Brevet FR2434925A1 — publié le 19800328

L'invention est relative à un procédé et à un dispositif de production d'énergie mécanique, destiné en particulier à être utilisé dans des machines motrices ou des moteurs, qui est basé sur la mise en dépression d'une certaine quantité de gaz. Par le brevet allemand 37.943, on connait une machine atmosphérique dans laquelle un vide partiel est produit dans un système de chambres communicantes et où de l'air à la pression atmosphérique est introduit dans un autre système de chambres communicantes, un cylindre exécutant un mouvement alternatif vers le haut et vers le bas lorsque cet ensemble d'opérations sont exécutées alternativement. Le brevet allemand 274.592 décrit de plus une machine atmosphérique- dans laquelle sont disposés "... deux cylindres ouverts à une extrémité et reliés entre eux par une conduite dépourvue de soupape, cylindres dont les pistons sont raccordés à un vilebrequin commun ..." et dans laquelle " ... une flamme est introduite pendant que lez gaz utilisés s'échappent par une ouverture commandée automatiquement et prévue dans un deuxième cylindre de telle sorte que pendant une partie de la course du piston un vide est obtenu dans llun des cylindres par voie mécanique". Par le brevet allemand 534.423, on connaît une machine fonctionnant à l'air sous faible pression dans laquelle "... un premier piston pouvant coulisser est immobilisé en position de repos dans un cylindre principal fixe jusqu'à ce que plusieurs cylindres disposés concentriquement et agissant comme deuxièmes pistons soient, les uns après les autres, éloignés du premier piston et soient arrêtés dans la position finale de telle sorte que, sous l'effet de l'air à la pression atmosphérique agissant de l'extérieur, le premier piston soit poussé vers l'extérieur en pénétrant dans le cylindre principal en fournissant du travail ..." ou "... que, à la place d'un cylindre fixe et d'un piston mobile, on utilise un cylindre pouvant coulisser muni d'un fond. Toutes ces solutions connues présentent l'inconvénient que la dépression produite ne s'établit pas brutalement, c'est-à-dire que l'effet moteur ne résulte pas d'une implosion dans l'espace dans lequel un certain vide a été fait et que l'énergie cinétique obtenue reste relativement faible en sorte qu'il n'est pas possible d'utiliser le dispositif d'une manière efficace. Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de production d'énergie mécanique et ceci sans avoir besoin de mettre en oeuvre un quelconque des combustibles solides, liquides ou gazeux utilisés habituellement. D'une manière plus précise l'invention concerne un procédé ainsi qu'un dispositif qui exploitent sous forme d'énergie mécanique pour des machines ou des moteurs les réserves d'énergie que possède naturellement l'atmosphère sous la forme de la pression atmosphérique constante multipliée par le volume de l'atmosphère. Ce problème est résolu suivant l'invention par le fait : qu'une certaine quantité de gaz, de préférence de l'air, introduite dans un récipient, par exemple un cylindre de travail, se trouve isolée dans un espace clos, par exemple par la fermeture d'une soupape ; que la pression de cette quantité de gaz qui jusqu'à un certain instant est encore égale à la pression atmosphérique est abaissée jusqu'à une pression résiduelle inférieure à ladite pression atmosphérique par suite de la détente de cette quantité de gaz, laquelle détente est obtenue par exemple par déplacement d'un piston dans un cylindre de travail, déplacement qui est provoqué par un dispositif démarreur connu, ce qui produit un accroissement du volume de la quantité de gaz ; que - par suite d'une nouvelle réduction en un temps extrêmement bref, donc brutale, de la pression résiduelle provoquée par exemple par connexion à un espace à une pression très basse, dans lequel un vide partiel est obtenu d'une manière continue ou discontinue à l'aide de l'énergie préalablement produite, espace dont la pression intérieure est inférieure à la pression résiduelle de-la quantité de gaz détendu et dont le volume est supérieur à celui du gaz détendu, ou bien encore provoquée par un refroidissement intense - le volume se trouve réduit d'une façon brutale par implosion, l'énergie produite par ce phénomène étant transmise à un mécanisme moteur, par exemple à un vilebrequin, par l'intermédiaire du piston se déplaçant dans le cylindre de travail. Le refroidissement de la quantité de gaz en vue d'obtenir une réduction brutale de la pression résiduelle de la quantité de gaz détendu peut par exemple être réalisé par le refroidissement de la surface enveloppe du cylindre et/ou par introduction par détente, dans le volume de la quantité de gaz détendu, d'un agent frigorigène, par exemple d'azote liquide. Pour éviter le givrage du dispositif on peut réchauffer la quantité de gaz se trouvant dans le cylindre. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé se compose d'un cylindre de travail dans lequel se trouve un piston relié à un vilebrequin. A côté du cylindre de travail est disposé un récipient qui est relié audit cylindre par l'intermédiaire d'orifices ménagés dans la paroi du cylindre. Le récipient accolé au cylindre ou bien est relié à un réservoir à très basse pression ou à un appareil à faire le vide ou bien contient un agent frigorigène. Lorsque le piston se trouve à son point mort haut, les orifices ménagés dans la paroi du cylindre sont fermés par le piston. Lorsque le piston se trouve à son point mort bas, lesdits orifices sont ouverts. Le cylindre est muni d'une soupape qui, d'une façon en soi connue, peut être commandée soit par le vilebrequin par l'intermédiaire d'un arbre à cames soit autrement, par exemple pneumatiquement. Dans certains cas on peut prévoir sur le fond du cylindre une source de chaleur, par exemple une culasse chaude, qui évite le givrage du dispositif. L'invention sera mieux comprise par la description d'un de ses modes de réalisation, donné ici à titre illustratif mais nullement limitatif, qui en sera faite ci-après à l'aide des figures annexées qui représentent - la figure 1, le dispositif dans sa position de départ, - la figure 2, le dispositif dans sa position intermédiaire et - la figure 3, le dispositif dans sa position finale. Comme le montre la figure 1, le dispositif comporte un piston 4 logé dans un cylindre 1 Un espace 5 situé au-dessus du piston 4 contient une certaine quantité d'air qui par une soupape 6, ouverte, a été introduite à la pression atmosphérique. A l'aide d'un dispositif démarreur 7, le piston 4 est entraîné vers le bas par l'intermédiaire a'un vilebrequin 8, la soupape 6 du cylindre 1 se fermant immédiatement dès que le piston 4 se déplace vers le bas. De ce fait la quantité d'air contenue dans l'espace d'origine 5 se détend et la pression intérieure s'abaisse jusqu'à une pression résiduelle qui est inférieure à la pression atmosphérique. Dans la paroi du cylindre 1 sont prévus des orifices 2 qui débouchent dans une chambre annulaire 3, laquelle est munie d'une tubulure de raccord 9. Par l'intermédiaire de la tubulure 9, la chambre annulaire 3 est reliée à un réservoir à basse pression dans lequel le vide est fait à l'aide d'une pompe à vide reliée au réseau électrique ou bien à un dispositif 10 produisant le vide partiel. Dans la position de départ du dispositif, les orifices 2 sont obturés par le piston 4. Sur la figure 2, le piston 4 se trouve à sa position de point mort bas et dégage les orifices 2. La quantité d'air se trouvant dans la chambre annulaire 3 est à une pression résiduelle inférieure à celle de la quantité d'air détendu se trouvant dans le cylindre 1 de sorte que l'ouverture des orifices 2 provoque une réduction brutale de la pression réel- duelle dans le cylindre 1; le piston 4, par suite de l'implosion, se déplace alors rapidement vers le haut tandis que l'énergie du volume en expansion dans le cylindre 1 croit de façon exponentielle du fait de la réduction de pression ; le vilebrequin 8 reçoit par conséquent une impulsion de rotation. La figure 3 représente le piston 4 dans sa position de point mort haut. Dans cette position, les pace 5a contient une quantité d'air inférieure à celle contenue dans l'espace 5 lorsque le piston 4 est dans sa position de départ de la figure 1. La soupape 6 s'ouvre à ce moment et laisse l'air pénétrer dans l'espace Sa du cylindre 1 jusqu'à ce que le déplacement vers le bas du piston 4 ait formé l'espace 5. On peut voir que dans le mode de réalisation représenté il a été prévu sur la te te du cylindre 1 une culasse chaude 11 afin d'éviter le givrage du dispositif. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la production d'énergie mécanique qui utilise la mise en dépression d'une certaine quantité de gaz, de préférence de l'air, introduite dans un récipient, laquelle quantité de gaz est à la pression atmosphérique et se trouve isolée dans un espace clos, la mise en dépression étant obtenue par détente de la quantité de gaz isolée par suite de l'accroissement de son volume, lequel procédé est caractérisé en ce que - par suite d'une nouvelle réduction en un temps extrêmement bref donc brutale, de la pression résiduelle provoquée par connexion à un espace dont la pression intérieure très basse est inférieure à la pression résiduelle de la quantité de gaz détendu et dont le volume est supérieur à celui du gaz détendu et/ou provoquée par refroidissement - le volume de la quantité de gaz se trouve réduit d'une façon brutale par implosion et en ce que l'énergie mécanique en résultant esttransmise à un mécanisme connu. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le refroidissement de la quantité de gaz détendu est obtenue par l'intermédiaire de la surface enveloppe du récipient. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le refroidissement de la quantité de gaz détendue est obtenue par introduction, par détente, d'un agent frigorigène dans le volume accru. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel pour produire l'énergie mécanique on utilise un cylindre de travail, un piston, ainsi qu'un vilebrequin, un dispositif démarreur et une soupape, lequel dispositif est caractérisé en ce que le cylindre (1) est relié à un récipient (3) par l'intermédiaire d'orifices (2), en ce que les orifices (2) sont fermés lorsque le piston (4) se trouve dans sa position haute, en ce que lesdits orifices (2) sont ouverts lorsque le piston (4) est dans sa position basse, en ce que le récipient (3) est relié par l'intermédiaire d'une tubulure de raccord (9) à un réservoir sous basse pression ou à un dispositif (10) produisant une telle basse pression et en ce que le cylindre (1) comporte une soupape (6) qui est ouverte lorsque le piston (4) exécute le trajet allant du point mort haut à la position de départ. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le récipient (3) est à remplir d'un agent frigorigène 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la commande de la soupape (6) est obtenue automatiquement au moyen d'un arbre à cames ou sous l'action de la pression intérieure régnant dans le cylindre (1). - 7. Dispositif selon l'une quelconque des reven dictions 4 à 6, caractérisé en ce qu'une source de chaleur (11) est disposée sur le cylindre (1).