WO1987002413A1 - Dispositif generateur d'energies multiples a cycle thermique integre - Google Patents
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- WO1987002413A1 WO1987002413A1 PCT/FR1986/000355 FR8600355W WO8702413A1 WO 1987002413 A1 WO1987002413 A1 WO 1987002413A1 FR 8600355 W FR8600355 W FR 8600355W WO 8702413 A1 WO8702413 A1 WO 8702413A1
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- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
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- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
Definitions
- the present invention relates to a device for improving energy generators with multiple functions driven by the combined application of heat sources of different temperatures acting on a sealed and motive condensing capacity.
- thermodynamic cycle generate mechanical energy recoverable on a motor axis, but do not exploit the heat contained in the thermal circuit after the expansion of the volatile motor fluid, which must be removed • j r through suitable condensers for this purpose, not having multi-compressor and mechanical assemblies.
- the object of the present invention is to at least partially remedy the drawbacks mentioned above and to provide a multifunctional device of modular type which exploits and combines for all purposes the said thermal and mechanical energies generated from a motor group.
- thermal compressor and its constituent elements integrally contained in a closed enclosure and tightly connected to at least one fluidic multi-stage heat transfer loop forming a heat pump with successive stages partially contained in said closed enclosure forming a sealed capacity assembly and modular condensing motor for all purposes, containing at least one motor-compressor group forming at least: *
- A a compression assembly with at least three offset compressors 35 of which (a) the inlet is connected to at least one multi-stage steam source, one of the elements being at least partially contained in the engine thermal circuit and of which (b ) the exhaust is connected to at least one multi-stage condensation capacity, forming in combination with the evaporation capacity, a heat transfer device with reverse cycle heat pump (B) an engine assembly with at least three engine pistons for driving said compression assembly.
- the engine assembly and the compression assembly each comprise three cylinders with sliding pistons, the engine pistons mounted in parallel forming a reference plane, being arranged orthogonally to the compression plane actuated by au .
- a judiciously profiled cam mounted on an axis forming a crankshaft animated by the engine pistons acting in combination and in conjunction with a flywheel constituting a means of circulation of the working fluid in the sealed enclosure, - of acceleration 1'êtement of this Luide through a conduit provided for this purpose • connected to the axis of rotation of said flywheel:
- the engine block assembly with at least three cylinders
- the plane of the said three reinjection cylinders is parallel to the plane of the said three compressor cylinders and orthogonal to the axis of the said crankshaft and to the plane containing the said three engine pistons,
- a distribution device with rotary elements consists of an intake slide designed to supply 0 successively the three following engine pistons. a very precise chronology, and an exhaust drawer designed to allow the evacuation of the expanded fluid in the said engine cylinders, also following a well specified chronology.
- the said drawers are set in motion by the crankshaft; ⁇
- these drawers are driven by a chain connected to one axis of said crankshaft which acts on one of the drawers, which drives another drawer, such an embodiment allowing access to the "setting" of the distribution.
- the said intake and exhaust drawers are in intimate contact at the intake and exhaust ports, with capsules of suitable shape, perforated in their center to allow free passage of the working fluid, which exerts on the walls of said opposite capsules the walls into intimate contact with the so-called 'drawer, a thrust which is added to an elastic means ensuring the permanence of said intimate contacting.
- the thermal motor-compressor device forming the motor and waterproof condensing capacity described according to the invention comprises, on request, various partially deformable waterproof capacities for recovering the various vapor leaks and their reinjection on demand. through various sealed conduits, by reinjection pistons positioned in a plane orthogonal to the axis of the crankshaft and driven by a cam integral with said crankshaft axis.
- each vapor leakage recovery capacity forms a sealed enclosure and of condensation of these vapor leaks and of balancing of the pressures between the pressure contained in said enclosure which is that of the vapors at least partially. condensed and the pressure of the external medium in intimate contact with said enclosure.
- said sealed vapor leakage recovery capacities are preferably carried out to recover the steam leaks at the level of the compressor pistons and the passage through the crankcase of the motor capacity and leaktight condensing by the crankshaft,
- the side walls of said capacity for recovering steam leaks from inside the motor capacity and leaktight condensation consist of rotating sealing rings of the type that one usually found commercially mounted without play on said crankshaft and spaced apart by a suitable distance allowing rotation under the best conditions of said crankshaft .
- the pressure of the working fluid expanded in the expansion chambers being very slightly higher than the pressure of the condensed fluid, thrust springs or other equivalent elastic devices are generally necessary to ensure evacuation ⁇ tion of the working fluid.
- the device according to the present inven ⁇ tion by the judicious combination of three cylinders and pisotns engines makes it unnecessary to use such devices as it ensures the evacuation of the working fluid by the ef and rotation of the flywheel which is combined with them.
- the distribution of the working fluid in said expansion chambers requires compression springs with elements or recall and other elements of binding to the mechanical servo piston, which reduces the performance of a not negligible.
- the device according to the invention overcomes this drawback thanks to the arrangement and judicious use of the respective position of the engine pistons, cylinders and drawers combined with the advantageous exploitation of the pressure of the condensed fluid contained in waterproof capacity.
- the device according to the present invention also eliminates this drawback thanks to the rational use of a cam acting simultaneously on the three compressing pistons, the profile of this cam being defined and chosen as a function of the fluid to be compressed. , the expansion of the fluid existing in the expansion chambers so that the speed of displacement of said compressor pistons being inversely proportional to the pressure exerted by the compressed fluid on these pistons, allows
- cams can be associated and arranged in such a way that each can act simultaneously on three pistons in the cases of -operations- ⁇ admirof applications justifying several stages of compression.
- * 5 will be cited, for example, the case of freezing or demineralization of sea water by freezing.
- the device according to the invention overcomes this drawback by causing one simultaneous drive of three pistons by a
- the device according to the invention also obviates this inconvenience.
- the device according to the invention is designed so that the three intended reinjection pistons are entered simultaneously by the action of a judiciously profiled cam mounted on the axis of the crankshaft which was discussed above.
- the rise in temperature of the reinjected fluid requires a calorific contribution "Q" supplied by the hot source.
- the device according to the present invention is designed in such a way that the condensed fluid is sucked in and then discharged by the reinjection pistons to the starting boiler after possibly having ; beforehand, recovered at least partially, the heat produced at the compressor cylinders by the compression of the heat pump cycle fluid then, necessarily at least partially that evacuated at the exhaust from the chambers of expansion of the engine pistons.
- the quantity "Q" is thus significantly reduced, which further improves the overall yield and reduces the cost of the hot source, in particular in the case where it is constituted by solar panels.
- the multi-stage compression unit transferred on demand, the heat of the fluid from the interior of the sealed and motive capacitance of condensation towards the external environment or vice versa, by inversion of the thermal cycle ( from the external environment towards the interior of said capacity or any other combination of cycles.
- the cam-compressor assembly forming a compression assembly is exchangeable, which makes it possible inter alia to meet all needs, to use any type of product to be compressed, as well as to ensure in combination with a equivalent compression assembly mounted externally on the axis or any other receiver performing multiple and combined functions "
- the motor and waterproof condensing capacity contains at least one evaporator forming an element of the multi-stage waterproof thermal transfer capacity associated in leaktight manner at least partially with a compression assembly according to the invention which evacuates at least partially the heat of the expanded working fluid, by successive compression and successive temperature rises through the multi-stage heat transfer capacity designed and profiled on demand and according to needs;
- Figure 1 shows a front view in partial section of the entire device forming a closed enclosure and sealed and motive condensing capacity with multistage fluid transfer heat loop, and. a compression assembly mounted by way of nonlimiting example on the rotating force shaft.
- FIG. 2 shows a partial sectional view of a variant of the closed enclosure device with constituent elements contained respectively in their sealed capacities, on a different scale.
- FIG. 3 shows on a different scale a top view in partial section of Figure 2.
- FIG. 4 shows a partial side section on another scale showing more particularly the compression assembly and the relative position of the pistons compressors and reinjection with respect to the engine pistons.
- the device comprises a closed enclosure of modular type 1 forming a sealed and driving capacity with condensing volume 2, connected in leaktight manner by conduits to at least one multi-stage thermal transfer fluid loop - 3 forman _ reversible cycle heat pump with successive * stages ⁇ , partially contained by at least one of its constituent elements in at least one of the capacities forming said closed enclosure 1, and forming at least partial separation with the volume of condensation 2, whose thermal effects of the external environment acting on it by means of the volatile working fluid which it contains, a thrust of opposition forming back pressure on the constituent elements of the thermal motor-compressor group contained in a sealed manner in at least one capacity of the enclosure comprising in: combination :
- a distribution device 7 with rotary elements comprising a single intake duct 7A for the three engine pistons
- This pipe 8A constitutes a heat recovery device in the sense that it absorbs and optionally stores in the material or fluid 8B the heat evacuated at the cylinder exhaust through 8A and returns it to the condensed working fluid circulating against the current in the conduits 8E which pass through 8B before reinjection into the starting boiler, and after aspira ⁇ tion by the reinjection pistons 6, which raises the temperature of said condensed fluid with a tendency to reach temperature and. therefore the pressure of the working fluid contained in the starting boiler.
- a device for setting in motion, conduits, 7A, 8, constitutes of a part chain 9A connected from one to a roller 9B for regulating the speed of rotation of said conduits, secured to the shaft 11, on the other hand to at least one of said conduits, which drives the other by the kinematics
- This shaft 11 actuated by the engine pistons comprises:
- the axes of displacement of the reinjection pistons and of the compression pistons being in parallel planes are arranged with a judicious offset .uns with respect to each other so that for each cycle, the reinjection takes place in the phases of least compression work and maximum displacement speed of the pistons. If the type of compression to be achieved, for example high compression rates, is provided at least one cam per compression assembly.
- the shaft 11 comprises at least two sealing rings of the rotating type 15, 16, forming watertight side walls with a capacity for recovering leaks 17, they are mounted without play on the shaft 11 and in the wall 1A - or any other positive device tightly connected to said wall 1A - allowing the free rotation of said shaft 11.
- Said rings 15, 16, are positioned in planes orthogonal to the axis of the shaft 11, and separated by a suitable distance, in order to receive leaktight the leaks in question.
- the capacity 17 is connected by at least one sealed conduit 18, to a capacity 19 deformable by pressure balancing.
- the fluid leaks having passed through the ring 15 forming an oaroi. sealing condense and are reinjected on demand by the piston 6D (for example) through the conduits 29 and 30 in the engine thermal cir ⁇ cuit.
- the deformable capacity .19 located exté ⁇ laughing at the closed enclosure 1,2 forming a device for balancing the pressures with the external environment preventing any further leakage of fluid through the sealing ring 16 forming a tight side wall.
- the thermal transfer fluid loops contain a volatile refrigerant fluid in circulation under the action of the compression pistons 5A, 5B, 5C, each being at a precise compression phase don ⁇ born by the profile of the cam 12, forming a multi-stage heat transfer heat pump between the evaporator 20 and the condenser contained in the thermal evacuation stage 3C, successively through the fluid loops C1 .
- each of the pistons 5A, 5B, 5C providing work equivalent to the lowest possible compression ratio in order to optimize the coefficient of performance, respectively connected to the corresponding fluidic loops, preferably made up of at least minus an evaporator, a condenser, a holder (possibly a oil separator) and sealed conduits for connecting these constituent elements to each other partially contained in the capacities
- the closed enclosure 1. contains the evaporator 20, a constituent element of the multi-stage heat transfer capacity 3 > which can function as a condenser by reversal of the thermal cycle using a four-way valve (not shown in the drawings), as in the case of known heat pump devices, it being specified that this evaporator
- a sealed envelope 21 comprising a material or other product 22, intended to absorb the calories of the fluid which passes through it through conduits 21A, and possibly another means of communication E ⁇ , forming inertia and storage capacity, as well as a heat removal regulator linked to the temperature of evaporation of the fluid circulating in said evaporator 20, or of liquefaction in the. condenser 20A con ⁇ held in the capacity 3A with identical material or fluid 22A.
- the capacities 3A, 3B, 3C with material 22A integrating on demand and depending on the applications, the physical phenomena linked to said er.oaporation or condensation temperatures of liquefaction of the fluids circulating in the respective fluid loops.
- the sealed enclosure 1.2 is made up of various capacities forming sealed volumes, GHJ'K, containing ' au at least partially an element constituting the thermal oto-compressor group, said volumes being separated on demand by the watertight partitions El, E3, each comprising at least one device for recovering and reinjecting leaks E2, E4 of the type described above ( 15,16,17, 18, 19) crossed on demand by one of said constituent elements such as the mote axis H •
- each compressor piston will include a leakage recovery device directly Q inspired by the leakage recovery device 15 5 16, 17, 18,
- the 5 compressor pistons are provided with various elastic means per ⁇ putting permanent contact with the different cams, judiciously combined with the functional exploitation of the pressures of the fluids contained in the thermal circuits. and fluid loops and acting on said compressor pistons in order to; . , - provide in combination with the profiled cams an operation of the constant torque device.
- said pistons comprise, according to an advantageous embodiment, a sealed and deformable capsule 24 under the effect of a volatile fluid contained in tightly in said capsule 24, the pressure of which varies as a function of the thermal environment surrounding said piston so that it exerts a thrust on the walls of said capsule acting by deformation on the segments 25 as ⁇ ensuring self-regulation friction and wear compensation, the conduits 7A and 8 being provided with 25 A capsules whose contact surface is adapted to avoid excessive friction and mounted in the upper parts of the engine cylinders as shown in the figures 1-2- 3-4 ;
- Such a closed enclosure 1,2 forming motor capacity and condensation extended by a multi-stage heat transfer capacity constitutes an absolutely sealed and modular assembly which can operate according to the needs of mono-fluid, bi-fluid ... lo by l 'exploitation of any known heat source and providing an advantageous combination of thermal and mechanical effects available for all purposes. respectively, from capacity 3 and from force shaft 11A.
- the combination of several devices according to one invention providing an on-demand all the ⁇ optimal exploitation of thermal energy by cascading effect, each device operated by operating at least partially heat the fluid contained in the device who is before.
- this type of digester with thermodynamic cycle integrates. with multiple functions can equip a vehicle and function by exploiting the heat of the vehicle engine which, by its usual cooling circuit, will thermally supply the 2 ⁇ Aj accumulation material.
- a battery of absorbers of the solar energy, fused and structured in harmony with the said vehicle will combine the recovered solar heat with that contained in the storage capacity 26.
- this cold room can adapt to a vehicle and be connected to its heat dissipation circuit from the engine, forming a mobile unit
- the device according to the invention 20 may prefer either the thermal evacuation capacity assembly 3, or the mechanical force exploitable from the shaft 11A.
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Abstract
Dispositif générateur d'énergies multiples destinées à toutes fins, formant moto-compresseur à cycle thermique intégré contenu dans une enceinte close modulable animé par l'exploitation de deux sources calorifiques de températures différentes agissant sur la dite enceinte (1) qui comporte en combinaison un moteur (4) avec pistons d'entraînement d'un ensemble multi-compresseurs (5) disposés orthogonalement au plan du dit moteur (4), entraînés par came (12), solidaire d'un arbre (11), relié au moteur (5) par bielles (9), et comportant de plus deux cames (12 à 12b) d'entraînement des pistons de réinjection (6) positionnés parrallèlement au plan des compresseurs, reliés à une capacité de transfert thermique (3) avec boucles fluidiques (C1, C2, C3) dont l'évaporateur (20) de la boucle (C1), en contact intime avec un matériau d'accumulation thermique (22) et enveloppe (21) partiellement contenu dans l'enceinte close (1), traversé par le fluide moteur en circulation forcée par un volant (14) solidaire de l'arbre (11), d'accélération de l'échappement à travers un conduit (8A) traversant un matériau (8b) contenu dans (8c) étant précisé que les pistons (6) renvoient le fluide condensé au bouilleur (27) à travers les conduits (8), et que le moteur (4) comporte un conduit rotatif unique de distribution (7A) et d'échappement (8) reliés par chaîne (9A) à l'arbre, et entre eux par cinématique (9C). L'enceinte close comportant en outre un dispositif de récupération des fuites (15, 16, 17) relié à une capacité d'équilibrage des pressions (18) et leur réinjection dans le circuit thermique.
Description
VλΛpoλλΛLh gsln rVt&uΛ. d' meΛQ oΛ mυJ iplzΛ à cycle. tkzn lqu. Λ /v&atâ
La présente invention a pour objet un dispositif de perfec¬ tionnement des générateurs d'énergie à fonctions multiples animés par l'application combinée de sources calorifiques de températures différentes agissant sur une capacité étanche et motrice de condensation.
Il est destiné principalement à l'application à des fins domestiques et industrielles des énergies thermiques et méca¬ niques combinées, générées à partir de dispositifs moto-compre sseurs à cycle thermique intégré contenus de façon étanche
10 dans des enceintes closes et modulables.
Les dispositifs connus à cycle thermodynamique génèrent une énergie mécanique récupérable sur un axe moteur, mais n'ex¬ ploitent pas la chaleur contenue dans le circuit thermique après la détente du fluide volatil moteur, laquelle doit être évacuée •jr à travers des condenseurs adaptés à cet effet, ne disposant pas d'ensembles multi-compresseurs et mécaniques.
De plus ils sont principalement constitués d'une boucle flui- dique motrice agissant sur un moteur relié à un condenseur par conduites de pression et tubulures extérieures qui développent 20 des phénomènes physiques aléatoires liés à leur réalisation, se répercutant sur le rendement général.
Le but de la présente invention est de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus et de procurer un dispositif multifonctionnel de type modulable qui 25 exploite et combine à toutes fins les dites énergies thermiques et mécaniques générées à partir d'un groupe moto-compresseur thermique et ses éléments constitutifs intégralement contenus dans une enceinte close et relié de façon étanche à au moins une boucle fluidique de transfert thermique multi-étagée formant pomp 30 à chaleur à étages successifs partiellement contenue dans la dite enceinte close formant un ensemble capacité étanche et motrice de condensation modulable à toutes fins, contenant au moins un group moto-compresseur formant au moins : *
(A)un ensemble de compression à au moins trois compresseurs 35 décalés dont (a) l'admission est reliée à au moins une source de vapeur multi étagée, un des éléments étant au moins partiellement contenu dans le circuit thermique moteur et dont (b) l'échappement est relié à au moins une capacité de condensation multi-étagée, formant en combinaison avec la capacité d'éva- poration, un dispositif de transfert thermique pompe à chaleur à cycle réversi
(B) un ensemble moteur à au moins trois pistons moteurs d'entraî¬ nement dudit ensemble de compression.
Suivant d'autres caractéristiques l'ensemble moteur et l'en¬ semble de compression comprennent chacun trois cylindres avec pistons coulissants, les pistons moteurs montés en parrallèle formant plan de référence, étant disposés orthogonalement par rapport au plan de compression actionnés par au. moins une came judicieusement profilée, montée sur un axe formant vilebrequin animé par les pistons moteurs agissant en combinaison et soli- 0 daires d'un volant d'inertie constituant un moyen de circulation du fluide moteur dans 1 ' enceinte étanche,- d ' accélération de 1'échappement de ce luide à travers un conduit prévu à ce •effet, relié à l'axe de rotation du dit volant d'inertie :
L ' ensemble formant bloc-moteur à au moins trois cylindres
15 dans lesquels se produit l'expansion du fluide moteur, est relié de façon étanche par conduits d'admission et d'échappement res-
à une source de vapeur formant bouilleur sous pression et au conduit d.' accélération de l'échappement relié au volant d'inertie et pénétrant, au moins partiellement dans- un
20 circuit de réinjection contenant le fluide condensé renvoyé au" dit bouilleur sous l'action d'un ensemble à trois cylindres et . animé__>««- pistons de reιnjectιonγpar. au moins un excentrique monte sur l'axe du dit vilebrequin
Le plan des dits trois cylindres de réinjection est parral- 25 lèle au plan des dits trois cylindres compresseurs et orthogonal à l'axe du dit vilebrequin et au plan contenant les dits trois pistons moteur,
Un dispositif de distribution à éléments rotatifs est prévu et il est constitué d'un tiroir d'admission conçu pour alimenter 0 successivement les trois pistons moteurs suivant . une chronologie bien précise, et d'un tiroir d'échappement conçu pour permettre l'évacuation du fluide expansé dans les dits cylindres moteur, suivant également une chronologie bien précisé.
Les dits tiroirs sont mis en mouvement par le vilebrequin ; ό Suivant un mode de réalisation avantageux, ces tiroirs sont
entraînés par une chaîne reliée à 1 ' axe du dit vilebrequin qui , agit sur un des tiroirs, lequel entraîne un autre tiroir, un tel mode de réalisation autorisant un accès au "calage" de la dis¬ tribution. Suivant un mode de réalisation avantageux, les dits tiroirs d'admission et d'échappement sont en contact intime au niveau des orifices d'admission et d'échappement, avec des capsules de forme adaptée, ajourées en leur centre pour laisser le libre passage du fluide moteur, lequel exerce sur les parois des dites capsules opposées aux parois en contact intime avec les dits' tiroirs, une poussée qui s'ajoute à un moyen élastique assurant la permanence du dit contact intime.
L'ensemble es éléments constitutifs ci-dessus est contenu dans ua carte étanche .formant -capacité motrice -.e .-de--condensati dans -laquelle circule le fluide moteur. - • -
Les pistons moteurs sur lesquels s'exerce la pression du fluide moteur condensé dans une dite capacité étanche de conden¬ sation réalisent une pression constante • d' opposition à l'expan¬ sion du fluide moteur dans les cylindres moteurs. Selon d'autres caractéristiques le dispositif moto-compres¬ seur thermique formant capacité motrice et étanche de condensa¬ tion décrit selon l'invention, comporte à la demande diverses capacités etanches partiellement deformables de récupération des diverses fuites de vapeurs et leur réinjection à la demande à travers divers conduits etanches, par pistons de réinjection positionnés dans un plan orthogonal à l'axe du vilebrequin et animés par une came solidaire du dit axe de vilebrequin.
On notera que la partie déformable de chaque capacité de récupération des fuites de vapeur forme enceinte étanche et de condensation de ces fuites de vapeur et d'équilibrage des pres¬ sions entre la pression contenue dans la dite enceinte qui est celle des vapeurs au moins partiellement condensée et la pression du milieu extérieur en contact intime avec la dite enceinte.
Dans le même sens, on notera :
- que les dites capacités etanches de récupération des fuites de vapeur sont préférentiellement réalisées pour récupérer les
fuites de vapeur au niveau des pistons compresseurs et de la traversée du carter de la capacité motrice et étanche de con¬ densation par l'arbre du vilebrequin,
_. Qu'elles sont suivant un mode avantageux de réalisation et de façon étanche solidaires du corps des cylindres des dits pistons compresseurs, ainsi que du dit carter et constituées d'au moins deux parois latérales traversées orthogonalement selon 1 ' appli- cation;soit par l'axe d'un piston compresseur ou autres, soit par l'arbre du vilbrequin et ce de façon la plus étanche possible étant bien entendu comme le comprendra fort bien l'homme de métie que, concernant la seconde application et suivant un mode de réa¬ lisation avantageux, les parois latérales de la dite capacité de récupération des fuites de vapeur issues de l'intérieur de la capacité motrice et étanche de condensation, sont constituées de bagues d'étanchéité tournantes du type de celle que l'on trouve habituellement dans le commerce montées sans jeu sur le dit arbre de vilebrequin et espacées d'une distance adaptée permettant une rotation dans les meilleures conditions du dit arbre -vilebrequin.. La pression du fluide moteur détendu dans les chambres d'ex- pansion étant très légèrement supérieure à la pression du fluide condensé, des ressorts de poussée ou autres dispositifs élastique équivalents sont généralement nécessaires pour assurer 1 ' évacua¬ tion du fluide moteur. Or, le dispositif selon la présente inven¬ tion par la judicieuse combinaison de trois cylindres et pisotns moteurs fait qu'il est inutile de faire appel à de tels disposi¬ tifs du fait qu'elle assure l'évacuation du fluide moteur par l'ef et de rotation du volant d'inertie qui leur est combine.
Par ailleurs, dans les dispositifs connus, la distribution du fluide moteur dans les dites chambres d'expansion nécessite des éléments avec ressorts de compression ou de rappel et autres éléments de' liaison mécaniques asservis au piston moteur, ce qui diminue le rendement d'une façon non négligeable.
*
Le dispositif selon 1 ' invention obvie à cet inconvénient grâce à la disposition et à l'utilisation judicieuse de la posi- tion respective des pistons moteurs, des cylindres et des tiroirs combinée à 1 ' exploitation .judicieuse de la pression du fluide condensé contenu dans la capacité étanche.
Il est par ailleurs à noter que du fait même de la compres¬ sion d'un gaz, le couple des moteurs des dispositifs existants
n'est pas constant.
Or il se trouve que le dispositif selon la présente inventio supprime aussi cet inconvénient grâce à l'utilisation rationnelle d'une came agissant simultanément sur les trois pistons compres¬ seurs, le profil de cette came étant défini et choisi en fonction du fuide à comprimer, de la détente du fuide existant dans les chambres d'expansion de telle sorte que la vitesse de déplacement desdits pistons compresseurs écant inversement proportionnelleà la pression exercée par le fuide comprimé sur ces pistons, permette
10 une optimisation du démarrage et du rendement global.
On peut alors envisager que plusieurs cames puissent être associées et agencées de telle sorte que chacune puisse agir simultanément sur trois pistons dans les cas de-fonctionnements-©„ d'applications justifiant de plusieurs étages de compression. On *5 citera, par exemple, le cas de la congélation ou de déminérali¬ sation de l'eau de mer par congélation.
On a déjà proposé, (dans le brevet français n° 2.462.584) d'utiliser aussi une came ne permettant le déplacement que d'un seul piston compresseur par déplacement de cette came, ce qui équivaut à dire qu'à un taux de compression d'un fluide donné ne correspond qu'un seul piston, ce qui exclut une bonne exploi¬ tation industrielle.
Or le dispositif selon l'invention obvie à cet inconvénient en provoquant 1 ' entraînement simultané de trois pistons par une
9 ς
":> came judicieusement profilée, chaque piston étant en contact avec une portion bien définie du profil de cette came constituant ains un ensemble équilibré.
Il se trouve aussi que le moto-compresseur décrit au brevet français rappelé ci-dessus comprend une pompe de réinjection
30 également actionnée par la came en question, ce qui limite le rendement, d'autant plus que cette réinjection s'effectue en fin de course de la came, au moment où le taux de compression tend vers son maximum.
Or le dispositif selon 1 ' invention obvie aussi à cet incon-
35 vénient car il permet la réinjection du fluide condensé durant la phase du début de compression au moment où le taux de compression est minimum et la vitesse de déplacement du piston .coaprESseur est maximum. De plus, le dispositif suivant l'invention est conçu de manière que les trois pistons de réinjection prévus soient entrâ
simultanément par l'action d'une came judicieusement profilée montée sur l'axe du vilebrequin dont il a été question précédemment.
On notera par ailleurs que dans les dispositifs connus le fluide du cycle moteur se condense dans le condenseur qui évacue les calories ; une pompe .de réinjection le renvoie alors direc¬ tement dans le bouilleur de départ à haute température où il. s'élève en température en vue d'un nouveau cyle .
Or l'élévation en température du fluide réinjecté nécessite un apport calorifique "Q" fourni par la source chaude. Le dispositif selon la présente invention est conçu de manièr telle que le fluide condensé soit aspiré puis refoulé par les pistons de réinjection vers le bouilleur de départ après avoir éventuellement; au préalable, récupéré au moins partiellement, la chaleur produite aux cylindres compresseurs par la compression du fluide du cycle pompe à chaleur puis, nécessairement au moins partiellement celle évacuée à l'échappement des chambres d'ex¬ pansion des pistons moteurs.
La quantité " Q" se trouve ainsi nettement diminuée, ce qui améliore encore le rendement global et diminue le coût de la source chaude, en particulier dans le cas où celle-ci serait constituée par des panneaux solaires.
On notera que conformément aux dispositifs connus formant pompe à chaleur et suivant un mode avantageux de réalisation de ladite capacité étanchemulti-étagée de transfert ""thermique qui vient d'être décrite, l'ensemble de compression multi-étagée transféré à la demande, la chaleur du fluide de l'intérieur de la capacité étanche et motrice de condensation vers le milieu- extérieur ou réciproquement^ par inversion du cycle thermique( du milieu extérieur vers l'intérieur de la dite capacité ou toute autre combinaison de cycle.
En outre, l'ensemble came-conpresseur formant ensemble de compression est échangeable, ce qui permet entre autre de répondre à tous les besoins, de faire appel à tout type de produit à com¬ primer, tout comme d'assurer en combinaison avec un ensemble de compression équivalent monté extérieurement sur l'axe ou tout autre récepteur la réalisation de fonctions multiples et combinées»
On rappelera que la capacité motrice et étanche de conden¬ sation contient au moins un évaporateur formant élément de la capacité étanche multi-étagée de transfert thermique associée de façon étanche au moins partiellement à un ensemble de com¬ pression selon 1 ' invention qui évacue au moins partiellement la chaleur du fluide moteur détendue, par compression successives et élévations successives de température à travers la capacité multi-étagée de transfert thermique conçue et profilée à la demande et en fonction des besoins; d'autres caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limita¬ tifs sur lesquels la :
- Figure 1 : représente une vue de face en coupe partielle de l'ensemble du dispositif formant enceinte close et capacité étanche et motrice de condensation avec boucle fluidique multi- étagée de transfert thermique, et . un ensemble de compression monté à titre d'exemple non limitatif sur l'arbre de force tournant. -
- Figure 2 : représente une vue en coupe partielle d'une variante du dispositif enceinte close avec éléments constitutifs contenus respectivement dans leur capacités etanches, à une échelle différente.
- Figure 3 : représente à une échelle différente une vue de dessus en coupe partielle de la figure 2. - Figure 4 : représente une coupe latérale partielle à une autre échelle montrant plus particulièrement l'ensemble de com¬ pression et la position relative des pistons compresseurs et de réinjection par rapport aux pistons moteurs.
En se référant à ces dessins le dispositif selon l'inventio comporte une enceinte close de type modulable 1 formant une capacité étanche et motrice avec volume de condensation 2, reliée de façon étanche par conduits à au moins une boucle fluidique multi étagée de transfert thermique -3 forman _ ompe à chaleur à cycle réversible à *étages~ successifs, partiellement contenu par au moins un de ses éléments constitutifs dans au moins une des capacités formant ladite enceinte close 1, et formant au moins séparation partielle avec le volume de condensation 2, dont les effets thermiques du milieu extérieur agissant sur lui exercent
par l'intermédiaire du fluide volatil moteur qu'il contient, une poussée d'opposition formant contre-pression sur les éléments constitutifs du groupe moto-compresseur thermique contenu de façon étanche dans au moins une capacité de l'eneinte comprenant en -: combinaison :
- un ensemble formant bloc à cylindres moteurs 4 à au moins trois pistons moteurs 4A, 4B, 4C d'entraînement d'un ensemble formant bloc à cylindres de compression 5 à au moins trois pistons de compression 5A, 5B, 5C, dont les axes sont judicieusement situés dans un plan orthogonal à celui contenant les axes des pistons moteurs, montés en parrallèle et formant plan de référence.
- un bloc à cylindres de réinjection 6 à au moins trois piston de réinjection 6A, 6B, 6C, dont les axes sont situés dans un plan orthogonal à celui contenant les axes des pistons moteurs et déca- lés angulaire ent par rapport aux axes des compresseurs.
- un dispositif de distribution 7 à éléments rotatifs compre¬ nant un conduit d'admission unique 7A pour les trois pistons moteur
- un conduit d'échappement unique 8 pour les trois pistons moteurs, conduit prolongé par une tubulure d'évacuation 8 , avec matériau d'accumulation calorifique 8B, contenu de façon étanche dans une enceinte 8C , et une tubulure 8D vers un volant de cir¬ culation άj fluide 14, les dits ccndiits cαmuniqaπt avec les pistons πoteurs par les orifices 4D-4E
Cette tubulure 8A constitue un dispostif de récupération calorifique en ce sens qu'il absorbe et stocke éventuellement dans le matériau ou fluide 8B la chaleur évacuée à l'échappement des cylindres à travers 8A et la restitue au fluide moteur condensé en circulation à contre courant dans les conduits 8E qui traversent 8B avant réinjection dans le bouilleur de départ, et après aspira¬ tion par les pistons de réinjection 6, ce qui élève la température dudit fluide condensé avec tendance à atteindre la température et . donc la pression du fluide moteur contenu dans le bouilleur de départ .
-Un dispositif d'entraînement en rotation 9 d'un arbre 11,avec éventuellement un dispositif complémentaire de réinjection 6' des fuites de vapeur avec pistons 6D, 6E, 6F.
- 8U moins un dispositif formant récupération des dites fuites par équilibrage des pressions 15 - 16 - 17 - 18 - 19.
- Un disoositif de mise .en mouvement-,des conduits ,7A, 8, constitue d'une chaine part 9A reliée d'une à un galet 9B de régulation de la vitesse de rotation des dits conduits, solidaire de l'arbre 11, d'autre part à au moins un desdits conduits, lequel entraîne l'autre par la cinémati Cet arbre 11 actionné par les pistons moteurs comprend :
- d'un côté, d'une part, une came 12 profilée en fonction des taux de compression désirés et agissant simultanément sur les trois pistons-compresseurs se trouvant chacun à une phase précise de compression, donc à une position déterminée dans leur cylindre d'autre part, un exentrique 12A, agissant simultanément sur les pistons de réinjection des fuites, chacun se trouvant positionné de façon précise par rapport aux pistons moteurs et aux pistons de compression, et selon le type de fuite à réinjecter
- d'un autre côté, d'une part un exentrique 12B agissant simultanément sur les trois pistons de réinjection du fluide mo¬ teur condensé, chacun se trouvant positionné de façon précise par rapport aux pistons moteurs et aux pistons de compression, et dan son cylindre de telle sorte et suivant un mode avantageux de réa¬ lisation, que la réinjection dudit fluide moteur condensé, dans le bouilleur de départ s'effectue par successions de phases, d'autre part, un volant d'inertie à ailettes 1 , destiné princi¬ palement au transfert du gaz de 1 ' échanαe--.ent vers la capacité de. condensation, à travers le conduit 8A , 8D
Les axes de déplacement des pistons de réinjection et des pistons de compression se trouvant dans des plans parraiieles son disposés avec un décalage judicieux les .uns par rapport aux autre de telle sorte que pour chaque cycle, la réinjection s'effectue dans les phases de moindre travail de compression et de vitesse de déplacement maximal des pistons. Sslon le type de compression à réaliser, par exemple des taux de compressions élevés, on pré¬ voit au moins une came par ensemble de compression.
A la demande, au moins une extrémité 11A de l'arbre vilebre¬ quin 11, traverse de façon étanche au moins une paroi 1A de l'en¬ ceinte close 1. Pour atteindre cet objectif, et suivant un mode préféré de réalisation , l'arbre 11 comporte au moins deux bagues d'étan- chéité de type tournant 15, 16, formant parois latérales etanches d'une capacité de récupération des fuites 17, elles sont montées
sans jeu sur l'arbre 11 et dans la paroi 1A - ou tout autre dis¬ positif relié de façon étanche à ladite paroi 1A - autorisant la libre rotation dudit arbre 11.
Les dites bagues 15 , 16, sont positionnées dans des plans orthogonaux à l'axe de l'arbre 11, et séparées d'une distance adaptée, afin de recevoir de façon étanche les fuites dont il est question.
La capacité 17 est reliée par au moins un conduit étanche 18, à une capacité 19 déformable par équilibrage des pressions. Les fuites de fluide ayant traversées la bague 15 formant oaroi . d'étanchéité se condensent et sont réinjectées à la demande par le piston 6D (en exemple) par les conduits 29 et 30 dans le cir¬ cuit thermique moteur. La capacité déformable .19 située exté¬ rieurement à -l'enceinte close 1,2 formant dispositif d'équili- brage des pressions avec le milieu extérieur interdisant toute nouvelle fuite de fluide à travers la bague d'étanchéité 16 formant paroi latérale étanche.
On notera que selon les applications et le degré d'étan¬ chéité recherché, plusieurs bagues formant parois d'étanchéité successives seront montées en combinaison formant capacités successives de récupération des fuites 17, 17A, 17B,,.(non repré¬ sentées sur les dessins), chacune d'entre elles étant alors et suivant un mode avantageux de réalisation reliée de façon étan¬ che à une capacité déformable d'équilibrage des pressions 19, 19A, 19B..., par conduits etanches 18, l8A, l8B ..., chacune contenue dans un milieu environnant exerçant sur chacune d'elle une pression d'opposition propre.
Suivant un mode avantageux de réalisation les boucles flui¬ diques de transfert thermique contiennent un fluide volatil fri- gorigène en circulation sous l'action des pistons de compressions 5A, 5B, 5C, chacun étant à une phase de compression précise don¬ née par le profil de la came 12, formant pompe à chaleur multi- étagée de transfert thermique entre 1 ' évaporateur 20 et le condenseur contenu dans l'étage 3C d'évacuation thermique, successivement à travers les boucles fluidiques C1.C2, C3, chacun des pistons 5A, 5B, 5C fournissant un travail équivalent à un rapport de compression le plus faible possible afin d'optimiser le coefficient de performance , respectivement relié aux boucle fluidiques correspondants, préférentiellement constituées d'au
moins un évaporateur, un condenseur, un détenteur (éventuellemen un deshuileur) et conduits etanches de liaison de ces éléments constitutifs entre eux partiellement contenus dans les capacités
2i 3A, 3B, 3C.avec matériau, ou fluide d'accumulation thermique On notera que l'enceinte close 1. contient 1 ' évaporateur 20, élément constitutif de la capacité multi-étagée de transfert thermique 3 > lequel pourra fonctionner comme condenseur par inversion du cycle thermique à l'aide d'une vanne quatre voies (non représentée sur les dessins), comme dans le cas des dispo- sitifs pompe à chaleur connus, étant précisé que cet évaporateur
20 est placé dans une enveloppe étanche 21, comportant un matéri ou autre produit 22, destiné à absorber les calories du fuide qu le traverse par conduits 21A, et éventuellement un autre moyen •de communication Eό, formant capacité d'inertie et de stockage, de même qu'un régulateur d'évacuation de la chaleur lié à la température d' évaporation du fluide en circulation dans ledit évaporateur 20, ou de liquéfaction dans le. condenseur 20A con¬ tenu dans la capacité 3A avec matériau ou fluide d'accumulation identique 22A. Les capacités 3A, 3B, 3C avec matériau 22A, intégrant à la demande et selon les applications, les phénomènes physiques liés aux dites er.oératures d' évaporation ou de condensation de liqué faction f e.s fluides en circulation dans les boucles fluidiques respectives. Sans sortir du cadre de l'invention, on notera également qu comme le montre la figure 2 et selon un autre mode avantageux de réalisation industrielle, l'enceinte étanche 1.2 est constituée de diverses capacités formant volumes etanches, G.H.J.'K, contenant' au moins partiellement un élément constitutif du groupe oto- compresseur thermique, lesdits volumes étant séparés à la demand par les cloisons etanches El, E3, comportant chacune au moins un dispositif de récupération et de réinjection des fuites E2, E4 du type de celui décrit précédemment ( 15,16,17, 18 , 19) traversé à la demande par un desdits éléments constitutifs tel l'axe mote H •
Les dites capacités de type E2, E4 étant positionnées à la demande en tout lieu du dispositif selon l'invention afin d'isol selon les besoins, notamment de lubrification , tout élément fon tionnel ou ensemble constitutif formant le groupe moto-compresse
La combinaison de ces divers ensembles constitutifs contenus judicieusement dans les dits volumes etanches juxtaposés les uns par rapport aux autres de façon adapté, étant une caractéristique de 1' aspect modulable de la dite enceinte close 1.
5 Ainsi sous l'effet du volant d'inertie à ailettes 14, le fluide volatil traverse (flèches F.l) en circulation forcée, 1 ' éva¬ porateur 20 dont il est question ci-dessus,, contenu dans le caisso 21 contenant le matériau où fluide de stockage 22 auquel il libère ses calories et retourne au volant d'inertie (flèches F.2) par les
10 tubulures 23 prévues à cet effet . -formant turbulences .
On notera par ailleurs que l'évacuation du gaz issue des cylindres moteurs à une pression très voisine de celle de la capa¬ cité de condensation 2 élimine quasiment totalement la nécessité de détente du gaz dans la dite capacité de condensation 2 formant j volume J, ce qui favorise un bon rendement et ce grâce à l'action du dit volant d'inertie 14 à ailettes qui évacue directement le fluide d'échappement moteur dans le dit volume étanche oto-com- preseur J, sans que ce fluide soit canalisé par un conduit exté¬ rieur à l'enceinte close 1.2. - Cette version de la capacité de transfert thermique 3 donnée à titre d'exemple non limitatif peut toutefois être adaptée en vue d'applications spécifiques autres, qui pourront justifier de l'utilisation de plusieurs fluides caloporteurs différents, par exemple une boucle frigorigène fonctionnant en évacuateur calori-
2c fique les deux autres fonctionnant en production de froid.
A cet effet l'étanchéité doit être également assurée entre les différentes boucles fluidiques et le circuit thermique moteur . Selon un mode de réalisation préféré chaque piston compresseur comportera un dispositif de récupération des fuites directement Q inspiré du dispositif de récupération des fuites 155 16, 17, 18,
19 décrit précédemment, avec éventuellement une capacité contenant une huile de lubrification qui sera récupérée par un deshuileur et réinjecté par un piston de réinjection 6.
On notera que tout comme pour les pistons de réinjection, les 5 pistons compresseurs sont pourvus de moyens élastiques divers per¬ mettant un contact permanent avec les différentes cames, combinés de façon judicieuse à l'exploitation fonctionnelle des pressions des fluides contenus dans les circuits thermiques et boucles flui¬ diques et agissant sur les dits pistons compresseurs afin de ; . ,-
procurer en combinaison avec les cames profilées un fonctionnemen » du dispositif à couple constant.
On notera également que dans le but de minimiser les fuites et les frottements entre les pistons et leur cylindre, respectifs les dits pistons comportent suivant un mode de réalisation avanta geux une capsule 24 étanche et déformable sous l'effet d'un fluid volatil contenu de façon étanche dans la dite capsule 24, dont la pression varie en fonction du milieu thermique environnant le dit piston de telle sorte qu'elle exerce une poussée sur les parois d la dite capsule agissant par déformation sur les segments 25 as¬ surant auto-régulation du frottement et rattrapage de l'usure, les conduits 7A et 8 étant pourvus des capsules 25 A dont la sur¬ face de contact est adaptée afin d'éviter tout frottement exessif et montés dans les parties hautes des cylindres moteurs comme le montre les figures 1-2- 3-4;
On conclura en synthèse de la description qui vient d'être faite de l'invention que tous les phénomènes physiques et ther¬ miques liés au comportement du fluide moteur en circulation dans le circuit thermique dans sa phase de condensation puis de réin- jection ainsi que les différents trajets parcourus se déroulent à l'intérieur d'une enceinte close modulable 1,2 formant capacité intégrant en totalité les différents éléments constitutifs com¬ prenant au moins un groupe moto-compresseur à au moins trois cylindres moteur 4A, 4B, 4C avec dispositif de distribution 7A et d'échappement 8 de circulation forcée du fluide moteur par volant d'inertie 14 , et conduit d'absorption calorifique SA tcav un matériau ou autre produit adapté, 8S., à des fins de resti¬ tution de la chaleur absorbée,au fluide moteur condensé retournan au bouilleur 27, un ensemble de compression à au moins trois pistons 5A, 5B, 5C positionnés dans un plan orthogonal à celui des pistons moteurs, et autres dispositifs de récupération des fuites 15, 16,17,18,19, étant précisé que les pistons de compre¬ ssion sont reliés de façon étanche aux éléments d'une boucle fluidique multi-étagée de transfert thermique 3 formant pompe à chaleur au moins partiellement contenue par un élément 20 formant évaporateur dans l'enceinte close 1,2, les pistons de réinjection 6A,6B,6C, étant reliés à la demande et de façon étanche par conduit 28 au bouilleur 27 du fluide moteur, relié par conduit étanche 2δA-au dispositif de distributeur 7A, alors que les
, , demande aux différents circuits thermiques aspirant par conduits etanches 29, éventuellement 30,31, puis comprimant à travers les conduits etanches 32,33,34 les différents fuites de fluide et r autres .
Une telle enceinte close 1,2 formant capacité motrice et de condensation prolongée par une capacité multi-étagée de transfert thermique, constitue un ensemble absolument étanche et modulable pouvant fonctionner selon les besoins en mono-fluide, bi-fluide... lo par l'exploitation de toute source de chaleur connu et procurer une combinaison avantageuse cumulant des effets thermiques et mécaniques disponibles à toutes fins . respectivement, à partir de la capacité.3 et de l'arbre de force 11A. La combinaison de plusieurs dispositifs selon 1 ' invention procurant à la demande un l ζ ensemble d'exploitation optimale de l'énergie thermique par effet de cascade, chaque dispositif fonctionnant par l'exploitation au moins partielle de la chaleur du fluide contenu dans le dispositif qui précède.
D'autres précisions sur les différentes caractéristiques du
20 dispositif selon l'invention qui vient d'être décrite apparaîtront dans la description faite ci-après de quelques exemples choisis parmi les multiples applications du dispositif parmi lesquelles on citera notamment : a) la réalisation d'une capacité étanche et motrice de con-
25 densatioπ formant digesteur multi-fonctionnel à cycle thermody¬ namique intégré, générateur simultanément a) d'une énergie ther¬ mique distribuée à travers la capacité multi-étagée 3 dont la judicieuse répartition des éléments constitutifs permettra une exploitation optimale des différentes phases de fermentation et
30 de digestion des déchets de tous type -i'omasse, ordures ménagères, ) déchets d'élevage, matière végétale verte etc), optimisant la production de bio-gaz par un apport calorifique permanent à la température désirée étant précisé que la biomasse et autres déchets sont contenus dans une cuve de digestion et au moins partiellement
35 en contact intime avec la dite capacité de condensation 2 profilée
' r à cet effet et fournissant 1 ' apport calorifique nécessaire à la digestion anaéro.bique.
b) d'une énergie mécanique exploitable à toutes fin à partir de l'axe tournant 11A, notamment à des fins de compression du bio-gaz (production de méthane liquide ) issu de la digestion anaérobique par l'intermédiaire d'un dispositif de compression multi-étagée 35 monté sur l'axe 11A entraîné par la came 12C et pistons 36,37,38, le bio-gaz issue de la dite digestion étant comprimé par phases successives par les dits pistons compresseurs dans diverses enceintes (non représentées) jusqu'à la pression désirée (environ 150 kg/cm2), la came 12C étant profilée et positionnée angulairement de façon judicieuse avec les autres cames 12, 12A,12B de façon à optimiser le rendement global.
On notera que ce type de digesteur à cycle thermodynamique intègre. à fonctions multiples peut équiper un véhicule et fonc¬ tionner par 1 ' exploitation de la chaleur du moteur du véhicule qui par son circuit habituel de refroidissement viendra alimenter thermiquement le matériau d'accumulation 2όAj En position arrêt du véhicule une batterie d'absorbeurs de l'énergie solaire, con¬ fondue et structurée en harmonie avec le dit véhicule combinera la chaleur solaire récupérée à celle contenue dans la capacité d'accumulation 26. Compte tenu de la puissance calorifique dis¬ ponible au moteur du véhicule, plusieurs dispositifs selon l'in¬ vention peuvent se combiner à des fins multiples ; s ' échappe du grain dans des silots aménagés, en combinaison avec le digesteur, ^ et autres applications de la biomaie, production d'hydrocarbures par la combinaison d'un apport calorifique élevé (250°c) et d'une compression élevée de la dite biomasse (200 kg/cm2 ) et autres. b) La réalisation d'une chambre froide à usages multiples principalement par la récupération au moins partielle de la chaleurmotrice en circulation dans la capacité étanche et motrice de condensation 1 et à travers la capacité multi-étagée 3, et so élévation à une température exploitable à des fins domestiques (chauffage de l'eau d'un cumuluspar exemple à 100°c) sous l'ac¬ tion de l'ensemble de compression étage 5, contenu dans la dite capacité 1, combinée à la production de froid par un ensemble de compression 35 monté sur l'axe 11A et relié à diverses boucle frigorifiques, étant précisé que la capacité étanche de condensa¬ tion 2 sera au moins partiellement profilée de façon à s ' intégrer
au moins partiellement à la dite chambre froide dans la double paroi de laquelle circule éventuellement un fluide et que 1 ' ac¬ cumulateur thermique 26 sera alimenté en combinaison avec d'autre sources de chaleur, par une résistance de chauffage électrique 39 permettant d'utiliser au mieux des heures creuses du réseau électrique urbain.
Tout comme dans l'exemple précédent, cette chambre froide peut s ' adapter à un véhicule et être connecté à son circuit d'évacuation de la chaleur du moteur, formant une unité mobile
10 de production de froid destinée à toutes fins notamment à la déminéralisation de l'eau de mer par congélation. c) La réalisation d'un dispositif de climatisation des locau d'habitation permettant par inversion des cycles thermiques de la capacité 3 formant pompe à chaleur et la judicieuse disposition i r des éléments constitutifs de combiner à la demande et de façon continue par la combinaison de plusieurs sources chaudes, la production de chaleur et de froid formant un dispositif adaptable aux besoins de la climatisation en général.
On notera qu'à la demande le dispositif selon l'invention 20 pourra prévilégier soit l'ensemble capacité d'évacuation ther¬ mique 3, soit la force mécanique exploitable à partir de l'arbre 11A.
En exemple et de façon succinte on citera 1 ' application de ce dispositif à l'évacuation de la chaleur des moteurs par trans- 25 fert thermique et compressions successives à une température déterminée, à travers les étages de la capacité 3 disposées judicieusement sur la structure du véhicule à des fins d'échanges thermiques maximum avec le milieu extérieur étant bien entendu que le dispositif selon l'invention pourra fonctionner pendant 0 les périodes d'arrêt du dit véhicule autant qu'il aura de la chaleur à évacuer, et/ou en- combinaison à la demande avec un apport calorifique extérieur tel l'énergie solaire ce qui est intéressant particulièrement pour les véhicules à moteurs à turbo-compresseurs, où la climatisation continue des véhicules ç- et autres engins de chantiers, transport en commun et autres.
On citera également 1 ' intégration des dispositifs selon l'invention à une unité de pompage et d'irrigation, fonctionnant par l'adjonction d'une pompe sur l'axe 11A, formant en combinaiso capacité frigorifique à usages multiples par l'exploitation de 1 ' ensemble de compression multi-étagée 5 agissant par inversion du cycle frigorifique sur les boucles fluidiques de la capacité de transfert thermique 3 •
Sans sortir du cadre de l'invention les divers éléments constitutifs des dispositifs qui viennent d'être décrits selon l'invention à titre d'exemples pourront être remplacés par des éléments équivalents remplissant les mêmes fonctions sans chan¬ ger peur - autant la conception générale de la dite invention.
Claims
REVENDICATIONS
1 - Dispositif générateur d'énergies de type multifonction- nel combinant la production simultanée d'une énergie thermique et d'une énergie mécanique .. l'application de deux sources calorifiques de température différente agissant sur une enceint'e étanche formant capacités modulables G,H,J,K, contenant partiel¬ lement les éléments constitutifs d'un groupe moto-compresseur à cycle thermique intégré constitué en combinaison d'un ensemble moteur multicylindre (4) avec pistons coulissants (4A), (4B), (4C) positionnés de façon parrallèle les uns par rapport aux autres formant plan de référence entraînant un ensemble de com¬ pression multi-compresseurs (5) avec pistons coulissants (5A), (5B), (50) se déplaçant dans des cylindres disposés angulairement les uns par rapport aux autres,, dans un plan orthogonal au dit plan de référence moteur et relié, respectivement aux boucles fluidiques C1,C2,C3 à circuits. frigorifiques condensés partiel¬ lement dans les capacités (3A),(3B), (3C) avec matériau ou fluide d'accumulation thermique (22A) formant capacité multi-étagée de transfert thermique (3) à cycle réversible dont au moins un élément formant évaporateur (20) de la boucle fluidique (Cl) est contenu de façon étanche dans la dite enceinte close 1,2.
2 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérise en ce que les pistons compresseurs ( 5A) , ( 5B) , ( 5C) coulissants dans leurs cylindres sont entraînés par une came profilée 12, chacun se trouvant à une phase de compression différente des autres et positionnés angulairement autour de la dite came 12 solidaire d'un arbre moteur (11) qui la traverse orthogonalement formant vilebrequin relié par moyens mécaniques 9 aux pistons moteurs (4A) - (4B) - (4C).
3- Dispositif suivant la revendication 1 caractérise en ce que l'ensemble moteur (4) comporte en combinaison d'une part un élément rotatif" (7A) formant conduit unique d'alimentation chronologique des pistons moteurs (4A), (4B), (4C), contenus dans l'ensemble (4), relié par tubulure étanche (28A) à un bouilleur (27) d'autre part un élément rotatif formant conduit unique d'échappement (8) chronologique des dits pistons (4A) , (4B) , ( C) contenus dans l'ensemble 4, relié par tubulure (8A) à un volant d'inertie à ailettes (14) d'accélération de l'échappement de la
vapeur détendue dans les dits cylindres contenant les dits pistons moteurs, solidaires de l'arbre vilebrequin (il).
4 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérise en ce que 1 ' évaporateur (20) élément constitutif de la boucle fluidique (Cl) de la capacité de transfert thermique (3) pénétrant de façon étanche dans l'enceinte (1) est contenu dans un matériau d'ac¬ cumulation thermique (22) avec enveloppe 21 formant dispositif traversé par le fluide du circuit moteur en circulation forcée (fl, f2) au volant d'inertie par tubulure 23-
5 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérise en ce que le dit arbre vilebrequin 11 qui traverse au moins une paroi 1A de l'enceinte close 1,2 comporte un dispositif d'étanchéité (15), (16), (17), (18), (19) solidaire de la dite paroi (1A) cons¬ titué d'au moins deux bagues (15), (16) formant capacité étanche de •récupération des fuites (17) reliée d'une part par conduit étanche (18) à une capacité déformable (19) formant équilibrage des pressions, située extérieurement à la dite enceinte close 1,2, d'autre part par conduit étanche 29 à au moins un piston 6D. d'un ensemble de réinjection (6) à pistons coulissants (6D) (6-E), (6F) entraînés par une came (12A) solidaire de l'arbre vilebrequin (il) étant précisé que le dit ensemble de réinjection (6) avec came (12A) est contenu dans l'enceinte close (1) et que les dits pistons de réinjection des fluides sont positionnés dans un plan parrallèle au plan des compresseurs (5A), (5B), (5C) et orthogonal au plan de référence des pistons moteurs (4A), (4B), (4C) .
6 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérise en ce que tubulure 8A traverse une capacité 8C contenant un matériau ou fluide d ! accumulation thermique 8B qui absorbe la chaleur du fluide Rete d e traversant en déplacement, sous l'effet de la rotation -du volant 14, la dite capacité 8C se prolongeant par une tubulure 8D jusqu'au dit volant d'inertie d '-accélération de 1 ' échappement du fluide moteur détendu dans les cylindres avec pistons moteur 4A, 4B,4C. et la- restitue! a.u fluide condensé traversant le tubulures 8 E. 7 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérise en ce que l'arbre vilebrequin 11 comporte une came profilée 12B
d'entraînement d'un ensemble de réinjection 6 et pistons coulis¬ sants 6A,6B,6C positionnés dans un plan parrallèle au plan des compresseurs 5A, 5B, 5C et orthogonal au plan de référence des pistons moteurs 4A, 4B,4C, les dits pistons de réinjection refoulant de façon étanche à travers le conduit 28 prolongé des tubulures' 8E traversant le matériau ou fluide d'accumulation thermique 8B contenu dans la capacité 8C, le fluide moteur condensé dans le bouilleur 27.
8 - Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé en ce qu'au moins un des conduits 7A, 8, est relié par chaîne 9A à un galet 9B solidaires de l'arbre 11, étant précisé que ce dit tiroir entraîne l'autre par cinématique 9C.
9 - Dispositif suivant les revendications 1 et 3 caractérise en ce que les conduits 7A et 8 sont en communication chronolo- gique avec les pistons moteurs 4A,4B, 4C, par les orifices 4D, contenant des capsules creuses 25A, dont une face est en contact intime avec les dits conduits, alors que la face opposée est en contact avec le fluide moteur en circulation dans les cylindres des pistons moteurs 4A,4B,4C- , 10 - Dispositif suivant la revendication 1 , caractérise en ce que les pistons coulissants moteurs et compresseurs comporten-t une capsule étanche et déformable 24, en contact intime avec les segments 25, et contiennent un fluide volatil frigorigène.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT86905867T ATE52570T1 (de) | 1985-10-16 | 1986-10-16 | Erzeuger von energie unterschiedlicher art mit einbezogenem waermekreislauf. |
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Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| FR85/15545 | 1985-10-16 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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