Brevet FR2462584A1 — publié le 19810213

L'objet de l'invention concerne un dispositif moto-compresseur solaire à fonctions multiples. I1 est destiné principalement à la production du froid, au moyen d'un cycle thermique chauffé par l'énergie solaire, mais ses applications peuvent être diverses, telles que la climatisation ou mdme le déplacement des fluides. Dans les dispositifs connus de générateurs de frigories où autres, on utilise généralement l'énergie électrique afin d'avoir un rendement plus élevé. Cette énergie électrique actionne un moteur pour la circulation du fluide frigorigène et son retour dans le bouilleur, notamment pour les systèmes employant l'énergie solaire. Le dispositif suivant l'invention supprime ces inconvénients et utilise uniquement l'énergie solaire, de telle sorte qu'il est autonome et peut fonctionner en des lieux dépourvus d'énergie électrique notamment Le circuit moteur utilise les propriétés physiques d'un P fluide volatil, qui en équilibre liquide-vapeur dans un panneau bouilleur voit son enthalpie s'élever sous l'effet de la chaleur et s'évapore en augmentant sa pression. Cette pression agit sur le piston-moteur d'un moto-compresseur. Après le passage dans le cylindre moteur, le gaz se liquifie dans le condenseur qui a une température inférieure à celle du panneau-bouilleur, puis est réinjecté dans ce dernier. Comme à masse égale, le liquide occupe un volume inférieur à la vapeur, le cycle est générateur de travail. Le piston-motur acti! amss Le piston-moteur actionne{e piston-compresseur et le pis- ton réinjecteur. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limi tatif, d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe du bloc moto-compresseur. La figure 2 montre à une échelle différente les ctrcuits moteur et frigorifique. La figure 3 représente à une échelle différente le distributeur vu en coupe. Le dispositif figures 1, 2 est constitué par un panneaubouilleur 1, relié par la canalisation 2 au bloc moto-compresseur 3. Cette canalisation comporte un clapet taré 2 bis. Le bloc moto-compresseur 3 est relié au conduit d'évacuation 4,et a une capacité tampon 4'. Ce conduit 4 relie le bloc-moto-compresseur au condenseur moteurS. Le conduit 6 relie la pompe de réinjection au condenseur, alors que le conduit 7 assure le retour au bouilleur 1. De préférence on peut ajouter un séparateur tampon relié aux bornes du panneau-bouilleur et à la pression de celui-ci et relié à la canalisation.2. Le circuit frigorifique est constitué par le conduit 8, qui partant du compresseur est relié au condenseur 9, lui-même et au détenteur 10' relié à l'évaporateur Ipar le conduit 11, alors que la cana- lisation 12 assure le retour au compresseur. Une capacité tampon 13 est interposée sur le circuit frigorifique. (A) Le dispositif moto-compresseurVEomporte un piston-moteur 14, dont la tige bielle est reliée à sa partie supérieure 15, à une came profilée 19. Cette même tige est pourvue d'un poussoir 16 entratnant le distributeur figure 3. La base de la tige du piston-moteur est reliée au piston par l'arbre 17. Le ressort 18 est interposé entre le piston et la butée supérieure du cylindre moteur. La came profilée 19 est solidaire par axe articulé sur la partie haute 15 de la tige du piston-moteur. Elle oscille sur l'axe fixe 20 par l'intermédiaire d'un roulement à billes. Le piston compresseur 21 se déplace dans son cylindre 22. I1 est solidaire d'un piston guide 23 et, est relié à ce dernier par l'axe 24 et la tige 101. Ce piston guide se déplace dans son logement 25 et; est pourvu d'orifices 110 Il comporte de préférence un soufflet étanche 26, avec étanchéité 27, et bague d'étanchéité 27 fixe entre le carter A et le cylindre 22 et portant joints toriques 27wu. Ceci constitue un étage intermédiaire assurant l'étanchéité entre l'intérieur du carter principal en communication avec le cylindre du piston guide, et le cylindre du piston-compresseur. Le cylindre du piston-compresseur est en communication avec l'intérieur du soufflet par l'orifice de communication (100) dont est pourvu l'axe du piston guide (101) et à la pression de l'évaporateur (10) par le conduit 109 en communication avec lui et avec la capacité tampon 13. Sur le cylindre compresseur 22 est fixée la plaque à clapet de recyclage 27 avec ressort et bille 28, et culasse 29. Le bras 30 oscille sur l'axe 31 pourvu d'un roulement à billes à son extrémité, il est relié à la partie supérieure de la tige 32 par roulement à billes. Ce même bras est relié à sa partie médiane par l'axe 35 à la tige 36 du piston de réinjection 37. La partie supérieur'du bras 30 est reliée à la tige de rappel 38, par axe et roulement à billes 39. L'extrémité supérieure 40 de cette tige de rappel est solidaire d'une membrane souple 41 montée sur support étanche. Sur le bloc du cylindre de réinjection 42, se fixe la plaque à clapet 43, les ressorts et billes de réglage 44, et la culasse 45. Le piston de recyclage 37 est relié à la tige par axe articulé, et se déplace dans le cylindre 42. Le tiroir distributeur figure 3 comporte un arbre 46 entratné par le poussoir 16. Les bagues 47,48 forment guide de translation. Cet arbre dans son déplacement comprime un ressort 49 contenu dans le corps du tiroir.530. Le tiroir est immobilisé en translation par billes et écrous zippés de ressorts 50, 51. Il comporte les joints d'étanchéité et des empreintes de positionnement, Sur l'autre extrémité de I'axels"situent également des billes et écrous équipés de ressorts et identiques aux précédents. Le tiroir est alors en position au point mort haut, c'est à-dire en ppsition d'admission. Le fluide volatil à l'état gazeux pénétre brusquement sous une certaine pression dans la chambre moteur, par le circuit constitué par la gorge 52 realiséé -sur la périphérie du tiroir, puis par le conduit 53. Selon le fluide utilisé, le moto-compresseur peut être lubrifié. L'huile de lubrification restant en grande-partie dans le carter A dont une paroi extérieure de la chambre moteur est de préférence reliée partiellement par l'intermédiaire d'un pont ther mique (102) formant liaison métallique ave le panneau-bouilleur, ou au moins à la température de celui-ci, afin déviter une conden sation du gaz dans la chambre moteur pendant le démarrage. Dans un deuxième temps, le piston-compresseur arrivant en position au point mort bas, l'axe 46 comprime le ressort (49) au maximum. Sous cette pression, le tiroir distributeur 530 se déplace brutalement, se libérant de l'emprise des billes et se met en position d'échappement, immobilisé par les billes et crantages Cette position échappement met brutalement en communication le volume de la chambre moteur avec le circuit condenseur moteur et a la pression de celui-ci.Les orifices 54, 55 étant en communication par la gorge circulaire (56). Sous l'efet combiné des efforts exercés par le ressort 18, et de la tige de rappel 38 qui tend à sortir du carter moto-cbm- presseur sous l'effet de la pression intérieure du bloc moto-com presseur et supérieure à la pression atmosphérique, le piston moteur revient en position initiale. Son déplacement entrain le bras oscillant 30. Le piston moteur revient à sa position point mort haut en tratnant avec lui le doigt 16. Sous l'effet du rayonnement solaire le bouilleur 1 ganère une pression qui agit à travers le tiroir distributeur fig 3,sur le piston moteur qui se déplace. Ce déplacement agit simultanément, d'une part sur le piston compresseur 21, par l'intermédiaire de la came 19 dont la forme fonctionnelle augmente l'effort sur le piston compresseur proportionnellement à son déplacement. Le maximum étant atteint enfin de course. Le levier oscillant 31 entraîne la tige du piston guide 23 qui est relié de façon étanche avec le soufflet étanche 26. I1 entraîne également le piston de réinjection 37 arrivé à sa position basse, le piston moteur 14 qui a entraîné dans son déplacement le distributeur permet à celui-ci de libérer brusque ment l'échappement mettant en communication le volume de gaz con mot tenu dans la chambre du pison > c le condenseur moteur qui est à une pression inférieure à celle du panneau-bouilleur. La pression à l'intérieur du moto-compresseur est la même que celle du condenseur moteur 5, et du tampon de sécurité 4', et en communication avec ceux-ci par 105 et 106. Le carter A comporte des joints d'étanchéité 107. Le fluide peut être mélangé à un lubrifiant pour assurer le fonctionnement optimal des pièces en mouvement. Le cylindre du piston guide est en communication avec le carter du moto-compresseur. Le piston guide est pourvu d'orifices (110) qui lui permettant de se déplacer dans son logement dans les meilleures conditions. L'intérieur du soufflet étant lui-même en communication avec le volume arrière du piston-compresseur par un orifice (100) disposé à cet effet. La pression à l'intérieur du carter moto-compresseur (A) a la pression du condenseur moteur agit sur la membrane souple qui déplace la tige 38 de rappel. Cette tige par l'intermédiaire du bras oscillant 30 fait reculer simultanément le piston compresseur et le piston de réinjection, aidé également par le ressort 18. Cette pression maintient d'autre part, une réaction homogè ne sur l'arrière des pistons. En reculant le piston de réinjection 37 aspire le fluide à l'état liquide qui arrive du condenseur moteur, puis le réinjecte dans le panneau-bouilleur. Le volume de la chambre du piston de réinjection est tel, que la masse de fluide N l'état liquide qui est réinjecté dans le -panneau-bouilleur, est au moins égale à la masse de fluide à l'état vapeur, qui entre dans la chambre du piston moteur afin dtéviter que le système entre en équilibre. La circulation du fluide frigorifique s'effectue suivant le circuit décrit par la figure 2. Suivant un mode de réalisation préférentiel le moto-compres seur comportera, - Un carter étanche A avec joints d'étanchéité 107, 108. - Un capot de fermeture B avec joints d'étanchéité - Une porte d'accés C avec joints d'étanchéité - Un bloc fermeture tiroir - chambre D avec joints d'étan chéité, et les éléments cités précedemment. REVENDICATIONS 10 Dispositif moto-compresseur solaire à fonctions multiples permettant l'épplication du froid et le déplacement des fluides, pouvant être utilisés comme pompe à eau se caractérisant par un circuit moteur constitué par un panneau-bouilleur, un moto-compres seur à carter unique, une canalisation-reliant le condenseur au réinjecteur, et d'une canalisation amenant le fluide du réinjecteur au panneau-bouilleur, combiné avec un circuit réfrigérateur constitué par un conduit reliant le compresseur au condenseur, et des canalisations reliant le conderhseurf l'évaporateur et le retour au compresseur. 20 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que le bloc moto-compresseur formé par un carter étanche contient le cylindre récepteur d'un distributeur, le cylindre du piston-moteur, le cylindre du piston-compresseur et le cylindre du piston de réinjection et à la pression du condenseur-moteur 30 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que le piston-moteur comporte un ressort de rappel, une tige porteuse d'un poussoir de commande du distributeur, et dont l'extrémité supérieure est reliée à une came profilée agissant sur un bras oscillant autour d'un point fixe, lui même relié par sa face inférieure au piston-compresseur et de réinjection, et par sa face supérieure à une tige de rappel dont l'extrémité est solidaire d'une membrane souple assurant l'étanchéité entre l'intérieur du moto-compresseur à la pression du condenseur moteur et communicant avec lui, et l'extérieur de l'air ambiant, l'extré mité de cette tige traversant la paroi du moto-compresseur. 40 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que l'intérieur du carter principal est séparé du cylindre compresseur par un étage intermédiaire constitué par le piston guide pourvu d'orifices, par un soufflet étanche fixé d'un côté sur le piston guide et de l'autre côté sur la rondelle d'étanchéité traversé par la tige qui relie le piston guide au piston-compresseur. L'intérieur du soufflet étant en communication avec la partie arrière du volume que décrit le piston-compresseur. 50 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que le tiroir distributeur entraîné par le doigt monté sur la tige du piston-moteur comporte un arbre vertical, un ressort situé dans le tiroir, des billes, écrous,loquets d'arrêt, des joints d'étanchéité, une gorge circulaire, des conduits et orifices d'admission et d'évacuation. 60 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que l'arrière du cylindre compresseur est en communie cation avec le circuit d'admission du circuit frigorifique et à la pression de celui-ci, alors que l'intérieur du moto-compresc seur et à la pression du condenseur moteur et à la pression de celuizei. 70 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que les parties inférieures et supérieure s du tiroir de distribution sont à la même pression que le condenseur.