Brevet FR2326596A1 — publié le 19770429

La présente invention, b titre do produit industriel nouveau consiste en un moteur utilisant comme seule source de fonctionneient, l'énergie de la température ambiante Le moteur utilise comme fluide énergétique, un gaz liquide se gazéifiant à basse température et auquel-la chaleur ambiante codera ses calories, com- me par exemple le fréon 12 ou le fréon 22 couramment utilisé dans l'industrie frigerifiqne- Ce fréon 22, foraule chimique CHCLS2,de par sa composition moléculaire, possède les propriétés suivantes t produit un froid intense k l'expansion, possède une grande sensibilité aux différences de température, produit une forte chaleur à la conipression, et enfin possède une grande sensibilité aux pressions Â titre d'exemple, voici a 10 % près, sons la pression atmosphérique, un aperçu dos pressions obtenues k différentes températures t + 300C t 10 kg/om2, + 10-C t 6 kg/cs2, 0 C t 4 kg/cm2, - 15 C t 2 kg/cm2, - 400C t O kg / cm2 (la pression atmosphérique) , - 50 C t un tide de 35 mi de mercure Donc, pour un écart de quelques degrés, on obtient des différences de pressions importantes s par exemples + 300C t 10 kg/cm2 et + 100C t 6 kg/cm2, cela fait pour un écart différentiel de 200e, une pression - force - motrice de 4 kg/cm2 1, d'oa le principe du moteur, on maintient en permanence entre deux réservoirs une différence de température et nous obtenons une force motrice, sous la forme d'un gaz sous pression, sur le piston, ou la turbine d'un moteur à expansion intercalé entre les deux réservoirs, cette pression sera proportionnelle à la différence des températures et ltimportance des débits - bien sur, la circulatien de retour doit être assurée par une pompe k engrennages classique 2 L'invention sera bien comprise et les particularités apparaitront lors de la description d'une réalisation pratique qui va suivre, laquelle faite en référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatifs, fera bien comprendre toutes les parties de la présente invention.Il est bien évident que la mise en pratique de l'invention n'est pas subordonnée en toute rigueur aux détails décrits et que l'on peut sIen écarter, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. la figure représentée, est une vue générale du moteur therso-cyclo-msléculaire- - Tout l'ensemble du moteur et de ses accessoires forment un circuit fermé étanche, le fonctionnement se fait sous le vide le plus poussé, le volume intérieur des organes étant occupé uniquement par le fréon, liquide ou gazeux g La pompe à engrenages 2, recueille le fréon liquide 4 accumulé par gra- vité au fond du liquéficateur 3, et le rejette dans le gazéificateur 1.Cette pompe débite 200 fois moins de fréon liquide que le moteur à expansion 5 ne débite de fréon gazeux en vertu du fait que 1 cm3 de gaz liquéfié donne environ 200 cm3 de gaz à pression 4kg/cm2 ou 100 cm3 à 8 kg/cm2 etc Les molécules liquides do fréon, dégagent dans le vide, instantanément et proportionnellement å la température ambiante, des molécules gazeuses ; car les parois du gazéificateur 1 sont munies d'ailettes 6, pour récupérer les calories de la température ambiante extérieure, cet apport de calories peut titre fortement augmenté par un ventilateur d'apport 7.Ce phénomène d'expansion gazeuse, crée un froid intense, proportionnel à la pression interne du gazeificateur 1 (ce froid pourrait atteindre -1000C sous vide) - Donc, la seule pression qui subsiste dans le gazeificateur 1 est celle que lui donne la température ambiante exterieure.Le fréon augmentant instantanément de pression forme ainsi la force motrice il s'établit donc un équilibre de fonctionnement entre le froid produit par la gazéification, apport de calories extérieures par la température ambiante, ceci permettant de compenser par sa réserve gazeuse la dépression causée par le gaz s'engouffrant dans le moteur à expansion 5 - Ce moteur est de conception classique, comme tout moteur similaire fonctionnant au gaz ou à l'air comprimé, toutefois trois modifications augmentent son rendement avec le fréon;;de très grandes ailettes de ventilation, car lorsque la pression repousse le piston 9, entrainant la rotation de l'arbre moteur 10, une fraction de la chaleur engendrée par la tempirature ambiante à disparu, ces calories manquantes représentent la contrepartte de l'expansion obtenue. Les ailettes de ventilation à grande surfade compensent partiellement ces pertes, par un apport de calories manquantes - des orifices admission échappement de grand diamètre, dans l'exemple de réalisation décrit, nous avons un diamètre de tubulures, moitié de celui du piston correspondant Les soupapes sont remplacées par un clapet rotatif qui s'inverse une fois coté admission, un fois coté échappement, ceci étant classique en technologie motoriste - Ce clapet étant commandé par l'arbre à cames, et les culbuteurs classiques Â la sortie du moteur à expansion 5, le fréon gazeux est en partie détendu, donc générateur de froid, d'autant plus intense que l'expansion du fréon gazeux est rapide dans le liquéficateur 3 ; ceci amène un problème car si l'expansion fabrique du froid, en contrepartie elle abaisse la pression, ce qui empêche la liquefaction du gaz de se produire. il faut donc davantage de froid, que nous fournissons par apport extérieur. Compte tenu des calorifuges 11, l'appareil fabrique lui messe 95 % du froid nécessaire au fonctionnement du liquéficateur.Les 5 0 manquants, peuvent eatre obtenus en plongeant le liquéficateur 3 dans un bassin d'eau courante froide, selon l'installation ; ou mieux, par un petit compresseur frigorifique 12, classique du commerce - Ce compresseur frigorifique d'appoint fournit donc le froid supplémentaire nécessaire pour empêcher le fréon gazeux de se saturer, en lui interdisant de se réchauffer - on mesure en permanence l'indice de saturation dans le liquéficateur 3 à l'aide d'un manovacuomètro 13 cet indice devant rester inférieur à 0 kg/cm2 Dans le montage décrit, le liquéficateur est un réservoir métallique calorifugé dons le volume est égal à 100 litres ;La puissance du compresseur frigorifique étant de 1 cheval vapeur La puissance du moteur k expansion 5 dépend de la température ambiante (à + 250C : 60 CV., k O C t 27 CV, k - 250C t 7 CV -) ensuite, la puissance croit fortement en fonction de la ventilation forcée au niveau du gazéificateur 1 par exemple, pour une vitesse de ventilation de 10 mètresZseconde Nous avons à + 25"C s 12Q CV, k 00C z 54 CV, à - 25 C s 14 CV., lapuissan- ce du moteur dépend aussi du débit du gazéificateur 1 et du liquéficateur 3, ainsi qui la cylindrée du moteur à expansion 5. Les pertes de puissance sont représentées par l'ensemble ventilateur, pompe à engrenages, compresseur frigorifique, ainsi que par les frottements mécaniques qui sont proportionnels à la vitesse de rotation. Ces pertes de puissance se chiffrent k 20 * du total fourni environ. Le prototype construit selon la description ci-dessus, à une cylindrée de 1 000 cm3, pour un gazéificateur 1 de un mètre cube de volume, ceci nous amène un régime de rotation de l'ordre de 3 000 tours/minute. Ce moteur therso-cyclo-moléoulaire, présente d'importants avantages t il fonctionne hiver comme été (à partir de -25 C) il fonctionne la nuit, contrairement aux dispositifs utilisant l'énergie solaire.Il fonctionne en circuit fermé sous abri, sous l'eau à toutes profondeurs, pas de bruit, ni pollution, pratiquement sans entretien, hormis le graissage des moteurs, pompe, compresseur (il est possible d'envisager une circulation d'huile de lubrification en maie temps que le fréon).Il fonctionne avec une source d'énergie gratuite et inépuisable t la température ambiante, dans une fourchette exceptionnelle, à partir de - 25 C, et sa puissance motrice augmente proportionnellement à une température ambiante plus élevée, donnant un éventail important de possibilités d'utilisation. Il ne consomme pas d'oxygène ni carbone, ni hydrogène, pas d'électrtcité ni combustion quelconque qui engendrerait inévitablement des nuisances Un exemple pratique et original d'application du dispositif selon l'invention, serait sont utilisation pour le pompage de l'eau dans les régions tropic;les, ou on utilise actuellement l'énergie solaire (installations du Sénégal, du Niger, de la Haute Volta etc ...) L'eau remontée des sources aquifères froides souterraines suffirait k fournir le surplus de 5 % do froid nécessaire au refroidissement du liqutffi- cateur, par immersion de la cuve de ce dernier. On pourrait donc faire tourner un moteur thermo-cyclo-moléoulaire sans garrot, jour et nuit, et le résultat serait très supérieur iu fait que l'énergie obtenue grat ttnt sur l'arbre moteur, étant largement excédentaire pourrait servir à entraîner en plus, dés génératrices de courant électrique par exemple Il est bien entendn que l'invention ne se limite pas à ce qui a été décrit ci-dessus, et représenté aux dessins annexés, elle on comprend toutes les variantes basées sur la même idée inventive Le gazéificateur 1, ainsi que le liquéficateur 3, dont la construction de détail est relativement complexe, feront l'objet ultérieurement d'un certificat d'addition. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'ensemble moteur thermique à source froide,fonctionnant en circuit iermé caractérisé par le fait qu'il y à détente et reli quéfaction du fréon par la machine elle-meme,principe de la thermo dynamique des transformations monothermes par auto-eompensation,et que sa seule source d'énergie est l'énergie thermique de la-tempéra- ture ambiante dans une plage trés vaste commencant à -250C.2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ce moteur utilise comme fluide énergétique un ga & liquide qui peut être du fréon ou tout autre gaz de caractéristiques physiques similaires3.Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'appareil utilise un gazeificateur capteur de l'énergie thermique de la température ambiante pour gazeifier du fréon et créer ainsi une forte pression motrice 4. Dispositif selon les revendications I et 3 caractérisé par le fait que le moteur à expansion utilisant la pression motrice peut être à pistons ou à turbines 5.Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le liquéfateur utilise le principe de l'auto-compensation pour refroi dir le fréon gazeux avant la liquéfaction 6. Dispositif selon les revendications 1 - 2 - 5 caractérisé par le fait que le liquéteur utilise une apport réfrigérant complémentai re pour liquéfier et éviter la saturation du fréon gazeux refroidit préalablement par l'auto-compensateur 7. Dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé Far le fait que au liquéfateur de fréon gazeux se trouve adjoint un compresseur frigoria e, ou autre source froide par circulation de fluide pour l'apport réfrigérant complémentaire 8. Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé par le fait que tout augmentation de l'échange calorifique au niveau du eszei- fixateur soit par ventilation ou autre système se traduit par ure augme.tation de puissance motrice 9. Dispositif selon les revendication 1 - 3 - 6 caractérisé par le fait que l'injection et la circulation du fréon liquide en circuit fermé à forte pression se fait à l'aide d?une pompe classique isoler thermique.-ent