WO2004079194A2 - Hydraulic pump and hydraulic system comprising said pump - Google Patents

Hydraulic pump and hydraulic system comprising said pump Download PDF

Info

Publication number
WO2004079194A2
WO2004079194A2 PCT/FR2004/000461 FR2004000461W WO2004079194A2 WO 2004079194 A2 WO2004079194 A2 WO 2004079194A2 FR 2004000461 W FR2004000461 W FR 2004000461W WO 2004079194 A2 WO2004079194 A2 WO 2004079194A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
liquid
hydraulic
pumping
piston
Prior art date
Application number
PCT/FR2004/000461
Other languages
French (fr)
Other versions
WO2004079194A3 (en
Inventor
Pierre Bignon
Original Assignee
Pierre Bignon
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0302514A external-priority patent/FR2851795B1/en
Application filed by Pierre Bignon filed Critical Pierre Bignon
Publication of WO2004079194A2 publication Critical patent/WO2004079194A2/en
Publication of WO2004079194A3 publication Critical patent/WO2004079194A3/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B19/00Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00
    • F04B19/20Other positive-displacement pumps
    • F04B19/24Pumping by heat expansion of pumped fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/006Solar operated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F5/00Elements specially adapted for movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/08Fluid driving means, e.g. pumps, fans

Definitions

  • Hydraulic pump and hydraulic installation comprising such a pump
  • the present invention relates to a hydraulic pump of the type comprising, in at least one copy:
  • the term "hydraulic" should be considered here in its broadest sense, the pumped liquid is not limited to water and can be, for example, oil or fuel.
  • the present invention provides a pump of the type indicated in the preamble, characterized in that the driving means comprise: a driving cylinder and a driving piston mounted to slide in the driving cylinder and delimiting therein a sealed driving chamber, kinematic connection means between the driving piston and the pumping piston, so that an increase in volume of the driving chamber corresponds to a reduction in volume of the pumping chamber and vice versa,
  • thermodynamic solar cold either by direct linear compression of jack to jack, or by replacing the electric motor generally chosen for drive the compressor of a refrigeration machine by a hydraulic motor, thus constituting the means consuming hydraulic fluid, which in particular makes it possible to use solar energy, as a hot source, to produce cold in an air conditioning installation , whose energy demand is higher when there is a lot of sun, that is to say precisely at times when we can have more solar energy.
  • the power of a hydraulic motor thus supplied by a pump according to the invention can also be used to assist a heat engine by using the thermal energy of the exhaust gases or the coolant of this engine.
  • the heat of the exhaust gases or of the coolant of the heat engine is converted into hydraulic pressure by the pump according to the invention, and the hydraulic motor driven by this pressure makes it possible to lighten the load of the engine and allowing it to consume less fuel pollutant or, in the case of a refrigerated vehicle, to 'operate the compressor thereof.
  • the application on a boat can be interesting because the cold source can then be in the flotation water.
  • a hydraulic motor powered by a pump according to the invention can also control a generator in the presence of geothermal resources, or in any place of heat production such as the food industry, for example for the production of cold necessary for the preservation of food at the end of production lines, or even near nuclear power plants, which produce a lot of recyclable hot water before being evacuated to rivers.
  • the hydraulic energy supplied by the pump according to the invention can also be used to directly drive the piston of a compressor in an air conditioning system, or to bring the fuel used to supply an engine to the required pressure. thermal, in particular with common rail.
  • the hot or cold sources necessary to operate the pump according to the invention when it is intended to supply energy to a refrigerating machine or a heat pump can be borrowed in part from these machines, since the condenser and the the above-mentioned evaporator can respectively form an integral part of the refrigerating machine or the heat pump, which makes it possible, in particularly hot or particularly cold countries, to operate such a refrigerating machine or such a heat pump with little or no d non-renewable energy, allowing almost free energy production from air conditioning.
  • the thermal expansion and thermal contraction of alternating high thermal expansion coefficient to allow liquid to develop a power as great as possible it preferably selects such a liquid having a coefficient of thermal expansion of at least 1/1000 per ° C, and for example a liquid chosen from a group comprising anhydrous alcohol and fuel oil.
  • the driving chamber and the driving piston may have a cross section identical to, or even greater than, that of the pumping chamber and the pumping piston.
  • the driving chamber and the driving piston preferably have a cross section greater than that of the pumping and pumping piston.
  • the driving piston and the pumping piston to be constituted by two stages of the same differential piston and for the driving chamber and the pumping chamber to be constituted by two chambers, mutually aligned and separated from each other by the differential piston, of the same cylinder constituting the engine cylinder and the pumping cylinder.
  • the consumer means comprise a hydraulic pressure accumulator, interposed between them and the hydraulic connection means between the pumping chamber and them, which makes it possible to supply the means themselves consuming hydraulic energy at a substantially constant pressure despite the reciprocating movement of the or each pumping piston.
  • the pumping chamber, the corresponding hydraulic connection means, comprising the corresponding non-return means, the reservoir and the consumer means constitute in some applications an open circuit, as is the case when the hydraulic pump according to the invention is used to draw some water.
  • the pumping chamber, the corresponding hydraulic connection means, comprising the anti- corresponding return, the tank and the consuming means, including the possible hydraulic pressure accumulator constitute a closed circuit in which, thus, fully controls the nature and cleanliness of the hydraulic fluid.
  • the means for placing the liquid with a high coefficient of thermal expansion in heat exchange relation alternately with a hot source, while it is enclosed in said enclosure and under conditions such that it remains in the liquid state, by placing the tube bundle in heat exchange relationship with said hot source, and with a cold source can be in various forms, from which a person skilled in the art will choose the most suitable depending on the application envisaged for the present invention.
  • these means comprise means for placing the tube bundle in heat exchange relation alternately with a hot source and with a cold source.
  • the hydraulic fluid with a high coefficient of thermal expansion then remains permanently enclosed in the closed enclosure constituted by the driving chamber, the tubular bundle and the connecting pipe between them, in order to undergo an alternation of thermal expansions and thermal contractions or withdrawals. , accompanied by alternating thrusts and pulls applied to the working piston by this liquid.
  • the action of the latter on the driving piston, in the direction of traction, can advantageously be assisted by elastic return means of the driving piston.
  • Various means can be chosen to place the tube bundle in heat exchange relationship alternately with the hot source and with the cold source and, in particular, provide a fixed tubular bundle on which, alternatively, a flow of a coolant, liquid or gaseous, from the cold source and a flow of a heat transfer fluid, liquid or gaseous, from the hot source.
  • the use of such an alternating flow slows down the operating cycle of the pump according to the invention, and the alternating presence of a hot, liquid or gaseous heat transfer fluid and a cold, liquid or gaseous heat transfer fluid, in the same enclosure causes significant energy losses, and it is preferred to make the means for placing the tube bundle in heat exchange relation alternately with the hot source and with the cold source in a form comprising: a divided tank by a horizontal partition, thermally insulating, in a lower chamber and an upper chamber, - means for circulation of a heat transfer fluid, chosen from a group comprising liquids and gases, between the lower chamber and the cold source, means circulation of a heat transfer fluid, chosen from a group comprising liquids and gases, between the upper chamber and the hot source, and
  • the tube bundle comprising at least one copy of a vertical tube freely passing through the partition through a corresponding orifice, between a high position, in which he bathes in the upper chamber, and a low position, in which it bathes in the lower chamber.
  • the means for moving the tubular bundle back and forth vertically comprise a hydraulic cylinder and controlled distributor means for supplying the cylinder with hydraulic liquid, which advantageously comes from the reservoir in the case where the pumping, the corresponding hydraulic connection means, comprising the corresponding non-return means, the reservoir and the consuming means, including the possible hydraulic pressure accumulator, constitute a closed circuit in which the hydraulic fluid in the reservoir retains sufficient pressure to be so used.
  • these means comprise means for placing the tubular bundle in permanent relation of heat exchange with the hot source and means for repetitively replacing, in the tubular bundle, liquid with a high coefficient of thermal expansion thus heated by liquid with a high coefficient of thermal expansion previously placed in heat exchange relationship with the cold source.
  • the operation of this embodiment is quite similar to that of the above embodiment, in which the tube bundle is placed in heat exchange relationship alternately with the hot source and with the cold source.
  • the liquid with a high coefficient of thermal expansion previously exposed to cold, undergoes a heating and expands, in a way that can only be compensated by a movement of the driving piston in the direction of an increase in the volume of the driving chamber.
  • Subsequent replacement of the liquid with a high coefficient of thermal expansion thus reheated by similar cooler liquid makes it possible to replace the tube bundle in conditions similar to those of temporary exposure to the cold source.
  • the means for repetitively replacing the liquid with a high coefficient of thermal expansion in the tube bundle comprise a circuit of liquid with a high coefficient of thermal expansion outside the tube bundle, comprising means for heat exchange with the cold source, connected in series with the tube bundle and means for, alternatively, fluidly connecting the heat exchange means to one zone of the tube bundle by opening another zone of the latter to a discharge of liquid with a high coefficient of thermal expansion, and close said zones of the tube bundle, these means can be constituted for example by controlled valves opening and closing simultaneously, at least approximately, as a function of the pressure of the liquid with a high coefficient of thermal expansion in said closed enclosure.
  • Said outlet is preferably connected to a reservoir of liquid with a high coefficient of thermal expansion, connected in series with the heat exchange means with the cold source.
  • the liquid with a high coefficient of thermal expansion consists of the hydraulic liquid to be pumped itself, for example fuel in the application of a pump according to the invention to the supply of a heat engine, in which case a single tank is used to supply the tube bundle, that is to say the driving chamber, and the pumping chamber.
  • a differential piston to constitute on one side the driving piston and on the other the pumping piston is then particularly appropriate, since possible leaks, along this piston, between the driving chamber and the chamber of pumping remain without consequence on the nature of the hydraulic fluid pumped, and can be compensated for each repetitive replacement of the same liquid, as a liquid with high coefficient of thermal expansion, inside the tube bundle.
  • a pump according to the invention generally does not only serve to supply energy to the consuming means but can cooperate with them in a more complete manner
  • the present invention also extends to a installation comprising a hydraulic pump according to the invention, associated with a hydraulic fluid reservoir and with means consuming hydraulic fluid, in particular chosen, by way of nonlimiting example, from a group comprising hydraulic motors and compressors driven hydraulically , in particular as components of air conditioning systems for living quarters or for the interior of a vehicle, or for the refrigerated transport of goods, and devices for injecting or spraying liquid under high pressure, in particular as components for installations for supplying combustion engines with fuel, such as supplies by common rail, often designated by the expression in English-language "common rail", or installations for cutting with water under high pressure.
  • FIG. 1 schematically illustrates an installation implementing a hydraulic pump according to the invention, comprising three pumping pistons and used for the supply, in hydraulic fluid circulating in closed circuit, of a hydraulic motor such as a gear motor .
  • a pump according to the invention could also include a single pumping piston, or any other desired number of pumping pistons, and have applications other than supplying a hydraulic motor with hydraulic fluid, as indicated above.
  • FIG. 2 schematically illustrates an installation implementing a hydraulic pump according to the invention comprising a single pumping piston and used for the supply of hydraulic liquid to the compressor of a cabin air conditioning installation of a combustion engine vehicle , at the pressure and flow required to drive this compressor.
  • FIG. 3 schematically illustrates an installation implementing a hydraulic pump according to the invention for supplying fuel, at the required pressure and flow rate, to a common fuel injection rail under high pressure. a heat engine, the coolant or exhaust gases of which are used as heat transfer fluid for passing through the tubular bundles of the heat exchanger of the pump according to the invention.
  • FIG. 1 where the hydraulic pump according to the invention has been designated by 45, which comprises, in the same body not shown or in separate respective bodies also not shown, three cylinders not stepped referenced, each group, aligned along the same longitudinal axis, a driving cylinder 27 and a pumping cylinder 20 which has a greater cross section, and preferably much greater, for example in a ratio of 10 to 1, than that of the driving cylinder 27.
  • each of these cylinders 27 and 20 is mounted in the longitudinal sliding a transverse piston of respectively corresponding section, namely a driving piston 28 delimiting inside the driving cylinder 27 a driving chamber 29 and a pumping piston 21 delimiting in the pumping cylinder 20 a pumping chamber 22.
  • the two pistons 28 and 21 thus associated are rigidly linked together by means shown diagrammatically at 30, for example due to an embodiment in the form of two stages of the same differential piston separating from one another the chambers 29 and 22, mutually aligned, so that at the longitudinal sliding of the differential piston in one direction corresponds to an increase in volume of one of these chambers and a simultaneous reduction in the volume of the other chamber, and vice versa.
  • means are provided for resiliently returning the differential piston to a position corresponding to a minimum volume of the driving chamber 29; these means have been illustrated in FIG. 1 in the form of a helical spring 61 working under compression, housed coaxially with the piston in each pumping chamber 22, respectively.
  • Such longitudinal sliding of the differential piston, grouping the driving piston 28 and the pumping piston 21, are caused in accordance with the present invention by means of a liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion, for example at least equal to 1 in 1000 by degree Celsius, such as anhydrous alcohol or fuel oil, filling a closed enclosure of which the motor chamber 29 is a part and which is introduced or extracted therefrom by motor means 26 which are characteristic of the present invention and will be described later, to animate the driving piston 28 and, with it, the pumping piston 21 with a movement alternating longitudinal sliding in the respective cylinder 27, 20, so as to cause, by the alternating variations in volume of the pumping chamber
  • the liquid 11 advantageously consists of a hydraulic oil of known type whereas, in other applications, it could be water, as would be the case for example in an application for raising water for irrigation purposes or in an application for cutting water parts, or a fuel in an application for water supply of very high pressure fuel to a common rail thermal engine, these examples being in no way limiting.
  • the hydraulic fluid 11 evolves in a closed circuit comprising: - a reservoir 6 maintained at a pressure higher than atmospheric pressure and for example of the order of 2 bars, which will be considered as low pressure in comparison with the other pressures used, as will emerge from the following description, - a pipe 23 for hydraulic connection between the tank 6 and the pumping chamber 22, this pipe
  • a hydraulic accumulator 8 which is preferably provided and which is interposed in the line 25 between the non-return valve 16 and the hydraulic motor 7 and is brought to a pressure higher than that of the tank 6 and considered as average in comparison with the other pressures implemented by the device, and for example of the order of 200 bars, - an unreferenced pipe returning the hydraulic motor 7 to the tank 6, comprising a non-return valve 46 passing towards this tank 6 and, between the non-return valve 46 and the tank 6, a pressure limiter 13 set to the low pressure which it is desired to have in the tank 6, namely 2 bars in the digital example chosen.
  • Another pressure relief valve 12, set to the medium pressure which it is desired to have in the accumulator 8, namely 200 bars in this digital example, is provided in a bypass starting from the pipe 25 between the non-return valve 16 and the pressure accumulator 8 and terminating between the non-return valve 46 and the pressure limiter 13.
  • the reservoir 6 could be constituted for example by the groundwater or by a tarpaulin and the pipe 25 could be '' open freely during use, without pressure accumulator 8 or return to the water table or tarpaulin serving as a reservoir 6.
  • Line 25 could also open freely for use in other applications, such as water cutting and fuel injection.
  • the pump 45 comprises several pumping chambers 22, these are connected in parallel, by means of respective non-return valves 16 and 24 and respective branches of the lines 23 and 25 between the reservoir 6 and the pressure accumulator 8 or, in the absence of the latter, the means consuming hydraulic fluid 11, here constituted by the hydraulic motor 7.
  • the drive chambers 29 form part of a respective closed enclosure filled with hydraulic liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion, serving as the working fluid, the differential pistons each consisting of a driving piston 28 and a pumping piston 21 which can thus be controlled in synchronism, as illustrated for the two lower differential pistons, or in phase opposition, as illustrated for the two differential pistons superiors, or according to any desired sequencing according to the envisaged application, as a person skilled in the art will readily understand.
  • each of the motor chambers 29 respectively belongs is further constituted by a respective tubular bundle 32 of heat exchange, an embodiment of which will be detailed below, and by a respective pipe 31 for hydraulic connection between this heat exchanger 32 and the driving chamber 29.
  • a pressure limiter 9 adjusted to a comparatively high pressure, for example of 2000 bars, the liquid with a high coefficient of thermal expansion present in the closed enclosure constituted by the chamber 29, the pipe 31 and the corresponding heat exchanger 32 respectively can be brought to even higher pressures, depending on which the materials of these different components must be chosen.
  • the pipe 31 for producing the heat exchanger 32, beryllium copper or certain molybdenum alloys, which have both sufficient mechanical strength and good thermal conductivity; the pipe 31, at least partially flexible for reasons which will appear later, must also be made of a material capable of withstanding the pressures brought into play in the liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion.
  • each heat exchanger 32 consists of a bundle of vertical tubes, for example with a length of 700 mm for an inside diameter of 2 mm and an outside diameter of 6 mm, by example at the rate of 12 rows of 20 tubes 43 closed at their lower end and communicating with each other, at their upper end, by a manifold into which the pipe 31 opens and which also ensures the mutual mechanical connection of the tubes 43.
  • Each of the bundles heat exchange tubular 32 thus formed is placed inside of a respective tank 33, divided by a horizontal thermally insulating partition 34, pierced with as many orifices 44 as there are tubes 43, so that each tube 43 passes right through the partition 44 by an orifice 44 respectively , under conditions suitable for ensuring as good a seal as possible between the partition 34 and each tube 43.
  • the partition 34 subdivides the corresponding tank 33 into a lower chamber 35 and into an upper chamber 36 containing a respective heat transfer liquid 41, 42 which may be of the same nature, and for example be water.
  • a cold source 5 which may be of any of the aforementioned types, or of another type, and which makes it possible to circulate the heat transfer liquid 41, which is comparatively cold, in the chamber lower 35.
  • the hot source 4 can be of any of the aforementioned types, or else of a different type.
  • means are provided for moving each tube bundle 32, here independently of one another, back and forth vertically inside the tank 33 respectively corresponding, between a high position, in which this tubular bundle 32 bathes almost entirely in the hot liquid 42 inside the upper chamber 36, only the lower ends of the tubes 43 still being engaged in the orifices 44 of the partition 34, as c 'is the case of the tubular bundle 32 illustrated on the left of the figure, and a low position, illustrated with regard to the two tubular bundles situated on the right of the figure, in which the tubular bundles 32 are almost entirely immersed in the heat transfer liquid 41 to 1 inside the lower chamber 35, only the collector, suitably thermally insulated, then being placed above the partition 34.
  • cylinders 15 are provided, each of which is associated with one, respective, beams tubular 32 and is disposed above the corresponding tray 33.
  • Each of the jacks 15 is vertical and internally comprises a horizontal piston 52 connected to the collector of the tube bundle 32 respectively corresponding by a vertical rod 50.
  • the corresponding piston 52 separates two chambers 53, 54 each of which is connected, by a respective pipe 48, 49, to a hydraulic distributor 14 making it possible to introduce in a controlled manner, alternately inside of chamber 54 and inside chamber 53 of each jack 15, leaving the other chamber thereof to the exhaust, a hydraulic fluid which may be different from hydraulic fluid 11, in particular when the conditions d application of the pump according to the invention 45 do not allow the fluid 11 to be used to supply the jacks 15, but which, in the example illustrated, is constituted by this fluid 11, brought to the distributor 14, from the reservoir 6 , by a pipe 47 for example connected to one of the pipes 23, between the tank 6 and the corresponding non-return valve 24.
  • the dispenser 14 the embodiment and control of which falls within the normal abilities of a person skilled in the art, can be programmed to cause in-phase, in-phase opposition or with a determined phase shift back and forth movements.
  • the changes of state of the distributor 14, for this purpose can advantageously be brought about, automatically, under the control of end-of-travel detectors excited by the arrival of each tube bundle 32 respectively in the high position and in the low position, by the fluid 11 itself when this fluid is used to supply the cylinders 15.
  • Other means can however be used for this purpose, it being understood that preferably means which will be chosen, such as those which have just been described, draw their energy from the installation itself, that is to say ensure that it has autonomy of operation.
  • FIG. 2 illustrates the application of a hydraulic pump 55 according to the invention to the supply, with hydraulic fluid 56 such as hydraulic oil, of the compressor 57 or 58 of an air conditioning installation of the passenger compartment of a thermal engine vehicle, at a pressure and a flow required to drive this compressor either directly, if this compressor is produced in the form of a cylinder 57 for compressing a refrigerant 59, or indirectly , namely by means of a traditional hydraulic motor 60 driving a compressor itself 58.
  • hydraulic fluid 56 such as hydraulic oil
  • the pump 55 is in every way similar to the pump 45 described with reference to FIG. 1, so that the same reference numerals have been kept to designate the different components.
  • this pump 55 comprises a single pumping piston 21 and a single driving piston 28, rigidly coupled, as shown schematically at 30, for example in the form a differential piston, the part constituting the pumping piston 21 has a cross section greater than its part constituting the driving piston 28.
  • the pumping piston 21 and the driving piston 28 delimit respectively, in a pumping cylinder 20 and in a cylinder motor 27, of corresponding respective section, a sealed pumping chamber 22 and a sealed motor chamber 29, the volumes of which vary in opposite directions when the pistons 21 and 28 move in unison, in one direction or the other.
  • the chamber 22 houses means for elastic biasing of the pumping piston 21 to a position corresponding to a maximum volume of this pumping chamber 22, that is to say also for elastic biasing of the driving piston 28 to a position of minimum volume of the driving chamber 29, these elastic return means being illustrated in the form of a helical spring 61 housed coaxially with the piston 21 in the chamber 22.
  • This chamber 22 is connected, by a “go” circuit 62, comprising a non-return valve 63 passing from the chamber 22 to this go circuit 62, or to the hydraulic motor 60, in a non-detailed manner but easily deducible from the description of the Figure 1, either to a chamber 64 of the compressor cylinder 57 and, in parallel, to a hydraulic motor 65 for driving a ventilation turbine.
  • the outward circuit 62 includes a buffer accumulator 71 connected in bypass between the non-return valve 63 and either the hydraulic motor 60 or the chamber 64 of the compressor cylinder 57 and the hydraulic motor 65.
  • the chamber 64 is delimited, inside a body 66 of the jack 67, by a piston 67 delimiting, opposite to the chamber 64 in the body 66, a chamber 68 for receiving and compressing the fluid refrigerant 59.
  • the piston 67 has a uniform section and the two chambers 64 and 68 have the same section, so that the pressure communicated by the pumping piston 21 to the hydraulic fluid 56 is fully transmitted to the refrigerant 59.
  • the chamber 68 is itself connected to a circuit (not shown, traditional), for the evolution of the refrigerant 59.
  • the chamber 64 of the compressor cylinder 57 and the hydraulic motor 65, or the hydraulic motor 60 are also connected to the chamber 22 of the pump 55 by a "return" circuit. 69 comparable to that which has been described with reference to FIG. 1 and comprising in particular, like this one, a hydraulic fluid reservoir 56, not shown, and a non-return valve 70 passing towards the chamber 22.
  • a hydraulic fluid reservoir 56 not shown
  • a non-return valve 70 passing towards the chamber 22.
  • the driving chamber 29 of the pump 55 is connected by a pipe 72 to a tubular bundle 73 with which this pipe 72 and the driving chamber 29 constitute, this time no longer permanently but temporarily, repetitively, a closed enclosure filled with a hydraulic liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion, such as alcohol or fuel oil.
  • the tube bundle 73 comprises a multitude of tubes 74 for example rectilinear, mutually parallel, having two ends at each of which they are connected to the corresponding ends of the other tubes 74 by a respective manifold 75, 76 connected elsewhere. , by a respective orifice 77, 78, to a respective piloted valve 79, 80 opening opposite to the corresponding orifice 77, 78 in a respective pipe 83, 84.
  • the two valves 79 and 80 are controlled by a pressure relief valve 85 to which they are connected, in common, by a respective pipe or control line 81 and 82 and which is interposed in a pipe 86 leading from the manifold 75 to the pipe 72 which , thus, is permanently connected to this collector 75.
  • lines 72 and 86 are connected, by means of a non-return valve 87 passing from this connection, to a line 88 comprising a pressure accumulator 89 in bypass and leading to another controlled valve 90 via a pipe or steering line 91 derived from pipe 82.
  • This valve 90 communicates, in a controlled manner, the pipe 88 with a pipe 92 leading to a chamber 93 delimited in a sealed manner, inside a cylinder body 94, by a piston 95 rigidly connected, by a rod 96, to a piston 97 having a section larger than that of the piston 95 and mounted meanwhile to the sealed sliding inside a pump body 98 in which this piston 97 separates one from the other a chamber 99 suction and a liquid discharge chamber 100 with a high coefficient of thermal expansion 10.
  • the chambers 99 and 100 are arranged respectively on the same side of the piston 97 as the piston 95 and on the opposite side, so that the respective volumes chambers 99 and 93 vary in the same direction, opposite to the direction of variation of the volume of chamber 100, when the piston 95 and 97 move unison.
  • Elastic means illustrated in the form of a helical spring 101 disposed inside the delivery chamber 100, coaxially with the piston 97, urge this piston 97 and, with it, the piston 95, in the direction of a reduction in volume of chambers 93 and 99, that is to say also of an increase in volume of chamber 100.
  • the discharge chamber 100 is permanently connected to the valve controlled 80 by the pipe 84 while the suction chamber 99 is connected, by means of a non-return valve 103 passing towards it, to a pipe 104 connected , where appropriate by means of a buffer tank 157 of liquid 10, at an outlet 105 of a heat exchanger 106 furthermore having an inlet 107 connected by line 83 to the piloted valve 79.
  • Line 84, chambers 99 and 100, non-return valve 103, line 104, heat exchanger 106 and line 83 thus constitute a circuit external to the tube bundle 73, and this circuit, closed, is filled with the liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion serving to animate the pump 55 with a pumping movement possibly with the exception of the buffer tank 157 which can be opened to the open air.
  • the tubular bundle 73 is permanently exposed to a hot source, shown diagrammatically at 108 and constituted by the exhaust gas from the vehicle's heat engine, while the heat exchanger 106 is permanently exposed to a cold source, shown diagrammatically at 153 and constituted for example by ambient air, possibly driven by a fan 109.
  • the triggering of the pressure limiter 85 causes the opening of the piloted valves 79 and 80 which open the closed enclosure composed by the tubular bundle 73, the lines 86 and 72 and the motor chamber 29 of the pump 55; by the same action, the piloted valve 90 allows the passage of the liquid 10 under pressure contained in the accumulator 89, and a joint movement of the pistons 95 and 96 in the direction of a suction, from the tank 157, a liquid from the heat exchanger 106 and a discharge to the tubular exchanger 73 of an amount of this liquid 10, the energy of which due to expansion will cause, as soon as the valves 79, 80 and 90 are closed, the motor piston 28 slides in the direction of reducing the volume of the pumping chamber 22 and a discharge of hydraulic fluid 56 to the compressor cylinder 57 and the hydraulic motor 65 or to the hydraulic motor 60, the return movement of the pistons 21 and 28 then being facilitated by the spring 22 and that of the pistons 97 and 95 caused by the spring 101.
  • the cross section of the pumping piston 21 is greater than that of the driving piston 28, the pressure of the liquid pumped hydraulics, such as oil 56, is lower than that of the liquid with a high coefficient of thermal expansion animating the driving piston 28.
  • the adoption of identical sections for the driving piston and for the pumping piston would cause a identity between the respective pressures of the hydraulic fluid pumped and the liquid with a high coefficient of thermal expansion serving as a motor.
  • the hydraulic pump according to the invention 110 used to supply fuel 151 under high pressure to a common rail 152 for supplying a heat engine, comprises, for example in the same body, a cylinder of pumping 20 and an engine cylinder 27 placed coaxially, in the extension of one another, as described above, but it is now the engine cylinder 27 which has a larger section than that of the cylinder pumping 20.
  • the driving piston 28 has a cross section greater than that of the pumping piston 21, these two pistons remaining rigidly connected, with respect to joint sliding in the respective cylinder, being constituted for example by two stages of the same piston stage, as shown diagrammatically at 30 in FIG. 3, as in FIG. 1.
  • the two pistons 21 and 28 delimit in a sealed manner, in the corresponding cylinder 20, 27, a chamber 22, 29 which constitutes respectively a pumping chamber and a driving chamber.
  • Elastic return means illustrated in the form of a helical spring 123 disposed inside the engine cylinder 27, opposite the driving chamber 29 relative to the engine piston 28, ensure a joint return of the pistons 21 and 28 in a position corresponding to a minimum volume of the drive chamber 29 and to a maximum volume of the pumping chamber 22.
  • liquid 151 namely a fuel such as fuel oil, which constitutes both the hydraulic fluid pumped and the liquid with a high coefficient of thermal expansion used to cause pumping.
  • This fuel 151 is received in a traditional tank 111, and it is connected by a line 112 to the pumping chamber 22, in which this line 112 opens by a non-return valve 113 passing towards this room 22.
  • the suction chamber 119 is arranged, inside a pump body 120 at any point comparable to the pump body 98, by subdivision of the interior of this pump body by means of a delivery piston and suction 121 at any point comparable to the piston 97 and, in particular, comprising like the latter 155 non-return valves passing from the suction chamber 119 to a discharge chamber 122 disposed opposite the piston 121 by relative to the suction chamber 119 and in every respect comparable to the discharge chamber 100.
  • the piston 121 is rigidly connected, on the side of the suction chamber 119, to a rod 124, of lower section, constituting a piston at any point comparable to the piston 95, and sealingly closing a chamber 127 disposed opposite the piston 121 relative to this rod 124, inside a cylinder body which merges here with the pump body 120, just as the jack body 94 can merge with the pump body 98.
  • the rod 124 has a tubular shape so as to delimit a coaxial passage 158 which, at one end for securing the rod 124 with the piston 121, opens opposite one of the non-return valves 155 thereof. , on the side of the chamber 119. At the opposite end of the rod 124, towards the chamber 127, this passage 158 opens out by means of a valve having a head 126 housed in the chamber 127 and having a section smaller than that of this chamber 127 and of the piston constituted by the rod 124.
  • a spring 159 working under compression between the rod 124 and the head of the valve 126, tends to keep the latter spaced from the rod 124, that is to say that is, to keep the passage 158 open towards the chamber 127; however, pressure applied to the valve head 126, towards the rod 124, makes it possible to close the passage 158 at this end of the latter.
  • the chamber 127 is connected, by a pipe 128 at all points similar to the pipe 92, to a piloted valve 129 at all points comparable to the piloted valve 90, the piloting of this valve 129 being effected by connection of the latter, by a line or control line 130 at any point comparable to line 91, to a pressure limiter 131 at any point comparable to pressure limiter 85 and, like this, inserted in series in a line 132 leading to the driving chamber 29 of the pump 110 and coming from a manifold 133 at any point comparable to the manifold 75.
  • this manifold 133 is interposed between this manifold 133 and the pipe 132 comprising the pressure limiter 131 between this manifold 133 and the pipe 132.
  • This manifold 133 is also connected to the controlled valve 129 by a pipe 135 at any point comparable to line 88 and, in particular, including like the latter a secondary accumulator 136 intended to facilitate the operation of the piston 121, by action on the piston 126 inside the chamber 127, and a check valve -return 137, at any point comparable to the non-return valve 87, between the connection of this accumulator 136 in bypass and the connection to the manifold 133, namely more precisely at the connection of e the pipe 135 with this manifold 133 in the example illustrated, this non-return valve 137 passing in a direction going from the manifold 133 towards the pipe 135.
  • the manifold 133 is fluidly connected to the corresponding ends of tubes 138, for example rectilinear and mutually parallel, together constituting a tubular heat exchange bundle 139, moreover comprising another manifold 140 fluidly connected to the opposite ends of the tubes 138 and comparable, in this, to the collector 76 of the tube bundle 73.
  • the method of connecting the two collectors 133 and 140 to the other components is different from that of the collectors 75 and 76 of the tube bundle 73 described with reference to FIG. 2.
  • the manifold 133 is permanently fluidly connected to the chamber 122 discharge via non-return valves 141 passing from the discharge chamber 122 to this manifold 133.
  • the manifold 140 has at least one, and preferably two orifices 142 opening, by a check valve respective return 143 piloted by the pressure limiter 131 to which it is connected by a pilot line or line 144 connected in bypass to the pipe 130, between the pressure limiter 131 and the piloted valve 129, and serving in parallel the two valves 143, on a respective pipe 145 leading to an inlet 146 of a heat exchanger 147 at any point comparable to the heat exchanger 106 and, in particular, bathing like this in the ambient air 153, possibly forced by a fan 156.
  • This heat exchanger 147 thus exposed to a cold source constituted by the ambient air, also has an outlet 148 through which a pipe is connected to it 149 back to the tank 111.
  • the hot source is itself constituted, in this example, by the exhaust gases 154 of the heat engine, bathing the tubular bundle 139.
  • the tubular bundle 139 is housed in a cavity leaktight 150 in which the exhaust gases 154 from the heat engine are circulated, perpendicular to the tubes 138, by bringing these exhaust gas 154 in the cavity 150 by means of an inlet nozzle 151 connected to the exhaust manifold, not shown, of the engine block, and by removing these exhaust gases from the cavity 150 by a outlet end piece 152 connected in turn to the exhaust pipe, the end pieces 151 and 152 being arranged in mutually opposite positions relative to the tube bundle 139.
  • the hot source could also, in this case, be constituted by the liquid of the cooling circuit of the heat engine, in which case the nozzles 151 and 152 would be connected respectively to an outlet of this liquid outside the engine block and to the associated radiator. to the engine, just as this liquid could be used as a hot source in the case of an installation of the type described with reference to FIG. 2.
  • the liquid with a high coefficient of thermal expansion in this case the fuel 151, is enclosed in an enclosure which it fills completely and which is made up by the tubes 138 of the tube bundle 139, the two collectors 133 and 140, the line 135 with its secondary accumulator 136, the line 132 with the pressure limiter 131 and the driving chamber 29 so that, by heating up by heat exchange with the exhaust gases 154, this liquid with a high coefficient of thermal expansion expands under conditions such that this expansion can only be compensated for by an increase in the volume of the chamber m otrice 29, that is to say by a delivery of fuel to the line 114 from the pumping chamber 22, while the piston 121 returns under the action of the spring 101 to a position corresponding to a minimum volume of the suction chamber 119 and at a maximum volume of the discharge chamber 122; the valve head 126, returned to its position for opening the passage 158 by the spring 159, then allows the fuel contained in the chamber
  • the driving piston 28 and the pumping piston 21 return to their positions of minimum volume of the driving chamber 29 and of maximum volume of the pumping chamber 22, in causing the aspiration of fuel therein, under the effect of the spring 123 and the thermal shrinkage of the fuel in the line 132, returning to ambient temperature.
  • an auxiliary device to cause this injection in period starting the heat engine, that is to say while the coolant thereof is still at room temperature and there is no exhaust gas.
  • Such an auxiliary device can also be used in the event of operation of the heat engine in hot weather, that is to say if the ambient temperature becomes too close to the temperature of the coolant of the heat engine or of the exhaust gases.
  • It can be either a traditional device, connected to the supply line 114 of the ramp 152 in parallel with the pump 110 according to the invention, or an auxiliary device controlled by heating, for example by Joule effect , fuel 151 inside the tube bundle 139 while the valves 129 and 143 are closed.
  • a hydraulic pump according to the invention to ensure or assist the pumping of fuel will, even in such a case, considerably increase the energy efficiency of the heat engine by making it possible to use, at least part time, for the injection of fuel an energy which would be lost in other circumstances in which, on the contrary, additional energy should be consumed to cause the injection.
  • the use of such a pump according to the invention will also make it possible to increase the injection pressure of the fuel and, thus, to improve the combustion of the latter.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

The invention relates to a hydraulic pump and to a hydraulic system comprising said pump. A pumping piston (21) is displaced in a pumping cylinder (20) by a drive piston (20) moved in a drive cylinder (27) by a liquid (10) having a high thermal dilation coefficient and which is contained in a closed area comprised of a drive chamber (29) of the drive cylinder (27) by means of a tubular arrangement (32) which exchanges heat alternatively with a hot source (4) and a cold source (5) or which permanently exchanges heat with a hot source by repeated replacement therein of the liquid having a high dilation coefficient which is thus heated by the liquid of the same nature which is externally cooled and by means of a hydraulic link duct (31) between the drive chamber (29) and the tubular arrangement (32). The invention can be used to produce hydraulic power from natural heat sources or recovered heat sources or others.

Description

Pompe hydraulique et installation hydraulique comportant une telle pompe Hydraulic pump and hydraulic installation comprising such a pump
La présente invention concerne une pompe hydraulique du type comportant, en au moins un exemplaire :The present invention relates to a hydraulic pump of the type comprising, in at least one copy:
- un cylindre de pompage et un piston de pompage monté au coulissement dans le cylindre de pompage et y délimitant une chambre etanche de pompage,- a pumping cylinder and a pumping piston mounted to slide in the pumping cylinder and delimiting there a sealed pumping chamber,
- des moyens de liaison hydraulique entre un réservoir de liquide hydraulique et la chambre de pompage, comportant des moyens anti-retour passants vers la chambre de pompage,means of hydraulic connection between a reservoir of hydraulic liquid and the pumping chamber, comprising non-return means passing towards the pumping chamber,
- des moyens de liaison hydraulique entre la chambre de pompage et des moyens consommateurs de liquide hydraulique, comportant des moyens anti-retour passants vers les moyens consommateurs, et - des moyens moteurs pour animer le piston de pompage d'un mouvement alternatif de coulissement dans le cylindre de pompage.- hydraulic connection means between the pumping chamber and means consuming hydraulic fluid, comprising non-return means passing towards the consuming means, and - motor means for animating the pumping piston with an alternating sliding movement in the pumping cylinder.
Elle s'intéresse plus particulièrement à la possibilité de motoriser une telle pompe dans des conditions dans lesquelles, pour des raisons d' implantation par exemple dans des zones isolées ou désertiques, l'utilisation d'un moteur électrique ou thermique à cet effet est exclue ou lorsque l'on exclut volontairement une telle utilisation par souci d' économie ou d'écologie, quelles que soient la nature et l'utilisation projetée du liquide hydraulique pompé au moyen de cette pompe. , A cet égard, le terme « hydraulique » doit être considéré ici dans son acception la plus large, le liquide pompé ne se limitant pas à l'eau et pouvant être par exemple de l'huile ou un carburant.It is more particularly interested in the possibility of motorizing such a pump under conditions in which, for reasons of implantation, for example in isolated or desert areas, the use of an electric or thermal motor for this purpose is excluded. or when such a use is voluntarily excluded for the sake of economy or ecology, whatever the nature and the intended use of the hydraulic fluid pumped by means of this pump. In this regard, the term "hydraulic" should be considered here in its broadest sense, the pumped liquid is not limited to water and can be, for example, oil or fuel.
Pour répondre à de telles conditions ou à un tel choix, la présente invention propose une pompe du type indiqué en préambule, caractérisée en ce que les moyens moteurs comportent : un cylindre moteur et un piston moteur monté au coulissement dans le cylindre moteur et y délimitant une chambre étanche motrice, des moyens de liaison cinématique entre le piston moteur et le piston de pompage, de telle sorte qu'une augmentation de volume de la chambre motrice corresponde à une réduction de volume de la chambre de pompage et inversement,To meet such conditions or such a choice, the present invention provides a pump of the type indicated in the preamble, characterized in that the driving means comprise: a driving cylinder and a driving piston mounted to slide in the driving cylinder and delimiting therein a sealed driving chamber, kinematic connection means between the driving piston and the pumping piston, so that an increase in volume of the driving chamber corresponds to a reduction in volume of the pumping chamber and vice versa,
- une conduite de liaison hydraulique entre la chambre motrice et un faisceau tubulaire d'échange thermique, formant avec la conduite et avec la chambre motrice une enceinte fermée, - un liquide à coefficient de dilatation thermique élevé, enfermé dans ladite enceinte fermée et emplissant celle- ci, et- a hydraulic connection pipe between the driving chamber and a tubular heat exchange bundle, forming with the pipe and with the driving chamber a closed enclosure, - a liquid with a high coefficient of thermal expansion, enclosed in said closed enclosure and filling that - this, and
- des moyens pour placer le liquide à coefficient de dilatation thermique élevé en relation d' échange thermique alternativement :- means for placing the liquid with a high coefficient of thermal expansion in a heat exchange relationship alternately:
• avec une source chaude, alors qu'il est enfermé dans ladite enceinte et dans des conditions telles qu'il reste à l'état liquide, en plaçant le faisceau tubulaire en relation d'échange thermique avec ladite source chaude, etWith a hot source, while it is enclosed in said enclosure and under conditions such that it remains in the liquid state, by placing the tubular bundle in heat exchange relation with said hot source, and
• avec une source froide. Un Homme du métier comprendra aisément qu' à chaque fois qu' à une exposition du liquide à coefficient thermique élevé au froid, que ce soit à l'extérieur du faisceau tubulaire ou à l'intérieur de celui-ci, succède une exposition d'une certaine quantité de ce liquide, ainsi initialement froid, à la chaleur alors qu'elle est enfermée dans l'enceinte constituée par le faisceau tubulaire, placé en relation d'échange thermique avec la source chaude, la chambre motrice et la conduite de liaison hydraulique entre eux, cette quantité de liquide à coefficient de dilatation thermique élevé se dilate, c'est-à-dire subit une augmentation de volume qui ne peut alors être compensée que par un déplacement du piston moteur dans le sens d'une augmentation de volume de la chambre motrice. Le liquide hydraulique à coefficient de dilatation thermique élevé restant en phase liquide, il en résulte l'application, au piston moteur, d'une pression très largement supérieure à celle que peut exercer la phase gazeuse d'un fluide passant alternativement en phase gazeuse et en phase liquide, ce qui ouvre la voie à des applications directes d'une telle pression du liquide hydraulique pompé dans des domaines techniques nécessitant de porter celui-ci à des pressions particulièrement élevées, certains exemples de telles applications ressortent de la suite de la description. Certes, on ne peut ainsi obtenir qu'une course comparativement réduite du piston moteur mais le gain en pression, en comparaison avec la pression que l'on peut obtenir au moyen d'un fluide changeant de phase, est suffisamment élevé pour que l'on puisse, au prix d'une réduction de cette pression entre le liquide hydraulique à coefficient de dilatation thermique élevé et le liquide hydraulique pompé, donner à une pompe selon l'invention des applications dans des domaines techniques dans lesquels on souhaite favoriser plutôt le débit de liquide hydraulique pompé, certains exemples de telles applications ressortant également de la suite de la description.• with a cold source. A person skilled in the art will readily understand that each time an exposure of the liquid with a high thermal coefficient to the cold, whether outside the tube bundle or inside it, follows an exposure of a certain quantity of this liquid, thus initially cold, to heat while it is enclosed in the enclosure constituted by the tubular bundle, placed in heat exchange relation with the hot source, the driving chamber and the connecting pipe hydraulic between them, this quantity of liquid with a high coefficient of thermal expansion expands, that is to say undergoes an increase in volume which can then only be compensated for by a displacement of the driving piston in the direction of an increase in volume of the driving chamber. Since the hydraulic fluid with a high coefficient of thermal expansion remains in the liquid phase, this results in the application, to the working piston, of a pressure very much greater than that which the gaseous phase can exert of a fluid passing alternately in the gaseous phase and in the liquid phase, which opens the way to direct applications of such a pressure of the hydraulic fluid pumped in technical fields requiring it to be brought to particularly high pressures, certain examples of such applications emerge from the following description . Admittedly, one can thus obtain only a comparatively reduced stroke of the driving piston but the gain in pressure, in comparison with the pressure which one can obtain by means of a fluid changing phase, is sufficiently high so that the we can, at the cost of reducing this pressure between the liquid hydraulics with a high coefficient of thermal expansion and the hydraulic fluid pumped, giving a pump according to the invention applications in technical fields in which it is desired rather to favor the flow rate of pumped hydraulic fluid, certain examples of such applications also being apparent from the following from the description.
Un Homme du métier comprendra aisément qu'une telle pompe selon l'invention permet de résoudre les problèmes liés à l'exploitation du froid solaire thermodynamique, soit par compression directe linéaire de vérin à vérin, soit par le remplacement du moteur électrique généralement choisi pour entraîner le compresseur d'une machine frigorifique par un moteur hydraulique, constituant alors les moyens consommateurs de liquide hydraulique, ce qui permet en particulier d'utiliser l'énergie solaire, à titre de source chaude, pour produire du froid dans une installation de climatisation, dont la demande en énergie est plus forte quand il y a beaucoup de soleil, c'est-à-dire précisément aux instants où l'on peut disposer davantage d'énergie solaire.A person skilled in the art will readily understand that such a pump according to the invention makes it possible to solve the problems associated with the exploitation of thermodynamic solar cold, either by direct linear compression of jack to jack, or by replacing the electric motor generally chosen for drive the compressor of a refrigeration machine by a hydraulic motor, thus constituting the means consuming hydraulic fluid, which in particular makes it possible to use solar energy, as a hot source, to produce cold in an air conditioning installation , whose energy demand is higher when there is a lot of sun, that is to say precisely at times when we can have more solar energy.
Cependant, la puissance d'un moteur hydraulique ainsi alimenté par une pompe selon l'invention peut aussi être utilisée pour assister un moteur thermique en utilisant l'énergie thermique des gaz d'échappement ou du liquide de refroidissement de ce moteur. Dans une telle application, la chaleur des gaz d'échappement ou du liquide de refroidissement du moteur thermique est convertie en pression hydraulique par la pompe selon l'invention, et le moteur hydraulique mû par cette pression permet d' alléger la tâche du moteur thermique et de lui permettre de consommer moins de carburant polluant ou encore, dans le cas d'un véhicule frigorifique, de faire' fonctionner le compresseur de celui-ci. L'application sur un bateau peut être intéressante car la source froide peut alors se trouver dans l'eau de flottaison.However, the power of a hydraulic motor thus supplied by a pump according to the invention can also be used to assist a heat engine by using the thermal energy of the exhaust gases or the coolant of this engine. In such an application, the heat of the exhaust gases or of the coolant of the heat engine is converted into hydraulic pressure by the pump according to the invention, and the hydraulic motor driven by this pressure makes it possible to lighten the load of the engine and allowing it to consume less fuel pollutant or, in the case of a refrigerated vehicle, to 'operate the compressor thereof. The application on a boat can be interesting because the cold source can then be in the flotation water.
Un moteur hydraulique alimenté par une pompe selon l'invention peut également asservir un groupe électrogène en présence de ressources géothermiques, ou encore dans tout lieu de production de chaleur tel que l'industrie agro-alimentaire, par exemple pour la production de froid nécessaire à la conservation d'aliments en bout de chaînes de fabrication, ou encore à proximité de centrales nucléaires, qui produisent beaucoup d' eau chaude recyclable avant d' être évacuée vers les rivières.A hydraulic motor powered by a pump according to the invention can also control a generator in the presence of geothermal resources, or in any place of heat production such as the food industry, for example for the production of cold necessary for the preservation of food at the end of production lines, or even near nuclear power plants, which produce a lot of recyclable hot water before being evacuated to rivers.
L'énergie hydraulique fournie par la pompe selon l'invention peut également être utilisée pour animer directement le piston d'un compresseur dans une installation de climatisation, ou encore pour porter à la pression requise le carburant servant à l'alimentation d'un moteur thermique, en particulier à rampe commune.The hydraulic energy supplied by the pump according to the invention can also be used to directly drive the piston of a compressor in an air conditioning system, or to bring the fuel used to supply an engine to the required pressure. thermal, in particular with common rail.
Ces exemples d'application ne sont toutefois en aucune façon limitatifs et, en particulier, on peut également prévoir d'utiliser une pompe hydraulique selon l'invention pour effectuer des pompages souterrains aux fins d' alimenter par exemple des installations d' irrigation, ou encore pour pratiquer la découpe de pièces à l'eau sous pression. De façon générale, à titre d'exemple de source chaude, on peut citer le rayonnement solaire, les gaz d'échappement et les circuits de refroidissement de moteurs thermiques ou de condenseurs, les rejets industriels, la géothermie, l'air ayant subi un échauffement adiabatique suite à une violente compression, la chauffe électrique, et, à titre d'exemples de source froide, on peut citer l'air ambiant, le cas échéant forcé par un ventilateur, les eaux courantes, l'air comprimé ayant subi une détente rapide, les circuits de chauffage d'un évaporateur, ces exemples n'étant en aucune façon limitatifs.These application examples are however in no way limiting and, in particular, provision can also be made to use a hydraulic pump according to the invention for carrying out underground pumps in order to supply, for example, irrigation installations, or again to practice cutting parts with pressurized water. In general, as an example of a hot spring, mention may be made of solar radiation, exhaust gases and cooling circuits of heat engines or condensers, industrial discharges, geothermal energy, air having undergone adiabatic heating following a violent compression, electric heating, and, as examples of cold source, one can quote the ambient air, if necessary forced by a ventilator, running water, compressed air having undergone a rapid expansion, the heating circuits of an evaporator, these examples being in no way limiting.
On observera que les sources chaudes ou froides nécessaires pour faire fonctionner la pompe selon l'invention lorsque celle-ci est destinée à alimenter en énergie une machine frigorifique ou une pompe à chaleur peuvent être empruntées en partie à ces machines, puisque le condenseur et l' évaporateur précités peuvent constituer partie intégrante respectivement de la machine frigorifique ou de la pompe à chaleur, ce qui permet, dans des pays particulièrement chauds ou particulièrement froids, de faire fonctionner une telle machine frigorifique ou une telle pompe à chaleur avec peu ou pas d'énergie non renouvelable, permettant la quasi-gratuité de la production énergétique de la climatisation.It will be observed that the hot or cold sources necessary to operate the pump according to the invention when it is intended to supply energy to a refrigerating machine or a heat pump can be borrowed in part from these machines, since the condenser and the the above-mentioned evaporator can respectively form an integral part of the refrigerating machine or the heat pump, which makes it possible, in particularly hot or particularly cold countries, to operate such a refrigerating machine or such a heat pump with little or no d non-renewable energy, allowing almost free energy production from air conditioning.
Afin que les dilatations thermiques et contractions thermiques alternées du liquide à coefficient de dilatation thermique élevé permettent de développer une énergie aussi grande que' possible, on choisit de préférence un tel liquide possédant un coefficient de dilatation thermique au moins égal à 1/1000 par °C, et par exemple un liquide choisi dans un groupe comportant l'alcool anhydre et le fioul. Ces exemples ne sont toutefois nullement limitatifs dès lors que le liquide choisi permet de développer par sa dilatation une énergie suffisamment élevée pour être exploitable, le cas échéant en couplant en parallèle plusieurs pompes selon l'invention, c'est-à-dire en branchant en parallèle les moyens de liaison hydraulique correspondants, comportant les moyens de retour correspondants, respectivement entre le réservoir et les chambres de pompages et entre les chambres de pompage et les moyens consommateurs, étant entendu que, par ailleurs, en fonction des applications envisagées pour la pompe, la chambre motrice et le piston moteur peuvent présenter une section inférieure à celle de la chambre de pompage et du piston de pompage.So that the thermal expansion and thermal contraction of alternating high thermal expansion coefficient to allow liquid to develop a power as great as possible, it preferably selects such a liquid having a coefficient of thermal expansion of at least 1/1000 per ° C, and for example a liquid chosen from a group comprising anhydrous alcohol and fuel oil. These examples are however in no way limiting as soon as the chosen liquid makes it possible to develop, by its expansion, an energy high enough to be usable, if necessary by coupling in parallel several pumps according to the invention, that is to say by connecting in parallel the corresponding hydraulic connection means, comprising the corresponding return means, respectively between the reservoir and the pumping chambers and between the pumping chambers and the consuming means, it being understood that, moreover, depending on the applications envisaged for the pump, the drive chamber and the drive piston may have a smaller cross-section than that of the pumping chamber and the pumping piston.
Dans d'autres applications, cependant, la chambre motrice et le piston moteur peuvent présenter une section identique, voire supérieure, à celle de la chambre de pompage et du piston de pompage. Ainsi, dans des applications visant à la production de hautes pressions par exemple pour l'injection de carburant ou la découpe à l'eau sous haute pression, la chambre motrice et le piston moteur présentent de préférence une section supérieure à celle de la chambre de pompage et du piston de pompage .In other applications, however, the driving chamber and the driving piston may have a cross section identical to, or even greater than, that of the pumping chamber and the pumping piston. Thus, in applications aimed at the production of high pressures, for example for fuel injection or cutting with water under high pressure, the driving chamber and the driving piston preferably have a cross section greater than that of the pumping and pumping piston.
Selon un mode de réalisation particulièrement économique, on prévoit de façon préférée que le piston moteur et le piston de pompage soient constitués par deux étages d'un même piston différentiel et que la chambre motrice et la chambre de pompage soient constituées par deux chambres, mutuellement alignées et séparées l'une de l'autre par le piston différentiel, d'un même cylindre constituant le cylindre moteur et le cylindre de pompage. On observera que le branchement de plusieurs pompes selon l'invention en parallèle, accompagné d'un déphasage entre les différentes pompes, permet de lisser dans une certaine mesure la pression hydraulique obtenue lorsque cela est souhaité. Cependant, à cet effet, en complément ou en remplacement, on peut également prévoir que les moyens consommateurs comportent un accumulateur de pression hydraulique, intercalé entre eux et les moyens de liaison hydraulique entre la chambre de pompage et eux, ce qui permet d'alimenter les moyens consommateurs proprement dits en énergie hydraulique à une pression sensiblement constante en dépit du mouvement alternatif du ou de chaque piston de pompage.According to a particularly economical embodiment, provision is preferably made for the driving piston and the pumping piston to be constituted by two stages of the same differential piston and for the driving chamber and the pumping chamber to be constituted by two chambers, mutually aligned and separated from each other by the differential piston, of the same cylinder constituting the engine cylinder and the pumping cylinder. It will be observed that the connection of several pumps according to the invention in parallel, accompanied by a phase shift between the different pumps, allows the hydraulic pressure obtained to be smoothed to a certain extent when this is desired. However, for this purpose, in addition or as a replacement, it is also possible to provide that the consumer means comprise a hydraulic pressure accumulator, interposed between them and the hydraulic connection means between the pumping chamber and them, which makes it possible to supply the means themselves consuming hydraulic energy at a substantially constant pressure despite the reciprocating movement of the or each pumping piston.
La chambre de pompage, les moyens de liaison hydraulique correspondants, comportant les moyens antiretour correspondants, le réservoir et les moyens consommateurs constituent dans certaines applications un circuit ouvert, comme c'est le cas lorsque la pompe hydraulique selon l'invention est utilisée pour puiser de l'eau. Cependant, dans toutes les applications dans lesquelles cela est possible, et en particulier lorsque la pompe selon l'invention est destinée à alimenter un moteur hydraulique, on préfère que la chambre de pompage, les moyens de liaison hydraulique correspondants, comportant les moyens anti-retour correspondants, le réservoir et les moyens consommateurs, y compris l'éventuel accumulateur de pression hydraulique, constituent un circuit fermé dans lequel, ainsi, on maîtrise pleinement la nature et la propreté du fluide hydraulique.The pumping chamber, the corresponding hydraulic connection means, comprising the corresponding non-return means, the reservoir and the consumer means constitute in some applications an open circuit, as is the case when the hydraulic pump according to the invention is used to draw some water. However, in all the applications in which this is possible, and in particular when the pump according to the invention is intended to supply a hydraulic motor, it is preferable for the pumping chamber, the corresponding hydraulic connection means, comprising the anti- corresponding return, the tank and the consuming means, including the possible hydraulic pressure accumulator, constitute a closed circuit in which, thus, fully controls the nature and cleanliness of the hydraulic fluid.
Les moyens pour placer le liquide à coefficient de dilatation thermique élevé en relation d' échange thermique alternativement avec une source chaude, alors qu'il est enfermé dans ladite enceinte et dans des conditions telles qu'il reste à l'état liquide, en plaçant le faisceau tubulaire en relation d' échange thermique avec ladite source chaude, et avec une source froide peuvent se présenter sous diverses formes, parmi lesquelles un Homme du métier choisira les mieux appropriées en fonction de l'application envisagée pour la présente invention.The means for placing the liquid with a high coefficient of thermal expansion in heat exchange relation alternately with a hot source, while it is enclosed in said enclosure and under conditions such that it remains in the liquid state, by placing the tube bundle in heat exchange relationship with said hot source, and with a cold source can be in various forms, from which a person skilled in the art will choose the most suitable depending on the application envisaged for the present invention.
Dans un mode de réalisation, ces moyens comportent des moyens pour placer le faisceau tubulaire en relation d' échange thermique alternativement avec une source chaude et avec une source froide.In one embodiment, these means comprise means for placing the tube bundle in heat exchange relation alternately with a hot source and with a cold source.
Le liquide hydraulique à coefficient de dilatation thermique élevé reste alors enfermé en permanence dans l'enceinte fermée constituée par la chambre motrice, le faisceau tubulaire et la conduite de liaison entre eux, pour y subir une alternance de dilatations thermiques et de contractions ou retraits thermiques, s' accompagnant d'une alternance de poussées et de tractions appliquées au piston moteur par ce liquide. L'action de ce dernier sur le piston moteur, dans le sens de la traction, peut avantageusement être assistée par des moyens de rappel élastique du piston moteur. On peut choisir divers moyens pour placer le faisceau tubulaire en relation d'échange thermique alternativement avec la source chaude et avec la source froide et, en particulier, prévoir un faisceau tubulaire fixe sur lequel, alternativement, on provoque un flux d'un fluide caloporteur, liquide ou gazeux, en provenance de la source froide et un flux d'un fluide caloporteur, liquide ou gazeux, en provenance de la source chaude.The hydraulic fluid with a high coefficient of thermal expansion then remains permanently enclosed in the closed enclosure constituted by the driving chamber, the tubular bundle and the connecting pipe between them, in order to undergo an alternation of thermal expansions and thermal contractions or withdrawals. , accompanied by alternating thrusts and pulls applied to the working piston by this liquid. The action of the latter on the driving piston, in the direction of traction, can advantageously be assisted by elastic return means of the driving piston. Various means can be chosen to place the tube bundle in heat exchange relationship alternately with the hot source and with the cold source and, in particular, provide a fixed tubular bundle on which, alternatively, a flow of a coolant, liquid or gaseous, from the cold source and a flow of a heat transfer fluid, liquid or gaseous, from the hot source.
Cependant, l'utilisation d'un tel flux alterné ralentit le cycle de fonctionnement de la pompe selon l'invention, et la présence alternée d'un fluide caloporteur chaud, liquide ou gazeux et d'un fluide caloporteur froid, liquide ou gazeux, dans une même enceinte entraîne des pertes d'énergie non négligeables, et l'on préfère réaliser les moyens pour placer le faisceau tubulaire en relation d'échange thermique alternativement avec la source chaude et avec la source froide sous une forme comportant : un bac divisé par une cloison horizontale, thermiquement isolante, en une chambre inférieure et une chambre supérieure, - des moyens de circulation d'un fluide caloporteur, choisi dans un groupe comportant les liquides et les gaz, entre la chambre inférieure et la source froide, des moyens de circulation d'un fluide caloporteur, choisi dans un groupe comportant les liquides et les gaz, entre la chambre supérieure et la source chaude, etHowever, the use of such an alternating flow slows down the operating cycle of the pump according to the invention, and the alternating presence of a hot, liquid or gaseous heat transfer fluid and a cold, liquid or gaseous heat transfer fluid, in the same enclosure causes significant energy losses, and it is preferred to make the means for placing the tube bundle in heat exchange relation alternately with the hot source and with the cold source in a form comprising: a divided tank by a horizontal partition, thermally insulating, in a lower chamber and an upper chamber, - means for circulation of a heat transfer fluid, chosen from a group comprising liquids and gases, between the lower chamber and the cold source, means circulation of a heat transfer fluid, chosen from a group comprising liquids and gases, between the upper chamber and the hot source, and
- des moyens pour déplacer en va-et-vient vertical, à l'intérieur du bac, le faisceau tubulaire, comportant au moins un exemplaire d'un tube vertical traversant librement la cloison par un orifice correspondant, entre une position haute, dans laquelle il baigne dans la chambre supérieure, et une position basse, dans laquelle il baigne dans la chambre inférieure.- Means for moving back and forth vertically, inside the tank, the tube bundle, comprising at least one copy of a vertical tube freely passing through the partition through a corresponding orifice, between a high position, in which he bathes in the upper chamber, and a low position, in which it bathes in the lower chamber.
De façon particulièrement simple, les moyens pour déplacer le faisceau tubulaire en va-et-vient vertical comportent un vérin hydraulique et des moyens distributeurs commandés d' alimentation du vérin en liquide hydraulique, lequel provient avantageusement du réservoir dans le cas dans lequel la chambre de pompage, les moyens de liaison hydraulique correspondants, comportant les moyens anti-retour correspondants, le réservoir et les moyens consommateurs, y compris l'éventuel accumulateur de pression hydraulique, constituent un circuit fermé dans lequel le liquide hydraulique du réservoir conserve une pression suffisante pour être ainsi utilisée.In a particularly simple manner, the means for moving the tubular bundle back and forth vertically comprise a hydraulic cylinder and controlled distributor means for supplying the cylinder with hydraulic liquid, which advantageously comes from the reservoir in the case where the pumping, the corresponding hydraulic connection means, comprising the corresponding non-return means, the reservoir and the consuming means, including the possible hydraulic pressure accumulator, constitute a closed circuit in which the hydraulic fluid in the reservoir retains sufficient pressure to be so used.
Naturellement, d'autres moyens pourraient également être utilisés à cet effet sans que l'on sorte pour autant du cadre de la présente invention.Of course, other means could also be used for this purpose without departing from the scope of the present invention.
Dans un autre mode de réalisation des moyens pour placer le liquide à coefficient de dilatation thermique élevé en relation d'échange thermique alternativement avec une source chaude et avec une source froide, ces moyens comportent des moyens pour placer le faisceau tubulaire en relation permanente d' échange thermique avec la source chaude et des moyens pour remplacer répétitivement, dans le faisceau tubulaire, du liquide à coefficient de dilatation thermique élevé ainsi chauffé par du liquide à coefficient de dilatation thermique élevé placé préalablement en relation d' échange thermique avec la source froide. Le fonctionnement de ce mode de réalisation est tout à fait similaire à celui du mode de réalisation précité, dans lequel le faisceau tubulaire est placé en relation d' échange thermique alternativement avec la source chaude et avec la source froide.In another embodiment of the means for placing the liquid with a high coefficient of thermal expansion in heat exchange relation alternately with a hot source and with a cold source, these means comprise means for placing the tubular bundle in permanent relation of heat exchange with the hot source and means for repetitively replacing, in the tubular bundle, liquid with a high coefficient of thermal expansion thus heated by liquid with a high coefficient of thermal expansion previously placed in heat exchange relationship with the cold source. The operation of this embodiment is quite similar to that of the above embodiment, in which the tube bundle is placed in heat exchange relationship alternately with the hot source and with the cold source.
En effet, c'est à nouveau alors qu'il est enfermé dans l'enceinte constituée par le faisceau tubulaire, la chambre motrice et la conduite qui les relie que le liquide à coefficient de dilatation thermique élevé, préalablement exposé au froid, subit un echauffement et se dilate, d'une façon qui ne peut être compensée que par un mouvement du piston moteur dans le sens d'une augmentation du volume de la chambre motrice. Le remplacement, par la suite, du liquide à coefficient de dilatation thermique élevé ainsi réchauffé par du liquide similaire plus froid permet de replacer le faisceau tubulaire dans des conditions similaires à celles d'une exposition temporaire à la source froide.Indeed, it is again while it is enclosed in the enclosure constituted by the tubular bundle, the driving chamber and the pipe which connects them that the liquid with a high coefficient of thermal expansion, previously exposed to cold, undergoes a heating and expands, in a way that can only be compensated by a movement of the driving piston in the direction of an increase in the volume of the driving chamber. Subsequent replacement of the liquid with a high coefficient of thermal expansion thus reheated by similar cooler liquid makes it possible to replace the tube bundle in conditions similar to those of temporary exposure to the cold source.
De façon particulièrement simple, les moyens pour remplacer répétitivement le liquide à coefficient de dilatation thermique élevé dans le faisceau tubulaire comportent un circuit de liquide à coefficient de dilatation thermique élevé extérieur au faisceau tubulaire, comportant des moyens d'échange thermique avec la source froide, branchés en série avec le faisceau tubulaire et des moyens pour, alternativement, relier fluidiquement les moyens d' échange thermique à une zone du faisceau tubulaire en ouvrant une autre zone de celui- ci à une évacuation de liquide à coefficient de dilatation thermique élevé, et fermer lesdites zones du faisceau tubulaire, ces moyens peuvent être constitués par exemple par des clapets pilotés s' ouvrant et se fermant simultanément, au moins approximativement, en fonction de la pression du liquide à coefficient de dilatation thermique élevé dans ladite enceinte fermée. Ladite évacuation est de préférence raccordée à un réservoir de liquide à coefficient de dilatation thermique élevé, branché en série avec les moyens d'échange thermique avec la source froide.In a particularly simple manner, the means for repetitively replacing the liquid with a high coefficient of thermal expansion in the tube bundle comprise a circuit of liquid with a high coefficient of thermal expansion outside the tube bundle, comprising means for heat exchange with the cold source, connected in series with the tube bundle and means for, alternatively, fluidly connecting the heat exchange means to one zone of the tube bundle by opening another zone of the latter to a discharge of liquid with a high coefficient of thermal expansion, and close said zones of the tube bundle, these means can be constituted for example by controlled valves opening and closing simultaneously, at least approximately, as a function of the pressure of the liquid with a high coefficient of thermal expansion in said closed enclosure. Said outlet is preferably connected to a reservoir of liquid with a high coefficient of thermal expansion, connected in series with the heat exchange means with the cold source.
Ce peut être le cas, en particulier, dans des applications dans lesquelles le liquide à coefficient de dilatation thermique élevé est constitué par le liquide hydraulique à pomper lui-même, par exemple du carburant dans l'application d'une pompe selon l'invention à l'alimentation d'un moteur thermique, auquel cas un seul et même réservoir sert à alimenter le faisceau tubulaire, c'est-à-dire la chambre motrice, et la chambre de pompage. L'utilisation d'un piston différentiel pour constituer d'un côté le piston moteur et de l'autre le piston de pompage est alors particulièrement appropriée, puisque d'éventuelles fuites, le long de ce piston, entre la chambre motrice et la chambre de pompage restent sans conséquence sur la nature du liquide hydraulique pompé, et peuvent être compensées à chaque remplacement répétitif du même liquide, en tant que liquide à coefficient de dilatation thermique élevé, à l'intérieur du faisceau tubulaire.This may be the case, in particular, in applications in which the liquid with a high coefficient of thermal expansion consists of the hydraulic liquid to be pumped itself, for example fuel in the application of a pump according to the invention to the supply of a heat engine, in which case a single tank is used to supply the tube bundle, that is to say the driving chamber, and the pumping chamber. The use of a differential piston to constitute on one side the driving piston and on the other the pumping piston is then particularly appropriate, since possible leaks, along this piston, between the driving chamber and the chamber of pumping remain without consequence on the nature of the hydraulic fluid pumped, and can be compensated for each repetitive replacement of the same liquid, as a liquid with high coefficient of thermal expansion, inside the tube bundle.
Dans la mesure où, comme on le déduit de ce qui précède, une pompe selon l'invention ne sert généralement pas seulement à alimenter en énergie les moyens consommateurs mais peut coopérer avec eux de façon plus complète, la présente invention s'étend également à une installation comportant une pompe hydraulique selon l'invention, associée à un réservoir de liquide hydraulique et à des moyens consommateurs de liquide hydraulique, en particulier choisis, à titre d'exemple non limitatif, dans un groupe comportant les moteurs hydrauliques et les compresseurs mus hydrauliquement, notamment en tant que composants d' installations de climatisation d'habitation ou d'habitacle de véhicule, ou de transport frigorifique de marchandises, et les dispositifs d'injection ou de projection de liquide sous haute pression, en particulier en tant que composants d' installations d' alimentation de moteurs thermiques en carburant, telles que les alimentations par rampe commune, souvent désignées par l'expression en langue -anglaise « common rail », ou d'installations de découpe à l'eau sous haute pression.Insofar as, as it is deduced from the above, a pump according to the invention generally does not only serve to supply energy to the consuming means but can cooperate with them in a more complete manner, the present invention also extends to a installation comprising a hydraulic pump according to the invention, associated with a hydraulic fluid reservoir and with means consuming hydraulic fluid, in particular chosen, by way of nonlimiting example, from a group comprising hydraulic motors and compressors driven hydraulically , in particular as components of air conditioning systems for living quarters or for the interior of a vehicle, or for the refrigerated transport of goods, and devices for injecting or spraying liquid under high pressure, in particular as components for installations for supplying combustion engines with fuel, such as supplies by common rail, often designated by the expression in English-language "common rail", or installations for cutting with water under high pressure.
D' autres caractéristiques et avantages des différents aspects de la présente invention ressortiront de la description ci-dessous, relative à trois exemples non limitatifs, ainsi que des dessins annexés qui accompagnent la présente invention.Other characteristics and advantages of the various aspects of the present invention will emerge from the description below, relating to three nonlimiting examples, as well as from the appended drawings which accompany the present invention.
La figure 1 illustre schématiquement une installation mettant en œuvre une pompe hydraulique selon l'invention, comportant trois pistons de pompage et utilisée pour l'alimentation, en fluide hydraulique circulant en circuit fermé, d'un moteur hydraulique tel qu'un moteur à engrenage.FIG. 1 schematically illustrates an installation implementing a hydraulic pump according to the invention, comprising three pumping pistons and used for the supply, in hydraulic fluid circulating in closed circuit, of a hydraulic motor such as a gear motor .
Il est bien entendu, cependant, qu'une pompe selon l'invention pourrait également comporter un seul piston de pompage, ou tout autre nombre voulu de pistons de pompage, et connaître des applications autres que l'alimentation d'un moteur hydraulique en fluide hydraulique, comme on l'a indiqué précédemment.It is understood, however, that a pump according to the invention could also include a single pumping piston, or any other desired number of pumping pistons, and have applications other than supplying a hydraulic motor with hydraulic fluid, as indicated above.
Ainsi, la figure 2 illustre schématiquement une installation mettant en œuvre une pompe hydraulique selon l'invention comportant un seul piston de pompage et utilisée pour l'alimentation en liquide hydraulique du compresseur d'une installation de climatisation d'habitacle de véhicule à moteur thermique, à la pression et au débit nécessaires pour animer ce compresseur. De même, la figure 3 illustre schématiquement une installation mettant en œuvre une pompe hydraulique selon l'invention pour l'alimentation en carburant, à la pression et au débit nécessaires, d'une rampe commune d'injection sous haute pression de carburant d'un moteur thermique, dont on utilise le liquide de refroidissement ou les gaz d' échappement comme fluide caloporteur pour traverser les faisceaux tubulaires de l'échangeur thermique de la pompe selon l'invention.Thus, FIG. 2 schematically illustrates an installation implementing a hydraulic pump according to the invention comprising a single pumping piston and used for the supply of hydraulic liquid to the compressor of a cabin air conditioning installation of a combustion engine vehicle , at the pressure and flow required to drive this compressor. Likewise, FIG. 3 schematically illustrates an installation implementing a hydraulic pump according to the invention for supplying fuel, at the required pressure and flow rate, to a common fuel injection rail under high pressure. a heat engine, the coolant or exhaust gases of which are used as heat transfer fluid for passing through the tubular bundles of the heat exchanger of the pump according to the invention.
On se référera en premier lieu à la figure 1, où l'on a désigné par 45 la pompe hydraulique selon l'invention, laquelle comporte, dans un même corps non représenté ou dans des corps respectifs distincts également non représentés, trois cylindres étages non référencés dont chacun groupe, alignés suivant un même axe longitudinal, un cylindre moteur 27 et un cylindre de pompage 20 qui présente une section transversale supérieure, et de préférence largement supérieure, par exemple dans un rapport de 10 à 1, à celle du cylindre moteur 27. Dans chacun de ces cylindres 27 et 20 est monté au coulissement longitudinal un piston transversal de section respectivement correspondante, à savoir un piston moteur 28 délimitant à l'intérieur du cylindre moteur 27 une chambre motrice 29 et un piston de pompage 21 délimitant dans le cylindre de pompage 20 une chambre de pompage 22. Les deux pistons 28 et 21 ainsi associés sont liés rigidement entre eux par des moyens schématisés en 30, par exemple du fait d'une réalisation sous forme de deux étages d'un même piston différentiel séparant l'une de l'autre les chambres 29 et 22, mutuellement alignées, de telle sorte qu'au coulissement longitudinal du piston différentiel dans un sens correspondent une augmentation de volume de l'une de ces chambres et une réduction simultanée du volume de l'autre chambre, et inversement. De préférence, des moyens sont prévus pour rappeler élastiquement le piston différentiel vers une position correspondant à un volume minimal de la chambre motrice 29 ; ces moyens ont été illustrés à la figure 1 sous la forme d'un ressort hélicoïdal 61 travaillant à la compression, logé coaxialement au piston dans chaque chambre de pompage 22, respectivement. De tels coulissements longitudinaux du piston différentiel, groupant le piston moteur 28 et le piston de pompage 21, sont provoqués conformément à la présente invention au moyen d'un liquide 10 à coefficient de dilatation thermique élevé, par exemple au moins égal à 1 sur 1000 par degré Celsius, tel que de l'alcool anhydre ou du fioul, emplissant une enceinte fermée dont fait partie la chambre motrice 29 et qui est introduit ou extrait de celle-ci par des moyens moteurs 26 qui sont caractéristiques de la présente invention et seront décrits ultérieurement, pour animer le piston moteur 28 et, avec lui, le piston de pompage 21 d'un mouvement alternatif de coulissement longitudinal dans le cylindre respectif 27, 20, de façon à provoquer, par les variations alternées de volume de la chambre de pompageReference will first be made to FIG. 1, where the hydraulic pump according to the invention has been designated by 45, which comprises, in the same body not shown or in separate respective bodies also not shown, three cylinders not stepped referenced, each group, aligned along the same longitudinal axis, a driving cylinder 27 and a pumping cylinder 20 which has a greater cross section, and preferably much greater, for example in a ratio of 10 to 1, than that of the driving cylinder 27. In each of these cylinders 27 and 20 is mounted in the longitudinal sliding a transverse piston of respectively corresponding section, namely a driving piston 28 delimiting inside the driving cylinder 27 a driving chamber 29 and a pumping piston 21 delimiting in the pumping cylinder 20 a pumping chamber 22. The two pistons 28 and 21 thus associated are rigidly linked together by means shown diagrammatically at 30, for example due to an embodiment in the form of two stages of the same differential piston separating from one another the chambers 29 and 22, mutually aligned, so that at the longitudinal sliding of the differential piston in one direction corresponds to an increase in volume of one of these chambers and a simultaneous reduction in the volume of the other chamber, and vice versa. Preferably, means are provided for resiliently returning the differential piston to a position corresponding to a minimum volume of the driving chamber 29; these means have been illustrated in FIG. 1 in the form of a helical spring 61 working under compression, housed coaxially with the piston in each pumping chamber 22, respectively. Such longitudinal sliding of the differential piston, grouping the driving piston 28 and the pumping piston 21, are caused in accordance with the present invention by means of a liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion, for example at least equal to 1 in 1000 by degree Celsius, such as anhydrous alcohol or fuel oil, filling a closed enclosure of which the motor chamber 29 is a part and which is introduced or extracted therefrom by motor means 26 which are characteristic of the present invention and will be described later, to animate the driving piston 28 and, with it, the pumping piston 21 with a movement alternating longitudinal sliding in the respective cylinder 27, 20, so as to cause, by the alternating variations in volume of the pumping chamber
22 qui en résultent, le pompage d'un liquide hydraulique 11 qui, selon les applications, peut être de nature différente.22 which result therefrom, the pumping of a hydraulic liquid 11 which, depending on the applications, may be of a different nature.
Ainsi, dans l'application illustrée dans laquelle il s'agit d'alimenter un moteur hydraulique 7, le liquide 11 est avantageusement constitué d'une huile hydraulique de type connu alors que, dans d'autres applications, il pourrait s'agir d'eau, comme ce serait le cas par exemple dans une application à l'élévation d'eau à des fins d'irrigation ou dans une application à la découpe de pièces à l'eau, ou d'un carburant dans une application à l'alimentation, en carburant à très haute pression, d'un moteur thermique à rampe commune, ces exemples n'étant en aucune façon limitatifs.Thus, in the illustrated application in which it is a question of supplying a hydraulic motor 7, the liquid 11 advantageously consists of a hydraulic oil of known type whereas, in other applications, it could be water, as would be the case for example in an application for raising water for irrigation purposes or in an application for cutting water parts, or a fuel in an application for water supply of very high pressure fuel to a common rail thermal engine, these examples being in no way limiting.
Dans l'exemple illustré, le fluide hydraulique 11 évolue dans un circuit fermé comprenant : - un réservoir 6 maintenu à une pression supérieure à la pression atmosphérique et par exemple de l'ordre de 2 bars, que l'on considérera comme une basse pression en comparaison avec les autres pressions mises en œuvre, comme il ressortira de la suite de la description, - une conduite 23 de liaison hydraulique entre le réservoir 6 et la chambre de pompage 22, cette conduiteIn the example illustrated, the hydraulic fluid 11 evolves in a closed circuit comprising: - a reservoir 6 maintained at a pressure higher than atmospheric pressure and for example of the order of 2 bars, which will be considered as low pressure in comparison with the other pressures used, as will emerge from the following description, - a pipe 23 for hydraulic connection between the tank 6 and the pumping chamber 22, this pipe
23 comportant un clapet anti-retour 24 passant vers la chambre de pompage 22,23 comprising a non-return valve 24 passing towards the pumping chamber 22,
- cette chambre de pompage 22, - une conduite 25 allant de cette chambre de pompage 22 vers le moteur hydraulique 7, cette conduite 25 comportant un clapet anti-retour 16 passant vers le moteur hydraulique 7,- This pumping chamber 22, - a pipe 25 going from this pumping chamber 22 to the hydraulic motor 7, this pipe 25 comprising a non-return valve 16 passing towards the hydraulic motor 7,
- un accumulateur hydraulique 8 que l'on prévoit de préférence et qui est interposé dans la conduite 25 entre le clapet anti-retour 16 et le moteur hydraulique 7 et se trouve porté à une pression supérieure à celle du réservoir 6 et considérée comme moyenne en comparaison avec les autres pressions mises en œuvre par le dispositif, et par exemple de l'ordre de 200 bars, - une conduite non référencée de retour du moteur hydraulique 7 vers le réservoir 6, comportant un clapet anti-retour 46 passant vers ce réservoir 6 et, entre le clapet anti-retour 46 et le réservoir 6, un limiteur de pression 13 réglé sur la basse pression dont on désire disposer dans le réservoir 6, à savoir 2 bars dans l'exemple numérique choisi.- a hydraulic accumulator 8 which is preferably provided and which is interposed in the line 25 between the non-return valve 16 and the hydraulic motor 7 and is brought to a pressure higher than that of the tank 6 and considered as average in comparison with the other pressures implemented by the device, and for example of the order of 200 bars, - an unreferenced pipe returning the hydraulic motor 7 to the tank 6, comprising a non-return valve 46 passing towards this tank 6 and, between the non-return valve 46 and the tank 6, a pressure limiter 13 set to the low pressure which it is desired to have in the tank 6, namely 2 bars in the digital example chosen.
Un autre limiteur de pression 12, réglé sur la moyenne pression dont on désire disposer dans l'accumulateur 8, à savoir 200 bars dans cet exemple numérique, est prévu dans une dérivation partant de la conduite 25 entre le clapet anti-retour 16 et l'accumulateur de pression 8 et aboutissant entre le clapet anti-retour 46 et le limiteur de pression 13.Another pressure relief valve 12, set to the medium pressure which it is desired to have in the accumulator 8, namely 200 bars in this digital example, is provided in a bypass starting from the pipe 25 between the non-return valve 16 and the pressure accumulator 8 and terminating between the non-return valve 46 and the pressure limiter 13.
Naturellement, dans une application de la pompe selon l'invention 45 à une élévation d'eau par exemple à des fins d' irrigation, le réservoir 6 pourrait être constitué par exemple par la nappe phréatique ou par une bâche et la conduite 25 pourrait s'ouvrir librement à l'utilisation, sans accumulateur de pression 8 ni retour vers la nappe phréatique ou la bâche tenant lieu de réservoir 6. La conduite 25 pourrait également s'ouvrir librement à l'utilisation dans d'autres applications, telles que la découpe à l'eau et l'injection de carburant.Naturally, in an application of the pump according to the invention 45 to an elevation of water for example for irrigation purposes, the reservoir 6 could be constituted for example by the groundwater or by a tarpaulin and the pipe 25 could be '' open freely during use, without pressure accumulator 8 or return to the water table or tarpaulin serving as a reservoir 6. Line 25 could also open freely for use in other applications, such as water cutting and fuel injection.
Lorsque, comme il est illustré, la pompe 45 selon l'invention comporte plusieurs chambres de pompage 22, celles-ci sont branchées en parallèle, par l'intermédiaire de clapets anti-retour 16 et 24 respectifs et de dérivations respectives des conduites 23 et 25 entre le réservoir 6 et l'accumulateur de pression 8 ou, en l'absence de celui-ci, les moyens consommateurs de liquide hydraulique 11, ici constitués par le moteur hydraulique 7.When, as illustrated, the pump 45 according to the invention comprises several pumping chambers 22, these are connected in parallel, by means of respective non-return valves 16 and 24 and respective branches of the lines 23 and 25 between the reservoir 6 and the pressure accumulator 8 or, in the absence of the latter, the means consuming hydraulic fluid 11, here constituted by the hydraulic motor 7.
Par contre, c'est indépendamment l'une de l'autre que les chambres motrices 29 font partie d'une enceinte fermée respective emplie du liquide hydraulique 10 à coefficient de dilatation thermique élevé, servant de fluide moteur, les pistons différentiels constitués chacun d'un piston moteur 28 et d'un piston de pompage 21 pouvant être ainsi commandés en synchronisme, comme on l'a illustré pour les deux pistons différentiels inférieurs, ou en opposition de phase, comme on l'a illustré pour les deux pistons différentiels supérieurs, ou encore selon tout séquencement voulu en fonction de l'application envisagée, comme le comprendra aisément un Homme du métier.On the other hand, it is independently of one another that the drive chambers 29 form part of a respective closed enclosure filled with hydraulic liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion, serving as the working fluid, the differential pistons each consisting of a driving piston 28 and a pumping piston 21 which can thus be controlled in synchronism, as illustrated for the two lower differential pistons, or in phase opposition, as illustrated for the two differential pistons superiors, or according to any desired sequencing according to the envisaged application, as a person skilled in the art will readily understand.
L' enceinte fermée à laquelle appartient respectivement chacune des chambres motrices 29 est en outre constituée par un faisceau tubulaire respectif 32 d'échange thermique, dont un mode de réalisation sera détaillé par la suite, et par une conduite 31 respective de liaison hydraulique entre cet échangeur thermique 32 et la chambre motrice 29. Dans cette conduite 31 est intercalé un limiteur de pression 9 réglé sur une pression comparativement haute, par exemple de 2000 bars, le liquide à fort coefficient de dilatation thermique présent dans l'enceinte fermée constitué par la chambre 29, la conduite 31 et l'échangeur thermique 32 respectivement correspondants pouvant être porté à des pressions encore supérieures, en fonction desquelles les matériaux constitutifs de ces différents composants doivent être choisis. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, on peut choisir pour réaliser l'échangeur thermique 32 un cuivre au béryllium ou certains alliages au molybdène, qui présentent à la fois une résistance mécanique suffisante et une bonne conductivité thermique ; la conduite 31, au moins partiellement flexible pour des raisons qui apparaîtront par la suite, doit être également réalisée en un matériau propre à résister aux pressions mises en jeu dans le liquide 10 à coefficient de dilatation thermique élevé. Selon le mode de réalisation préféré qui a été illustré, chaque échangeur thermique 32 est constitué d'un faisceau de tubes verticaux, par exemple d'une longueur de 700 mm pour un diamètre intérieur de 2 mm et un diamètre extérieur de 6 mm, par exemple à raison de 12 rangées de 20 tubes 43 fermés à leur extrémité inférieure et communiquant entre eux, à leur extrémité supérieure, par un collecteur dans lequel débouche la conduite 31 et qui assure en outre le raccordement mécanique mutuel des tubes 43. Chacun des faisceaux tubulaires d'échange thermique 32 ainsi constitués est placé à l'intérieur d'un bac 33 respectif, divisé par une cloison horizontale 34 thermiquement isolante, percée d'autant d'orifices 44 que de tubes 43, de telle sorte que chaque tube 43 traverse de part en part la cloison 44 par un orifice 44 respectivement correspondant, dans des conditions propres à assurer une étanchéité aussi bonne que possible entre la cloison 34 et chaque tube 43.The closed enclosure to which each of the motor chambers 29 respectively belongs is further constituted by a respective tubular bundle 32 of heat exchange, an embodiment of which will be detailed below, and by a respective pipe 31 for hydraulic connection between this heat exchanger 32 and the driving chamber 29. In this pipe 31 is interposed a pressure limiter 9 adjusted to a comparatively high pressure, for example of 2000 bars, the liquid with a high coefficient of thermal expansion present in the closed enclosure constituted by the chamber 29, the pipe 31 and the corresponding heat exchanger 32 respectively can be brought to even higher pressures, depending on which the materials of these different components must be chosen. Thus, by way of nonlimiting example, it is possible to choose, for producing the heat exchanger 32, beryllium copper or certain molybdenum alloys, which have both sufficient mechanical strength and good thermal conductivity; the pipe 31, at least partially flexible for reasons which will appear later, must also be made of a material capable of withstanding the pressures brought into play in the liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion. According to the preferred embodiment which has been illustrated, each heat exchanger 32 consists of a bundle of vertical tubes, for example with a length of 700 mm for an inside diameter of 2 mm and an outside diameter of 6 mm, by example at the rate of 12 rows of 20 tubes 43 closed at their lower end and communicating with each other, at their upper end, by a manifold into which the pipe 31 opens and which also ensures the mutual mechanical connection of the tubes 43. Each of the bundles heat exchange tubular 32 thus formed is placed inside of a respective tank 33, divided by a horizontal thermally insulating partition 34, pierced with as many orifices 44 as there are tubes 43, so that each tube 43 passes right through the partition 44 by an orifice 44 respectively , under conditions suitable for ensuring as good a seal as possible between the partition 34 and each tube 43.
La cloison 34 subdivise le bac 33 correspondant en une chambre inférieure 35 et en une chambre supérieure 36 contenant un liquide caloporteur respectif 41, 42 qui peut être de même nature, et par exemple être de l'eau.The partition 34 subdivides the corresponding tank 33 into a lower chamber 35 and into an upper chamber 36 containing a respective heat transfer liquid 41, 42 which may be of the same nature, and for example be water.
La chambre inférieure 35 ou, lorsqu' il en est prévu plusieurs comme c'est le cas dans l'exemple illustré, les différentes chambres inférieures 35, en parallèle, sont raccordées, par une conduite 37 d'arrivée de liquide caloporteur et par une conduite 38 de départ de liquide caloporteur, à une source froide 5 qui peut être de l'un quelconque des types précités, ou encore d'un autre type, et qui permet de faire circuler le liquide caloporteur 41, comparativement froid, dans la chambre inférieure 35. De même, la chambre supérieure 36 ou, lorsqu'il en est prévu plusieurs, chacune des chambres supérieures 36, en parallèle, est raccordée à une source chaude 4 par une canalisation d'arrivée 39 et une canalisation de départ 40, ce qui permet de faire circuler le liquide caloporteur 42, comparativement chaud, dans la ou chaque chambre supérieure 36. La source chaude 4 peut être de l'un quelconque des types précités, ou encore d'un type différent. Afin de placer chaque faisceau tubulaire 32 alternativement en relation d' échange thermique avec le fluide caloporteur froid 41 et avec le fluide caloporteur chaud 42, des moyens sont prévus pour déplacer chaque faisceau tubulaire 32, ici indépendamment l'un de l'autre, en va-et-vient vertical à l'intérieur du bac 33 respectivement correspondant, entre une position haute, dans laquelle ce faisceau tubulaire 32 baigne pratiquement intégralement dans le liquide chaud 42 à l'intérieur de la chambre supérieure 36, seules les extrémités inférieures des tubes 43 étant encore engagées dans les orifices 44 de la cloison 34, comme c'est le cas du faisceau tubulaire 32 illustré à gauche de la figure, et une position basse, illustrée à propos des deux faisceaux tubulaires situés à droite de la figure, dans laquelle les faisceaux tubulaires 32 baignent pratiquement intégralement dans le liquide caloporteur 41 à l'intérieur de la chambre inférieure 35, seul le collecteur, convenablement isolé thermiquement, étant alors placé au-dessus de la cloison 34. Les deux faisceaux tubulaires 32 illustrés dans la partie droite de la figure, ainsi placés au contact du liquide caloporteur 41 froid, correspondent aux chambres motrices 29, présentant leur volume minimal, des deux cylindres inférieurs alors que le faisceau tubulaire 32 situé à gauche de la figure, baignant dans le liquide caloporteur chaud 42, correspond à la chambre motrice 29, présentant son volume maximal, du cylindre supérieur.The lower chamber 35 or, when several are provided, as is the case in the example illustrated, the different lower chambers 35, in parallel, are connected, by a pipe 37 for the arrival of heat transfer liquid and by a pipe 38 for starting the heat transfer liquid, to a cold source 5 which may be of any of the aforementioned types, or of another type, and which makes it possible to circulate the heat transfer liquid 41, which is comparatively cold, in the chamber lower 35. Similarly, the upper chamber 36 or, when several are provided, each of the upper chambers 36, in parallel, is connected to a hot source 4 by an inlet pipe 39 and a departure pipe 40, which makes it possible to circulate the comparatively hot heat transfer liquid 42 in the or each upper chamber 36. The hot source 4 can be of any of the aforementioned types, or else of a different type. In order to place each tube bundle 32 alternately in heat exchange relation with the cold heat transfer fluid 41 and with the hot heat transfer fluid 42, means are provided for moving each tube bundle 32, here independently of one another, back and forth vertically inside the tank 33 respectively corresponding, between a high position, in which this tubular bundle 32 bathes almost entirely in the hot liquid 42 inside the upper chamber 36, only the lower ends of the tubes 43 still being engaged in the orifices 44 of the partition 34, as c 'is the case of the tubular bundle 32 illustrated on the left of the figure, and a low position, illustrated with regard to the two tubular bundles situated on the right of the figure, in which the tubular bundles 32 are almost entirely immersed in the heat transfer liquid 41 to 1 inside the lower chamber 35, only the collector, suitably thermally insulated, then being placed above the partition 34. The two beams x tubulars 32 illustrated in the right part of the figure, thus placed in contact with the coolant 41 cold, correspond to the driving chambers 29, having their minimum volume, of the two lower cylinders while the tubular bundle 32 located on the left of the figure, immersed in the hot heat transfer liquid 42, corresponds to the motor chamber 29, having its maximum volume, of the upper cylinder.
Pour déplacer ainsi en va-et-vient vertical chacun des faisceaux tubulaires 32 à l'intérieur du bac 33 respectivement correspondant, entre la position haute et la position basse, sont prévus des vérins 15 dont chacun est associé à l'un, respectif, des faisceaux tubulaires 32 et est disposé au-dessus du bac 33 correspondant .To move thus back and forth vertically each of the tubular bundles 32 inside the tank 33 respectively corresponding, between the high position and the low position, cylinders 15 are provided, each of which is associated with one, respective, beams tubular 32 and is disposed above the corresponding tray 33.
Chacun des vérins 15 est vertical et comporte intérieurement un piston horizontal 52 raccordé au collecteur du faisceau tubulaire 32 respectivement correspondant par une tige verticale 50.Each of the jacks 15 is vertical and internally comprises a horizontal piston 52 connected to the collector of the tube bundle 32 respectively corresponding by a vertical rod 50.
A l'intérieur de chaque vérin 15, le piston correspondant 52 sépare deux chambres 53, 54 dont chacune est raccordée, par une conduite respective 48, 49, à un distributeur hydraulique 14 permettant d'introduire de façon commandée, alternativement à l'intérieur de la chambre 54 et à l'intérieur de la chambre 53 de chaque vérin 15, en laissant l'autre chambre de celui-ci à l'échappement, un fluide hydraulique qui peut être différent du fluide hydraulique 11, notamment lorsque les conditions d'application de la pompe selon l'invention 45 ne permettent pas d'utiliser le fluide 11 pour alimenter les vérins 15, mais qui, dans l'exemple illustré, est constitué par ce fluide 11, amené au distributeur 14, depuis le réservoir 6, par une conduite 47 par exemple branchée sur l'une des conduites 23, entre le réservoir 6 et le clapet anti-retour 24 correspondant.Inside each cylinder 15, the corresponding piston 52 separates two chambers 53, 54 each of which is connected, by a respective pipe 48, 49, to a hydraulic distributor 14 making it possible to introduce in a controlled manner, alternately inside of chamber 54 and inside chamber 53 of each jack 15, leaving the other chamber thereof to the exhaust, a hydraulic fluid which may be different from hydraulic fluid 11, in particular when the conditions d application of the pump according to the invention 45 do not allow the fluid 11 to be used to supply the jacks 15, but which, in the example illustrated, is constituted by this fluid 11, brought to the distributor 14, from the reservoir 6 , by a pipe 47 for example connected to one of the pipes 23, between the tank 6 and the corresponding non-return valve 24.
Le distributeur 14, dont le mode de réalisation et de commande relève des aptitudes normales d'un Homme du métier, peut être programmé pour provoquer en phase, en opposition de phase ou avec un décalage de phase déterminé des mouvements de va-et-vient vertical des différents faisceaux tubulaires d'échange thermique 32 à l'intérieur des bacs 33 pour provoquer des dilatations thermiques et contractions thermiques alternées du liquide 10 à coefficient de dilatation thermique élevé dans les différents tubes de chaque faisceau tubulaire 32, selon que ce faisceau tubulaire baigne dans le liquide chaud 42 ou dans le liquide froid 41, ce qui provoque respectivement l'alimentation des chambres 29 correspondantes en liquide hydraulique 10, c'est-à-dire l'augmentation du volume de ces chambres 29 au détriment de celui des chambres 22 qui chassent le fluide hydraulique 11 vers l'accumulateur de pression 8 et le moteur hydraulique 7 puis, en retour, vers le réservoir 6 dans le cas de l'application illustrée, et une réduction de volume des chambres 29 correspondantes avec l'augmentation du volume des chambres 22 correspondantes, ce qui provoque l'aspiration de liquide hydraulique 11 à partir du réservoir 6, l'alternance de ces phases d'aspiration et de refoulement provoquant l'effet de pompage recherché.The dispenser 14, the embodiment and control of which falls within the normal abilities of a person skilled in the art, can be programmed to cause in-phase, in-phase opposition or with a determined phase shift back and forth movements. vertical of the different tubular heat exchange bundles 32 inside the tanks 33 to cause thermal expansion and alternating thermal contractions of the liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion in the different tubes of each tube bundle 32, depending on whether this tube bundle is immersed in the hot liquid 42 or in the cold liquid 41, which respectively causes the supply of the corresponding chambers 29 with hydraulic liquid 10, that is to say say the increase in the volume of these chambers 29 to the detriment of that of the chambers 22 which expel the hydraulic fluid 11 towards the pressure accumulator 8 and the hydraulic motor 7 then, in return, towards the reservoir 6 in the case of the illustrated application, and a reduction in volume of the corresponding chambers 29 with the increase in the volume of the corresponding chambers 22, which causes the suction of hydraulic fluid 11 from the reservoir 6, the alternation of these suction and backflow causing the desired pumping effect.
Les changements d'état du distributeur 14, à cet effet, peuvent être avantageusement provoqués, automatiquement, sous le pilotage de détecteurs de fin de course excités par l'arrivée de chaque faisceau tubulaire 32 respectivement en position haute et en position basse, par le fluide 11 lui-même lorsque ce fluide est utilisé pour l'alimentation des vérins 15. D'autres moyens peuvent cependant être utilisé à cet effet, étant entendu que l'on choisira de préférence des moyens qui, comme ceux qui viennent d'être décrits, prélèvent leur énergie dans l'installation même, c'est-à-dire assurent à celle- ci une autonomie de fonctionnement.The changes of state of the distributor 14, for this purpose, can advantageously be brought about, automatically, under the control of end-of-travel detectors excited by the arrival of each tube bundle 32 respectively in the high position and in the low position, by the fluid 11 itself when this fluid is used to supply the cylinders 15. Other means can however be used for this purpose, it being understood that preferably means which will be chosen, such as those which have just been described, draw their energy from the installation itself, that is to say ensure that it has autonomy of operation.
De façon générale, un Homme du métier comprendra aisément que, de même que l'application illustrée et décrite d'une pompe selon l'invention 45 ne constitue qu'un exemple non limitatif, la constitution de cette pompe 45 même ainsi que celle de ses moyens moteurs 26 pourraient connaître de nombreuses variantes, en particulier selon l'application choisie, sans que l'on sorte pour autant du cadre de la présente invention.In general, a person skilled in the art will easily understand that, just as the illustrated and described application of a pump according to the invention 45 does not constitute that a nonlimiting example, the constitution of this same pump 45 as well as that of its motor means 26 could know many variants, in particular according to the chosen application, without departing from the scope of the present invention .
Ainsi, on a illustré à la figure 2 l'application d'une pompe hydraulique 55 selon l'invention à l'alimentation, en fluide hydraulique 56 tel qu'une huile hydraulique, du compresseur 57 ou 58 d'une installation de climatisation de l'habitacle d'un véhicule à moteur thermique, à une pression et un débit nécessaires pour animer ce compresseur soit directement, si l'on réalise ce compresseur sous forme d'un vérin 57 de compression d'un fluide frigorigène 59, soit indirectement, à savoir par l'intermédiaire d'un moteur hydraulique traditionnel 60 entraînant un compresseur lui-même traditionnel 58.Thus, FIG. 2 illustrates the application of a hydraulic pump 55 according to the invention to the supply, with hydraulic fluid 56 such as hydraulic oil, of the compressor 57 or 58 of an air conditioning installation of the passenger compartment of a thermal engine vehicle, at a pressure and a flow required to drive this compressor either directly, if this compressor is produced in the form of a cylinder 57 for compressing a refrigerant 59, or indirectly , namely by means of a traditional hydraulic motor 60 driving a compressor itself 58.
La pompe 55 est en tout point similaire à la pompe 45 décrite en référence à la figure 1, si bien que l'on a conservé les mêmes références numériques pour en désigner les différents composants.The pump 55 is in every way similar to the pump 45 described with reference to FIG. 1, so that the same reference numerals have been kept to designate the different components.
Toutefois, à la différence de la pompe 45 décrite en référence à la figure 1, cette pompe 55 comporte un seul piston de pompage 21 et un seul piston moteur 28, accouplés rigidement, comme on l'a schématisé en 30, par exemple sous forme d'un piston différentiel dont la partie constituant le piston de pompage 21 présente une section supérieure à sa partie constituant le piston moteur 28. Le piston de pompage 21 et le piston moteur 28 délimitent respectivement, dans un cylindre de pompage 20 et dans un cylindre moteur 27, de section respective correspondante, une chambre étanche de pompage 22 et une chambre étanche motrice 29 dont les volumes varient de façon opposée lorsque les pistons 21 et 28 se déplacent à l'unisson, dans un sens ou dans l'autre. La chambre 22 loge des moyens de sollicitation élastique du piston de pompage 21 vers une position correspondant à un volume maximal de cette chambre de pompage 22, c'est-à-dire également de sollicitation élastique du piston moteur 28 vers une position de volume minimal de la chambre motrice 29, ces moyens de rappel élastique étant illustrés sous la forme d'un ressort hélicoïdal 61 logé coaxialement au piston 21 dans la chambre 22.However, unlike the pump 45 described with reference to FIG. 1, this pump 55 comprises a single pumping piston 21 and a single driving piston 28, rigidly coupled, as shown schematically at 30, for example in the form a differential piston, the part constituting the pumping piston 21 has a cross section greater than its part constituting the driving piston 28. The pumping piston 21 and the driving piston 28 delimit respectively, in a pumping cylinder 20 and in a cylinder motor 27, of corresponding respective section, a sealed pumping chamber 22 and a sealed motor chamber 29, the volumes of which vary in opposite directions when the pistons 21 and 28 move in unison, in one direction or the other. The chamber 22 houses means for elastic biasing of the pumping piston 21 to a position corresponding to a maximum volume of this pumping chamber 22, that is to say also for elastic biasing of the driving piston 28 to a position of minimum volume of the driving chamber 29, these elastic return means being illustrated in the form of a helical spring 61 housed coaxially with the piston 21 in the chamber 22.
Cette chambre 22 est raccordée, par un circuit « aller » 62, comportant un clapet anti-retour 63 passant de la chambre 22 vers ce circuit aller 62, soit au moteur hydraulique 60, de façon non détaillée mais aisément déductible de la description de la figure 1, soit à une chambre 64 du vérin compresseur 57 et, en parallèle, à un moteur hydraulique 65 d'entraînement d'une turbine de ventilation. Le circuit aller 62 comporte un accumulateur tampon 71 branché en dérivation entre le clapet antiretour 63 et soit le moteur hydraulique 60, soit la chambre 64 du vérin compresseur 57 et le moteur hydraulique 65.This chamber 22 is connected, by a “go” circuit 62, comprising a non-return valve 63 passing from the chamber 22 to this go circuit 62, or to the hydraulic motor 60, in a non-detailed manner but easily deducible from the description of the Figure 1, either to a chamber 64 of the compressor cylinder 57 and, in parallel, to a hydraulic motor 65 for driving a ventilation turbine. The outward circuit 62 includes a buffer accumulator 71 connected in bypass between the non-return valve 63 and either the hydraulic motor 60 or the chamber 64 of the compressor cylinder 57 and the hydraulic motor 65.
La chambre 64 est délimitée, à l'intérieur d'un corps 66 du vérin 67, par un piston 67 délimitant par ailleurs, à l'opposé de la chambre 64 dans le corps 66, une chambre 68 de réception et de compression du fluide frigorigène 59. A titre d'exemple non limitatif, dans l'exemple illustré, le piston 67 présente une section uniforme et les deux chambres 64 et 68 présentent la même section, si bien que la pression communiquée par le piston de pompage 21 au liquide hydraulique 56 se transmet intégralement au fluide frigorigène 59. La chambre 68 est elle-même reliée à un circuit non représenté, traditionnel, d'évolution du fluide frigorigène 59.The chamber 64 is delimited, inside a body 66 of the jack 67, by a piston 67 delimiting, opposite to the chamber 64 in the body 66, a chamber 68 for receiving and compressing the fluid refrigerant 59. By way of nonlimiting example, in the example illustrated, the piston 67 has a uniform section and the two chambers 64 and 68 have the same section, so that the pressure communicated by the pumping piston 21 to the hydraulic fluid 56 is fully transmitted to the refrigerant 59. The chamber 68 is itself connected to a circuit (not shown, traditional), for the evolution of the refrigerant 59.
De façon non représentée mais aisément concevable par un Homme du métier, la chambre 64 du vérin compresseur 57 et le moteur hydraulique 65, ou le moteur hydraulique 60, sont reliés par ailleurs à la chambre 22 de la pompe 55 par un circuit « retour » 69 comparable à celui qui a été décrit en référence à la figure 1 et comportant notamment, comme celui-ci, un réservoir de liquide hydraulique 56, non représenté, et un clapet anti-retour 70 passant vers la chambre 22. Comme les chambres motrices 29 de la pompe selon l'invention 45 décrite en référence à la figure 1, la chambre motrice 29 de la pompe 55 est raccordée par une conduite 72 à un faisceau tubulaire 73 avec lequel cette conduite 72 et la chambre motrice 29 constituent, cette fois non plus en permanence mais de façon temporaire, répétitive, une enceinte fermée emplie d'un liquide hydraulique 10 à coefficient de dilatation thermique élevé, tel que de l'alcool ou du fioul.Not shown but easily conceivable by a person skilled in the art, the chamber 64 of the compressor cylinder 57 and the hydraulic motor 65, or the hydraulic motor 60, are also connected to the chamber 22 of the pump 55 by a "return" circuit. 69 comparable to that which has been described with reference to FIG. 1 and comprising in particular, like this one, a hydraulic fluid reservoir 56, not shown, and a non-return valve 70 passing towards the chamber 22. Like the driving chambers 29 of the pump according to the invention 45 described with reference to FIG. 1, the driving chamber 29 of the pump 55 is connected by a pipe 72 to a tubular bundle 73 with which this pipe 72 and the driving chamber 29 constitute, this time no longer permanently but temporarily, repetitively, a closed enclosure filled with a hydraulic liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion, such as alcohol or fuel oil.
Plus précisément, dans cet exemple, le faisceau tubulaire 73 comporte une multitude de tubes 74 par exemple rectilignes, mutuellement parallèles, présentant deux extrémités à chacune desquelles ils sont raccordés aux extrémités correspondantes des autres tubes 74 par un collecteur respectif 75, 76 raccordé par ailleurs, par un orifice respectif 77, 78, à un clapet piloté respectif 79, 80 débouchant à l'opposé de l'orifice 77, 78 correspondant dans une conduite respective 83, 84.More specifically, in this example, the tube bundle 73 comprises a multitude of tubes 74 for example rectilinear, mutually parallel, having two ends at each of which they are connected to the corresponding ends of the other tubes 74 by a respective manifold 75, 76 connected elsewhere. , by a respective orifice 77, 78, to a respective piloted valve 79, 80 opening opposite to the corresponding orifice 77, 78 in a respective pipe 83, 84.
Les deux clapets 79 et 80 sont pilotés par un limiteur de pression 85 auquel ils sont raccordés, en commun, par une conduite ou ligne de pilotage respective 81 et 82 et qui est intercalé dans une conduite 86 menant du collecteur 75 à la conduite 72 qui, ainsi, est reliée en permanence à ce collecteur 75.The two valves 79 and 80 are controlled by a pressure relief valve 85 to which they are connected, in common, by a respective pipe or control line 81 and 82 and which is interposed in a pipe 86 leading from the manifold 75 to the pipe 72 which , thus, is permanently connected to this collector 75.
A leur raccordement mutuel, des conduites 72 et 86 se raccordent, par l'intermédiaire d'un clapet antiretour 87 passant à partir de ce raccordement, à une conduite 88 comportant un accumulateur de pression 89 en dérivation et menant à un autre clapet 90 piloté par l'intermédiaire d'une conduite ou ligne de pilotage 91 dérivée de la conduite 82.At their mutual connection, lines 72 and 86 are connected, by means of a non-return valve 87 passing from this connection, to a line 88 comprising a pressure accumulator 89 in bypass and leading to another controlled valve 90 via a pipe or steering line 91 derived from pipe 82.
Ce clapet 90 met en communication, de façon commandée, la conduite 88 avec une conduite 92 menant à une chambre 93 délimitée de façon étanche, à l'intérieur d'un corps de vérin 94, par un piston 95 raccordé rigidement, par une tige 96, à un piston 97 présentant une section plus grande que celle du piston 95 et monté quant à lui au coulissement étanche à l'intérieur d'un corps de pompe 98 dans lequel ce piston 97 sépare l'une de l'autre une chambre 99 d'aspiration et une chambre 100 de refoulement du liquide à coefficient de dilatation thermique élevé 10. Les chambres 99 et 100 sont disposées respectivement du même côté du piston 97 que le piston 95 et du côté opposé, de telle sorte que les volumes respectifs des chambres 99 et 93 varient dans un même sens, opposé au sens de variation du volume de la chambre 100, lorsque le piston 95 et 97 se déplacent à l'unisson. Des moyens élastiques, illustrés sous la forme d'un ressort hélicoïdal 101 disposé à l'intérieur de la chambre de refoulement 100, coaxialement au piston 97, sollicitent ce piston 97 et, avec lui, le piston 95, dans le sens d'une réduction de volume des chambres 93 et 99, c'est-à-dire également d'une augmentation de volume de la chambre 100.This valve 90 communicates, in a controlled manner, the pipe 88 with a pipe 92 leading to a chamber 93 delimited in a sealed manner, inside a cylinder body 94, by a piston 95 rigidly connected, by a rod 96, to a piston 97 having a section larger than that of the piston 95 and mounted meanwhile to the sealed sliding inside a pump body 98 in which this piston 97 separates one from the other a chamber 99 suction and a liquid discharge chamber 100 with a high coefficient of thermal expansion 10. The chambers 99 and 100 are arranged respectively on the same side of the piston 97 as the piston 95 and on the opposite side, so that the respective volumes chambers 99 and 93 vary in the same direction, opposite to the direction of variation of the volume of chamber 100, when the piston 95 and 97 move unison. Elastic means, illustrated in the form of a helical spring 101 disposed inside the delivery chamber 100, coaxially with the piston 97, urge this piston 97 and, with it, the piston 95, in the direction of a reduction in volume of chambers 93 and 99, that is to say also of an increase in volume of chamber 100.
A l'intérieur du piston 96 sont montés plusieurs clapets anti-retour 102 passant dans un sens allant de la chambre 99 vers la chambre 100 mais fermés en sens opposé .Inside the piston 96 are mounted several non-return valves 102 passing in a direction from the chamber 99 towards the chamber 100 but closed in the opposite direction.
La chambre de refoulement 100 est raccordée de façon permanente au clapet piloté 80 par la conduite 84 alors que la chambre d'aspiration 99 est raccordée, par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 103 passant vers elle, à une conduite 104 raccordée, le cas échéant par l'intermédiaire d'un réservoir tampon 157 de liquide 10, à une sortie 105 d'un échangeur de chaleur 106 présentant par ailleurs une entrée 107 raccordée par la conduite 83 au clapet piloté 79.The discharge chamber 100 is permanently connected to the valve controlled 80 by the pipe 84 while the suction chamber 99 is connected, by means of a non-return valve 103 passing towards it, to a pipe 104 connected , where appropriate by means of a buffer tank 157 of liquid 10, at an outlet 105 of a heat exchanger 106 furthermore having an inlet 107 connected by line 83 to the piloted valve 79.
La conduite 84, les chambres 99 et 100, le clapet anti-retour 103, la conduite 104, l'échangeur de chaleur 106 et la conduite 83 constituent ainsi un circuit extérieur au faisceau tubulaire 73, et ce circuit, fermé, est empli du liquide 10 à coefficient de dilatation thermique élevé servant à animer la pompe 55 d'un mouvement de pompage éventuellement à l'exception du réservoir tampon 157 qui peut être ouvert à l'air libre.Line 84, chambers 99 and 100, non-return valve 103, line 104, heat exchanger 106 and line 83 thus constitute a circuit external to the tube bundle 73, and this circuit, closed, is filled with the liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion serving to animate the pump 55 with a pumping movement possibly with the exception of the buffer tank 157 which can be opened to the open air.
Dans cette application de l'invention, le faisceau tubulaire 73 est exposé en permanence à une source chaude, schématisée en 108 et constituée par les gaz d'échappement du moteur thermique du véhicule, alors que l'échangeur de chaleur 106 est exposé en permanence à une source froide, schématisée en 153 et constituée par exemple par l'air ambiant, éventuellement mû par un ventilateur 109.In this application of the invention, the tubular bundle 73 is permanently exposed to a hot source, shown diagrammatically at 108 and constituted by the exhaust gas from the vehicle's heat engine, while the heat exchanger 106 is permanently exposed to a cold source, shown diagrammatically at 153 and constituted for example by ambient air, possibly driven by a fan 109.
Dans ce cas, c'est en remplaçant répétitivement le liquide 10 à coefficient de dilatation thermique élevé qui, pendant un intervalle de temps, s'est trouvé enfermé dans le circuit comportant les faisceaux tubulaires 73 et la chambre motrice 29 de la pompe 55, par fermeture des clapets 79, 80, et a subi un echauffement par échange thermique avec les gaz d'échappement 108 à l'intérieur du faisceau tubulaire 73, par du liquide de même nature en provenance de l'échangeur de chaleur 106, c'est-à-dire comparativement froid, par l'action du piston 97 et grâce à l'ouverture des clapets 79 et 80, avant fermeture à nouveau de ces derniers, que l'on provoque les alternances de dilatations thermiques et de retraits thermiques du liquide à coefficient de dilatation thermique élevé, animant le piston moteur 27.In this case, it is by repetitively replacing the liquid 10 with a high coefficient of thermal expansion which, for a period of time, has been enclosed in the circuit comprising the tubular bundles 73 and the driving chamber 29 of the pump 55, by closing the valves 79, 80, and has undergone heating by heat exchange with the exhaust gases 108 inside the tube bundle 73, by liquid of the same kind coming from the heat exchanger 106, c ' that is to say comparatively cold, by the action of the piston 97 and thanks to the opening of the valves 79 and 80, before closing again of the latter, that one causes the alternations of thermal expansions and thermal withdrawals of the liquid with a high coefficient of thermal expansion, driving the driving piston 27.
A cet effet, le déclenchement du limiteur de pression 85 provoque l'ouverture des clapets pilotés 79 et 80 qui ouvrent l'enceinte fermée composée par le faisceau tubulaire 73, les conduites 86 et 72 et la chambre motrice 29 de la pompe 55 ; par la même action, le clapet piloté 90 permet le passage du liquide 10 sous pression contenu dans l'accumulateur 89, et un mouvement conjoint des pistons 95 et 96 dans le sens d'une aspiration, .depuis le réservoir 157, d'un liquide en provenance de l'échangeur thermique 106 et d'un refoulement vers l'échangeur tubulaire 73 d'une quantité de ce liquide 10, dont l'énergie due à la dilatation provoquera, dès la fermeture des clapets 79, 80 et 90, un coulissement du piston moteur 28 dans le sens d'une réduction du volume de la chambre de pompage 22 et d'un refoulement du liquide hydraulique 56 vers le vérin compresseur 57 et le moteur hydraulique 65 ou vers le moteur hydraulique 60, le mouvement de retour des pistons 21 et 28 étant ensuite facilité par le ressort 22 et celui des pistons 97 et 95 provoqué par le ressort 101. Un Homme du métier comprendra aisément qu'en faisant varier la proportion entre les sections respectives du piston de pompage 21 et du piston moteur 28, ainsi qu'entre celles de la chambre de pompage 22 et de la chambre motrice 29, on peut introduire tout rapport de démultiplication ou de multiplication voulu entre la pression du liquide à coefficient de dilatation thermique élevé, tel que 10, alimentant la chambre motrice 29, et le liquide pompé, tel que 56, fourni par la chambre de pompage 22 à l'utilisation, à savoir par exemple au compresseur 57 et au moteur hydraulique 65 ou au moteur hydraulique 60 si l'on se réfère à l'exemple illustré à la figure 2.For this purpose, the triggering of the pressure limiter 85 causes the opening of the piloted valves 79 and 80 which open the closed enclosure composed by the tubular bundle 73, the lines 86 and 72 and the motor chamber 29 of the pump 55; by the same action, the piloted valve 90 allows the passage of the liquid 10 under pressure contained in the accumulator 89, and a joint movement of the pistons 95 and 96 in the direction of a suction, from the tank 157, a liquid from the heat exchanger 106 and a discharge to the tubular exchanger 73 of an amount of this liquid 10, the energy of which due to expansion will cause, as soon as the valves 79, 80 and 90 are closed, the motor piston 28 slides in the direction of reducing the volume of the pumping chamber 22 and a discharge of hydraulic fluid 56 to the compressor cylinder 57 and the hydraulic motor 65 or to the hydraulic motor 60, the return movement of the pistons 21 and 28 then being facilitated by the spring 22 and that of the pistons 97 and 95 caused by the spring 101. A person skilled in the art will readily understand that by varying the proportion between the respective sections of the pumping piston 21 and the driving piston 28, as well as between those of the pumping chamber 22 and the driving chamber 29, it is possible to introduce any gear or multiplication ratio desired between the pressure of the liquid with a high coefficient of thermal expansion, such as 10, supplying the motor chamber 29, and the pumped liquid, such as 56, supplied by the pump chamber age 22 in use, namely for example the compressor 57 and the hydraulic motor 65 or the hydraulic motor 60 if reference is made to the example illustrated in FIG. 2.
Lorsque, comme on l'a décrit en référence à cette figure 2, et comme on l'a décrit également en référence à la figure 1, la section du piston de pompage 21 est supérieure à celle du piston moteur 28, la pression du liquide hydraulique pompé, tel que de l'huile 56, est plus faible que celle du liquide à coefficient de dilatation thermique élevé animant le piston moteur 28. L'adoption de sections identiques pour le piston moteur et pour le piston de pompage entraînerait une identité entre les pressions respectives du liquide hydraulique pompé et du liquide à coefficient de dilatation thermique élevé servant de moteur.When, as described with reference to this FIG. 2, and as also described with reference to FIG. 1, the cross section of the pumping piston 21 is greater than that of the driving piston 28, the pressure of the liquid pumped hydraulics, such as oil 56, is lower than that of the liquid with a high coefficient of thermal expansion animating the driving piston 28. The adoption of identical sections for the driving piston and for the pumping piston would cause a identity between the respective pressures of the hydraulic fluid pumped and the liquid with a high coefficient of thermal expansion serving as a motor.
Le choix, pour la section du piston de pompage 21, d'une valeur inférieure à celle du piston moteur 28 conduit, au contraire, à une augmentation de pression, en ce sens que la pression du liquide hydraulique pompé est supérieure à celle du liquide à coefficient de dilatation thermique élevé servant de moteur. Ce pourrait être le cas dans une installation par ailleurs en tout point conforme à celle qui a été décrite en référence à la figure 2, pour communiquer au fluide frigorigène 59, au moyen du vérin compresseur 57, des pressions très largement supérieures à celles auxquelles on porte généralement les fluides frigorigènes, et par exemple des pressions de l'ordre de 120 à 140 bars. Ceci permettrait d'utiliser à titre de fluide frigorigène des fluides tels que le C02, beaucoup moins nocifs pour l'environnement que les fluides frigorigènes le plus fréquemment utilisés.The choice, for the section of the pumping piston 21, of a value lower than that of the driving piston 28 leads, on the contrary, to an increase in pressure, in the sense that the pressure of the hydraulic fluid pumped is higher than that of the liquid with a high coefficient of thermal expansion serving as a motor. This could be the case in an installation, moreover, in every respect conforming to that which has been described with reference to FIG. 2, for communicating to the refrigerant 59, by means of the compressor cylinder 57, pressures very much greater than those at which generally carries refrigerants, and for example pressures of the order of 120 to 140 bars. This would make it possible to use as refrigerant fluids such as C0 2 , which are much less harmful to the environment than the most frequently used refrigerants.
C'est également le cas dans l'exemple illustré à la figure 3, à laquelle on se référera à présent.This is also the case in the example illustrated in Figure 3, which will now be referred to.
En effet, dans ce cas, la pompe hydraulique selon l'invention 110, utilisée pour alimenter en carburant 151 sous haute pression une rampe commune 152 d'alimentation d'un moteur thermique, comporte, par exemple dans un même corps, un cylindre de pompage 20 et un cylindre moteur 27 placés coaxialement, dans le prolongement l'un de l'autre, comme on l'a décrit précédemment, mais c'est à présent le cylindre moteur 27 qui présente une section plus forte que celle du cylindre de pompage 20. Corrélativement, le piston moteur 28 présente une section supérieure à celle du piston de pompage 21, ces deux pistons restant liés rigidement, vis-à-vis d'un coulissement conjoint dans le cylindre respectif, en étant constitués par exemple par deux étages d'un même piston étage, comme on l'a schématisé en 30 à la figure 3, comme à la figure 1.In this case, the hydraulic pump according to the invention 110, used to supply fuel 151 under high pressure to a common rail 152 for supplying a heat engine, comprises, for example in the same body, a cylinder of pumping 20 and an engine cylinder 27 placed coaxially, in the extension of one another, as described above, but it is now the engine cylinder 27 which has a larger section than that of the cylinder pumping 20. Correlatively, the driving piston 28 has a cross section greater than that of the pumping piston 21, these two pistons remaining rigidly connected, with respect to joint sliding in the respective cylinder, being constituted for example by two stages of the same piston stage, as shown diagrammatically at 30 in FIG. 3, as in FIG. 1.
A l'opposé l'un de l'autre, les deux pistons 21 et 28 délimitent de façon étanche, dans le cylindre correspondant 20, 27, une chambre 22, 29 qui constitue respectivement une chambre de pompage et une chambre motrice.Opposite one another, the two pistons 21 and 28 delimit in a sealed manner, in the corresponding cylinder 20, 27, a chamber 22, 29 which constitutes respectively a pumping chamber and a driving chamber.
Des moyens de rappel élastique, illustrés sous la forme d'un ressort hélicoïdal 123 disposé à l'intérieur du cylindre moteur 27, à l'opposé de la chambre motrice 29 par rapport au piston moteur 28, assurent un rappel conjoint des pistons 21 et 28 dans une position correspondant à un volume minimal de la chambre motrice 29 et à un volume maximal de la chambre de pompage 22. Dans ce cas, c'est le même liquide 151, à savoir un carburant tel que du fioul, qui constitue à la fois le liquide hydraulique pompé et le liquide à coefficient de dilatation thermique élevé utilisé pour provoquer le pompage . Ce carburant 151 est reçu dans un réservoir 111 traditionnel, et il est raccordé par une conduite 112 à la chambre de pompage 22, dans laquelle cette conduite 112 débouche par un clapet anti-retour 113 passant vers cette chambre 22. Dans la chambre 22 débouche par ailleurs une conduite 114 menant vers la rampe d'injection 152 du moteur du véhicule, laquelle conduite 114 est raccordée à la chambre de pompage 22 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 115 passant en direction de cette conduite 114 et immédiatement après lequel débouche dans la conduite 114 un accumulateur de pression 116 ainsi placé en dérivation sur cette conduite 114. Ces conduites 112 et 114 peuvent être comparées, respectivement, aux conduites des circuits 69 et 62 décrits en référence à la figure 2, ou encore aux conduites 23 et 25 décrites en référence à la figure 1.Elastic return means, illustrated in the form of a helical spring 123 disposed inside the engine cylinder 27, opposite the driving chamber 29 relative to the engine piston 28, ensure a joint return of the pistons 21 and 28 in a position corresponding to a minimum volume of the drive chamber 29 and to a maximum volume of the pumping chamber 22. In this case, it is the same liquid 151, namely a fuel such as fuel oil, which constitutes both the hydraulic fluid pumped and the liquid with a high coefficient of thermal expansion used to cause pumping. This fuel 151 is received in a traditional tank 111, and it is connected by a line 112 to the pumping chamber 22, in which this line 112 opens by a non-return valve 113 passing towards this room 22. In the room 22 opens also a pipe 114 leading to the injection manifold 152 of the vehicle engine, which line 114 is connected to the pumping chamber 22 by means of a non-return valve 115 passing in the direction of this line 114 and immediately after which opens into the line 114 a pressure accumulator 116 thus placed in derivation on this pipe 114. These pipes 112 and 114 can be compared, respectively, with the pipes of the circuits 69 and 62 described with reference to FIG. 2, or even with the pipes 23 and 25 described with reference to FIG. 1.
En dérivation de la conduite 112, entre le réservoir 111 et le clapet anti-retour 113, part une autre conduite 117 en tout point comparable à la conduite 104 décrite en référence à la figure 2 et, comme celle- ci, menant à une chambre d'aspiration 119, en tout point comparable à la chambre 99, par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 118 passant vers cette chambre 119 et en tout point comparable au clapet anti-retour 103.Deriving from the line 112, between the tank 111 and the non-return valve 113, there is another line 117 which is comparable in every way to the line 104 described with reference to FIG. 2 and, like this, leading to a chamber suction 119, at any point comparable to the chamber 99, by means of a non-return valve 118 passing towards this chamber 119 and at all points comparable to the non-return valve 103.
La chambre d'aspiration 119 est aménagée, à l'intérieur d'un corps de pompe 120 en tout point comparable au corps de pompe 98, par subdivision de l'intérieur de ce corps de pompe au moyen d'un piston de refoulement et d'aspiration 121 en tout point comparable au piston 97 et, en particulier, comportant comme celui- ci des clapets anti-retour 155 passants de la chambre d'aspiration 119 vers une chambre de refoulement 122 disposée à l'opposé du piston 121 par rapport à la chambre d'aspiration 119 et en tout point comparable à la chambre de refoulement 100. Le piston 121 est relié rigidement, du côté de la chambre d'aspiration 119, à une tige 124, de plus faible section, constituant un piston en tout point comparable au piston 95, et fermant de façon étanche une chambre 127 disposée à l'opposé du piston 121 par rapport à cette tige 124, à l'intérieur d'un corps de vérin qui se confond ici avec le corps de pompe 120, de même que le corps de vérin 94 peut se confondre avec le corps de pompe 98.The suction chamber 119 is arranged, inside a pump body 120 at any point comparable to the pump body 98, by subdivision of the interior of this pump body by means of a delivery piston and suction 121 at any point comparable to the piston 97 and, in particular, comprising like the latter 155 non-return valves passing from the suction chamber 119 to a discharge chamber 122 disposed opposite the piston 121 by relative to the suction chamber 119 and in every respect comparable to the discharge chamber 100. The piston 121 is rigidly connected, on the side of the suction chamber 119, to a rod 124, of lower section, constituting a piston at any point comparable to the piston 95, and sealingly closing a chamber 127 disposed opposite the piston 121 relative to this rod 124, inside a cylinder body which merges here with the pump body 120, just as the jack body 94 can merge with the pump body 98.
Cependant, la tige 124 présente une forme tubulaire de façon à délimiter un passage coaxial 158 qui, à une extrémité de solidarisation de la tige 124 avec le piston 121, débouche en regard de l'un des clapets anti-retour 155 de celui-ci, du côté de la chambre 119. A l'extrémité opposée de la tige 124, vers la chambre 127, ce passage 158 débouche par l'intermédiaire d'une soupape présentant une tête 126 logée dans la chambre 127 et présentant une section inférieure à celle de cette chambre 127 et du piston constitué par la tige 124. Un ressort 159, travaillant à la compression entre la tige 124 et la tête de la soupape 126, tend à maintenir celle-ci écartée de la tige 124, c'est-à-dire à maintenir le passage 158 ouvert vers la chambre 127 ; toutefois, une pression appliquée à la tête de soupape 126, vers la tige 124, permet d'obturer le passage 158 à cette extrémité de celle-ci. La chambre 127 est reliée, par une conduite 128 en tout point similaire à la conduite 92, à un clapet piloté 129 en tout point comparable au clapet piloté 90, le pilotage de ce clapet 129 s' effectuant par raccordement de celui-ci, par une conduite ou ligne de pilotage 130 en tout point comparable à la conduite 91, à un limiteur de pression 131 en tout point comparable au limiteur de pression 85 et, comme celui-ci, intercalé en série dans une conduite 132 menant à la chambre motrice 29 de la pompe 110 et venant d'un collecteur 133 en tout point comparable au collecteur 75. Toutefois, dans ce cas, entre ce collecteur 133 et la conduite 132 comportant le limiteur de pression 131 est interposé un clapet anti-retour 134 passant du collecteur 133 vers le limiteur de pression 131 et la conduite 132. Ce collecteur 133 est par ailleurs relié au clapet piloté 129 par une conduite 135 en tout point comparable à la conduite 88 et, en particulier, comportant comme cette dernière un accumulateur secondaire 136 destiné à faciliter le fonctionnement du piston 121, par action sur le piston 126 à l'intérieur de la chambre 127, et un clapet anti-retour 137, en tout point comparable au clapet anti-retour 87, entre le branchement de cet accumulateur 136 en dérivation et le raccordement au collecteur 133, à savoir plus précisément au niveau du raccordement de la conduite 135 avec ce collecteur 133 dans l'exemple illustré, ce clapet antiretour 137 étant passant dans un sens allant du collecteur 133 vers la conduite 135.However, the rod 124 has a tubular shape so as to delimit a coaxial passage 158 which, at one end for securing the rod 124 with the piston 121, opens opposite one of the non-return valves 155 thereof. , on the side of the chamber 119. At the opposite end of the rod 124, towards the chamber 127, this passage 158 opens out by means of a valve having a head 126 housed in the chamber 127 and having a section smaller than that of this chamber 127 and of the piston constituted by the rod 124. A spring 159, working under compression between the rod 124 and the head of the valve 126, tends to keep the latter spaced from the rod 124, that is to say that is, to keep the passage 158 open towards the chamber 127; however, pressure applied to the valve head 126, towards the rod 124, makes it possible to close the passage 158 at this end of the latter. The chamber 127 is connected, by a pipe 128 at all points similar to the pipe 92, to a piloted valve 129 at all points comparable to the piloted valve 90, the piloting of this valve 129 being effected by connection of the latter, by a line or control line 130 at any point comparable to line 91, to a pressure limiter 131 at any point comparable to pressure limiter 85 and, like this, inserted in series in a line 132 leading to the driving chamber 29 of the pump 110 and coming from a manifold 133 at any point comparable to the manifold 75. However, in this case, between this manifold 133 and the pipe 132 comprising the pressure limiter 131 is interposed a non-return valve 134 passing from the manifold 133 to the pressure limiter 131 and the pipe 132. This manifold 133 is also connected to the controlled valve 129 by a pipe 135 at any point comparable to line 88 and, in particular, including like the latter a secondary accumulator 136 intended to facilitate the operation of the piston 121, by action on the piston 126 inside the chamber 127, and a check valve -return 137, at any point comparable to the non-return valve 87, between the connection of this accumulator 136 in bypass and the connection to the manifold 133, namely more precisely at the connection of e the pipe 135 with this manifold 133 in the example illustrated, this non-return valve 137 passing in a direction going from the manifold 133 towards the pipe 135.
Comme le collecteur 75, le collecteur 133 est raccordé fluidiquement aux extrémités correspondantes de tubes 138, par exemple rectilignes et mutuellement parallèles, constituant ensemble un faisceau tubulaire 139 d'échange thermique, comportant par ailleurs un autre collecteur 140 raccordé fluidiquement aux extrémités opposées des tubes 138 et comparable, en cela, au collecteur 76 du faisceau tubulaire 73. Cependant, le mode de raccordement des deux collecteurs 133 et 140 aux autres composants est différent de celui des collecteurs 75 et 76 du faisceau tubulaire 73 décrit en référence à la figure 2. En effet, le collecteur 133 est en permanence raccordé fluidiquement à la chambre 122 de refoulement par l'intermédiaire de clapets anti-retour 141 passants de la chambre de refoulement 122 vers ce collecteur 133. Le collecteur 140, quant à lui, présente au moins un, et de préférence deux orifices 142 débouchant, par un clapet anti-retour respectif 143 piloté par le limiteur de pression 131 auquel il est raccordé par une conduite ou ligne de pilotage 144 branchée en dérivation sur la conduite 130, entre le limiteur de pression 131 et le clapet piloté 129, et desservant en parallèle les deux clapets 143, sur une conduite respective 145 menant à une entrée 146 d'un échangeur de chaleur 147 en tout point comparable à l'échangeur de chaleur 106 et, en particulier, baignant comme celui-ci dans l'air ambiant 153, éventuellement forcé par un ventilateur 156. Cet échangeur thermique 147, ainsi exposé à une source froide constituée par l'air ambiant, comporte par ailleurs une sortie 148 par laquelle se raccorde à lui une conduite 149 de retour au réservoir 111. La source chaude est quant à elle constituée, dans cet exemple, par les gaz d'échappement 154 du moteur thermique, baignant le faisceau tubulaire 139. A cet effet, le faisceau tubulaire 139 est logé dans une cavité étanche 150 dans laquelle on fait circuler les gaz d'échappement 154 venant du moteur thermique, perpendiculairement aux tubes 138, en faisant entrer ces gaz d'échappement 154 dans la cavité 150 par l'intermédiaire d'un embout d'entrée 151 raccordé au collecteur d'échappement, non représenté, du bloc moteur, et en faisant sortir ces gaz d' échappement de la cavité 150 par un embout de sortie 152 raccordé quant à lui au pot d'échappement, les embouts 151 et 152 étant disposés dans des positions mutuellement opposées par rapport au faisceau tubulaire 139.Like the manifold 75, the manifold 133 is fluidly connected to the corresponding ends of tubes 138, for example rectilinear and mutually parallel, together constituting a tubular heat exchange bundle 139, moreover comprising another manifold 140 fluidly connected to the opposite ends of the tubes 138 and comparable, in this, to the collector 76 of the tube bundle 73. However, the method of connecting the two collectors 133 and 140 to the other components is different from that of the collectors 75 and 76 of the tube bundle 73 described with reference to FIG. 2. In fact, the manifold 133 is permanently fluidly connected to the chamber 122 discharge via non-return valves 141 passing from the discharge chamber 122 to this manifold 133. The manifold 140, meanwhile, has at least one, and preferably two orifices 142 opening, by a check valve respective return 143 piloted by the pressure limiter 131 to which it is connected by a pilot line or line 144 connected in bypass to the pipe 130, between the pressure limiter 131 and the piloted valve 129, and serving in parallel the two valves 143, on a respective pipe 145 leading to an inlet 146 of a heat exchanger 147 at any point comparable to the heat exchanger 106 and, in particular, bathing like this in the ambient air 153, possibly forced by a fan 156. This heat exchanger 147, thus exposed to a cold source constituted by the ambient air, also has an outlet 148 through which a pipe is connected to it 149 back to the tank 111. The hot source is itself constituted, in this example, by the exhaust gases 154 of the heat engine, bathing the tubular bundle 139. For this purpose, the tubular bundle 139 is housed in a cavity leaktight 150 in which the exhaust gases 154 from the heat engine are circulated, perpendicular to the tubes 138, by bringing these exhaust gas 154 in the cavity 150 by means of an inlet nozzle 151 connected to the exhaust manifold, not shown, of the engine block, and by removing these exhaust gases from the cavity 150 by a outlet end piece 152 connected in turn to the exhaust pipe, the end pieces 151 and 152 being arranged in mutually opposite positions relative to the tube bundle 139.
On observera que la source chaude pourrait également, dans ce cas, être constituée par le liquide de circuit de refroidissement du moteur thermique, auquel cas les embouts 151 et 152 seraient raccordés respectivement à une sortie de ce liquide hors du bloc moteur et au radiateur associé au moteur, de même que l'on pourrait utiliser ce liquide comme source chaude dans le cas d'une installation du type décrit en référence à la figure 2.It will be observed that the hot source could also, in this case, be constituted by the liquid of the cooling circuit of the heat engine, in which case the nozzles 151 and 152 would be connected respectively to an outlet of this liquid outside the engine block and to the associated radiator. to the engine, just as this liquid could be used as a hot source in the case of an installation of the type described with reference to FIG. 2.
Un Homme du métier déduira aisément, de la description de l'installation illustrée à la figure 2, le fonctionnement de l'installation illustrée à la figure 3, en observant que l'ouverture des clapets pilotés 129 et 143 sous la commande du limiteur de pression 141 est simultanée, ce qui signifie que la tête de soupape 126 vient obturer le passage 158 sous l'effet de la pression fluidique ainsi brusquement créée dans la chambre 127, surcompensant l'action du ressort 159 convenablement taré à cet effet, si bien que le piston 121 accomplit un mouvement de refoulement du fluide à coefficient de dilatation élevé, en l'espèce le carburant 151 lui-même, placé à la température ambiante, c'est-à-dire comparativement froid, pour l'introduire dans les tubes 138 du faisceau tubulaire 139 lorsque le liquide de même nature qui s'y trouvait antérieurement et qui s'y est réchauffé par échange thermique avec les gaz d'échappement 154 peut s'en échapper, par l'intermédiaire du collecteur 140, vers l'échangeur thermique 147. Lorsque, par contre, les clapets pilotés 129 et 143 sont fermés, le liquide à coefficient de dilatation thermique élevé, en l'espèce le carburant 151, est enfermé dans une enceinte qu' il emplit intégralement et qui est constituée par les tubes 138 du faisceau tubulaire 139, les deux collecteurs 133 et 140, la conduite 135 avec son accumulateur secondaire 136, la conduite 132 avec le limiteur de pression 131 et la chambre motrice 29 si bien que, en s' échauffant par échange thermique avec les gaz d'échappement 154, ce liquide à coefficient de dilatation thermique élevé se dilate dans des conditions telles que cette dilatation ne puisse être compensée que par une augmentation du volume de la chambre motrice 29, c'est-à- dire par un refoulement de carburant vers la conduite 114 à partir de la chambre de pompage 22, alors que le piston 121 revient sous l'action du ressort 101 à une position correspondant à un volume minimal de la chambre d'aspiration 119 et à un volume maximal de la chambre de refoulement 122 ; la tête de soupape 126, rappelée à sa position d'ouverture du passage 158 par le ressort 159, autorise alors la fuite du carburant contenu dans la chambre 127 vers la chambre 122, par l'intermédiaire du clapet anti-retour 155 correspondant. Le piston moteur 28 et le piston de pompage 21 reviennent quant à eux à leurs positions de volume minimal de la chambre motrice 29 et de volume maximal de la chambre de pompage 22, en provoquant l'aspiration de carburant dans celles-ci, sous l'effet du ressort 123 et du retrait thermique du carburant dans la conduite 132, revenant à la température ambiante . Naturellement, lorsqu'on utilise ainsi le liquide caloporteur venant du circuit de refroidissement du moteur thermique ou les gaz d' échappement de celui-ci pour provoquer l'injection du carburant, il est nécessaire de prévoir un dispositif auxiliaire pour provoquer cette injection en période de démarrage du moteur thermique, c'est-à-dire alors que le liquide de refroidissement de celui-ci est encore à température ambiante et qu'il n'y a pas de gaz d'échappement. Un tel dispositif auxiliaire peut également être utilisé en cas de fonctionnement du moteur thermique par temps chaud, c' est-à-dire si la température ambiante devient trop proche de la température du liquide de refroidissement du moteur thermique ou des gaz d'échappement. Il peut s'agir soit d'un dispositif traditionnel, branché sur la conduite 114 d'alimentation de la rampe 152 en parallèle de la pompe 110 selon l'invention, soit d'un dispositif auxiliaire commandé de chauffage, par exemple par effet Joule, du carburant 151 à l'intérieur du faisceau tubulaire 139 alors que les clapets 129 et 143 sont fermés. Néanmoins, l'utilisation d'une pompe hydraulique selon l'invention pour assurer ou assister le pompage du carburant permettra, même dans un tel cas, d'augmenter considérablement le rendement énergétique du moteur thermique en permettant d'utiliser, au moins une partie du temps, pour l'injection du carburant une énergie qui serait perdue en d'autres circonstances dans lesquelles, au contraire, une énergie supplémentaire devrait être consommée pour provoquer l'injection. L'utilisation d'une telle pompe selon l'invention permettra également d'augmenter la pression d'injection du carburant et, ainsi, d'améliorer la combustion de celui-ci.A skilled person will easily deduce from the description of the installation illustrated in Figure 2, the operation of the installation illustrated in Figure 3, observing that the opening of the piloted valves 129 and 143 under the control of the limiter. pressure 141 is simultaneous, which means that the valve head 126 closes the passage 158 under the effect of the fluid pressure thus suddenly created in the chamber 127, overcompensating the action of the spring 159 suitably calibrated for this purpose, so well that the piston 121 performs a displacement movement of the fluid with a high coefficient of expansion, in this case the fuel 151 itself, placed at room temperature, that is to say comparatively cold, to introduce it into the tubing 138 of the tube bundle 139 when the liquid of the same kind which was there previously and which is heated there by heat exchange with the exhaust gases 154 can escape therefrom, via the manifold 140, towards the 'heat exchanger 147. When, on the other hand, the controlled valves 129 and 143 are closed, the liquid with a high coefficient of thermal expansion, in this case the fuel 151, is enclosed in an enclosure which it fills completely and which is made up by the tubes 138 of the tube bundle 139, the two collectors 133 and 140, the line 135 with its secondary accumulator 136, the line 132 with the pressure limiter 131 and the driving chamber 29 so that, by heating up by heat exchange with the exhaust gases 154, this liquid with a high coefficient of thermal expansion expands under conditions such that this expansion can only be compensated for by an increase in the volume of the chamber m otrice 29, that is to say by a delivery of fuel to the line 114 from the pumping chamber 22, while the piston 121 returns under the action of the spring 101 to a position corresponding to a minimum volume of the suction chamber 119 and at a maximum volume of the discharge chamber 122; the valve head 126, returned to its position for opening the passage 158 by the spring 159, then allows the fuel contained in the chamber 127 to escape to the chamber 122, by means of the corresponding non-return valve 155. The driving piston 28 and the pumping piston 21 return to their positions of minimum volume of the driving chamber 29 and of maximum volume of the pumping chamber 22, in causing the aspiration of fuel therein, under the effect of the spring 123 and the thermal shrinkage of the fuel in the line 132, returning to ambient temperature. Naturally, when using the heat transfer liquid coming from the cooling circuit of the heat engine or the exhaust gases from the latter to cause fuel injection, it is necessary to provide an auxiliary device to cause this injection in period starting the heat engine, that is to say while the coolant thereof is still at room temperature and there is no exhaust gas. Such an auxiliary device can also be used in the event of operation of the heat engine in hot weather, that is to say if the ambient temperature becomes too close to the temperature of the coolant of the heat engine or of the exhaust gases. It can be either a traditional device, connected to the supply line 114 of the ramp 152 in parallel with the pump 110 according to the invention, or an auxiliary device controlled by heating, for example by Joule effect , fuel 151 inside the tube bundle 139 while the valves 129 and 143 are closed. However, the use of a hydraulic pump according to the invention to ensure or assist the pumping of fuel will, even in such a case, considerably increase the energy efficiency of the heat engine by making it possible to use, at least part time, for the injection of fuel an energy which would be lost in other circumstances in which, on the contrary, additional energy should be consumed to cause the injection. The use of such a pump according to the invention will also make it possible to increase the injection pressure of the fuel and, thus, to improve the combustion of the latter.
Naturellement, ces variantes des figures 2 à 3 ne constituent elles-mêmes que des exemples non limitatifs, et illustrent les nombreuses possibilités d'application de la présente invention, ainsi que les nombreuses variantes de mise en œuvre pratique de celle-ci. Naturally, these variants of Figures 2 to 3 are themselves only non-limiting examples, and illustrate the many possibilities of application of the present invention, as well as the many variants of practical implementation thereof.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pompe hydraulique du type comportant, en au moins un exemplaire :1. Hydraulic pump of the type comprising, in at least one copy:
- un cylindre de pompage (20) et un piston de pompage (21) monté au coulissement dans le cylindre de pompage- a pumping cylinder (20) and a pumping piston (21) slidably mounted in the pumping cylinder
(20) et y délimitant une chambre étanche de pompage (22), des moyens (23) de liaison hydraulique entre un réservoir (6, 111) de liquide hydraulique (11, 56, 151) et la chambre de pompage (22), comportant des moyens anti- retour (24, 69, 113) passants vers la chambre de pompage (22) ,(20) and defining therein a sealed pumping chamber (22), means (23) for hydraulic connection between a reservoir (6, 111) of hydraulic liquid (11, 56, 151) and the pumping chamber (22), comprising non-return means (24, 69, 113) passing towards the pumping chamber (22),
- des moyens (25, 62, 114) de liaison hydraulique entre la chambre de pompage (22) et des moyens (7, 57, 60, 65, 152) consommateurs de liquide hydraulique (11, 151), comportant des moyens anti-retour (16, 63, 115) passants vers les moyens consommateurs (7), et- means (25, 62, 114) for hydraulic connection between the pumping chamber (22) and means (7, 57, 60, 65, 152) consuming hydraulic fluid (11, 151), comprising anti- return (16, 63, 115) passers-by to the consumer means (7), and
- des moyens moteurs (26) pour animer le piston de pompage (21) d'un mouvement alternatif de coulissement dans le cylindre de pompage (20), caractérisée en ce que les moyens moteurs (26) comportent :- motor means (26) for driving the pumping piston (21) with an alternating sliding movement in the pumping cylinder (20), characterized in that the motor means (26) comprise:
- un cylindre moteur (27) et un piston moteur (28) monté au coulissement dans le cylindre moteur (27) et y délimitant une chambre étanche motrice (29) , - des moyens (30) de liaison cinématique entre le piston moteur (28) et le piston de pompage (21), de telle sorte qu'une augmentation de volume de la chambre motrice (29) corresponde à une réduction de volume de la chambre de pompage (22) et inversement, - une conduite (31, 72, 86, 132) de liaison hydraulique entre la chambre motrice (29) et un faisceau tubulaire d'échange thermique (32, 73, 139), formant avec la conduite (31) et avec la chambre motrice (29) une enceinte fermée,- an engine cylinder (27) and an engine piston (28) slidably mounted in the engine cylinder (27) and delimiting there a sealed motor chamber (29), - means (30) for kinematic connection between the engine piston (28 ) and the pumping piston (21), so that an increase in volume of the driving chamber (29) corresponds to a reduction in volume of the pumping chamber (22) and vice versa, - a pipe (31, 72, 86, 132) for hydraulic connection between the drive chamber (29) and a tubular heat exchange bundle (32, 73, 139), forming with the pipe (31) and with the drive chamber (29) a closed enclosure,
- un liquide (10, 111) à coefficient de dilatation thermique élevé, enfermé dans ladite enceinte fermée et emplissant celle-ci, et des moyens pour placer le liquide (10, 111) à coefficient de dilatation thermique élevé en relation d' échange thermique alternativement :- a liquid (10, 111) with a high coefficient of thermal expansion, enclosed in said closed enclosure and filling it, and means for placing the liquid (10, 111) with high coefficient of thermal expansion in exchange relationship alternately thermal:
• avec une source chaude (4, 108, 150), alors qu'il est enfermé dans ladite enceinte et dans des conditions telles qu'il reste à l'état liquide, en plaçant le faisceau tubulaire (32, 73, 139) en relation d' échange thermique avec ladite source chaude (4, 108, 150), et• with a hot source (4, 108, 150), while it is enclosed in said enclosure and under conditions such that it remains in the liquid state, by placing the tubular bundle (32, 73, 139) in heat exchange relationship with said hot source (4, 108, 150), and
• et avec une source froide (5, 153) .• and with a cold source (5, 153).
2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre motrice (29) et le piston moteur (28) présentent une section choisie dans un groupe comportant les sections respectivement inférieure, identique et supérieure à celle de la chambre de pompage (22) et du piston de pompage (21) .2. Pump according to claim 1, characterized in that the driving chamber (29) and the driving piston (28) have a section chosen from a group comprising the sections respectively lower, identical and higher than that of the pumping chamber (22 ) and the pumping piston (21).
3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le piston moteur (28) et le piston de pompage3. Pump according to claim 2, characterized in that the driving piston (28) and the pumping piston
(21) sont constitués par deux étages d'un même piston différentiel, et la chambre motrice (29) et la chambre de pompage (22) par deux chambres, mutuellement alignées et séparées l'une de l'autre par le piston différentiel, d'un même cylindre constituant le cylindre moteur (27) et le cylindre de pompage (20) .(21) are constituted by two stages of the same differential piston, and the driving chamber (29) and the pumping chamber (22) by two chambers, mutually aligned and separated from each other by the differential piston, of the same cylinder constituting the engine cylinder (27) and the pumping cylinder (20).
4. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens consommateurs (7, 57, 60, 65, 152) comportent un accumulateur (8, 71, 116) de pression hydraulique, intercalé entre eux et les moyens de liaison hydraulique (25, 62, 114) entre la chambre de pompage (22) et eux.4. Pump according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the consumer means (7, 57, 60, 65, 152) comprise an accumulator (8, 71, 116) of hydraulic pressure, interposed between them and the hydraulic connection means (25, 62, 114) between the pumping chamber (22) and them.
5. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la chambre de pompage (22), les moyens de liaison hydraulique (23, 25) correspondants, comportant les moyens anti-retour (24, 16) correspondants, le réservoir (6) et les moyens consommateurs (7) constituent un circuit fermé.5. Pump according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the pumping chamber (22), the corresponding hydraulic connection means (23, 25), comprising the corresponding non-return means (24, 16) , the reservoir (6) and the consumer means (7) constitute a closed circuit.
6. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens pour placer le liquide (10, 111) à coefficient de dilatation thermique élevé en relation d' échange thermique alternativement avec une source chaude (4, 108, 150) et avec une source froide (5, 153) comportent des moyens pour placer le faisceau tubulaire (32) en relation d' échange thermique alternativement avec la source chaude (4) et avec la source froide (5) .6. Pump according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the means for placing the liquid (10, 111) with a high coefficient of thermal expansion in heat exchange relationship alternately with a hot source (4, 108 , 150) and with a cold source (5, 153) comprise means for placing the tube bundle (32) in heat exchange relation alternately with the hot source (4) and with the cold source (5).
7. Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens pour placer le faisceau tubulaire7. Pump according to claim 6, characterized in that the means for placing the tube bundle
(32) en relation d'échange thermique alternativement avec la source chaude (4) et avec la source froide (5) comportent :(32) in heat exchange relationship alternately with the hot source (4) and with the cold source (5) comprise:
- un bac (33) divisé par une cloison horizontale (34), thermiquement isolante, en une chambre inférieure (35) et une chambre supérieure (36) , des moyens (37, 38) de circulation d'un fluide caloporteur (41) , choisi dans un groupe comportant les liquides et les gaz, entre la chambre inférieure (35) et la source froide (5), - des moyens (39, 40) de circulation d'un fluide caloporteur (42), choisi dans un groupe comportant les liquides et les gaz, entre la chambre supérieure (36) et la source chaude (4), et des moyens (14, 15) pour déplacer en va-et-vient vertical, à l'intérieur du bac (33), le faisceau tubulaire (32), comportant au moins un exemplaire d'un tube vertical (43) traversant librement la cloison (34) par un orifice correspondant (44), entre une position haute, dans laquelle il baigne dans la chambre supérieure, (36) et une position basse, dans laquelle il baigne dans la chambre inférieure (35) .- A tank (33) divided by a horizontal partition (34), thermally insulating, into a lower chamber (35) and an upper chamber (36), means (37, 38) for circulation of a heat transfer fluid (41) , chosen from a group comprising liquids and gases, between the lower chamber (35) and the cold source (5), - means (39, 40) for circulation of a heat-transfer fluid (42), chosen from a group comprising liquids and gases, between the upper chamber (36) and the hot source (4), and means (14, 15) for moving back and forth vertically, inside the tank (33), the tube bundle (32), comprising at least one copy of a vertical tube (43) freely passing through the partition (34) through a corresponding orifice (44), between a high position, in which it is immersed in the upper chamber, ( 36) and a low position, in which it is immersed in the lower chamber (35).
8. Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens (14, 15) pour déplacer le faisceau tubulaire (32) en va-et-vient vertical comportent un vérin hydraulique (15) et des moyens distributeurs commandés (14) d'alimentation du vérin (15) en liquide hydraulique (11) .8. Pump according to claim 7, characterized in that the means (14, 15) for moving the tubular bundle (32) back and forth vertically comprise a hydraulic cylinder (15) and controlled distributor means (14) d 'supply of the cylinder (15) with hydraulic fluid (11).
9. Pompe selon la revendication 8 dans sa relation de dépendance vis-à-vis de la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens distributeurs commandés (14) alimentent le vérin (15) en liquide hydraulique (11) à partir du réservoir (6) .9. Pump according to claim 8 in its dependency relationship with respect to claim 5, characterized in that the controlled distributor means (14) supply the cylinder (15) with hydraulic liquid (11) from the reservoir (6).
10. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens pour placer le liquide (10, 111) à coefficient de dilatation thermique élevé en relation d' échange thermique alternativement avec la source chaude (4, 108, 150) et avec la source froide (5, 153) comportent des moyens pour placer le faisceau tubulaire (73, 139) en relation permanente d' échange thermique avec la source chaude (108, 150) et des moyens pour remplacer répétitivement, dans le faisceau tubulaire (73, 139) , du liquide (10, 111) à coefficient de dilatation thermique élevé ainsi chauffé par du liquide (10, 111) à coefficient de dilatation thermique élevé placé préalablement en relation d' échange thermique avec la source froide (153) .10. Pump according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the means for placing the liquid (10, 111) with a high coefficient of thermal expansion in heat exchange relationship alternately with the hot source (4, 108 , 150) and with the cold source (5, 153) comprise means for placing the tube bundle (73, 139) in a permanent heat exchange relationship with the hot source (108, 150) and means for repetitively replacing, in the tubular bundle (73, 139) of liquid (10, 111) with a high coefficient of thermal expansion thus heated by liquid (10, 111) with a high coefficient of thermal expansion previously placed in heat exchange relation with the cold source (153).
11. Pompe selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens pour remplacer répétitivement du liquide (10, 111) à coefficient de dilatation thermique élevé comportent un circuit de liquide à coefficient de dilatation thermique élevé extérieur au faisceau tubulaire (73, 139), comportant des moyens d'échange thermique (106, 147) avec la source froide (153), branchés en série avec le faisceau tubulaire (73, 139) et des moyens pour, alternativement, relier fluidiquement les moyens d'échange thermique (106, 147) à une zone (78, 133) du faisceau tubulaire (73, 139) en ouvrant une autre zone (77, 140) de celui-ci à une évacuation de liquide (10, 111) à coefficient de dilatation thermique élevé, et fermer lesdites zones du faisceau tubulaire (73, 139) .11. Pump according to claim 10, characterized in that the means for repetitively replacing the liquid (10, 111) with a high coefficient of thermal expansion comprise a liquid circuit with a high coefficient of thermal expansion outside the tube bundle (73, 139) , comprising heat exchange means (106, 147) with the cold source (153), connected in series with the tube bundle (73, 139) and means for, alternately, fluidly connecting the heat exchange means (106 , 147) to an area (78, 133) of the tube bundle (73, 139) by opening another area (77, 140) thereof to a liquid outlet (10, 111) with a high coefficient of thermal expansion, and closing said zones of the tube bundle (73, 139).
12. Pompe selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite évacuation est raccordée à un réservoir (111, 151) de liquide (10, 111) à coefficient de dilatation thermique élevé, branché en série avec les moyens (106, 147) d'échange thermique avec la source froide (153) .12. Pump according to claim 11, characterized in that said discharge is connected to a reservoir (111, 151) of liquid (10, 111) with a high coefficient of thermal expansion, connected in series with the means (106, 147) d heat exchange with the cold source (153).
13. Pompe selon la revendication 12, caractérisée en ce que le liquide (10, 111) à coefficient de dilatation thermique élevé est constitué par ledit liquide hydraulique (111) lui-même.13. Pump according to claim 12, characterized in that the liquid (10, 111) with a high coefficient of thermal expansion is constituted by said hydraulic liquid (111) itself.
14. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que ledit coefficient de dilatation thermique est au moins égal à 1/1000 par °C.14. Pump according to any one of claims 1 to 13, characterized in that said coefficient of thermal expansion is at least equal to 1/1000 per ° C.
15. Pompe selon la revendication 14, caractérisée en ce que le liquide (10, 111) à coefficient de dilatation thermique élevé est choisi dans un groupe comportant l'alcool anhydre et le fioul.15. Pump according to claim 14, characterized in that the liquid (10, 111) with a high coefficient of thermal expansion is chosen from a group comprising anhydrous alcohol and fuel oil.
16. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que la source chaude (4, 108, 150) est choisie dans un groupe comportant le rayonnement solaire, les gaz d'échappement et les circuits de refroidissement de moteurs thermiques ou de condenseurs, l'air ayant subi un echauffement dû à une compression violente, les rejets industriels, la géothermie ou autres. 16. Pump according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the hot source (4, 108, 150) is chosen from a group comprising solar radiation, exhaust gases and engine cooling circuits air or condensers, the air having undergone heating due to violent compression, industrial discharges, geothermal energy or others.
17. Pompe selon l'une que conque des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que la source froide (5, 153) est choisie dans un groupe comportant l'air ambiant, l'air comprimé ayant subi une brusque détente, les eaux courantes, les circuits de chauffage d' un évaporateur ou autres .17. Pump according to one conch of claims 1 to 16, characterized in that the cold source (5, 153) is chosen from a group comprising ambient air, compressed air having undergone a sudden expansion, the waters common, evaporator heating circuits or the like.
18. Installation hydraulique, comportant : - une pompe hydraulique,18. Hydraulic installation, comprising: - a hydraulic pump,
- un réservoir (6, 111) de liquide hydraulique (11, 56, 151),- a reservoir (6, 111) of hydraulic fluid (11, 56, 151),
- des moyens (7) consommateurs de liquide hydraulique (11, 151), caractérisée en ce que la pompe hydraulique (45,- means (7) consuming hydraulic fluid (11, 151), characterized in that the hydraulic pump (45,
55, 110) est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 17.55, 110) is in accordance with any one of claims 1 to 17.
19. Installation hydraulique selon la revendication 13, caractérisée en ce que les moyens (7,19. Hydraulic installation according to claim 13, characterized in that the means (7,
57, 60, 65, 152) consommateurs de liquide hydraulique57, 60, 65, 152) consumers of hydraulic fluid
(11, 56, 151 sont choisis dans un groupe comportant les moteurs hydrauliques et les compresseurs mus hydrauliquement, en particulier en tant que composants d'installations de climatisation d'habitation ou d'habitacle de véhicule, ou de transport frigorifique de marchandises, et les dispositifs d'injection ou de projection de liquide sous haute pression, en particulier en tant que composants d'installations d'alimentation de moteurs thermiques en carburant ou de découpe à l'eau sous haute pression. (11, 56, 151 are chosen from a group comprising hydraulic motors and hydraulically driven compressors, in particular as components of air conditioning systems for living spaces or passenger compartments of vehicles, or for the refrigerated transport of goods, and devices for injecting or spraying liquid under high pressure, in particular as components of installations for supplying heat engines with fuel or cutting with water under high pressure.
PCT/FR2004/000461 2003-02-28 2004-02-27 Hydraulic pump and hydraulic system comprising said pump WO2004079194A2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0302514A FR2851795B1 (en) 2003-02-28 2003-02-28 HYDRAULIC PUMP AND HYDRAULIC INSTALLATION COMPRISING SUCH A PUMP
FR03/02514 2003-02-28
FR03/14858 2003-12-18
FR0314858A FR2851796B3 (en) 2003-02-28 2003-12-18 HYDRAULIC PUMP AND HYDRAULIC INSTALLATION HAVING SUCH A PUMP.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2004079194A2 true WO2004079194A2 (en) 2004-09-16
WO2004079194A3 WO2004079194A3 (en) 2004-10-28

Family

ID=32852335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2004/000461 WO2004079194A2 (en) 2003-02-28 2004-02-27 Hydraulic pump and hydraulic system comprising said pump

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2851796B3 (en)
WO (1) WO2004079194A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013013364A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Tang Zhongsheng Direct combustion type plunger hydraulic pump
CN114554917A (en) * 2019-10-14 2022-05-27 皇家飞利浦有限公司 Device for preparing hot liquid beverages

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2883367B1 (en) * 2005-03-15 2011-01-21 Pierre Bignon HEAT EXCHANGER
DE602006012560D1 (en) * 2006-08-02 2010-04-08 Pierre Bignon Heat Exchanger

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4765144A (en) * 1986-01-13 1988-08-23 Spacer John P Solar-powered Rankine cycle pumping engine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4765144A (en) * 1986-01-13 1988-08-23 Spacer John P Solar-powered Rankine cycle pumping engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013013364A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Tang Zhongsheng Direct combustion type plunger hydraulic pump
CN114554917A (en) * 2019-10-14 2022-05-27 皇家飞利浦有限公司 Device for preparing hot liquid beverages

Also Published As

Publication number Publication date
FR2851796A1 (en) 2004-09-03
FR2851796B3 (en) 2005-04-22
WO2004079194A3 (en) 2004-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0062043B1 (en) Method and machine for obtaining a quasi-isothermal transformation in gas compression or expansion processes
EP2203967B1 (en) Installation and methods for storing and restoring electrical energy using a piston-type gas compression and expansion unit
EP2052200B1 (en) Heat exchanger
WO2004079194A2 (en) Hydraulic pump and hydraulic system comprising said pump
FR2458673A1 (en) CIRCULATION PUMP FOR TRANSPORTING A LIQUID AND / OR GASEOUS FLUID
WO2012010939A1 (en) Hydraulic motor, and electricity, air, air-conditioning, and heating generation
EP4010645A1 (en) Semi-permeable membrane with pores resulting from volatile substance
US9540963B2 (en) Generator
FR2851795A1 (en) Hydraulic pump comprises pump piston driven in pumping cylinder by drive piston moved in driving cylinder by high expansion coefficient liquid, tube bundle undergoing thermal exchange with heat and cold sources connected to drive chamber
FR2987106A1 (en) METHOD FOR COMPRESSING A CRYOGENIC ENVIRONMENT
WO2014080130A1 (en) Unit for converting thermal energy into hydraulic energy
BE1011918A3 (en) Heat conversion method and installation for embodiment of same
FR2547399A1 (en) Heat pump with high performance coefficient
WO2024078914A1 (en) Device for energy conversion
EP0014630A1 (en) Thermodynamic engine and its use as a motor or as a refrigerating machine
FR3059355B1 (en) INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF ELECTRIC ENERGY, MECHANICAL ENERGY AND / OR COLD
WO2006010238A1 (en) Compressor comprising dual-action pistons
FR2588645A1 (en) MULTIPLE ENERGY GENERATING DEVICE, WITH INTEGRATED THERMAL CYCLE, BY THE EXPLOITATION OF TWO CALORIFIED SOURCES OF DIFFERENT TEMPERATURES ACTING ON A WATERPROOF CAPACITY AND MODULAR CONDENSATION DRIVE
EP1956328A1 (en) Two-phase heat exchanger
FR3135514A1 (en) System for generating cold and supplying electrical energy from sea water and the sun
FR3122248A1 (en) Thermal machine with compressor powered by a manometric column
FR3039596A1 (en) PUMP AND DEVICES AND INSTALLATIONS COMPRISING SUCH A PUMP
FR2952404A1 (en) Stirling gas engine e.g. alpha type gas stirling engine, for e.g. motorized devices, has gas cooling device and regenerator that are arranged on flow path of gas, and inner volume filled with predetermined volume of vaporizable liquid
FR2973104A1 (en) Cold gas producing device for air-conditioning system used to refresh air in room of home, has hydraulic pump whose driving chamber is in fluid communication with enclosure delimited by membrane that expands to reduce volume of enclosure
FR3106859A1 (en) THERMODYNAMIC ENGINE

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase