Brevet FR2029740A1 — publié le 19701023

i 2029740 la présente invention se rapporte à un appareil moteur thermique constitué par un récipient ou bulbe de vaporisation et par une capsule à membrane reliée à ce récipient. On connaît déjà des appareils moteurs thermiques dans 5 lesquels le bulbe chauffé et la capsule à membrane sont remplis d?un liquide. Sous l'effet de l'élévation de la température intérieure du bulbe chauffé, le liquide se dilate et détermine, par l'intermédiaire de la capsule à membrane, le déplacement d'un organe de commande. Bien que le bulbe chauffé doive posséder un 10 volume relativement grand, la dilatation n'est que très faible0 On n'obtient qu'une très petite course de commande; par ailleurs, le mouvement obtenu est très lent en raison de l'importance relativement grande du volume de liquide à chauffer. On connaît par ailleurs des appareils moteurs dans les-15 quels la capsule est entièrement remplie de liquide tandis que le bulbe de vaporisation n'est que partiellement rempli de ce liquide. Ici également, la capacité calorifique du bulbe de vaporisation est trop grande dans de nombreux cas, de sorte que la commande est trop lente. En outre, lors du refroidissement du bulbe, il peut se 20 produire une condensation brusque de la phase vapeur lorsque le liquide est injecté de la capsule dans le bulbe. Il en résulte que les soupapes reliées à l'organe de commande se ferment ou s'ouvrent plus vite qu'on ne le désire. Ces appareils moteurs sont par ailleurs sensibles à la position. 25 Dans une autre forme de réalisation connue d'un appareil moteur thermique, le bulbe de vaporisation est supprimé et c'est la capsule à membrane,qui est partiellement remplie de liquide, qui est elle-même chauffée. Cet appareil est également très lent car la capacité calorifique de la capsule à membrane est grande compa-30 rativement à celle d'un bulbe de vaporisation. Suivant l'invention, les inconvénients cités ci-dessus sont évités dans l'appareil moteur thermique composé d'un bulbe de vaporisation et d'une capsule à membrane reliée à ce bulbe, grâce au fait que le bulbe de vaporisation n'est rempli que partiellement 35 d'un liquide vaporisable et qu'il est prévu une source de chaleur supplémentaire pour la capsule à membrane, de telle façon que la température de la capsule à membrane soit supérieure à celle du bulbe de vaporisation. $ bad original 69 35435 2 2029740 La description qui va suivre, faite en regard des références aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple»! fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces dessins î 5 - la figure 1 est une vue en coupe d'une première forme de réalisation ; - la figure 2 est une vue en coupe d'une deuxième forme de réalisation j Le circuit à pression de vapeur de l'appareil moteur 10 thermique de la figure 1 est constitué par le bulbe de vaporisation 1 et par la capsule à membrane 2, ces deux éléments étant reliés entre eux par un tube mince étroit mauvais conducteur de la chaleur. Le bulbe de vaporisation est partiellement rempli d'un liquide 4 dont la température de vaporisation est aussi basse que 15 possible et qui présente une chaleur de vaporisation aussi faible que possible, La capsule à membrane est logée dans une enveloppe isolante 5 et elle est chauffée par la résistance 6 à une température qui est toujours supérieure à la température instantanée du bulbe de vaporisation, La capsule à membrane n'est remplie que par 20 la vapeur du liquide 4 dans toutes les conditions de travail. Comme dans les appareils moteurs thermiques déjà connus, le bulbe de vaporisation 1 est chauffé par un élément chauffant 7 suivant la valeur d'un signal de sortie d'un appareil de régulation 8, Etant donné que la température du bulbe est toujours inférieure 25 à la température de la capsule, la pression de vapeur est déterminée par le signal de sortie de l'appareil de régulation ou par la température du bulbe, La capsule 2 est appuyée sur une console 10 par une face et par l'intermédiaire d'une bague isolante 9» tandis que, par son 30 autre face, elle agit sur un poussoir 11 qui travaille en antagonisme avec un ressort 12. La course du poussoir 11 est d'autant plus grande que la surface active de la capsule est plus grande et que la constante élastique du ressort est plus faible. Le comportement dans le temps de l'appareil moteur sui-35 vant l'invention est déterminé par la capacité calorifique particulière du bulbe de vaporisation 1 et par sa dissipation de chaleur particulière. On donne le plus avantageusement la capacité calorifique voulue, qui doit être aussi petite que possible à ce BAD ORIGINAL 69 35435 3 2029740 bulbe en choisissant un bulbe de faible masse, en utilisant une faible masse de liquide contenue dans ce liquide et en choisissant un liquide qui possède une faible chaleur de vaporisation. La dissipation spécifique de chaleur du bulbe, doit être aussi faible que 5 possible. A cet effet, le bulbe peut être couplé thermiquement au boîtier 13 qui l'entoure par l'intermédiaire d'un élément 14 de transmission de chaleur. Etant donné que, lors du refroidissement du bulbe de vaporisation, aucun liquide ne risque d'être injecté dans ce bulbe 10 comme cela se produit dans le cas des capsules à membrane remplies d'un liquide; il ne peut pas se produire de condensation de la phase gazeuse et par conséquent de fermeture brusque et soupape reliée au mécanisme moteur, même si la chaleur de vaporisation est faible et si la masse du bulbe est faible. Le temps d'ouverture et 15 le temps de fermeture sont pratiquement insensibles à la position. L'insensibilité à la position est obtenue dans la réalisation représentée sur la figure 1, grâce au fait que l'extrémité du tube 3 se trouve exactement au centre du bulbe de vaporisation 1 et que ce dernier n'est rempli du liquide que jusqu'à moitié de son 20 volume au maximum, de sorte qu'en aucune position, le liquide ne peut pénétrer dans le tube. Sur la figure 2, on a représenté tin autre exemple d'exécution du mécanisme moteur thermique suivant l'invention. Les éléments de cet exemple qui correspondent à ceux de l'exemple de 25 la figure 1 sont affectés des mêmes chiffres de référence. Les deux exemples de réalisation présentent des différences essentiellement en ce qui concerne la forme de construction du bulbe 1, celle de la capsule 2 et la réalisation de la résistance 6. Le dispositif de la figure 2 ne comprend pas de bulbe de vaporisation 30 proprement dit; le bulbe est ici constitué par l'extrémité supérieure du tube 3. Etant donné que cette extrémité représente toujours la partie la plus froide du circuit de pression de vapeur, le liquide 4 s'y rassemble. Autour de l'extrémité supérieure du 35 position est assurée dans cette réalisation par la tension superficielle du liquide. La résistance 6 utilisée pour le chauffage de la capsule à membrane peut être alimentée par une puissance constante. ■■•*1 BAD ORIGNAL 35435 4 2029740 Toutefois, cette résistance peut être également connectée à la sortie de l'appareil de régulation 8 en série ou en parallèle avec l'élément chauffant 4. • Comparativement aux appareils moteurs thermiques déjà connus, en particulier à ceux qui travaillent suivant le principe de la pression de vapeur, dans lequel la capsule à membrane est remplie de liquide,"1*objet de l'invention apporte les avantages suivants : Pour une même précision de commande mécanique et une même course de commande, on peut choisir pour la capacité calorifique du bulbe de vaporisation une valeur plus faible, c'est-à-dire obtenir une plus grande vitesse de commande. On obtient une commande dynamique favorable, même dans le cas d'appareils moteurs de grande force. Même lorsqu'on utilise un liquide de vaporisation à faible chaleur de vaporisation, il n'y a pas de risque de condensation de la phase vapeur du fait que le liquide ne risque pas d'être injecté dans le bulbe de vaporisation. Les constantes de temps de fermeture et d'ouverture sont à peu près égales. L'insensibilité de l'appareil moteur suivant l'invention à la position est obtenue par des moyens simples et il n'est nécessaire de prendre aucune mesure pour éviter le retard à l'ébullition. 69 35435 5 BBVEHDICATIONS 1. Appareil moteur thermique composé d'un bulbe de vaporisation et d'une capsule à membrane reliée à ce bulbe, ce mécanisme étant, caractérisé en ce que le bulbe de vaporisation n'est 5 rempli que partiellement d'un liquide vaporisable et en ce qu'il est prévu -une source de chaleur supplémentaire pour la capsule à membrane de telle façon que la température de cette capsule soit supérieure à celle du bulbe de vaporisation. 2. Appareil moteur thermique suivant la revendication 1, 10 caractérisé en ce que la capsule à membrane et le bulbe de vaporisation sont reliés entre eux par un tube. 3. Appareil moteur thermique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le tube se termine au centre du bulbe de vaporisation et que ce dernier est rempli de liquide au maximum 15 à la moitié de son volume. 4. Appareil moteur thermique suivant la revendication 2, _ caractérisé en ce que le bulbe de vaporisation est formé par l'extrémité du tube. 5. Appareil thermique suivant la revendication 1 ou l'une 20 des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que le bulbe de vaporisation est entouré d'un élément chauffant qui est connecté à un appareil de régulation électrique. 6. Appareil moteur thermique suivant la revendication 1 ou l'une des revendications 2, 3, 4 ou 5 caractérisé en ce que la 25 source de chaleur supplémentaire prévue pour chauffer la capsule à membrane est constituée par une résistance électrique qui est alimentée par une puissance constante. 7. Appareil moteur suivant la revendication 1 ou l'une des revendications 2 à 5» caractérisé en ce que l'élément chauffant 30 affecté au bulbe de vaporisation ainsi que la résistance de chauffage de la capsule à membrane sont tous deux connectés à un appareil de régulation électrique. 8. Appareil moteur suivant la revendication 1 ou l'une des revendications 2, 3» 4, 5, 6 ou 7 et relié au boîtier qui l'en- 35 toure par l'intermédiaire d'un, élément de transmission de la chaleur;