Brevet FR2265974A1 — publié le 19751024

La présente invention concerne les appareils moteurs utilisant la vapeur d'eau comme source d'énergie. Jusqutici, il est connu d'utiliser la vapeur d'eau pour alimenter soit des machines à pistons alternatives, soit des turbines. Cette source d'énergie est fournie par ltensemble d'une installation de chaufferie comportant entr'autre une chaudière, des réchauffeurs d'eau italimentation, des-surchauffeurs ainsi qutune installation de condensation. La source thermique est soit du charbon, soit du mazout. L'ensemble de l'installation est généralement important, ce qui limite son champ d'application. Le dispositif, suivant llìnvention, a pour but de réaliser un appareil moteur rotatif b vapeur comportant ses propres moyens d'admission de réchauffage, d'injection, de vaporisation d'eau et de surchauffage de vapeur, lesquels moyens sont incorporés dans les deux éléments, fixe et mobile, constituent le dit appareil. Le dispositif, objet de l'invention, est constitué d'un stator et d'un rotor; Le stator comporte une canalisation d'arrivée d'eau logée co-axialement à l'intérieur d'une canalisation d'évacuation de vapeur, lesquelles canalisations sont noyées dans la masse du dit stator et~ceinturent l'alésage circulaire, lequel comporte une succession de stries ou dentures inclinées. La circulation de l'eau et de la vapeur dans ses tuyauteries s'effectue à contre-courant afin de faciliter l'échange thermique, l'eau se réchauffant au contact de la vapeur avant son admission å un dispositif d'injection. Le rotor est constitue de deux plateaux portant chacun un tourillon reposant dans chaque palier du stator, l'assemblage de ces deux plateaux maintenant en place un réseau de canalisation reliant le dispositif d'injection à une buse de diffusion de vapeur motrice. Ce réseau consiste en deux canalisations ce-axiales et-eoncentriques ceinturant les deux plateaux et formant une boucle circulaire complète, la - partie terminale de cette boucle comportant dans un dédoublement des parois de la conduite interne un -groupe de résistances électriques provoquant la vaporisation de l'eau et la surchauffe de la vapeur. Le dispositif d'injection consiste dans une rampe d'injection de l'eau d'alimentation. Sous la forme d'une saignée circulaire a' flancs droits, exécu- tée sur l'un des flancs de l'un des plateaux constituant le rotor, a' l'intérieur de laquelle saignée su ajuste coulissant un doigt pousseur ou piston soumis 8 l'action dtun ressort de compression. L'admission d'eau se fait en arriere de ee doigt pousseur ou piston par la dépression créée dans cette zone par la rotation du rotor, le dit piston poussant en amont, l'eau aspirée au cycle précédent, laquelle est ainsi refoulée vers les canalisations portées par le rotor. Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention. Ceux-ei représentent - en figure 1, une coupe transversale suivant AA du dispositif. - en figure 2, une coupe longitudinale du dispositif suivant BB. - en figure 3, une vue développée du dispositif d'injection. - en figure 4, le détail du doigt pousseur ou piston en vue transversale. - en figure 5, le détail d'une soupape de sécurité. Tel que représenté sur ces dessins l'ensemble se compose d'un stator 1 et d'un rotor 2. Le stator 1 comporte un alésage circulaire dans lequel s'ajuste au plus près le rotor 2 ; cet alésage comporte des stries ou dents inclinées 7. Noyées dans la masse du stator et ceinturant l'alésage, deux canalisations co-axiales 4 et 5 véhiculent respectivement à contre-courant l'eau d'alimentation et la vapeur d'échappement dans le but d'un meilleur échange thermique l'eau subissant ainsi un réchauffage avant son admission au dispositif d'injection. L'arrivée d'eau s'effectuant en 6 sur le stator, la tuyauterie après une boucle circulaire complète traverse une chambre de détente 7 de la vapeur et aboutit par un conduit 8 au dispositif d'injection. Le rotor est constitué de deux plateaux circulaires 2a et 2b portant chacun un tourillon reposant dans un alésage du stator formant palier. La périphérie des plateaux est usinée de façon à constituer après assemblage une forme de gorge dans laquelle se loge un réseau de canalisations co-axiales 9 et 10 en liaison avec le dispositif d'injection au moyen d'un conduit 11. Ce conduit débouche dans la canalisation 9 formant une boucle circulaire complète et se prolongeant selon une deuxième boucle circulaire complète que forme la canalisation 10 à l'intérieur de la canalisation 9, laquelle canalisation 10 -débouche périphériquement selon une buse de diffusion 12, située dans le champ des stries équipant l'alésage du stator.Sur une certaine longueur de la partie terminale de la boucle aboutissant à la buse 12, les parois de la canalisation 10 se dédoublent afin de constituer des logements 13 dans lesquels sont placées des résistances chauffantes électriques 14. L'un des plateaux constituant le rotor comporte, exécutée sur l'un de ses flancs, une saignée circulaire 15 dans laquelle s'ajuste une couronne 16 portée par le stator, l'assemblage laissant en fond de saignée un certain volume 17. Le stator porte un doigt pousseur ou piston 18 s'ajustant d'une façon précise dans la largeur de la saignée 15 et reposant en permanence au fond de celle-ci grace à un ressort de compression 19 logé dans le fond du cambrage 20 dans lequel est placé le piston 58. Un dispositif 21 permet le réglage de ce ressort - Le fond de la saignée 15 comporte sur une certaine longueur une rampe 22 aboutissant au conduit d'évacuation 11.La figure 7 représente une vue développée du dispositif d'injection. Le rotor se déplaçant selon la flèche F, lteau contenue dans le volume t7 est refoulée par lé piston 18 vers une remontée du fond de saignée ou rampe 22; la pression de laminage provoquée par cette rampe force l'eau à s'évacuer par le conduit Il situé au sommet de cette rampe vers les canalisations de réchauffage 9 et 10. En me temps, 11 eau d'alimentation est aspirée à travers la canalisation s par la dépression eréée derrière le piston 18 au cours de la rotation du rotor. Ainsi pour un cycle complet, l'eau d'alimentation introduite dans le stator par la canalisation 6, est réchauffée dans la boucle 4 par la vapeur d'échappement contenue dans la canalisation 5 avant d'etre aspirée au travers du conduit 8 dans le volume 17 et expulsée par le piston 18 dans le conduit Il communiquant avec les tuyauteries 9 et 10 : après une élévation de température tout au long de ce parcours, l'eau parvient à l'extrémité de la tuyauterie 10 où au contact des parois portées à température par les résistances chauffantes électriques, elle se vaporise et s'échappe par l'orifice de la buse t2 pour effectuer son travail moteur Par la poussée exercée par la vapeur sur la denture inclinée 3, le rotor est entrainé en rotation selon la flèche F'. La vapeur stévaeue ensuite par le conduit 23 à travers la chambre de détente 7 vers la canalisation 5, laquelle est en liaison soit avec un eondenseur ou avec l'atmosphère. Les résistances électriques 14 sont alimentées par des conducteurs 24 logés dans le rotor, en coDmunication avec des balais 25. Une soupape de sécurité peut être- prévue sur le rotor à proximité de la buse de diffusion 12, afin de remédier à une élévation de pression accidentelle. Cette soupape agit sur l'alimentation électrique des résistances 14 Gille consiste dans un piston 26 comprimant dans un chambrage 27 un ressort taré 28 au cours de son déplacement sous l'action d'une élévation de pression. Dans sa translation, 17 queue de piston provoque l'écartement de deux plots 29 et 30 interrompant le circuit électrique d'alimentation des résistances. Le rotor peut comporter des dispositifs de balayage afin de faciliter l'évacuation de la vapeur détendue se trouvant dans la zone annulaire séparant le stator et le rotor. ;'2ntention ne se limite aucunement au mode de réalisation de ses diffe- rentes parties spécialement indiquées, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes possibles en particulier pour la forme et la disposition de certains éléments intervenant dans sa ré lisation à condition que ces modifi- cations ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications contenues dans la présente description. C'est ainsi que le rotor peut comporter plusieurs buses réparties angulairement dans le but d'assurer un équilibrage dynamique parfait. -Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas de transformation d'énergie calorifique en énergie mécanique, pour l'entrai- nement en rotation de machines ou la propulsion de véhicules. - RBVESlDICAUION5 1.- Appareil moteur rotatif à vapeur destiné à itentrainement en rotation de machines ou à la propulsion de véhicules caractérisé par le fait qu'il comporte groupés dans un meme ensemble, ses propres moyens d'admission, de -éehauffage, d'injection, de vaporisation d'eau et de surchauffage de vapeur, lesquels moyens sont incorporés dans les deux éléments fixe et mobile consti- tuent le dit appareil. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément fixe ou stator est constitué selon une carcasse dont 1'alésage circulaire comporte une succession de stries ou denture inclinée. 3.- Appareil selon la revendication 1, caractrisé par le fait que le stator comporte, disposées dans la masse et ceinturant son alésage, deux canalisations co-axiales formant une boucle circulaire complète, la canalisation intérieure véhiculant l'eau d'alimentation à contre-courant de la vapeur d'échappement circulant dans la canalisation extérieure et débouchant dans une chambre de détente exécutée dans le stator et en-liaison avec l'atmosphère ou avec un condenseur, laquelle canalisation d'eau d'alimentation aboutit au dispositif dtinJection. 4.- Appareil selon la revendication 1, caractérise par le fait que l'élément mobile ou rotor~est constitué de deux plateaux circulaires portant chacun un tourillon reposant dans un alésage du stator formant palier, la périphérie desquels plateaux est- usinée de façon à constituer apres assemblage une forme de gorge dans laquelle se loge un réseau de canalisations co-axiales en liaison avec le dispositif d'injection, lesquelles canalisations forment deux boucles circulaires débouchant à la périphérie selon une buse de diffusion située dans le champ des stries équipant l'alésage du stator. 5.- Appareil selon les revendications 1 et 4 > prises ensemble, caractérisé par le fait que les parois de la canalisation interne se dédoublent sur la partie terminale de la boucle pour constituer le logement de résistances chauffantes électriques du dispositif surchauffeur de vapeur avant la buse de diffusion, lesquelles résistances électriques sont alimentées par des balais en contact avec l'un des tourillons du rotor. 6.- Appareil selon les revendications X, 3 et 4, prises ensemble, caractérisé par le fait que le dispositif d'injection consiste dans une saignée circulaire exécutée sur le flanc d'un des plateaux qonstituant le rotor, saignée dans laquelle s'ajuste une couronne portée par le stator, l'assemblage laissant en fond de saignée un certain volume coupe par l'eau à injecter, laquelle est refoulée au cour de la rotation du roter par un doigt pousseur ou piston s'ajustant dans la largeur de la saignée et reposant au fond de celle-ci sous l'action d'un ressort de compression, liteau étant évacuée vers les boucles du rotor sous la pression de laminage provoquée par une remontée ou rampe exécutée sur le fond de la saignée circulaire et au sommet de laquelle rampg/est situé un conduit dfévacuation, l'eau d'alimentation étant aspirée simultanément par la dépression créée dans la saignée- en arrière du doigt pousseur 7.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par lofait qu'il comporte une soupape de sécurité située sur le rotor à proximité de la buse de-diffusion, laquelle soupape est constituée d'un piston comprimant un ressort, dont la translation provoquée par une élévation accidentelle de la pression de vapeur interrompt le circuit d'alimentation des résistances électriques du dispositif surchauffeur.