une variante, il coupe ledit axe L'axe longitudinal de la chambre à pression de fluide n'est cependant pas orienté radialement par rapport à l'axe de rotation, mais il comporte un tronçon extrême extérieur qui est disposé dans une orientation sensiblement non radiale Dans les formes préférées de réalisation de l'invention, la paroi extrême du cylindre est disposée dans un plan radial par rapport à l'axe de rotation de l'arbre moteur O Un piston est monté dans chaque cylindre afin de pouvoir y effectuer des mouvements de coulissement et d'obturation Le piston est déplacé vers une position extrême extérieure, dans le cylindre, principalement par la force centrifuge engendrée par la rotation du cylindre autour de l'axe de rotation O Un moteur de lancement est

relié à l'arbre moteur pour amorcer cette force centrifuge.

Le piston est déplacé vers l'intérieur par la détente d'une charge de gaz comprimé produite dans l'extrémité extérieure du cylindre, soit par l'admission au moyen d'une soupape, soit par la combustion d'un mélange combustible de carburant Le piston est rappelé de sa position intérieure principalement par la force centrifuge, ce qui évite d'avoir à utiliser une liaison à vilebrequin entre le piston et l'arbre moteur pour la transmission de force La force de réaction du gaz en cours de détente s'exerce contre la paroi extrême de la chambre à pression de fluide, appliquant au cylindre tournant un couple ayant

un bras de moment constant par rapport à l'axe de rotation.

Cette force de réaction constitue un travail mécanique

de sortie résultant de la détente du gaz.

Etant donné que le mouvement alternatif du-piston n'est pas relié mécaniquement à la rotation de l'arbre moteur, des dispositifs particuliers de distribution doivent être prévus pour assurer l'admission de la charge de gaz comprimé ou de combustible dans l'extrémité extérieure d'une chambre à pression de fluide, puis l'échappement du gaz détendu de la chambre à pression de fluide Dans une variante de l'invention, cette distribution est assurée par un manchon oscillant monté de façon à entourer l'arbre moteur et relié au piston par une bielle Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la distribution est assurée par l'entrée en contact du piston avec une queue de soupape qui est montée dans l'extrémitéiextérieure de la chambre à pression de fluide et contre laquelle porte le piston lorsqu'il se déplace vers l'extérieur Dans d'autres formes de réalisation de l'invention, la position du piston dans le cylindre est détectée par des dispositifs électroniques ou électromagnétiques montés autour du cylindre et produisant un signal lorsque le piston

passe au niveau du dispositif particulier de détection.

Les signaux de sortie de ces dispositifs de détection sont transmis à un circuit logique qui produit des signaux de commande actionnant les soupapes, commandées par bobine, d'admission et d'échappement montées sur les cylindres Si l'application particulière du détendeur à piston centrifuge est prévue pour un moteur à combustion interne, le circuit logique produit également un signal d'allumage qui est appliqué à la bougie d'allumage ou à tout autre dispositif analogue d'allumage de carburant, monté dans l'extrémité extérieure de la chambre à pression

de fluide définie par le cylindre tournant.

De même que précédemment, lorsque les groupes à pistons et cylindres sont montés sur un seul corps tournant, il faut prévoir des moyens pour coordonner les

mouvements alternatifs des pistons afin de maintenir l'équi-

libre dynamique de l'ensemble tournant Dans une forme de réalisation, cette coordination est assurée par une solidarisation mécanique des pistons réalisée au moyen

d'un manchon unique de distribution et de bielles s'éten-

dant entre ce manchon et les pistons Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la coordination est réalisée électroniquement par l'utilisation d'un circuit à fonction logique "ET" qui exige que tous les pistons atteignent le -15 même point avant l'actionnement d'une soupape particulière, par exemple la soupape d'admission de la chambre à pression de fluide Les soupapes d'admission des chambres à pression de fluide sont commandées simultanément lorsque tous les

pistons se sont rapprochés de leur position extrême exté-

rieure dans les chambres à pression de fluide.

Lorsque l'on utilise des-dispositifs électroniques

ou électromagnétiques pour détecter les positions des pis-

tons dans les cylindres respectifs, il n'est pas nécessaire de prévoir une solidarisation mécanique des pistons En conséquence, la configuration de la chambre à pression

de fluide peut être modifiée pour passer de la forme cylin-

drique classique à une chambre de section circulaire ayant un axe longitudinal courbe afin d'accroître effectivement la longueur de la course des pistons dans les cylindres

respectifs sans augmenter le diamètre hors tout de l'en-

semble Par conséquent, la chambre à pression de fluide peut prendre la forme d'un arc ou d'une spirale, les axes longitudinaux de cet arc ou spirale de cette chambre étant tous situés dans le même plan En variante, la chambre à pression de fluide peut former une spirale hélécoldale Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, la chambre à pression de fluide peut avoir une configuration en S s'étendant d'une position éloignée du cylindre jusqu'à une seconde position éloignée en suivant un arc qui passe par ou à proximité de l'axe de rotation et qui est ensuite prolongé par un axe de courbure inverse, aboutissant à la seconde position éloignée Avec cette configuration, les soupapes nécessaires d'admission et d'échappement sont montées dans chacune des extrémités éloignées du cylindre

particulier en forme de S Dans le cas de moteurs à combus-

tion interne, une bougie d'allumage ou autre type d'allu-

meur est également monté dans chacune des extrémités

éloignées La commande des soupapes d'admission et d'échappe-

ment et des bougies d'allumage est assurée par des capteurs-

électroniques ou électromagnétiques sensibles à la position des pistons, placés en des points espacés le long du cylindre en S. Il est évident à l'homme de l'art que l'utilisation d'un piston "libre" mobile dans un cylindre tournant autour de l'axe d'un arbre moteur représente une simplification substantielle de la conception d'un détendeur destiné au conditionnement de l'air-ou d'un moteur actionné par la pression d'un gaz La suppression du vilebrequin réduit sensiblement le coût de la réalisation et permet en même temps d'utiliser des cylindres incurvés longitudinalement qui améliorent sensiblement le rendement de l'opération

de détente du gaz.

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 élévation schématique, avec coupe partielle, d'un détendeur à pistor centrifuges selon l'invention, conçu pour effectuer le refroidissement d'un courant d'air;

la figure 2 est une élévation avec coupe par-

tielle du détendeur de la figure 1;

la figure 3 est une coupe partielle de l'ex-

trémité de l'un des cylindres du détendeur de la figure 1, la figure 4 est une élévation schématique, avec coupe partielle, d'une variante de l'appareil de

refroidissement de gaz selon l'invention, utilisant des-

soupapes de synchronisation commandées par les positions relatives des pistons et des cylindres, la figure 5 est une coupe à échelle agrandie du dispositif de distribution réalisé dans l'appareil de la figure 4; la figure 6 est une coupe à échelle agrandie suivant la ligne 6-6 de la figure 4 la figure 7 est une élévation schématique, avec coupe partielle, d'un appareil de refroidissement de local

à cycle ouvert constitué par un détendeur à pistons centri-

fuges selon l'invention; la figure 8 est une élévation schématique avec coupe partielle d'un détendeur à pistons centrifuges selon l'invention destiné principalement à extraire de l'énergie mécanique d'une source de gaz comprimé N la figure 9 est une coupe suivant la ligne 9-9 de la figure 8; la figure 10 est une coupe partielle à échelle agrandie suivant la ligne 10-10 de la figure 9; la figure 11 est une élévation, avec coupe partielle, d'un détendeur à pistons centrifuges selon l'invention conçu principalement pour être utilisé comme appareil de refroidissement de l'air d'un local, dans lequel le fluide réfrigérant est recyclé suivant un cycle fermé

la figure 12 est une élévation avec coupe par-

tielle d'un détendeur à pistons centrifuges selon l'in-

vention destiné à être utilisé comme appareil de refroidis=-

sement de l'air d'un local, dans lequel de l'air est uti-

lisé comme fluide de refroidissement dans un cycle ouvert la figure 13 est une élévation schématique, avec arrachement partiel, d'une variante de l'appareil selon l'invention utilisant des cylindres présentant des chambres à pression de fluide incurvées longitudinalement; la figure 14 est une vue schématique en plan

d'une autre variante de l'appareil selon l'invention uti-

lisant des chambres à pression de fluide incurvées longi-

tudinalement, qui comportent des parois extrêmes orientées à peu près radialement;

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la figure 15 est une vue schématique en pers-

pective d'une autre forme de réalisation de l'appareil selon l'invention dans lequel la chambre à pression de fluide suit un trajet en spirale s'étendant sur plus de 3600 autour de l'axe de rotation;

la figure 16 est une vue schématique en pers-

pective, avec arrachement partiel; d'une autre variante de l'appareil selon l'invention dans lequel la chambre à

pression de fluide, incurvée longitudinalement,forme une spi-

rale hélicoïdale, les extrémités de chaque chambre de pression étant espacées à la fois axialement et radialement l'une de l'autre; la figure 17 est une coupe transversale à échelle agrandie d'un piston en forme de bille utilisé dans un détendeur à pistons centrifuges; la figure 18 est une coupe transversale à échelle agrandie d'un piston en forme d'ellipsoïde pouvant

être utilisé dans un détendeur à pistons centrifuges; -

la figure 19 est une élévation schématique d'une autre forme de réalisation de l'appareil selon l'invention; la figure 20 est une coupe suivant la ligne

-20 de la figure 19; -

la figure 21 est une coupe partielle à échelle agrandie suivant la ligne 21-21 de la figure 19;

la figure 22 est un schéma d'un circuit, illus-

trant un mode de commande de l'appareil représenté sur la figure 19

la figure 23 est un schéma d'un circuit, illus-

trant un autre mode de commande de l'appareil représenté sur la figure 19; la figure 24 est une élévation schématique; avec coupe partielle, illustrant l'application de l'appareil des figures 19 à 21 à un système de conditionnement d'air à cycle fermé; la figure 25 est une élévation schématique, avec coupe partielle, de l'appareil des figures 19 à 21 appliqué à un système de refroidissement à cycle ouvert la figure 26 est une élévation, avec coupe

partielle, d'une forme de réalisation modifiée de l'appa-

reil selon l'invention, utilisant des cylindres à axes longitudinaux incurvés; la figure 27 est une coupe partielle à échelle agrandie d'une variante de cylindre destinée à l'appareil selon l'invention et comportant des soupapes d'admission et d'échappement commandées par des bobines; la figure 28 est une élévation schématique, avec coupe partielle, d'un système de conditionnement d'air à cycle fermé utilisant les cylindres de la figure 27; la figure 29 est une élévation schématique, avec coupe partielle, d'un système de refroidissement d'air à cycle ouvert utilisant les cylindres;de la figure 27

la figure 30 est un schéma d'un circuit illus-

trant un mode de commande des soupapes d'admission et d'échappement des variantes des figures 28 et 29; la figure 31 est une coupe transversale à échelle agrandie montrant la réalisation d'un piston de forme ovale pouvant être utilisé dans des cylindres de forme longitudinale incurvée; la figure 32 est une coupe transversale à échelle agrandie d'une variante de piston pouvant être utilisé dans des cylindres à configuration longitudinale incurvée; la figure 33 est une élévation schématique,

avec coupe partielle, d'un appareil selon l'invention uti-

lisant un cylindre unique qui définit une chambre allongée à pression de fluide, de forme en S;

la figure 34 est une coupe transversale par-

tielle à échelle agrandie du piston libre utilisé dans l'appareil de la figure 33; la figure 35 est un schéma d'un circuit de commande utilisé pour la mise en oeuvre de l'appareil de la figure 33;

la figure 36 est une vue schématique en pers-

pective montrant l'utilisation de l'appareil de la figure 33 en tant que dispositif de conditionnement d'air

la figure 37 est une vue schématique-en pers-

pective d'un appareil de refroidissement de local à cycle ouvert, constitué par l'appareil de la figure 33; la figure 38 est une élévation schématique

avec coupe partielle d'une variante de la chambre à pres-

sion de fluide à forme en S; et la figure 39 est une élévation schématique montrant l'utilisation de trois chambres à pression de

fluide à forme en S, montées sur un seul corps tournant.

Les figures 1 à 3 représentent schématiquement

un appareil 1 de refroidissement d'air utilisant un déten-

deur à pistons centrifuges selon l'invention Cet appareil comprend un arbre creux 2 qui est mis en rotation par un moteur convenable (non représenté) Un corps 10 est fixé sur l'arbre creux 2 afin de tourner-avec lui Le corps 10 peut comprendre deux flasques cruciformes 11 et 12, espacés axialement, qui sont fixés respectivement à l'arbre 2 afin de tourner avec lui à l'aide de bagues 13 Les flasques 11 et 12 du corps 10 sont maintenus espacés axialement l'un de l'autre par plusieurs tiges 15 d'entretoisement qui sont fixées respectivement par des

boulons 16 A chacun des quatre angles des flasques cru-

ciformes 11 et 12, un groupe 20 à cylindre et piston est monté de façon à pouvoir pivoter, par exemple à l'aide de boulons 21 ' Il est évident à l'homme de l'art que le nombre de ces groupes à pistons et cylindres utilisés est une question de choix, pourvu que les groupes respectifs soient espacés régulièrement sur un cercle centré sur l'axe de rotation du corps 10 afin de maintenir l'équilibre

dynamique de l'ensemble.

Ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 2, chaque groupe 20 comprend un cylindre 21 définissant une chambre 23 à pression de fluide à l'intérieur de laquelle un piston 22 peut exécuter un mouvement alternatif Le trajet du mouvement alternatif de chaque piston 22 suit une ligne qui est espacée radialement de l'axe de rotation du corps 10 afin que la force centrifuge tende normalement 1 O à déplacer chaque piston 22 vers une position située

radialement vers l'extérieur par rapport au cylindre corres-

pondant 21, minimisant ainsi le volume de la chambre 23

à pression de fluide Chaque piston 22 est relié classique-

ment par une bielle 24 à l'extrémité d'une manivelle 25. Les manivelles 25 sont elles-mêmes fixées rigidement à

un moyeu 26 qui est monté de façon à pouvoir osciller libre-

ment autour de l'arbre creux 2 Il convient de noter en particulier que le mouvement alternatif des pistons 22 n'est en aucune manière lié au mouvement de rotation de l'arbre moteur creux 2, hormis le fait que le mouvement de rotation des pistons 22 autour de l'axe de rotation de l'arbre moteur 2 engendre la force centrifuge précitée

dirigée vers l'extérieur, sur chaque piston 22.

Un compresseur 30 est monté sur l'arbre 2 Ce compresseur 30 peut être constitué de tout type classique de compresseur tournant comportant deux éléments tournant l'un par rapport à l'autre, sauf que l'élément 31 du compresseur, qui présente normalement les canaux d'admission et d'échappement de fluide, tourne avec l'arbre 2, tandis que l'autre élément du compresseur 32 est monté fixement comme indiqué schématiquement en 32 a Comme décrit ci-après, le fluide d'admission du compresseur 30 provient d'un orifice (non représenté) communiquant avec l'alésage 2 a de l'arbre creux 2 Le fluide sous pression sortant du compresseur 30 est transmis par plusieurs raccords 33 de tuyau et conduits 34 à des têtes 35 de distribution montées respectivement sur les extrémités extérieures des groupes

à pistons et cylindres.

Ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 3, chaque tête 35 de distribution comprend un bloc annulaire

36 définissant un alésage central 36 a et une chambre élargié-

36 b de distribution communiquant avec cet alésage Un siège 37 de soupape est situé à la jonction de l'alésage central 36 a et de la chambre élargie 36 b, et une soupape 38 du type à queue coopère avec le siège 37, cette soupape étant normalement rappelée vers une position d'obturation étanche par un puissant ressort 39 Ce ressort 39 maintient la soupape 38 en position de fermeture dans les conditions de pression maxima-le du fluide à l'intérieur de la chambre 23. La soupape 38 comporte une queue 38 a qui pénètre à l'intérieur de la chambre 23 à pression de fluide et contre laquelle porte la face extérieure 22 a du piston 22

lorsque ce dernier atteint sa position extrême vers l'exté-

rieur, dans laquelle il bute contre un épaulement interne 21 a défini à l'intérieur du cylindre 21 Dans cette position extrême vers l'extérieur, la tête 38 b de la soupape 38 est soulevée du siège 37 Par conséquent, un fluide comprimé provenant du compresseur 30 par le conduit 34, peut entrer librement dans la chambre 23 à pression de fluide et exercer une force sur la face extérieure 22 a du piston 22 pour d'abord arrêter le mouvement vers l'extérieur du piston 22,

puis solliciter ce dernier afin qu'il se déplace vers l'in-

térieur, contre la force centrifuge le maintenant dans

cette position extérieure extrême.

Dès que la force exercée par la pression du fluide à l'intérieur des chambres 23 dépasse la force centrifuge de rappel exercée sur le piston 22, ces derniers commencent à se déplacer vers l'intérieur, en direction de l'axe de l'arbre moteur tourqnant 2, ce qui provoque une détente du gaz comprimé contenu dans les chambres 23 à pression de fluide Après que chaque piston 22 a commencé son mouvement vers l'intérieur, la soupape correspondante 28 s'applique sur son siège 37 sous l'action du ressort 39 et la charge de gaz comprimé est alors retenue à l'intérieur de la chambre 23 Cette charge de gaz continue de se détendre et de repousser le piston 22 vers l'intérieur jusqu'à ce qu'il porte contre un second épaulement 21 b d'arrêt situé dans le cylindre 21 Il est évident que ce mouvement du piston 22 vers l'intérieur provoque un mouvement angulaire

du moyeu 26 supportant la manivelle.

Dans la forme de réalisation de l'invention illustrée sur les figures 1 à 3, le gaz détendu contenu dans la chambre 23 à pression de fluide s'échappe, à la fin de la course du piston 22 vers l'intérieur, grâce à l'action de distribution du piston 22 qui découvre plusieurs orifices 21 c d'échappement, ménagés dans la paroi du cylindre 21 et espacés les uns des autres sur la périphérie de cette paroi Un collecteur annulaire 27 est disposé autour des orifices d'échappement 21 c et conduit la charge de gaz détendue et donc refroidie, par l'intermédiaire d'un conduit 28, jusqu'à l'entrée d'un échangeur de chaleur qui est monté autour de l'arbre moteur 2 avec lequel

il peut tourner.

L'échangeur de chaleur 40 comprend une première plaque extrême 41 qui reçoit les extrémités des conduits 28 de fluide Un collecteur 42, fixé à proximité immédiate de la plaque extrême 41, permet le montage de plusieurs tubes 43 espacés périphériquement, s'étendant axialement et dont les extrémités opposées sont montées dans un collecteur 44 sensiblement similaire au collecteur 42 Une seconde plaque extrême 45 est fixée au second collecteur

44 Les chambres annulaires 41 a et 45 a sont définies res-

pectivement entre la plaque extrême 41 et le collecteur 42 et entre la plaque extrême 45 et le collecteur 44 La chambre 45 a est reliée àl'alésage 2 a de l'arbre creux par des orifices radiaux 46, ce qui permet au gaz réchauffé de s'écouler par l'alésage 2 a de l'arbre creux 2 vers

l'entrée (non représentée) du compresseur 30.

Pour utiliser l'appareil décrit comme appareil de refroidissement d'air ou de conditionnement d'air, il suffit de mettre en place un réseau convenable de gaines et un ventilateur pour faire circuler un courant d'air chaud latéralement à travers les tubes tournants 43 de

transmission de chaleur On a préféré indiquer schémati-

quement l'écoulement de l'air à refroidir par des flèches sur la figure 1, plutôt que de représenter un tel réseau

classique de gaines.

Le fonctionnement de l'appareil décrit ci-dessus apparaîtra aisément à l'homme de l'art Un écoulement en circuit fermé d'un fluide réfrigérant convenable est obtenu dans l'appareil décrit A partir des raccords 33 de sortie du compresseur 30, cet écoulement arrive aux têtes 35 de distribution disposées sur les extrémités extérieures des groupes 20 à pistons et cylindres Lorsque

la soupape 38 à queue est élevée dans sa position d'ouver-

ture par le piston 22 arrivant dans sa position extrême radialement vers l'extérieur, ne charge de gaz comprimé est introduite dans la chambre 23 à pression de fluide définie dans chaque cylindre 21 Cette charge de gaz comprimé provoque un déplacement axial des pistons 22 vers une position située radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe de rotation de l'arbre moteur 2, contre la force centrifuge communiquée par la rotation des groupes 20 à pistons et cylindres autour de cet axe Les pistons 22 se déplacent simultanément vers l'intérieur en raison du fait qu'ils sont reliés les uns aux autres par les bielles 24 et les manivelles 25 montées sur le manchon 26 de support Par conséquent, l'ensemble tournant

reste toujours en équilibre dynamique.

Lorsque chaque piston 22 arrive dans sa position extrême intérieure telle que déterminée par l'épaulement d'arrêt 21 b, les orifices 21 c d'échappement sont ouverts et le gaz détendu et refroidi s'écoule par le collecteur annulaire 27 et les conduits 28 vers le côté d'entrée de l'échangeur de chaleur 4 È L'aspiration appliquée par le compresseur 30 favorise ce mouvement du gaz Le gaz détendu et refroidi passe dans les tubes 43 de transmission de chaleur de l'échangeur de chaleur 40, absorbant la chaleur provenant de l'air d'un local passant-sur ces tubes,

et ce gaz est ainsi réchauffé Le gaz réchauffé est intro-

duit, par les orifices 46 de sortie, dans l'alésage 2 a de l'arbre moteur creux 2, puis il arrive à l'admission

de fluide du compresseur 30.

L'avantage particulier de l'appareil décrit ci-dessus est que, pendant le mouvement d'expansion de chaque piston 22 sous l'effet de la charge du gaz comprimé, la force de réaction du gaz en cours de détente s'exerce sur l'extrémité extérieure des groupes 20 à cylindres et

cette force est orientée dans un sens favorisant la rota-

tion de l'arbre moteur 2 Par conséquent, l'énergie consommée pour faire fonctionner cet appareil peut être réduite par le fait que de l'énergie mécanique est extraite

de la force engendrée par la détente du gaz comprimé.

De plus et surtout, il n'est pas essentiel, pour que cet appareil fonctionne de façon satisfaisante, d'utiliser un fluide réfrigérant tel que du "Fréon", bien qu'un tel fluide puisse être utilisé si cela est souhaité, ou bien d'effectuer des changements de phase tels que l'on passe d'une phase gazeuse à une phase liquide, puis

de cette phase liquide de nouveau à une phase gazeuse -

Une action importante de refroidissement peut être obtenue

par l'utilisation d'air normal en tant que fluide réfrigé-

rant et, par conséquent, l'expression "fluide réfrigérant" utilisée dansle présent mémoire doit être considérée comme comprenant tous gaz, y compris de l'air, mais de préférence un gaz qui n'est pas explosif et qui ne produit pas d'effet nuisible sur l'environnement en cas de fuite accidentelle

à l'atmosphère.

Il est évident à l'homme de l'art que l'appareil décrit ci-dessus ne produit une diminution de température du gaz réfrigérant que dans une plage prédéterminée qui dépend principalement de la quantité de gaz détendu Si l'appareil est destiné, à assurer le refroidissement d': une pièce et que la plage de réduction de température est de l'ordre de 16,50 C, il est évident que la température du gaz comprimé entrant dans les groupes 20 à pistons et cylindres ne doit pas être supérieure à 380 C ou moins pour

que l'on obtienne un refroidissement efficace du local.

Il est également évident que l'action du compres-

seur 30 sur le gaz réchauffé accroît naturellement la température du gaz Par conséquent, dans la plupart des cas, il est nécessaire de disposer le compresseur 30 et le moteur d'entraînement de l'arbre moteur 2 dans une salle ou une pièce indépendante, séparée de la pièce à refroidir par un mur convenable en matériaul, d'isolation thermique Etant donné que les groupes 20 à pistons et cylindres tournent, ce mur peut le plus commodément être placé entre le corps tournant 10 et l'échangeur de chaleur 40, comme indiqué schématiquement par la référence numérique 5

sur la figure 1.

Il peut également être nécessaire de faire passer le gaz comprimé sortant du compresseur 30 à travers un dispositif de refroidissement du type échangeur de chaleur, et ce dispositif doit alors être placé sur le côté de

la cloison d'isolation thermique opposé à celui de l'échan-

geur 40 Le ventilateur (non représenté) destiné à un tel échangeur de chaleur pour le refroidissement du gaz

peut évidemment être entraîné par l'arbre moteur 2.

La figure 4, sur laquelle les mêmes références numériques désignent des pièces identiques à celles décrites précédemment, représente une autre forme de réalisation de l'invention utilisant des soupapes de synchronisation actionnées par les mouvements oscillants du moyeu 26 de

support de manivelles, non seulement pour commander l'ali-

mentation en fluide comprimé des chambres 23 à pression de fluide des groupes 20 à pistons et cylindres, mais également pour commander l'échappement du gaz détendu froid des

chambres 23 pendant la course de retour des pistons 22 -

vers l'extérieur Bien que seulement deux groupes 20 à pistons et cylindres soient représentés sur la figure 4, il convient de noter que plus de deux de ces groupes sont normalement utilisés, mais les groupes supplémentaires ne sont pas représentés afin de permettre une représentation

plus claire du dispositif de distribution modifié.

Sur l'extrémité du moyeu 26 de support de mani-

velles adjacente au flasque 11 du corps, il est prévu une bride radiale 26 a Une plaque de came annulaire 50 est fixée à la bride 26 a du moyeu par des boulons 52 La plaque de came 50 comporte un bossage de came 50 a faisant

saillie axialement -

Un bloc 53 à soupape synchronisée d'admission

est fixé à la face extérieure du flasque 11 du corps tour-

nant 10 Ce bloc 53 définit une chambre 54 de distribution (figure 55) qui comporte un siège 54 a avec lequel une soupape 54 b à queue coopère La soupape 54 b est normalement rappelée vers une position d'obturation sur le siège 54 par un ressort 54 c Une queue 54 d de la soupape 54 b passe dans une ouverture convenable du bloc 53 et dans le flasque latéral 11 du corps 11 afin que le bossage 50 a de came de la plaque 50 puisse porter contre elle Des conduits 34 partant du côté de refoulement du compresseur sont reliés respectivement au bloc 53 de distribution en communication avec la chambre 54 Un collecteur 54 e

de sortie du bloc 53 est relié à des conduits 56 qui abou-

tissent à des corps 60 d'admission disposés respectivement sur les autres extrémités des groupes 20 à pistons et cylindres, à la place des blocs 35 de distribution utilisés dans la forme de réalisation des figures 1 à 3 Chaque corps d'admission constitue simplement une communication directe avec la chambre 23 à pression de fluide du cylindre

correspondant 21.

La partie restante de l'appareil de la figure 4 peut être identique à celle décrite en regard des figures 1 à 3 Le gaz détendu et refroidi peut être évacué par les orifices radiaux 21 c lorsque les pistons 22 atteignent leur position extrême intérieure, puis il est conduit par l'intermédiaire d'un collecteur annulaire 27 et de conduits 28, à l'entrée de l'échangeur de chaleur 40 Le gaz réchauffé est alors dirigé par des conduits 46 vers l'intérieur de l'alésage 2 a de l'arbre creux 2, duquel il est renvoyé au côté d'aspiration du compresseur 30 Le fluide comprimé sortant du compresseur 30 est dirigé vers la chambre 54 de distribution puis introduit en même temps

dans les groupes 20 à pistons et cylindres.

En variante, la figure 4 représente une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle une

soupape synchronisée est utilisée pour commander l'échappe-

ment du gaz détendu et refroidi des chambres respectives 23 à pression de fluide pendant la plus grande partie

de la course de retour vers l'extérieur des pistons 22.

Cet agencement a pour avantage de placer le gaz refroidi

sous une pression positive lorsqu'il s'écoule vers l'échan-

geur de chaleur 40, plutôt que d'utiliser l'aspiration du compresseur 30, comme c'est le cas des formes de

réalisation décrites précédemment.

Une seconde bride radiale 26 b est montée sur l'extrémité opposée du moyeu 26 supportant les manivelles et elle porte une plaque 51 de came à l'aide de boulons convenables 52 La plaque 51 de came comporte un bossage axial 51 a de came Un bloc 70 de distribution synchronisée est convenablement fixé sur la face extérieure du flasque latéral 12 du corps tournant 10 Le bloc 70 de distribution fonctionne d'une manière similaire à celle du bloc 53 et il présente une chambre 71 de distribution Cette chambre 71 renferme un siège 71 a avec lequel coopère une soupape 71 b à queue, rappelée par un ressort 71 c La queue 71 d de la soupape 71 b passe dans des ouvertures convenables du bloc 70 et du flasque 12 du corps tournant 10 afin que le bossage Sla de came porte périodiquement contre elle lorsque le moyeu 26 de support de manivelles

oscille par rapport à l'arbre moteur tournant 2.

Les parties d'admission de la chambre 71 de distribution sont reliées respectivement par des conduits 128 à une tête 60 de commande de fluide qui est fixée à l'extrémité extérieure de chacun des cylindres 21, à la place de la tête 35 de distribution utilisée dans les formes de réalisation précédentes Ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 6, la tête 60 de commande à fluide présente deux canaux 76 et 77 reliés respectivement au conduit 56 d'alimentation en gaz comprimé et aux conduits

128 de gaz refroidi qui aboutissentà la chambre 71 de dis-

tribution Le canal 77 peut être entouré d'un fourreau 78 de matière isolante monté dans la tête 60 de commande de fluide Lorsque la soupape 71 b à queue est ouverte, le gaz refroidi s'écoule par le conduit 128 vers l'entrée

de l'échangeur de chaleur 40.

En fonctionnement, la soupape 71 b d'échappement est normalement maintenue dans sa position de fermeture pendant l'admission du gaz comprimé dans les chambres 23

des cylindres 21 et pendant la course de travail des pis-

tons 22 vers l'intérieur Lorsque lés pistons 22 commencent leur course de retour vers l'extérieur, le bossage 5 ia de caine porte contre la soupape à queue correspondante 71 b et la déplace vers une position d'ouverture Par conséquent, la course de retour vers l'extérieur des pistons 22 est utilisée pour refouler le gaz détendu et refroidi par l'orifice 72 vers l'entrée de l'échangeur de chaleur 40. A partir de ce point, la circulation du gaz réfrigérant est la même que celle décrite précédemment pour les autres

formes de réalisation de l'invention.

Dans toutes les variantes de l'invention, la forde de réaction exercée sur les cylindres 21 par le gaz en cours de détente contribue au maintien de la vitesse de rotation de l'arbre moteur 2 et elle peut donc diminuer la demande en énergie de l'appareil De plus, il est évident à l'homme de l'art que tout gaz classique, y compris de l'air, peut être utilisé comme fluide réfrigérant et qu'il n'est pas essentiel, pour faire fonctionner le

détendeur à pistons centrifuges, de procéder à une conver-

sion de phase au cours de laquelle on passe d'une phase

gazeuse à une phase liquide, et vice versa.

Lorsque de l'air est utilisé comme fluide réfri-

gérant dans l'appareil 1 selon l'invention, il n'est pas nécessaire de prévoir un cycle fermé pour l'air De ce fait, ainsi qu'on peut mieux le voir surla figure 7, l'air refroidi refoulé des chambres 23 dans les collecteurs annulaires 27 peut être dirigé vers la zone du local à refroidir en passant par des conduits 7 et des éjecteurs 8 qui tournent évidemment Avec un tel agencement, on peut obtenir une distribution très efficace de l'air froid dans le volume

de la pièce en montant l'arbre moteur 2 dans une orienta-

tion verticale, à proximité du plafond 4 de la pièce, et en disposant la partie restante de l'appareil 1, à savoir le moteur d'entraînement (non représenté), le compresseur 30 et les groupes tournants 20 à pistons et

cylindres au-dessus du plafond 4 de la pièce à refroidir.

L'air de retour peut être commodément capté par l'extré-

mité ouverte de l'arbre moteur 2 sur lequel un déflecteur-

conique est monté.

1 9 Les figures 8 et 9 représentent schématiquement une autre forme de réalisation de l'invention comprenant un détendeur Ai à pistons centrifuges destiné à extraire

de la chaleur et de l'énergie mécanique d'un gaz comprimé.

Cet appareil est monté sur un plateau circulaire Al O qui est lui-même calé sur un arbre A 2 mis en rotation par un moteur électrique ou à pression de fluide convenable A 3 de lancement Un raccord classique A 4 de fluide pour arbre assure l'alimentation en fluide sous pression de l'appareil à partir d'un tuyau fixe A 4 a d'alimentation

et en passant par un alésage A 2 a de l'arbre A 2 et un dis-

tributeur A 6 Les gaz détendus et refroidis d'échappement sont évacués de l'appareil par un raccord classique A 5 à fluide pour arbre et ils sônt dirigés vers une tubulure

fixe A 5 a d'échappement Le raccord A 5 d'échappement commu-

nique avec un autre tronçon creux A 2 b de l'arbre A 2 qui est cependant isolé, par un obturateur convenable (non représenté) du tronçon A 2 a de l'alésage recevant les gaz comprimés d'admission Le tronçon A 2 b de l'alésage de

l'arbre communique avec un collecteur A 5 b de gaz d'échappe-

ment. Plusieurs groupes A 20 à cylindres sont montés rigidement sur le plateau du corps tournant A 10 Chaque groupe comprend une chambre A 20 a à pression de fluide ayant son axe longitudinal qui s'étend d'un point proche de l'axe de rotation du corps A 10 jusqu'à un point éloigné radialement de l'axe de rotation L'axe longitudinal de

chaque cylindre A 20 n'est cependant pas orienté radiale-

ment par rapport à l'axe de rotation de l'arbre A 2, mais

il en est espacé.

Pour optimiser le fonctionnement de ltappareil Ai, on monte sur le plateau de corps tournant A 10 autant

de cylindres A 20 que l'on peut en disposer physiquement.

Le nombre exact de cylindres dépend d'un certain nombre de facteurs de conception tels que la pression du gaz disponible pour entraîner l'appareil, l'espace disponible pour recevoir l'appareil, la vitesse de rotation souhaitée et les limitations de poids de l'appareil Il est évident que plus le diamètre des cylindres individuels Al est grand, plus le nombre total de ces cylindres, pouvant être montés physiquement sur le plateau A 10 du corps, est faible De la même manière, la longueur des cylindres A 20 accroît sensiblement les forces centrifuges agissant sur ces cylindres et exige donc un accroissement du poids et de la résistance des cylindres A 20, ainsi que du

plateau A 10 de montage du corps et de l'arbre mené A 2.

Dans l'exemple particulier représenté sur ces figures, six de ces cylindres A 20 sont représentés, et ils sont fixes respectivement au plateau A 10 du corps par des

colliers boulonnés A 21.

Un piston libre A 25 est monté dans chacun des alésages A 20 a définis par les cylindres A 20 afin de pouvoir

exécuter des mouvements de coulissement et d'obturat-in -

dans ces alésages Etant donné que l'alésage A 20 a est de configuration cylindrique, des segments classiques de pistons (non représentés) peuvent être montés sur les pistons A 25 ou bien, en variante, les pistons peuvent

être recouverts d'un revêtement extérieur de matitre or-

ganique ayant de bonnes propriétés de lubrification et d'obturation, par exemple du polytétrafluoréthylàne vendu par la firme Du Pont sous la marque "Tefloi", ou bien un fluoroélastomère commercialisé par la firmie Du Pont

sous la marque "Kalrez".

Le mouvement de chaque piston A 25 radialement vers l'intérieur est limité par un anneau élastique A 2 Db dans le cylindre correspondant A 20, et le mouvement vers

l'extérieur est limité par un épaulement A 20 b L'extré-

mité extérieure de chaque cylindre A 20 comporte une bride A 20 b faisant saillie vers l'extérieur et sur laquelle peut être fixé un ensemble A 35 de distribution, à t"aie de boulons convenables A 35 a Chaque ensemble A 35 de distribution (figure 10) comprend un bloc annulaire A 35 définissant un alésage central A 36 a et une chambre largie A 36 b de distribution communiquant avec cet alésage Un siège A 37 de soupape est prévu à la jonction de l'alésage central A 36 a et de la chambre élargie A 36 b et une soupape A 38 du type à queue coopère avec le siège A 37, cette soupape étant normalement rappelée vers une position d'obturation étanche par un puissant ressort A 38 b Ce dernier maintient la soupape A 38 dans sa position-de fermeture, dans les conditions de pression de fluide

maximales dans la chambre A 20 à pression de fluide.

La soupape A 38 comporte une queue A 38 a qui

pénètre à l'intérieur de la chambre A 20 a du cylindre res-

pectif A 20 et contre laquelle peut porter la face ekté-

rieure A 25 a du piston A 25 lorsque ce dernier atteint sa position extérieure extrême dans laquelle il bute contre

l'épaulement A 20 c défini à l'intérieur du cylindre A 20.

Dans cette position extérieure extrême, la tête A 38 b de

la soupape A 38 est soulevée du siège A 37.

Un gaz comprimé est introduit dans la chambre

A 36 b par un conduit A 6 a qui communique avec le distribu-

teur A 6 de gaz monté concentriquement sur la face opposée du plateau A 10 de montage Comme mentionné précédemment,

le gaz comprimé est fourni au distributeur A 6 par l'inter-

médiaire du raccord A 4 et du tronçon A 2 a de l'alésage

de l'arbre moteur tournant A 2.

Il ressort de la description précédente que les

pistons A 25 se déplacent vers leurs-positions extrêmes extérieures-;dans les chambres respectives A 20 a sous l'effet de la force centrifuge engendrée par la rotation de

l'arbre moteur A 2 sous l'action du moteur A 3 de lancement.

* Lorsque chacun des pistons A 25 approche de sa position extrême extérieure, il entre en contact avec la queue A 38 a de soupape faisant saillie vers l'intérieur et déplace la soupape A 38 vers sa position d'ouverture contre la force de rappel du ressort A 38 d Par conséquent, une charge de gaz comprimé est introduite dans l'extrémité extérieure de la chambre A 20 a du cylindre afin d'arrêter le mouvement du piston vers l'extérieur et, si la pression de cette charge est suffisamment élevée, chaque piston A 25 est déplacé vers l'intérieur par la force engendrée par ce gaz Il est évident que, lorsque chaque piston A 25 se déplace vers l'intérieur, la force centrifuge à laquelle il est soumis diminue de sorte que, une fois que le mouvement vers l'intérieur est commencé, il'se poursuit. Comme mentionné précédemment, la force de réaction de la charge de gaz comprimé s'exerce sur la paroi extrême

de la charge A 20 a Cette force est illustrée schématique-

ment par la flèche FR sur la figure 9 Il apparaît que le couple effectif exercé par la force FR est égal au produit de cette force par la distance R comprise entre l'axe de la chambre A 20 a et l'axe de rotation du corps

creux A 10 et de l'arbre A 2.

Lorsque le piston A 25 amorce son mouvement vers l'intérieur, il permet à la soupape A 38 de se fermer et donc de retenir là charge de gaz comprimé Ce gaz est détendu et refroidi en même temps qu'il entraîne le piston A 25 vers l'intérieur Le gaz détendu et refroidi est évacué par un second élément de distribution comprenant plusieurs orifices radiaux A 2 Oe formés dans la paroi du cylindre et que le piston A 25 découvre immédiatement avant d'atteindre la fin de sa course vers l'intérieur Un

collecteur annulaire A 27 entoure les orifices A 2 Oe d'échap-

pement et conduit la charge de gaz détendu et donc refroidi vers un conduit A 27 a, puis vers le collecteur A 5 b

-de gaz d'échappement et vers le conduit fixe A 5 a d'échappe-

ment par l'intermédiaire du raccord à fluide A 5.

Lorsque l'on souhaite optimiser les caractéris-

tiques de production de puissance de l'appareil décrit ci-dessus, il est évident que plus la quantité de gaz comprimé pouvant être introduite dans chaque chambre A 20 a est grande, plus grande est la force de réaction et donc plus grand est le couple de rotation exercé sur le

corps tournant A 10 et sur l'arbre A 2 Conformément à l'in-

vention, un amortisseur réglable classique A 39 (figure 10) est prévu pour régler sélectivement la force de rappel de la soupape A 38 vers sa position d'obturation complète, prolongeant ainsi la durée pendant laquelle un gaz comprimé peut être admis dans la chambre A 20 a L'amortisseur A 39 comprend une chambre A 39 a remplie d'huile, ménagée dans un bloc A 36 à l'intérieur duquel un piston A 39 b peut coulisser Ce piston A 39 b est lui-même fixé à une tige A 38 c faisant saillie vers l'extérieur et disposée sur la face extérieure de la soupape A 38 Un clapet réglable A 39 c de retenue est monté dans un trou de-dérivation ménagé dans le piston A 39 b et il permet de manière classique un écoulement libre du fluide à travers le piston A 39 b pendant le mouvement de la soupape A 38 vers l'extérieur, mais il oppose un passage réduit à tout écoulement de

fluide lorsque la soupape A 38 tend à revenir vers l'inté-

rieur vers sa position d'obturation Par conséquent, la longueur de l'intervalle pendant lequel la chambre A 20 a à fluide sous-pression est reliée à une source d'air comprimé peut être commodément modifiée par variation du

réglage du clapet A 39 c de rotation.

La figure 11, sur laquelle les mêmes références numériques désignent des éléments identiquesi-représente le détendeur Ai à pistons centrifuges montés de façon à fonctionner en tant qu'appareil de refroidissement de l'air d'un local, appareil dans lequel un fluide réfrigérant est mis en circulation suivant un cycle fermé Le fluide réfrigérant

peut être constitué de l'un quelconque des gaz réfrigé-

rants bien connus, tels que le "Freon", mais il peut également être constitué d'un gaz ordinaire ou d'air, car le cycle de refroidissement utilisé n'exige pas la conversion du gaz en un liquide, et vice versa, pour son déroulement. Un échangeur de chaleur A 40 est monté autôur de l'arbre moteur A 2 ' avec lequel il tourne Les conduits A 28 relient chaque collecteur annulaire A 27, recevant les charges de gaz détendu et refroidi, à l'entrée de l'échangeur de chaleur A 40 Ce dernier comprend une première plaque extrême A 41 qui reçoit les extrémités des conduits de fluide A 28 A proximité immédiate de la plaque extrême A 41, un collecteur A 42 est fixé et porte plusieurs tubes axiaux A 43, espacés périphériquement et dont les extrémités opposées sont montées dans un collecteur A 44 sensiblement similaire au collecteur A 42 Une seconde plaque extrême A 45 est fixée au second collecteur A 44 Les chambres annulaires A 41 a et A 45 a sont définies respectivement entre la plaque extrême A 41 et le collecteur A 42 et entre la plaque extrême A 45 et le collecteur A 44 La chambre A 45 a est reliée à l'alésage A 2 'a de l'arbre creux A 2 V par les ori- fices radiaux A 46, permettant ainsi au gaz réchauffé de s'écouler par l'alésage A 2 'a de l'arbre creux A 2 ' vers l'entrée d'un compresseur tournant A 30 qui est monté sur l'autre côté de la plaque circulaire A 10 de montage, dans la position occupée précédemment par le distributeur de gaz comprimé A 10 Les parties fixes A 32 du compresseur

A 30 sont montées sur un support A 32 a La sortie du compres-

seur rotatif A 30 est reliée par des conduits A 34 à des orifices d'entrée ménagés dans les parois latérales

des ensembles de distribution A 35.

Pour utiliser l'appareil décrit ci-dessus comme appareil de refroidissement ou de conditionnement d'air, il suffit de mettre en place un réseau convenable de gaines et un ventilateur pour faire circuler un courant d'air -20 tiède latéralement à travers les tubes tournants A 34 de transmission de chaleur Plutôt que de montrer un tel réseau classique de gaines, on indique schématiquement par des flèches sur la figure 11 l'écoulement de l'air à refroidir. Le fonctionnement de l'appareil décrit ci-dessus

apparalt de manière évidente à l'homme de l'art Un écou-

lement de fluide réfrigérant convenable est établi dans un circuit fermé défini par l'appareil décrit A partir

des raccords de sortie A 33 du compresseur A 30, cet écoule-

ment atteint par les conduits A 34 les têtes A 35 de dis-

tribution situées sur les extrémités extérieures des cylin-

dres A 20 Chacune des soupapes A 38 à queue étant élevée

dans sa position d'ouverture par le piston libre corres-

pondant A 25 arrivant dans sa position radiale extrême extérieure, une charge de gaz comprimé est introduite dans la chambre A 2 Oa à pression de fluide définie dans chaque cylindre A 20 Cette charge de gaz comprimé provoque un déplacement axial des pistons libres A 25 vers une position radialement intérieure par rapport à l'axe de rotation de l'arbre moteur A 21, contre la force centrifuge

engendrée par la rotation des pistons autour de cet axe.

Lorsque chacun des pistons libres A 25 arrive dans sa position radiale intérieure telle que déterminée par la bague de butée A 20 b, les orifices A 20 e d'échappement sont ouverts et le gaz détendu et refroidi s'écoule ainsi par le collecteur annulaire A 27 et les conduits A 28 vers le côté d'entrée de l'échangeur de chaleur 40, L'aspiration exercée par le compresseur A 30 favorise cet écoulement du gaz Le gaz détendu et refroidi passe dans les tubes A 43 de transmission de chaleur de l'échangeur de chaleur A 40, absorbant de la chaleur de l'air ambiant qui s'écoule entre ces tubes, et il est ainsi réchauffé Le gaz réchauffé est dirigé, par les orifices de sortie A 46, dans l'alésage A 2 'a de l'arbre moteur creux A 2 ', puis il arrive à l'admission de fluide du compresseur A 3 O. L'avantage particulier de l'appareil décrit ci-dessus est que, pendant le mouvement d'expansion de chaque piston A 25 sous l'effet de la charge de gaz comprimé; la force de réaction du gaz en cours de détente s'exerce sur l'extrémité extérieure de la chambre-A 20 a à pression

de fluide et cette force est de sens favorisant la rota-

tion de l'arbre moteur A 2 Par conséquent, l'énergie demandée pour faire fonctionner cet appareil peut être réduite par le fait que de l'énergie mécanique est extraite de la force de détente du gaz comprimé Surtout, le nombre de

pièces mobiles est notablement réduit.

Il est évident à l'homme de l'art que l'appareil décrit ci-dessus n'effectue une réduction de température du gaz réfrigérant que dans une plage prédéterminée qui dépend principalement de l'importance de la détente de

ce gaz Si l'appareil a pour fonction d'effectuer le re-

froidissement d'une pièce ou d'un local et que la plage de réduction de température est de l'ordre de 16,50 C, il est évident que la température du gaz comprimé entrant dans les divers groupes A 20 à pistons et cylindres ne doit pas dépasser 380 C ou moins pour que le refroidissement du

local soit efficace.

Il est également évident que l'action du compresseur A 30 pour comprimer le gaz réchauffé accroit naturellement la température du gaz Par conséquent, dans la plupart des cas, il est nécessaire de placer physiquement le compresseur A 30 et le moteur d'entraînement de l'arbre A 2 ' dans une pièce ou un local indépendant, séparé du local à refroidir par un mur convenable en matériau d'isolation thermique Etant donné que les groupes A 20 à pistons et cylindres tournent, ce mur peut être le plus commodément placé entre le corps tournant A 10 et l'échangeur de chaleur A 40, comme indiqué schématiquement par la

référence numérique A 7 sur la figure 11.

Il peut également être nécessaire de faire passer le gaz comprimé sortant du compresseur A 30 à travers un dispositif de refroidissement du type échangeur de chaleur et ce dispositif (non représenté) doit être placé sur le côté de la cloison A 7 d'isolation thermique opposé à celui

de l'échangeur de chaleur A 40 Le ventilateur (non repré-

senté),associé à un tel échangeur de chaleur de refroidisse-

ment de gaz,peut évidemment être entraîné par l'arbre

moteur A 2 '.

La figure 12 représente une variante de l'inven-

tion dans laquelle l'appareil Ai est réalisé afin de fonctionner en tant qu'appareil de refroidissement de l'air d'un local, appareil dans lequel de l'air est utilisé comme fluide réfrigérant en cycle ouvert Ainsi l'air refroidi et détendu évacué des chambres A 20 a à pression de fluide en passant par le collecteur annulaire A 27 est dirigé vers l'intérieur du local à refroidir par des conduits A 8 et des éjecteurs A 8 a qui sont évidemment tournants Avec un tel agencement, on peut obtenir dans

le volume du local une distribution d'air froid très effi-

cace en montant l'arbre moteur A 2 ' dans une position verticale à proximité immédiate du plafond C du local et en disposant la partie restante de l'appareil Ai, à savoir le moteur d'entraînement (non représenté), le compresseur A 30 et les groupes à cylindres A 20, contenant chacun un-piston libre A 25, au-dessus du plafond C du local à refroidir L'air de retour peut être commodément capté par l'extrémité ouverte de l'arbre moteur A 2 ' sur

lequel un déflecteur conique A 9 est monté.

Il ressort de la description précédente que

l'invention peut être utilisée pour extraire à la fois de l'énergie mécanique et de la chaleur d'un gaz comprimé

afin d'assumer la fonction d'un appareil de refroidisse-

ment d'air travaillant en cycle fermé, conformément à la formé de réalisation de la figure 11, et en cycle ouvert avec de l'air utilisécomme fluide réfrigérant,

conformément à la variante de la figure 12.

Il est possible d'améliorer sensiblement les caractéristiques de fonctionnement de toutes ces formes de réalisation de l'invention en accroissant la longueur

des chambres A 20 a à pression de fluide des cylindres A 20.

Comme mentionné précédemment pour la forme de réalisation montrée sur les figures 8 et 9, plus la charge de gaz comprimé pouvant agir sur le piston libre est longue, plus grande est le couple de réaction appliqué au corps

tournant Par ailleurs, lorsque la capacité de refroidisse-

ment de l'appareil est le facteur prédominant à considérer, un allongement des chambres A 20 a à pressiun de fluide permet un degré plus élevé de détente de la charge de gaz comprimé retenue, et, par conséquent, un refroidissement plus important Ces objectifs peuvent être commodément atteints à l'aide des formes de réalisation représentées

schématiquement sur les figures 13 à 16.

Si l'on se réfère d'abord à la figure 13, on y voit représenté un arbre moteur A 2 qui entraîne une plaque circulaire A 10 de support Les cylindres A 120 sont montés sur la plaque ou le corps tournant A 10 de support à l'aide de brides A 21 et ils sont alimentés en gaz comprimé par des conduits A 106, de la même manière que celle décrite précédemmentet le gaz refroidi et détendu sort des cylindres A 120 par un collecteur annulaire A 127 entourant plusieurs orifices radiaux A 121 Cependant, chacun des cylindres A 120 définit une chambre A 120 a à pression de fluide qui est de section uniforme, mais dont l'axe longitudinal est incurvé, ce qui accroit la

longueur utile de cette chambre.

Si la fonction principale de l'appareil est celle d'un générateur de force motrice, l'alimentation en gaz comprimé s'effectue à l'aide d'un distributeur analogue au distributeur A 6 montré sur les figures 8 et 9 Si la fonction principale-est le refroidissement de l'air, l'alimentation en gaz comprimé s'effectue à partir du

refoulement d'un compresseur rotatif analogue au compres-

seur rotatif A 30 des figures 11 et 12 Par conséquent, la source de gaz comprimé est indiquée schématiquement

en A 130.

Dans le cas d'une application à un générateur de force motrice, le gaz d'échappement est dirigé par des conduits A 128 vers une tubulure ou un silencieux; dans le cas du refroidissement de l'air, il est dirigé vers l'intérieur de la pièce à refroidir, conformément à la forme de réalisation de la figure 12, ou bien vers un échangeur de chaleur conformément à la forme de réalisation

de la figure 11 comme indiqué schématiquement en A 140.

Dans la forme de réalisation de la figure 14, les cylindres A 220 présentent des chambres à pression de fluide A 220 a incurvées longitudinalement, mais le degré de courbure de ces chambres est tel que la paroi extiême

A 220 b de chaque chambre est disposée sensiblement radia-

lement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre moteur A 2.

Ceci signifie que la force de réaction exercée par la détente du gaz sur l'extrémité extérieure des cylindres A 220 s'applique dans une position radiale maximale par rapport à l'axe de rotation, de sorte que le couple de

réaction communiqué au corps tournant A 10 est maximal.

Dans la variante de la figure 15, un cylindre unique A 320 est utilisé et définit une chambre A 320 a à pression de fluide ayant une configuration en spirale s'étendant sur plus de 3600 autour de l'axe de rotation de l'arbre moteur A 2 Ainsi, le piston libre peut se déplacer sur une course extrêmement longue, mais à condition de limiter à un le nombre de cylindres portés par la plaque A 10 de support Il est évident que plusieurs plaques AIO de support et plusieurs cylindres en spirale A 320 peuvent être utilisés en superposition axiale sur l'arbre moteur A 2 si l'action de cylindres supplémentaires est nécessaire. -Dans chacune des formes de réalisation des figures 13 à 15, il apparaît à l'homme de l'art qu'il est impossible d'utiliser des pistons classiques de forme cylindrique Par contre, le piston libre peut prendre

la configuration d'une bille A 60 montrée sur la figure 17.

Un tel piston comprend de préférence une coque sphérique métallique extérieure A 61 à paroi mince, formée de deux moitiés embouties qui sont soudées l'une à l'autre comme indiqué en A 61 a, la sphère étant revêtue d'une couche A 62 de matière plastique organique présentant des propriétés à la fois de lubrification et d'obturation, par exemple les matières plastiques précitées, commercialisées sous le nom de "Teflon" et "Kalrez" De plus, pour accroître

la masse du piston A 60, on remplit avantageusement l'i nté-

rieur de la bille creuse d'un métal lourd A 63 qui peut être du mercure, une masse solide de plomb ou de la fine grenaille de plomb Il est évident que plus la masse du piston libre A 60 est grande, plus grande est la force

demandée à la pression du gaz pour vaincre la force centri-

fuge agissant sur le piston afin de déplacer ce dernier vers l'intérieur à partir de sa position radiale extrême extérieure dans l'une quelconque des chambres incurvées à pression de fluide décrites précédemment De plus, la

pression de fluide agissant sur la coque A 61 à paroi rela-

tivement mince provoque une compression de cette coque qui tend à faire porter la surface périphérique de la bille A 60 en contact étanche plus étroit avec les parois de la chambre incurvée particulière à pression de fluide

dans laquelle cette bille est utilisée.

En variante, comme indiqué sur la figure 18, on peut utiliser un piston A 70 de forme sensiblement ellipsoïde Comme précédemment, le piston A 70 comprend une coque A 71 formée de deux moitiés embouties, solidarisées

par une soudure A 71 a Un revêtement A 72 de matière plas-

tique organique convenable, choisie pour ses propriétés de lubrification et d'obturation, est appliqué sur la surface extérieure de la coque-en ellipsolde A 71 L'inté- rieur de la coque est de nouveau rempli d'un métal lourd A 73 choisi, par exemple du mercure liquide, du plomb solide ou de la grenaille de plomb il est évident à l'homme de l'art que le petit

axe du piston A 70 en forme d'ellipsoîde doit être sensi-

blement égal, mais non supérieur, au diamètre de la chambre particulière, incurvée longitudinalement, dans laquelle le piston libre doit être utilisé De plus, le grand axe de l'ellipsolde doit être suffisamment court pour empêcher tout coincement des parties extrêmes de l'ellipsoide contre les parois de la chambre lorsqu'elles négocient

les tronçons incurvés de la chambre.

La figure 16 représente une autre forme de réa-

lisation de l'invention dans laquelle la chambre à pression de fluide, incurvée longitudinalement, définit un trajet en spiralée hélicoidale,, constitué par un tronçon de tube A 420 en forme d'hélice conique ou hélice spirale, fixé à

l'arbre moteur tournant A 2 ' par l'intermédiaire de plu-

sieurs entretoises A 400 faisant saillie radialement et soudées à l'arbre A 2 ' La chambre A 421 à pression de fluide définie par le tube A 420 en hélice conique ou hélice

spirale s'étend d'une partie extrême A 420 a espacée radia-

lement de l'axe de l'arbre moteur A 2 ' jusqu'à une extrémité A 42 Ob qui est rapprochée de l'axe de l'arbre A 2 ', mais qui est espacée axialement de l'extrémité A 420 a Par conséquent, dans dette forme de réalisation, l'arbre moteur A 2 ' et les entretoises radiales A 400 constituent le corps tournant sur lequel est monté le tube A 420 en

hélice spirale.

Un piston libre A 60 du type à bille est logé dans la chambre à pression de fluide définie par le tube A 420 Un dispositif classique A 435 de distribution d'entrée est prévu dans l'extrémité radialement extérieure A 420 a de la chambre à pression de fluide et un distributeur classique d'échappement, comprenant des orifices radiaux (non représentés), et un collecteur A 427 sont utilisés pour commander respectivement l'alimentation en fluide comprimé de la chambre à pression de fluide et l'évacuation des gaz refroidis et détendus de cette chambre, de la

même manière que celle décrite pour les formes de réalisa-

tion précédentes.

Il est évident à l'homme de l'art que les nom-

breuses formes de réalisation décrites en détail précédem-

ment apportent la souplesse maximale à la conception d'un appareil simplifié permettant d'extraire de la chaleur et/ou de l'énergie mécanique d'un gaz comprimé Suivant les caractéristiques de l'appareil, la conception peut avoir pour résultat un appareil produisant d'importantes

quantités d'énergie mécanique à partir d'un gaz comprimé.

En variante, l'appareil peut être conçu pour assurer prin-

cipalement le refroidissement du gaz comprimé pour être utilisé dans un système de refroidissement d'air en cycle ouvert ou fermé, tout en prélevant de l'énergie mécanique sur la détente du gaz comprimé afin d'assister la rotation de l'arbre moteur Par conséquent, le moteur A 3 qui est prévu est principalement un moteur de lancement qui est nécessaire pour porter l'appareil à une vitesse suffisante pour maintenir les pistons libres dans leurs positions radiales extrêmes extérieures Après que le gaz comprimé a été appliqué aux extrémités extérieures des chambres à pression de fluide, la force de réaction du gaz agissant sur les extrémités extérieures de ces chambres produit un couple tendant à accroître ou maintenir la vitesse de l'arbre moteur tournant Par conséquent, on obtient

un générateur de force motrice, un système de conditionne-

ment d'air ou un système de refroidissement d'air ayant

un bon rendement énergétique.

Les figures 19 à 21 représentent une forme de réalisation modifiée d'un appareil Bl destiné à extraire de la chaleur et de l'énergie mécanique d'un gaz comprimé à l'aide d'un détendeur-centrifuge qui est sensiblement similaire à l'appareil décrit précédemment Cet appareil est monté sur une plaque ou un corps circulaire B 10 qui est lui-même calé sur un arbre B 2 mis en rotation par un moteur électrique ou à pression de fluide convenable B 3 de lancement Un raccord classique B 4 à fluide pour -arbre assure l'alimentation en gaz comprimé de l'appareil à

partir d'un conduit fixe B 4 a d'alimentation, par l'intermé-

diaire d'un tronçon B 2 a de l'alésage de l'arbre B 2, le raccord B 4 débouchant dans un distributeur B 6 Les gaz

d'échappement détendus et refroidis sont évacués de l'appa-

reil Bl par l'intermédiaire d'un raccord classique B 5 à fluide pour arbre et ils s'écoulent vers un conduit fixe B 5 a d'échappement Le raccord d'échappement B 5 communique avec un autre tronçon creux B 2 b de l'arbre B 2 qui est cependant isolé par une cloison convenable (non représentée)

du tronçon creux B 2 a recevant les gaz comprimés d'admission.

Le tronçon B 2 b de l'alésage de l'arbre communique avec

un collecteur B 5 b de gaz d'échappement.

Plusieurs groupes à cylindres B 20 sont montés rigidement sur la plaque ou le corps tournant B 10 Chaque cylindre définit une chambre B 20 a à pression de fluide ayant un axe longitudinal qui s'étend d'un point proche de l'axe de rotation du corps B 10 jusqu'à un point éloigné radialement de l'axe de rotation L'axe longitudinal de chaque cylindre B 20 n'est cependant pas orienté radialement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre B 2, mais il

en est espacé.

Pour optimiser le fonctionnement de l'appareil Bi, on monte sur la plaque tournante B 10 autant de cylindres B 20 qu'elle -peut en recevoir physiquement Le nombre exact de cylindres utilisés dépend d'un certain nombre de facteurs de conception tels que la pression du gaz disponible pour entraîner l'appareil, l'espace disponible pour recevoir l'appareil, la vitesse de rotation souhaitée, la puissance de sortie ou le refroidissement souhaité, et les limites de poids concernant l'appareil Il est évident que plus le diamètre des cylindres individuels B 20 est grand, plus le nombre total de ces cylindres pouvant être montés physiquement sur la plaque Bl O est faible De la même manière, la longueur des cylindres B 20 accroît sensiblement les forces centrifuges agissant sur ces cylindres et ceci

exige donc d'accroître la masse et la résistance des cylin-

dres B 20, ainsi que de la plaque B 10 de montage et de l'arbre mené B 2 Dans l'exemple particulier représenté sur le dessin, six cylindres B 20 sont représentés et ils sont fixés à la plaque B 10 de corps par des colliers

boulonnés B 21.

Un piston libre B 25 (figure 21) est monté dans l'alésage B 20 a de chacun des cylindres B 20 afin de pouvoir

y effectuer des mouvements de coulissement et d'obturation.

Etant donné que l'alésage ou la chambre B 20 a à pression de fluide du cylindre B 20 est de configuration cylindrique, des segments classiques B 25 a de piston peuvent être utilisés sur le piston B 25, ou bien, en variante, les pistons peuvent porter un revêtement extérieur de matière organique ayant de bonnes propriétés de lubrification et d'obturation,

par exemple un revêtement de polytétrafluoréthylène commer-

cialisé par le firme Du Pont sous la marque "Teflon", ou bien un revêtement de perfluorélastomère commercialisé par la firme Du Pont sous la marque "Kalrez" Les pistons

B 25 sont de préférence réalisés en une matière ferromagné-

tique Le mouvement radial vers l'intérieur de chaque piston B 25 est limité par un anneau élastique B 20 b monté dans le cylindre correspondant B 20 et le mouvement vers l'extérieur est limité par un anneau élastique B 20 c A l'extrémité extérieure de chaque cylindre B 20, il est prévu une bride B 20 d faisant saillie vers l'extérieur afin de permettre à une tête B 26 de cylindre d'être fixée à l'aide de boulons convenables B 26 a Une soupape d'admission B 33 commandée par une bobine est montée centralement sur la tête B 26 de cylindre et est reliée par un conduit B 6 a

à un distributeur B 6 de gaz comprimé qui est monté concen-

triquement sur la face opposée de la plaque Bl O dé montage.

Comme mentionné précédemment, le distributeur B 6 est alimenté en gaz comprimé par l'intermédiaire du raccord à fluide B 4 et du tronçon d'alésage B 2 a de l'arbre moteur

tournant B 2.

La soupape d'admission B 33 comprend un bottier non ferreux cylindrique B 33 a à l'intérieur duquel peut

coulisser un noyau ou piston ferromagnétique B 33 b L'élé-

ment B 33 b d'obturation est vissé au piston ferromagnétique B 33 b et il est normalement rappelé par un ressort B 33 d

vers une position de fermeture Un conduit B 6 a fait commu-

niquer l'intérieur du corps ou bottier B 33 a de la soupape avec le distributeur B 6 de gaz comprimé Enfin, une bobine B 33 e de commande est montée autour de la partie médiane du corps B 33 a Cette bobine, lorsqu'elle est excitée,

tire le piston ferromagnétique B 33 b vers le bas pour provo-

quer l'ouverture de la soupape B 33 c d'admission.

Il ressort de la description telle que donnée

jusqu'à présent que les pistons B 25 se déplacent vers

leur position extrême extérieure dans les chambres corres-

pondantes B 20 a à pression de fluide sous l'effet de la force centrifuge engendrée par la rotation de l'arbre moteur B 2 sous l'action du moteur de lancement B 3 Lorsque les pistons B 25 atteignent leur position extrême extérieure, un circuit de commande, décrit ci-après, intervient alors afin de commander la soupape B 33 d'admission actionnée par bobine pour qu'elle s'ouvre et permette l'introduction d'une charge de gaz comprimé dans les chambres B 20 a Si la pression de cette charge de gaz est suffisamment élevée,

chacun des pistons est arrêté dans son mouvement vers l'ex-

térieur et est renvoyé vers l'intérieur contre' la force centrifuge, sous la force engendrée par ce gaz Il est

évident que lorsque les pistons B 25 se déplacent vers l'in-

térieur, la force centrifuge à laquelle ils sont soumis diminue, de sorte que, une fois que le mouvement des pistons vers l'intérieur est amorcé, il se poursuit Les pistons B 25 peuvent être lestés d'éléments rapportés en plomb

si une masse supplémentaire est nécessaire.

Comme décrit précédemment, la force de réaction exercée par la charge de gaz comprimé s'applique à la paroi extrême de la chambre B 20 a à pression de fluide, à savoir la paroi B 26 b de la tête B 26 de cylindre représentée

253 ? 25-9

dans ce cas Cette force est illustrée schématiquement par la flèche FR sur la figure 2 Il apparait que le couple effectif exercé par la force FR est égal au produit de cette force par la distance perpendiculaire existant entre l'axe de la chambre B-20 a et l'axe de rotation du corps Bl O et de l'arbre B 2 Par conséquent, le bras de moment

de la force FR est constant.

Après que chacun des pistons B 25 a amorcé son mouvement vers l'intérieur, la soupape d'admission B 33 à commande par bobine est fermée d'une manière décrite ci-après, retenant ainsi la charge de gaz comprimé Ce gaz est détendu et refroidi en même temps qu'il agit sur le piston B 25 pour l'entraîner vers l'intérieur Le gaz

détendu et refroidi est évacué au moyen d'une seconde sou-

pape, appelée ci-après la soupape d'échappement, qui comprend plusieurs orifices radiaux B 20 e ménagés dans la paroi du cylindre et que le piston B 25 met à découvert immédiatement avant d'atteindre la fin de cette course

vers l'intérieur, c'est-à-dire avant d'arriver à l'extré-

mité de la chambre B 20 a proche *de l'axe Un collecteur annulaire B 27 est placé autour de l'orifice d'échappement B 20 e et conduit la charge de gaz détendu et donc refroidi

par un conduit B 28, vers la tubulure B 5 b de gaz d'échappe-

ment et vers le conduit fixe B 5 a d'échappement à l'aide

du raccord B 5 à fluide.

La figure 22 est un schéma d'un circuit de commande des soupapes d'admission B 33 actionnées par bobine, qui sont indiquées respectivement en BV 1, BV 2,

BV 6 Deux dispositifs B 51 et B 52 de détection sont asso-

ciés à chacun des cylindres B 20 afin dé produire respecti-

vement un signal lorsque le piston libre B 25 est adjacent

à la position de chacun de ces dispositifs de détection.

Le dispositif B 51 de détection est de préférence placé de manière à produire un signal lorsque le piston libre B 25 est dans sa position extrême extérieure ou position éloignée de l'axe de rotation Tous ces signaux sont appliqués-à un circuit électronique classique B 50 connu en tant que circuit "ETV' qui produit un signal de sortie amplifié destiné à être appliqué simultanément à toutes les soupapes d'admission BV 1, BV 2 BV 6 commandées par bobine uniquement lorsque tous les pistons libres B 25 ont atteint leur position extrême extérieure On s'assure donc de l'actionnement simultané de tous les pistons, ce qui permet d'obtenir un mouvement sensiblement synchrone des pistons libres vers l'intérieur et donc le maintien

de l'équilibre dynamique de l'ensemble tournant.

Les seconds capteurs B 52 sont montés sur les cylindres B 20 dans une position espacée radialement vers l'intérieur des capteurs B 51 La position exacte des capteurs B 52 dépend de la quantité de gaz comprimé que l'on souhaite introduire dans chaque chambré B 2 Oa à pression de fluide Si l'appareil a pour objet d'assurer principalement la conversion du gaz comprimé en énergie mécanique, le circuit de commande des soupapes BV 1, BV 2 BV 6 doit présenter une caractéristique d'autoverrouillage et les capteurs B 52 sont placés nettement vers l'intérieur

des capteurs B 51 afin d'établir une durée maximale d'in-

troduction du gaz comprimé dans les chambres respectives B 20 a Cependant, si l'appareil a pour objet d'effectuer une extraction maximale de chaleur du gaz comprimé, le

capteur B 52 doit alors être placé dans une position beau-

coup plus rapprochée de celle du capteur B 51 afin que les soupapes d'admission BV 1, BV 2 BV 6 soient fermées par l'action des capteurs B 52 peu de temps après l'amorce du mouvement des pistons libres B 25 vers l'intérieur, ce qui permet d'obtenir une détente maximale des charges respectives de gaz comprimé Dans des conditions minimales, les capteurs B 52 peuvent être supprimés et les soupapes BV 1, BV 2 BV 6 fermées par la disparition des signaux provenant des capteurs B 51 Les capteurs B 52 sont connectés par l'intermédiaire d'un second circuit "ET" B 51 afin de commander un relais B 52 qui coupe l'alimentation en courant de commande des bobines actionnant les soupapes d'admission BV 1, BV 2 BV 6 En variante, chacun des capteurs B 52 peut être connecté à un circuit amplificateur indépendant et un relais indépendant, directement à la soupape correspondante BV 1, BV 2 BV 6 afin que chacune de ces soupapes soit fermée en fonction de la position du piston dans le cylindre correspondant, plutôt que d'être fermée au moment

o tous les pistons libres atteignent les positions corres-

pondant, dans les chambres à pression de fluide, aux posi- tions des capteurs BV 2 Ainsi, la durée pendant laquelle les chambres B 20 a à pression de fluide sont reliées à une source de gaz comprimé peut être commodément modifiée

par déplacement des capteurs B 52 sur les cylindres res-

pectifs B 20, ou, plus précisément, par variation de la position dans laquelle le piston libre correspondant B 25 actionne le capteur B 52 pour fermer la soupape d'admission

correspondante BV 1, BV 26 O BV 6.

Dans le mode de commande illustré sur la figure 22, tous les pistons B 25 sont soumis simultanément à l'action d'une charge de gaz et, par conséquent, ils commencent tous en même temps leurs courses respectives

vers l'intérieur De cette manière, les pistons sont main-

tenus dans un synchronisme raisonnable et un équilibre dynamique des éléments tournants est assuré Il peut être préféré d'actionner simultanément, dans un premier temps, les pistons de deux cylindres diamétralement opposés,

puis d'actionner ensuite périodiquement et séquentielle-

ment las pistons des paires restantes de cylindres dia-

métralement opposés, afin de produire des impulsions d'énergie intermittentes, si la production d'énergie est

la fonction principale de l'appareil, ou bien des pulsa-

tions périodiques de gaz d'échappement refroidis et détendus à des fins de refroidissement s'il s'agit de la fonction principale de l'appareil Ce mode de commande est illustré schématiquement sur la figure 23 sur laquelle chacun des capteurs B 51 est à présent référencé conformément aux cylindres particuliers auxquels ils s'appliquent Ainsi, le capteur désigné par la référence B 51-1 est appliqué à l'un quelconque, choisi, des cylindres B 20 et le capteur désigné par la référence B 51-4 s'applique au cylindre B 20

qui est diamétralement opposé au premier cylindre cité.

Le capteur désigné par la référence B 51-2 s'applique de façon similaire à un deuxième cylindre qui est adjacent au cylindre du capteur B 51-1 et le capteur désigné par la référence B 51-5 s'applique au cylindre diamétralement opposé au cylindre du capteur B 51-2 Les capteurs des deux cylindres restants portent les références B 51-3 et B 51-6, respectivement Les capteurs de chacune des paires de cylindres diamétralement opposées sont connectés à des circuits ET séparés B 55 a, B 55 b et B 55 c afin qu'aucun circuit ET particulier ne produise un signal avant que les pistons des cylindres diamétralement opposés des paires aient atteint tous deux leurs positions extrêmes extérieures Les sorties des circuits ET B 55 a, B 55 b et B 55 c sont connectées à des segments courbes fixes d'un

commutateur mécanique ou d'un dispositif B 60 de synchro-

nisation Le commutateur ou collecteur B 60 coopère avec un barreau diamétral tournant B 61 de connexion monté

sur l'arbre moteur B 2 et qui établit les connexions res-

pectives des circuits ET B 55 a, B 55 b et B 55 c avec les bobines de commande des soupapes d'adxission BV 1 et BV 4, BV 2 et BV 5, et BV 3 et BV 6, mais l'actionnement de chaque paire de soupapes est retardé d'une période de temps correspondant à une rotation de 120 de l'arbre moteur

B 2 Par conséquent, les paires de pistons B 25 diamétra-

lement opposées sont actionnées simultanément, mais suivant

une séquence chronologique.

Si l'on souhaite une ouverture très courte des soupapes d'admission BV 1, BV 2 BV 6, ceci peut être obtenu

à l'aide du dispositif de synchronisation mécanique B 60.

Si l'on souhaite une période d'ouverture plus longue, les circuits decommande des bobines B 33 e des soupapes BV 1, BV 2 BV 6 peuvent comprendre un circuit classique de verrouillage (non représenté) qui maintient les soupapes BV 1, BV 2 BV 6 en position d'ouverture jusqu'à ce que des relais B 57 a, B 57 b et B 57 c soient ouverts par l'action

des capteurs B 52.

La figure 24, sur laquelle les mêmes références numériques désignent des éléments identiques à ceux décrits précédemment, représente l'appareil Bl monté

de façon à assumer la fonction d'un dispositif de refroi-

dissement de l'air d'une pièce ou d'un local,dispositif dans lequel un fluide réfrigérant est-recyclé dans un circuit fermé Le fluide réfrigérant peut être constitué de l'un quelconque des gaz réfrigérants bien connus, mais il peut également comprendre tout gaz ordinaire tel que de l'azote ou de l'air, car le cycle de refroidissement utilisé n'exige pas la conversion du gaz en un liquide,

et vice versa, pendant le déroulement du cycle de refroi-

dissement.

Un échangeur de chaleur B 40 est monté autour de l'arbre moteur B 2 ' avec lequel il tourne Des conduits B 28 relient chacun des collecteurs annulaires B 27, qui reçoivent la charge de gaz refroidi et détendu, à l'entrée de l'échangeur de chaleur B 40 Ce dernier comprend une première plaque extrême B 41 qui reçoit les extrémités des conduits B 28 de fluide A proximité immédiate de la plaque extrême B 41, un collecteur B 42 est fixé et plusieurs tubes axiaux B 43, espacés périphériquement, sont montés sur ce collecteur et leurs extrémités opposées sont montées dans un second collecteur B 44 sensiblement similaire au collecteur B 42 Une seconde plaque extrême B 45 est fixée au second collecteur B 44 Des chambres annulaires B 41 a et B 45 a sont délimitées respectivement entre la plaque extrême B 41 et le collecteur B 42 et entre la plaque extrême B 45

et le collecteur B 44 La chambre B 45 a est reliée à l'alé-

sage B 2 'a de l'arbre creux B 2 ' par des orifices radiaux

B 46, ce qui permet au gaz réchauffé de s'écouler par l'alé-

sage B 2 'a de l'arbre creux B 2 ' vers l'aspiration du compresseur rotatif B 30 qui est uonté sur l'autre côté de la plaque circulaire B 10 de montage, dans la position

occupée précédemment par le distributeur de gaz comprimé.

Les parties fixes B 32 du compresseur B 30 sont montées sur un support B 32 a La sortie du compresseur rotatif B 30 est reliée par des conduits B 30 a à des orifices d'entrée ménagés dans les parois latérales des soupapes d'admission

B 33 commandées par bobines.

Pour utiliser l'appareil décrit en tant que dispositif'de refroidissementou de conditionnement d'air, il suffit de mettre en place un réseau convenable de gaines et un ventilateur pour faire circuler un courant d'air tiède latéralement entre les tbes tournants B 43 de trans- mission de chaleur Plutôt que de représenter un tel réseau classique de gaines, on indique schématiquement par une flèche, sur la figure 24, l'écoulement de l'air à refroidir. Le fonctionnement de l'appareil décrit ci-dessus

apparaît de manière évidente à l'homme de l'art Un écou-

lement de fluide réfrigérant convenable est obtenu dans un circuit fermé défini par l'appareil décrit A partir

des raccords de sortie B 30 b du compresseur B 30, cet écou-

lement passe par des conduits B 30 a pour arriver aux sou-

papes d'admission B 33, commandées par bobines, placées sur les extrémités extérieures des cylindres B 20 Si le circuit de commande de la figure 22 est utilisé, toutes ces soupapes B 33 s'ouvrent lorsque tous les pistons libres B 25 ont atteint leur position extrême extérieure Si l'appareil est commandé par le circuit représenté sur la figure 23, les soupapes B 33 des cylindres diamétralement opposés de chaque paire sont ouvertes lorsque les pistons respectifs B 25 de la paire de cylindres atteignent leur position extrême extérieure Dans chaque cas, l'application de la pression du gaz provenant du compresseur B 30 entraîne les pistons respectifs B 25 vers l'intérieur, contre la force centrifuge de rappel Après que les pistons ont

parcouru une distance choisie, déterminée par l'emplace-

ment des capteurs B 52, les soupapes respectives B 33 d'admission sont fermées et la charge de gaz est retenue et se détend et se refroidit donc en même temps qu'elle continue d'entraîner les pistons correspondants B 25 vers l'intérieur La force de réaction produite par la détente du gaz s'exerce évidemment sur l'extrémité extérieure de chaque cylindre B 20 et engendre un couple assistant la

rotation de la totalité de l'ensemble tournant.

Lorsque chacun des pistons libres B 25 arrive dans sa position radiale extrême intérieure telle que

déterminée par l'anneau d'arrêt B 20 b, les orifices d'échap-

pement B 20 e sont ouverts et le gaz détendu et refroidi s'écoule ainsi par l'intermédiaire du collecteur annulaire

B 27 et des conduits B 28 vers le côté d'entrée de l'échan-

geur de chaleur B 40 L'aspiration exercée par le compres-

seur B 30 assiste ce mouvement du gaz Le gaz détendu et refroidi s'écoule par les tubes B 43 de transmission de chaleur de l'échangeur de chaleur B 40 en absorbant de la chaleur provenant de l'air ambiant passant sur ces tubes, et il est ainsi réchauffé Le gaz réchauffé pénètre par l'orifice de sortie B 46 dans l'alésage B 2 'a de l'arbre

moteur creux B 2 ', puis il arrive à l'aspiration du compres-

seur B 30 Comme mentionné, l'avantage particulier de l'appareil décrit cidessus est que, pendant le mouvement de descente de chaque piston libre 25 sous l'effet de la charge de gaz domprimé, la force de réaction de la détente-du gaz s'exerce sur l'extrémité extérieure de la chambre B 20 a à pression de fluide et cette force est orientée

dans un sens assistant la rotation de l'arbre moteur B 2 '.

Par conséquent, l'énergie demandée par la mise en oeuvre de cet appareil peut être réduite par le fait que de l'énergie mécanique est extraite de la détente du gaz

comprimé Surtout, le nombre de pièces mobiles est nota-

blement réduit.

Il est évident à l'homme de l'art que l'appareil décrit ci-dessus n'effectue une diminution de température du gaz réfrigérant que dans une plage prédéterminée qui dépend principalement de 1 ' n Lxortance de la détente du gaz Si

la fonction de l'appareil est d'assurer le refroidisse-

ment d'un local ou d'une pièce et que la plage de diminu-

tion de température est de l'ordre de 16,50 C, il est évident que la température du gaz comprimé entrant dans les cylindres B 20 ne doit pas dépasser 38 VC ou moins pour que le refroidissement du local soit efficace Il est également évident que l'action du compresseur B 30 pour comprimer le gaz réchauffé accroit naturellement la température du gaz Par conséquent, dans la plupart des

* cas, il est nécessaire de placer physiquement le compres-

seur B 30 et le moteur d'entraînement (non représenté) de l'arbre moteur B 2 ' dans une pièce ou chambre distincte, séparée de la pièce à refroidir par un mur convenable en

matériau d'isolation thermique Etant donné que les cylin-

dres B 20 tournent, ce mur doit être placé le plus commo-

dément entre le corps tournant B 10 et l'échangeur de cha-

leur B 40, comme indiqué schématiquement par la référence

numérique B 7 sur la figure 24.

Il peut également être nécessaire de faire passer le gaz comprimé sortant du compresseur B 30 à travers un dispositif de refroidissement du type à échangeur de chaleur et ce dispositif (non représenté) doit être placé sur le côté de la cloison B 7 d'isolation thermique opposé à celui de l'échangeur de chaleur B 40 Le ventilateur

(non représenté) d'un tel échangeur de chaleur pour refroi-

dir le gaz peut évidemment être entraîné par l'arbre

moteur B 2 ' -

La figure 25 représente une autre forme de réa-

lisation de l'invention dans laquelle l'appareil Bl est réalisé afin d'assumer la fonction d'un dispositif de

refroidissement de l'air d'une pièce, de l'air étant uti-

lisé comme fluide réfrigérant en cycle ouvert Ainsi, l'air refroidi et détendu, sortant des chambres B 20 a à pression de fluide par l'intermédiaire des collecteurs annulaires B 27, est dirigé dans le volume de la pièce à refroidir par des conduits B 8 et des éjecteurs B 8 a montés sur les extrémités de ces conduits et qui, évidemment, tournent Avec un tel agencement, on peut obtenir, dans la pièce, une distribution très efficace de l'air froid en montant l'arbre moteur B 2 ' dans une position verticale à proximité immédiate du plafond C de la pièce et en disposant la partie restante de l'appareil Bi, à savoir le moteur d'entraînement (non représenté), le compresseur B 30 et les divers cylindres B 20, contenant chacun un piston libre B 25, au-dessus du plafond C de la pièce à refroidir L'air de retour peut être commodément capté par l'extrémité ouverte de l'arbre moteur B 2 ' sur lequel

un déflecteur conique B 9 est monté.

Il ressort de la description précédente que

l'invention peut être utilisée'en tant qu'appareil conçu principalement pour extraire de l'énergie mécanique

d'un gaz comprimé, comme c'est le cas de la forme de réa-

lisation montrée sur les figures 19 et 20 En variante, les principes de l'invention peuvent être utilisés pour extraire à la fois de l'énergie mécanique et de la chaleur d'un gaz comprimé afin de fonctionner en t Eant que système de refroidissement d'air, conformément à un cycle fermé, comme c'est le cas de la forme de réalisation de la figure 24, et à un cycle ouvert, dé l'air étant utilisé comme fluide réfrigérant, comme c'est le cas de la forme

de réalisation-de la figure 25.

Les caractéristiques de fonctionnement de toutes ces formes de réalisation de l'invention peuvent être sensiblement améliorées par accroissement de la longueur

des chambres B 20 a à pression de fluide des cylindres B 20.

Comme mentionné précédemment pour les formes de réalisa-

tion des figures 19 et 20, plus la charge de gaz comprimé pouvant agir sur le piston libre est longue, plus grand est le couple de réaction appliqué au corps tournant Par

ailleurs, lorsque la capacité de refroidissement de l'appa-

reil est un facteur prédominant à atteindre, un allonge-

ment des chambres B 20 a à pression de fluide permet un plus grand degré de détente de la charge retenue de gaz comprimé et donc un refroidissement plus important Ces objectifs-peuvent être commodément réalisés à l'aide de la forme de réalisation illustrée schématiquement sur la figure 26 et avec d'autres configurations de cylindres

décrites précédemment.

Comme représenté sur la figure 26, o les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments que ceux décrits précédemment, un arbre moteur B 2 '-entraine une plaque circulaire B 10 de support Des cylindres B 120 sont montés sur la plaque ou le corps tournant B 10 de support à l'aide de brides B 21 et ils sont alimentés en gaz comprimé par des conduits B 6 a, de la même manière que celle décrite précédemment, et le gaz refroidi et détendu est éliminé des cylindres B 120 par un collecteur

annulaire B 27 entourant plusieurs orifices radiaux B 20 e.

Cependant, chacun des cylindres B 120 définit une chambre B 120 a à pression de fluide qui est de section uniforme, mais dont l'axe longitudinal est incurvé, ce qui accroit la longueur utile de cette chambre Surtout, le degré de courbure de ces chambres est tel que la paroi extrême B 26 b du cvlindre de chaque chambre est orientée à peu près radialement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre moteur B 2 ' Ceci signifie que la force de réaction exercée dans la détente du gaz sur l'extrémité extérieure des

cylindres B 120 s'applique dans une position radiale maxi-

male par rapport à l'axe de rotation, et que ce moment reste constant, de sorte que le coupe de réaction appliqué

au corps tournant B 10 est maximal.

Dans la forme de réalisation de la figure 26,

il apparaît à l'homme de l'art qu'il est impossible d'uti-

liser des pistons normaux, de forme cylindrique Comme décrit précédemment, on peut utiliser un piston en forme de bille ayant une surface revêtue d'une matière plastique

organique présentant à la fois les propriétés de lubri-

fication et d'obturation, par exemple les matières plas-

tiques précitées et commercialisées sous les noms de "Téflon" et "Kalrez" En variante, un piston en forme

d'ellipsoïde, revêtu d'une telle matière plastique orga-

nique, peut être utilisé En se référant en particulier aux figures 31 et 32, on y voit représenté un piston B 70

en forme d'ellipsolde comprenant deux demi-coques ferro-

magnétiques B 70 a et B 70 b fixées l'une à l'autre par une

soudure périphérique B 71 A proximité de la zone diamé-

trale de section maximale du piston B 60 en ellipsoïde,

il est prévu deux gorges B 72 logeant des segments classi-

ques respectifs B 73 de piston Un tel piston peut évidemment parcourir les tronçons incurvés des chambres à pression de fluide dont les axes longitudinaux sont incurvés Le

piston B 70 peut être lesté intérieurement de plomb.

La figure 32 représente une autre forme de réalisation du piston Le piston B 80 comprend un assemblage d'au moins deux éléments sphériques ferromagnétiques pleins B 81 et B 82 qui sont articulés l'un à l'autre par un joint à rotule B 83 Dans cette forme de réalisation, chacune des billes B 81 et B 82 peut présenter une gorge circulaire B 81 a ou B 82 a destinée à recevoir un segment B 84

de piston.

Dans certains cas, il peut être souhaitable d'uti-

liser un échappement forcé des gaz refroidis et détendus des cylindres, plutôt que d'utiliser toute différence de pression entre ces gaz et la pression ambiante, ou bien d'utiliser l'aspiration du compresseur dans le cas d'un système de conditionnement à cycle fermé Il est évident que les orifices d'échappement B 20 e de chacun des cylindres B 20 ne sont ouverts que pendant un temps très court, alors que le piston libre B 25 est dans sa position proche de l'axe Pour résoudre ce problème, on a conçu les

variantes des figures 27 à 29.

Comme représenté d'abord sur la figure 27, l'échappement du gaz refroidi et détendu de la chambre B 20 a à pression de fluide est commandé par une soupape B 35 d'échappement actionnée par une bobine, qui est montée sur la tête B 26 du cylindre La soupape d'échappement B 35 est de réalisation identique à celle de la soupape d'admission B 33 commandée par bobine et elle comprend donc un boîtier cylindrique non ferreux B 35 a dans lequel

un piston ferromagnétique B 35 b est monté de façon à pou-

voir coulisser Un élément d'obturation B 35 c est vissé au piston ferromagnétique B 35 b et il est normalement

rappelé vers une position de fermeture par un ressort B 35 d.

Des conduits B 36 communiquent avec l'intérieur du corps B 35 a de la soupape par des orifices radiaux situés au-dessous du piston ferromagnétique B 35 b Une bobine B 35 e de commande est montée autour des parties médianes du corps B 35 a de la soupape Lorsqu'elle est excitée, cette bobine tire le piston ferromagnétique B 35 b vers le bas pour

ouvrir la soupape d'échappement B 35.

La figure 28 représente un système à fluide réfrigérant à cycle fermé comprenant le dispositif à soupape d'échappement de la figure 27 Il convient de noter que les conduits B 36 partant des soupapes d'échappement B 35 sont reliés au collecteur b 41 de l'échangeur de chaleur

B 40 Tous les autres éléments de cette structure sont iden-

tiques à ceux décrits précédemment avec la forme de réali-

sation de la figure 24.

La figure 29 montre l'application du dispositif à soupape d'échappement de la figure 27 à un appareil de refroidissement d'air du type à cycle ouvert, décrit

précédemment en regard de la figure 25 Les conduits d'échap-

pement B 36 font communiquer les soupapes d'échappement B 35 avec les éjecteurs B 8 a Tous les autres éléments sont identiques à ceux de la fdrme de réalisation de la

figure 25.

Le circuit de commande, illustré sur la figure 30, doit évidemment être modifié pour faire fonctionner la

soupape d'échappement B 35 à commande par bobine aux inter-

valles appropriés tels que déterminés par la position du piston libre 25 dans la chambre correspondante B 20 a à pression de fluide Ce fonctionnement peut être obtenu par l'addition d'un troisième capteur B 53 à chacun des cylindres B 20, dans une position voisine de l'extrémité de la chambre B 20 a proche de l'axe Ainsi, le capteur B 53 détecte le moment o le piston libre correspondant B 25 atteint sa position extrême vers l'intérieur ou position proche de l'axe Lorsque chaque piston libre B 25 arrive dans cette position, le signal produit par le capteur B 53 agit par l'intermédiaire d'un circuit logique classique B 65 afin d'ouvrir la soupape d'échappement associée B 35 Un circuit classique de verrouillage (non représenté) maintient la soupape d'échappement B 35 en position d'ouverture; Les capteurs B 51, qui sont placés à proximité de la position extrême extérieure ou éloignée axialement du piston libre B 25, agissent, par l'intermédiaire d'un circuit ET B 50, de la même manière que celle décrite précédemment en regard de la figure 22, afin de provoquer l'ouverture

253 ? 259

simultanée de toutes les soupapes d'admission B 33 commandées par bobines Le capteur B 52 assume à présent une fonction double Lors du mouvement du piston libre B 25 vers l'intérieur, le capteur correspondant B 52 produit un signal qui agit, par l'intermédiaire du circuit logique

B 65, de façon à fermer la soupape d'admission associée B 33.

Lors du mouvement de retour du piston libre B 25, le capteur B 52 produit un signal logique par l'intermédiaire du circuit logique B 65 afin-de provoquer l'ouverture d'un relais B 66 et donc la fermeture de la soupape d'échappement

B 35 commandée par bobine.

Il apparaît donc que le gaz détendu et refroidi est évacué par les courses vers l'extérieur des pistons libres B 25, dues à la force centrifuge, en passant par les soupapes d'échappement B 35 commandées par bobines, pendant une partie importante des courses de ces pistons vers l'extérieur Par conséquent, le gaz refroidi et détendu est refoulé à force vers l'entrée de l'échangeur de chaleur B 40 dans la forme de réalisation de la figure 29 e ou bien directement vers la pièce à refroidir dans la

forme de réalisation de la figure 30.

De même que dans le cas des formes de réalisation décrites précédemment, un circuit de commande, analogue à celui de la figure 23, peut être utilisé pour commander l'ouverture des soupapes B 33 d'admission actionnées par bobines, de manière que deux cylindres B 20 des paires de cylindres diamétralement opposées soient alimentés en gaz au même instant, mais dans une relation de temps déterminée avec l'alimentation en gaz comprimé des autres paires

de cylindres diamétralement opposés De plus, l'une quel-

conque des configurations en courbe, en spirale ou en hélice spirale des chambres à pression de fluide, décrites précédemment, peut être utilisée avec les soupapes d'échappement et le circuit de commande des formes de réalisation des figures 27 à 29 Il est évident à l'homme

de l'art que les nombreuses formes de réalisation de l'in-

vention décrites jusqu'à présent apportent la souplesse maximale à la conception d'un appareil simplifié permettant d'extraire de la chaleur et/ou de l'énergie thermique

d'un gaz comprimé, Suivant le S caractéristiques souhai-

tées de l'appareil, la conception peut porter sur un

appareil destiné à produire une énergie mécanique impor-

tante à partir d'un gaz comprimé En variante, l'appareil

peut être conçu pour effectuer principalement le refroi-

dissement du gaz comprimé afin d'être utilisé dans un système de refroidissement d'air, en cycle ouvert ou fermé Cependant, dans chaque cas, une certaine énergie mécanique est prélevée sur la détente du gaz comprimé afin d'assister la rotation de l'arbre moteur Ainsi, le moteur B 3 qui est prévu est principalement un moteur de lancement, nécessaire pour porter l'appareil à une vitesse suffisante pour maintenir les pistons dans leurs positions radiales extrêmes extérieures Après qu'un gaz comprimé a été appliqué aux extrémités extérieures des chambres à pression de fluide, la force de réaction du gaz agissant sur les extrémités extérieures de ces chambres produit un couple tendant à croître ou maintenir la vitesse de l'arbre moteur tournant Par conséquent, on obtient un générateur de force motrice, un appareil de conditionnement d'air ou un appareil de refroidissement d'air ayant un bon rendement énergétique On a mentionné le fait qu'il était souhaitable d'utiliser des chambres tournantes allongées à pression de fluide, ayant la plus

grande longueur possible afin d'accroître l'énergie méca-

nique extraite d'un gaz ou de l'air comprimé, appliquée à l'extrémité extérieure de la chambre à pression de fluide, ou bien d'accroître l'importance de la détente et donc du refroidissement du gaz comprimé, refroidissement produit par la-détente du gaz dans la chambre allongée à pression de fluide Dans toutes les formes de réalisation décrites

précédemment, la longueur utile de la chambre est généra-

lement limitée par le fait que le piston, en se déplaçant vers l'intérieur, en direction de l'axe de rotation, doit mettre à découvert des orifices d'échappement Il est

évident que lorsque le piston dépasse ces orifices d'échap-

pement, il se trouve à proximité de l'axe de rotation de la chambre allongée et tournante, mais qu'il ne peut

dépasser l'axe de rotation, car la force centrifuge ten-

drait alors à prendre le dessus et à éloigner le piston radialement de l'axe de rotation, laissant les orifices d'échappement ouverts De plus, dans toutes les formes

de réalisation décrites précédemment,-les gaz d'échappe-

ment sont évacués des orifices d'échappement soit grâce à la différence de pression par rapport à l'air ambiant,

soit sous l'effet de l'aspiration produite par un compres-

seur utilisé dans les formes de réalisation à cycle fermé de l'appareil En effet, les pistons sont du type à simple effet, c'est-à-dire que la pression du fluide

n'agit que dans un sens.

Il est évidemment souhaitable de disposer de chambres tournantes à pression de fluide de plus grande longueur, ce qui peut être obtenu en permettant à chaque chambre

de s'étendre diamétralement d'un côté de l'axe de rota-

tion à l'autre, pourvu que des dispositifs convenables de distribution puissent être mis en place pour permettre l'application d'un fluide sous pression à une première extrémité de la chambre allongée diamétralement, lorsque le piston est adjacent à cette extrémité, et de poursuivre l'application de ce fluide sous pression sensiblement jusqu'à ce que le piston atteigne l'autre extrémité de la chambre allongée diamétralement Simultanément, le fluide d'échappement détendu, résultant de la course précédente du piston en sens opposé, peut être refoulé

de l'autre extrémité diamétrale de la chambre allongée.

Un tel dispositif peut fournir une puissance maximale

au corps tournant sur lequel la chambre allongée diamétra-

lement est montée.

Par ailleurs, lorsque l'on souhaite un refroi-

dissement optimal de l'air, le dispositif de distribution doit permettre l'application d'un fluide sous pression au piston uniquement pendant une période suffisante pour assurer l'amorce de son mouvement vers l'intérieur, à partir de sa position radiale extrême extérieure, après quoi l'admission du fluide sous pression est coupée et la charge de gaz retenue est détendue pendant la totalité de la course du piston à travers la chambre s'étendant diamétralement. Une nouvelle charge de gaz comprimé peut être introduite dans l'extrémité du cylindre de forme en S, extrémité de laquelle le piston s'approche, et la soupape

d'échappement peut être fermée avant que le piston attei-

gne cette extrémité afin d'amortir le mouvement d'arrêt du piston et d'empêcher ce dernier de frotter contre l'extrémité du cylindre En variante, la fermeture de la soupape d'échappement peut retenir suffisamment de gaz pour absorber l'énergie cinétique du piston afin que l'ouverture de la soupape d'admission puisse être retardée jusqu'à ce que le piston soit arrêté Ainsi, une partie

substantielle de l'énergie cinétique du piston est trans-

mise en tant que force de réaction à l'extrémité adjacente du cylindre pour assister la rotation de ce dernier, tandis que l'énergie restante est utilisée pour la course de retour du piston libre Il est évident que lorsque la vitesse du mouvement alternatif du piston libre atteint un maximum souhaité, la pression ou l'importance des charges successives de gaz comprimé est réduite par des

dispositifs classiques de distribution (non représentés).

Tous les objectifs indiqués ci-dessus peuvent

être atteints à l'aide de l'appareil Cl illustré schémati-

quement sur la figure 33 Cet appareil comprend un cylindre C 10 définissant un alésage C 1 Oa de forme sensiblement en

S qui constitue la chambre à pression de fluide de l'appa-

reil Le cylindre C 10 est de préférence monté de façon à être mis en rotation par un arbre mené moteur C 2 A cet effet, le cylindre C 10 peut être fixé par plusieurs brides C 12 à une plaque circulaire C 14 qui est elle-même

convenablement calée ou soudée sur l'arbre C 2.

Les deux extrémités du cylindre C 10 comportent des têtes identiques C 20 de distribution qui comprennent chacune une soupape C 25 d'admission de pression commandée par une bobine et commandant l'alimentation en fluide sous pression à partir d'un conduit C 25 a d'alimentation De plus, chaque tête C 20 de distribution comporte une soupape C 26 d'échappement commandée par bobine, permettant l'échappement du fluide de la chambre C 1 ia dans un conduit

d'échappement C 26 a.

Un piston libre C 15 est monté de façon à pouvoir exécuter un mouvement alternatif dans la chambre C 1 Qa à pression de fluide, de forme en S Le piston peut être un forme d'ellipsoïde, comme représenté, ou bien il peut être constitué d'une bille En tous les cas, le piston libre C 15 peut se déplacer sur toute la longueur de la chambre C 10 a de forme en S uniquement sous l'effet des forces exercées par la pression du fluide et de la force centrifuge Il est évident que la force centrifuge agit en sens opposé sur le piston libre C 15 lorsque ce dernier

dépasse l'axe de rotation de l'arbre C 2.

Pour commander le fonctionnement des deux soupapes d'admission C 25 et des deux soupapes d'échappement C 26 commandées par bobines, il est nécessaire de détecter la position du piston libre C 15 dans la chambre C 1 ia de

forme en S Par conséquent, plusieurs dispositifs 4 électro-

niques de détection sont montés à distance les uns des autres le long du trajet suivi par le piston libre C 15, Ainsi, deux dispositifs C 40 a et C 40 b de détection du piston sont disposés respectivement à proximité des extrémités extérieures de la chambre C 1 Oa de forme en S, tandis que deux autres dispositifs C 40 c et C 40 d de détection du piston sont montés à proximité des parties médianes de la chambre

Cl Oa.

Bien que les dispositifs de détection C 40 a-C 40 d puissent être constitués chacun d'un capteur classique électrostatique ou électromagnétique, il est préférable d'utiliser un capteur électromagnétique et un piston libre C 15 en forme d'ellipsolde, contenant un aimant permanent C 16 (figure 34) disposé sensiblement en alignement sur le grand axe du piston La partie restante de l'intérieur du piston libre C 15 peut être remplie de tout métal non ferreux lourd C 17, par exemple du mercure ou de la grenaille

de plomb.

Le piston C 15 comprend de préférence une coque C 18 à paroi mince, formée par l'assemblage soudé de deux moitiés embouties C 18 a et C 18 b La surface extérieure en forme d'ellipsoïde du piston C 15 est revêtue d'une matière plastique organique C 19 ayant de bonnes propriétés de lubrification et d'obturation, par exemple les matières plastiques commercialisées par la firme Du Pont sous les

marques "Téflon" et "Kalrez".

La figure 35 représente schématiquement un cir-

cuit électronique destiné à commander les soupapes C 25 et C 27 pour assurer le mouvement alternatif continu du piston C 15 sur toute la longueur de la chambre C 1 Oa de forme en S Les capteurs ou dispositifs de détection C 4 Oa, C 40 b, C 40 c et C 40 d sont connectés à un circuit logique C 50 afin d'assurer la commande séquentielle nécessaire des soupapes d'admission C 25 et des soupapes d'échappement C 26, actionnées par bobines, en fonction de la position

du piston libre C 15 dans la chambre Cl Oa.

Ainsi, lorsque le piston libre C 15 est adjacent à une première extrémité diamétrale de la chambre C 10 a, l'extrémité à laquelle le dispositif de détection C 40 a

est placé, ce dispositif de détection agit par l'intermé-

diaire du circuit logique C 50 afin de comaander l'ouver-

ture de la soupape adjacente C 25 d'admission de pression

et la fermeture de la soupape adjacente C 26 d'échappement.

Simultanément, la soupape d'échappement C 26 située à l'extrémité opposée de la chambre C 10 a est ouverte Par conséquent, le piston C 15 estentraîné vers l'intérieur par la charge du gaz comprimé et, si aucune autre fonction de commande n'est exécutée, le gaz comprimé continue d'être appliqué au piston C 15 pour l'entraîner au-delà de l'axe de rotation, point auquel la force centrifuge commence à agir dans le sens déplaçant ce piston vers l'extérieur, jusqu'à sa position diamétrale extrême exté-

rieure Pendant toute la durée de l'action de la pression du fluide sur le piston libre C 15, une force de réaction est exercée par cette pression contre la face extrême de la chambre C 10 a, ce qui applique un couple au cylindre C 10 et au corps C 14 de support, ce couple tendant à maintenir

ou à accroître la vitesse de rotation de ces éléments.

Lorsque le piston libre C 15 arrive à l'extrémité diamétralement opposée de la chambre C 1 Qa de forme en S, sa présence est détectée par le dispositif C 40 b et ce dernier produit alors un signal qu'il applique au circuit logique C 50, ce qui a pour résultat l'ouverture de la

soupape C 25 d'admission de pression adjacente à l'extré-

mité libre et la fermeture de la soupape d'échappement C 26.

Ceci permet à la pression du fluide d'amortir

et d'arrêter le mouvement du piston C 15 vers cette extré-

mité opposée et une partie importante de l'énergie, pro-

venant de cet arrêt amorti, est appliquée dans un sens assistant la rotation du cylindre C 10 et donc de l'arbre moteur C 2 En d'autres termes, une partie de l'énergie du gaz comprimé est convertie en énergie cinétique fournie au piston et qui est transmise à la tête du cylindre à la fin de chaque course du piston afin d'accroître la

vitesse angulaire du cylindre C 10 et de l'arbre C 2.

La soupape C 26 d'échappement située à l'extré-

mité diamétrale opposée de la chambre C 10 a de forme en S s'ouvre et le piston inverse son mouvement à travers la chambre C 1 Oa, assumant ainsi la fonction d;un piston libre à double effet Le dispositif C 40 a de détection est de nouveau actionné lorsque le piston libre approche de sa

position initiale, répétant ainsi le cycle.

Par ailleurs, si l'on souhaite optimiser la détente du gaz comprimé introduit dans la chambre C 10 a, les dispositifs de détection C 40 c et C 40 d sont alors mis en action Ces dispositifs produisent respectivement des signaux lorsque le piston libre C 15 passe à proximité d'eux Ces dispositifs de détection peuvent être placés à proximité de l'axe de rotation, comme représenté, ou

bien ils peuvent en être espacés radialement.

Les dispositifs de détection C 40 c et C 40 d sont tous les deux connectés au circuit logique C 50 Ce dernier réagit à l'excitation du dispositif capteur C 40 c en fermant la soupape C 25 d'admission de pression la plus proche, qui anpliue la pression du fluide au piston,

ce qui a pour effez de retenir le gaz, précédemment intrz-

duit en arrière d: piston et de permettre à ce caz ce se détendre pendarn la partie restante de la course du piston C 15 jusqu'à l'extrémité'diamétrale opposée de la chambre C 1 Oa Le dcspositif C 40 d de détection réaait à

un mouvement du piston libre C 15 en sens opposé afin d'as-

sumer la même fonction Il est évident que l'aimant permanent C 16 inccrporé dans le piston C 15 en forme d'ellipsoide fait apparaltre un signal opposé dans le dispositif de détection C 40 c et C 40 d, suivant le sens du mouvement du pistcn libre C 15 par rapport à ces dispositf s, de sorte que les courses respectives de sens opposé du piston libre C 15 n'ont pas d'effet sur le circuit de

commande.

L'utilisation des gaz refroidis et détendus

par l'appareil décrit ci-dessus s'effectue de l'une quel-

conque des manières décrites précédemment Par exemple, comme indiqué schématiquement sur la figure 36, les conduits C 26 a des gaz d'échappement peuvent être reliés à un

collecteur d'admission C 61 d'un échangeur de chaleur rota-

tif C 60 Le gaz refroidi passe par des tubes C 63 péné-

trant axialement dans un collecteur C 62 de sortie d'o

il est renvoyé par un conduit C 66 à l'entrée d'un compres-

seur C 65 qui est entraîné de manière à tourner avec

l'arbre moteur C 2, le cylindre C 10 et un moteur de lance-

ment C 3 Le gaz ccmprimé de sortie du compresseur C 65 est appliqué par des conduits C 25 a aux soupapes d'admisslon C 25 commandées par bobines Par conséquent, un appareil de conditionnement d'air à cycle fermé, fonctionnant efficacement, peut être basé sur l'utilisation d'une chambre 10 a à pression de fluide en forme de S.

La figure 37 représente une autre forme de réa:-

sation de l'invention dans laquelle une chambre tournanze à pression de fluide, de forme en S, est utilisée pour fournir de l'air froid à un local, dans un appareil à cycle ouvert Comme illustré schématiquement sur la figure 37, le cylindre C 10 de forme en S, identique à celui montré sur la figure 33, est monté sur un arbre moteur C 2 disposé verticalement et il est entraîné par un moteur convenable (non représenté) Le cylindre C 10 et une plaque de support (non représentée) sont disposés au-dessus d'un plafond C d'une pièce à refroidir De l'air comprimé est fourni par un-compresseur C 60, monté sur l'extrémité supérieure de l'arbre C 2, et par l'intermédiaire de conduits C 25 a, aux têtes C 20 de distribution situées aux deux extrémités du cylindre C 10 de forme en S L'air refroidi et détendu est dirigé par des conduits C 26 a d'échappement, à travers une ouverture convenable du plafond C, vers deux détendeurs coniques C 26 b par l'intermédiaire desquels l'air refroidi

est introduit en tournant dans la pièce Un recyclage de-

l'air de la pièce peut s'effectuer par l'alésage de l'arbre moteur C 2, en revenant à l'aspiration du compresseur C 65 par l'intermédiaire d'un conduit convenable C 66 Par conséquent, la chambre C 10 a à pression de, fluide' en forme de S, et le piston libre complémentaire C 15 en ellipsolde peuvent être avantageusement utilisés dans un appareil

de refroidissement de pièces à cycle ouvert.

La figure 38 représente une autre forme de réa-

lisation de l'invention dans laquelle le cylindre C 100

de forme en S comprend essentiellement deux sections semi-

circulaires C 100 a et C 100 b dont les -extrémités-en butée sont situées sur l'axe de rotation de l'arbre C 2 et qui

comportent des têtes Cl de distribution, comme décrit pré-

cédemment, fixées à leurs extrémités diamétralement oppo-

sées Le cylindre C 100 forme donc une chambre C 101 à pression de fluide de forme en S dont les parois extrêmes sont toutes deux disposées dans des plans sensiblement radiaux par rapport à l'axe de rotation Ceci élève au maximum le moment pouvant être appliqué par la force de réaction exercée par la détente du gaz D'autres éléments de l'appareil sont identiques à ceux décrits précédemment pour la forme de réalisation montrée sur la figure 33, y compris l'utilisation d'un piston libre C 15 en forme d'ellipsolde portant un aimant permanent, et l'utilisation de quatre dispositifs de détection C 40 a C 40 b, C 40 c et C 4 Od pour commander respectivenent les soupapes d'admission de fluide sous pression (non représentées) et les soupapes

d'échappement (non représentées) commandées par bobines.

Enfin, la figure 39 représente une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle un cylindre

C 10 de forme en S, identique à celui de la forme de réalisa-

tion de la figure 33, est monté sur la plaque tournante C 14, et deux cylindres supplémentaires C 210 et C 310 de forme en S sont montés de chaque côté du cylindre Cl O.

Les cylindres C 2 10 et 0310 présentent des chambres à pres-

sion de fluide de forme en S, des pistons libres en forme d'ellipsoide renfermant un aimant permanent, des têtes C 20 de distribution situées à chacune de leurs extrémités et qui assument les mêmes fonctions que les têtes C 20 de distribution situées aux extrémités du cylindre central C 10 Des dispositifs C 40 a, C 40 b, C 40 c et C 40 d de détection

des pistons sont montés sur ces deux cylindres supplémen-

taires et ils coopèrent avec les soupapes respectives d'admission et d'échappement, commandées par bobines, des têtes C 20 de distribution pour commander les mouvements alternatifs des pistons libres correspondants, de la même manière que celle décrite précédemment Les conduits d'échappement C 26 a communiquent avec un échangeur de chaleur C 60, et un compresseur C 65, monté sur l'arbre moteur C 2,

alimente les conduits C 25 a en gaz sous pression.

En variante, plusieurs ensembles à cylindre unique, analogues à la forme de réalisation de la figure 33, peuvent

être montés sur l'arbre moteur sur lequel ils sont super-

posés axialement.

Ainsi qu'il apparait à l'homme de l'art, les formes de réalisation décrites précédemment présentent des configurations de longueur optimale pour des chambres tournantes allongées à pression de fluide dans lesquelles

un piston libre est animé d'un mouvement alternatif unique-

ment sous l'action de forces résultant d'une pression

et de la force centrifuge Les circuits de commande per-

mettent une souplesse optimale pour le choix du type de cycle souhaité, en fonction des objectifs établis pour

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l'appareil Ainsi, l'appareil peut être réglé pour effectuer une extraction maximale d'énergie mécanique à partir du gaz comprimé ou bien, inversement, pour extraire un maximum de chaleur du gaz comprimé afin d'optimiser l'action de refroidissement qu'il produit Il est évident que de l'air

peut être utilisé comme gaz comprimé.

Il est évident à l'homme de l'art que n'importe laquelle des formes de réalisation décrites ci-dessus

peut être utilisée comme moteur à pression de fluide uni-

quement pour prélever de l'énergie mécanique sur une source de gaz comprimé Pour une telle application, le moteur d'entraînement C 2 devient alors essentiellement un moteur de lancement La fonction principale du moteur de'-lancement est de communiquer une rotation suffisante au cylindre C 10 afin d'assurer l'arrivée du piston libre C 15 à l'une des parties extrêmes extérieures de la chambre C 10 a à pression de fluide, de forme en S L'application d'une pression de fluide à cette extrémité de la chambre C 10 a provoque un déplacement radial vers l'intérieur du piston C 15 comme décrit précédemment, ce qui applique à l'extrémité du cylindre C 10 une force de réaction accroissant la vitesse

de rotation de ce cylindre C 10 et de l'arbre d'entraîne-

ment C 2 Lorsqu'une vitesse suffisante est obtenue, le moteur de lancement C 2 peut être débrayé ou peut être entraîné en condition de sur- vitesse afin d'assumer la fonction d'un générateur Des moyens autres qu'un moteur

de lancement, permettant le positionnement initial du pis-

ton C 15 à l'une des extrémités éloignées de la chambre C 10 a de forme en S, apparaîtront de manière évidente à l'homme

de l'art.

Bien qu'aucun exemple particulier de moteur à combustion interne n'ait été décrit, il apparaît à l'homme

de l'art que l'une quelconque des configurations de cylin-

dres décrites précédemment en détail peut être utilisée comme moteur à combustion interne par simple utilisation des soupapes d'admission pour conduire une charge de combustible dans la chambre à pression de fluide et, si le combustible particulier exige un allumeur, par mise en place d'une bougie d'allumage par l'extrémité de chaque chambre à pression et allumage de cette bougie à l'instant approprié, lorsque le piston correspondant approche de sa position radiale extrême extérieure Cependant, des dispositifs particuliers de lancement doivent être mis en oeuvre pour utiliser un détendeur à pistons centrifuges

en tant que moteur à combustion interne.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrits

et représentés sans sortir du cadre de l'invention.

2537 'É 59

Claims (8)

REVEND ICAT IONS

1 Procédé pour éliminer de la chaleur d'un gaz comprimé, caractérisé én ce qu'il consiste à faire tourner un ensemble ( 20) à cylindre ( 21) et piston ( 22) autour d'un axe espacé de et orienté transversalement à la course du mouvement relatif du piston du cylindre afin qu'une force centrifuge rappelle le piston vers une première position extrême par rapport au cylindre, à introduire une charge de gaz comprimé dans le cylindre, suffisante pour déplacer le piston par rapport au cylindre vers l'autre position extrême, contre la force centrifuge, de manière à détendre et refroidir le gaz et-accro tre la vitesse de rotation de l'ensemble à piston et cylindre, à évacuer le gaz refroidi et détendu du cylindre et à le faire passer à travers un échangeur de chaleur ( 40) pour le réchauffer, et à comprimer le gaz réchauffé pour le réintroduire dans

le cylindre.

2 Procédé pour refroidir une pièce par air comprimé, caractérisé en cequ'il consiste à faire-tourner

unensemble ( 20) à cylindre ( 21) et piston ( 22) à l'exté-

rieur de la pièce, autour d'un axe espacé de et orienté transversalement à la course du mouvement relatif du piston et du cylindre afin qu'une force centrifuge rappelle le piston vers une première position extrême par rapport au cylindre, à introduire une charge d'air comprimé dans le cylindre, suffisante pour déplacer le piston par rapport au cylindre vers l'autre position extrême, contre la force centrifuge, afin de détendre et de refroidir l'air et d'accroître la vitesse de rotation de l'ensemble à piston et cylindre, à évacuer l'air refroidi et détendu du cylindre et à l'introduire dans la pièce au moyen d'un conduit ( 7) pouvant tourner avec le cylindre et aboutissant à un diffuseur ( 8) tournant à l'intérieur de la pièceet à

retirer l'air de la pièce et à le comprimer pour le ré-

introduire dans le cylindre.

3 Appareil pour extraire de la chaleur et de

l'énergie mécanique d'un gaz comprimé, caractérisé en -

ce qu'il comporte un corps (A 10) pouvant tourner autour d'un axe, un élément moteur (A 2) destiné à faire tourner

le corps, plusieurs cylindres (A 120) fixés au corps tour-

nant de manière à être disposés à égale distance les uns des autres autour de l'axe, chaque cylindre délimitant une chambre allongée (A 12 Oa) à pression de fluide, un piston libre (A 60 ou A 70) pouvant se déplacer longitudinalement dans chaque chambre, les cylindres étant fixés sur le corps

de manière que la course de chaque piston parte d'une posi-

tion proche de l'axe-et aboutisse à une position éloignée de l'axe, la force centrifuge tendant à déplacer le piston libre vers ladite position éloignée, un dispositif (A 35) à soupape d'admission établissant une communication entre une source de gaz comprimé et l'extrémité éloignée de chaque cylindre, des moyens étant destinés à ouvrir lesdits dispositifs à soupapes d'admission uniquement lorsque les pistons libres s'approchent de leurs positions éloignées afin qu'une charge de gaz comprimé soit introduite dans

les chambres respectives à pression de fluide, les dispo-

sitifs (A 35) à soupapes d'échappement communiquant res-

pectivement avec les chambres à pression de fluide et ne pouvant être actionnés que lorsque les pistons libres respectifs approchent de leur; position rapprochée, de manière que chaque charge de gaz comprimé accroisse la vitesse de rotation du corps et soit évacuée dans un état refroidi

et détendu.

4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé

en ce que les cylindres ont une forme incurvée longitudina-

lement. Procédé de mise en oeuvre d'un appareil pour extraire de la chaleur et de l'énergie mécanique d'un gaz comprimé au moyen de plusieurs cylindres (A 120) disposés diamétralement, tournant autour d'un axe et définissant respectivement des chambres < 120 a) à pression de fluide s'étendant d'un point éloigné de l'axe jusqu'à une position proche dudit axe, les cylindres contenant des pistons libres respectifs (A 60 ou A 70), une soupape d'admission (A 35) communiquant avec une source de fluide comprimé et une soupape d'échappement (A 35) permettant l'évacuation * 61 du fluide refroidi et détendu, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à détecter la position de chaque piston libre lorsqu'il se déplace entre les extrémités éloignée et rapprochée de la chambre à pression de fluide respectives, à, simultanément, fermer les soupapes d'échappement et ouvrir les soupapes d'admission de deux cylindres diamétralement opposés lorsque les pistons libres respectifs atteignent chacun l'extrémité éloignée de la chambre correspondante, à fermer les soupapes d'admission lorsque les pistons respectifs atteignent une position médiane entre lesdites extrémités rapprochée et éloignée de la chambre à pression de fluide, et à ouvrir la soupape d'échappement de chaque cylindre lorsque le piston libre correspondant atteint ladite extrémité rapprochée de la chambre à pression de fluide, de manière que lesdits pistons libres des cylindres diamétralement opposés se déplacent

sensiblement en synchronisme.

6 Appareil pour extraireide la chaleur et de l'énergie mécanique d'un gaz comprimé, caractérisé en ce

qu'il comporte un corps tournant (C 14), un élément d'en-

traînement (C 2) destiné à faire tourner le corps autour d'un premier axe, un cylindre (C 10) définissant une chambre

allongée (Cl Oa) à pression de fluide ayant un axe longi-

tudinal de forme sensiblement en S, des moyens (C 21) desti-

nés à monter rigidement ledit cylindre sur le corps afin que les extrémités de la chambre à pression de fluide soient disposées de part et d'autre du premier axe et

en soient éloignées radialement, et que les parties cen-

trales de la chambre soient proches du premier axe, un piston libre (C 15) monté dans la chambre afin de pouvoir y coulisser de manière étanche sur toute la longueur de la forme en S, des première et deuxième soupapes (C 25) destinées à alimenter en gaz comprimé les extrémités de la chambre à pression de fluide, des troisième et quatrième soupapes (C 26) destinées à l'échappement du gaz détendu desdites extrémités de la chambre, et plusieurs dispositifs (C 40 a-C 40 d) de détection du piston, espacés-le long du cylindre et reliés fonctionnellement auxdites première, deuxième, troisième et quatrième soupapes afin d'agir sur le piston pour qu'il exécute un mouvement alternatif continu d'une extrémité à l'autre de la chambre pendant

que ledit corps tourne.

7 Appareil pour extraire de la chaleur et de l'énergie mécanique d'un gaz comprimé, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (C 14) pouvant tourner autour d'un premier axe, un cylindre (C 10) définissant une chambre

allongée (Cl Oa) à pression de fluide ayant un axe longi-

tudinal de forme sensiblement en S, des moyens (C 12) destinés à monter rigidement le cylindre sur le corps afin que les extrémités de la chambre à pression de fluide soient disposées de part et d'autre du premier axe et en soient éloignées radialement, et afin que les parties centrales de la chambre soient procfies du premier axe, un piston libre (C 15) monté dans la chambre à pression de fluide afin de pouvoir y coulisser de manière étanche sur toute la longueur de la forme en S de cette chambre, des première

et deuxième soupapes (C 25) destinées à alimenter respecti-

vement en gaz comprimé les extrémités de la chambre, des

troisième et quatrième soupapes (C 26) destinées à l'échappe-

ment du gaz détendu des extrémités de la chambre, et des dispositifs (C 40 a-C 40 d) qui, en réponse à la position du piston dans la chambre, commandent lesdites première, deuxième, troisième et quatrième soupapes pour agir sur le piston afin qu'il exécute un mouvement alternatif continu d'une extrémité à l'autre de la chambre et qu'il exerce des forces de réaction sur le cylindre pour le

faire'tourner autour dudit premier axe.

8 Procédé pour prélever de l'énergie mécanique sur un gaz comprimé, caractérisé en ce qu'il consiste à faire tourner un cylindre (C 10) définissant une chambre (Cl Oa) à pression de fluide, de forme en S, autour d'un axe coupant transversalement le centre de l'axe allongé du cylindre, à introduire un piston libre (C 15) dans la chambre à pression de fluide afin qu'il puisse y coulisser -de manière étanche, à monter une tête (C 20) de distribution sur chaque extrémité du cylindre, chaque tête de distribution comportant une soupape (C 25) d'admission et une soupape (C 26) d'échappement qui sont commandées mécaniquement, et à ouvrir la soupape d'admission pour introduire un fluide comprimé et fermer la soupape d'échappement, a une première extrémité du cylindre, en même temps que la soupape d'admission de l'autre extrémité du cylindre est fermée

et que la soupape d'échappement située à cette autre extré-

mité est ouverte tandis que le piston libre approche de ladite première extrémité, de façon à faire exécuter à ce piston libre un mouvement alternatif et à lui faire appliquer aux extrémités du cylindre une force de réaction

favorisant la rotation de ce cylindre.

9 Procédé pour extraire de l'énergie mécanique d'un gaz comprimé, caractérisé en ce qu'il consiste à faire tourner un cylindre (C 10) définissant une chambre (C 10 a) à pression de fluide, de forme en S, autour d'un axe passant approximativement et transversalement par le centre de l'axe longitudinal de la chambre de forme en S, de façon que les extrémités opposées de cette chambre soient orientées dans le sens de rotation du cylindre, à permettre à un piston libre (C 15) de coulisser de manière étanche dans la chambre de forme en S, à introduire un gaz comprimé dans cette chambre pour communiquer de l'énergie cinétique au piston afin qu'il se déplace vers une première extrémité de ladite chambre tout en exerçant une force, due à la pression du fluide, sur l'autre extrémité du cylindre afin d'assister la rotation de ce dernier, et à transmettre de l'énergie cinétique du piston à une charge de gaz introduite dans ladite première extrémité de la

chambre pour assister d avantage la rotation du cylindre.