Brevet FR2461124A1 — publié le 19810130

L'invention concerne un moteur comportant des moyens séparateurs d'ions actifs en contraction. Le but de l'invention est de créer un nouveau type de moteur pour le fonctionnement duquel on peut utiliser des sources d'énergie qui ne sont pas actuellement classiques, ce moteur étant bien adapté en ce qui concerne sa construction à une fabrication de série, et tirant avantage des propriétés électriques et mécaniques de différents matériaux. A cet effet, l'invention concerne un moteur caractérisé en ce que ces moyens consistent en une pluralité de plaques pliées, qui sont fixées par une extrémité à un ré- seau rigide fixe et à leur autre extrémité à un réseau rigide mobile, des vannes étant placées au-dessus des plaques et per- mettant de faire couler sur les plaques alternativement un premier liquide riche en ions et un second liquide pauvre en ions, grâce à quoi les plaques sont alternativement mises en contraction et en extension, tandis qu'en liaison avec le réseau rigide mobile, est prévu un organe déplaçable mécanique- ment, actionné par les mouvements des plaques pour extraire l'énergie mécanique. D'autres caractéristiques de l'invention permettent d'envisager d'autres formes de réalisation et des perfectionnements du moteur défini ci-dessus. L'invention va être décrite plus en détail en se référant aux dessins cijoints, dans lesquels: - la figure 1 est une coupe schématique verti- cale d'un moteur conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus du réseau rigide et des plaques pliées fixées dans celui-ci et qui font partie du moteur selon la figure 1, - la figure 3 représente une variante de la disposition correspondant à la figure 2. Le moteur selon la figure 1, comporte une pluralité de plaques planes verticales pliées 10, un réseau rigide fixe supérieur 11, un réseau rigide mobile inférieur 12, des vannes 13 placées au-dessus du réseau supérieur 11 et un organe mécanique mobile 14, placé au-dessous du réseau infé- rieur 12, pour extraire l'énergie mécanique. Les plaques pliées 10 qui sont montrées plus en détail sur les figures 2 et 3. sont fixées par leur extrémité supérieure au réseau supérieur 11 et par leurs extrémité infé- rieure au réseau inférieur 12. L'organe mécanique, constitué d'un piston 141 oeuvrant dans un cylindre 15 et d'une tige de piston 142, est fixé par l'intermédiaire d'une pièce mécanique de transition 16 au réseau inférieur 12. Les plaques 10, le réseau 12, la pièce de transition 16 et l'organe 14, sont en conséquence suspendus au réseau supérieur 11 qui est assemblé par des boulons 17. Les vannes 13 comportent des parties en forme de V dont chacune est constituée de deux parois internes fixes 131, munies de trous d'écoulement et de deux coulisseaux externes mobiles 132, également munis de trous d'écoulement. Une paroi interne 131 et un coulisseau externe 132 ont des faces parallèles et l'autre paroi interne 131 et l'autre coulisseau externe 132 ont également des faces parallèles. Les deux coulisseaux 132 dans toutes les vannes coopèrent en syn- chronisme de façon telle que lorsqu'une communication 18 est établie entre un réservoir pour un premier liquide, par exemple une solution saline de haute concentration, et les vannes, une communication 19 entre un second liquide, par exemple une solu- tion saline de faible concentration ou bien de l'eau, et les vannes est fermée. Lorsqu'une quantité convenable de liquide s'est évoulée vers les vannes, les coulisseaux sont déplacés (perpendiculairement au plan de la figure) et permettent au liquide de s'écouler sur les plaques 10. De cette façon, les vannes permettent alternativement à un liquide riche en ions et a un liquide pauvre en ions de couler sur les plaques, si bien que ces plaques subissent alternativement une contraction et une extension. Il en résulte que le piston 141 se déplace alternativement dans le cylindre 15. Ce mouvement peut être utilisé de diverses façons en soi connues, grâce à quoi les mouvements de contraction et d'extension des plaques peuvent être utilisés commer énergie mécanique. Les communications d'écoulement 18 et 19 ci- dessus mentionnées, sont indiquées sur la figure 1 sous la forme d'un système de tbes horizontaux, qui par l'intermédiaire de vannes (non représentées) libèrent le liquide riche en ions et respectivement le liquide pauvre en ions. Le fonctionnement de ces vannes est commandé selon un programme prédéterminé en synchronisme avec le programme de déplacement des coulis- seaux 132. Le mouvement du piston 141 est indiqué par la représentation de sa position la plus élevée 141' en traits- points. Cette position 141' correspond à la position la plus élevée 12'/16' du réseau inférieur 12 et respectivement de la pièce de transition 16. Au-dessous des plaques pliées est placé un collecteur mobile 150 susceptible de prendre la position repré- sentée sur la figure 1 en traits pleins ou une seconde position ' indiquée en traits points. Le collecteur 150 se déplace entre ces deux positions en synchronisme avec les mouvements des coulisseaux 132, si bien que dans la position représentée en traits pleins, le collecteur 150 est incorporé à un système liquide fermé pour le premier liquide, de façon telle que ce liquide est collecté dans un espace ou conteneur 151 et pompé vers le haut à partir de celui-ci jusqu'au réservoir relié au système de tubes 18, tandis que dans la position représentée en traits points, le collecteur 150' est incorporé à un système liquide pour le second liquide, de façon telle que ce liquide collecté dans un espace ou conteneur 152, est pompé vers le haut à partir de celui-ci jusqu'au réservoir relié au système de tubes 19. Les réseaux rigides 11 et 12, comme on peut le voir sur la figure 2, sont constitués d'une pluralité de barres de serrage longitudinales, parallèles et essentiellement hori- zontales 21, 22, 23 avec des barres transversales s'étendant à partir de ces barres longitudinales sur les deux c8tés. Par exemple, à partir de la barre de serrage 22 s'étendent les barres transversales 221, 222, 223... 226 (vers le haut dans le plan de la figure) et respectivement 221', 222', 223',... 226' (vers le bas dans le plan de la figure), de façon telle que les barres transversales s'étendant à partir d'un c8té de la barre de serrage sont décalées par rapport aux barres transversales s'étendant à partir de l'autre c8té de la barre de serrage. Les extrémités libres des barres transversales sont en forme de pointe, telles que par exemple la barre transversale 231' partant de la barre de serrage 23 et les barres de serrage comportent des renfoncements en forme de pointe entre les barres transversales s'étendant vers l'extérieur, ces renfoncements étant prévus pour les barres transversales des barres de serrage adjacentes. La barre de serrage 23 par exemple, a des renfoncements 232, 233, 234... 237 prévus pour les barres transversales 241, 242, 243... 246 (non représentées sur la figure 2) d'une barre de serrage 24. Les plaques pliées mentionnées en se référant à la figure 1- sont visibles sur la figure 2, qui montre trois de ces plaques désignées par 25, 26, 27. Ces plaques pliées sont serrées entre les barres transversalesd1une barre de serrage et une barre de serrage adjacente. La plaque 26 par exemple, est serrée entre les barres transversales 221, 222, 223... 226 et la barre de serrage 21, d'une part, et entre les barres transversales 211', 212', 213'... 216' et la barre de serrage 22, d'autre part. La figure 3 montre une variante de la disposi- tion selon la figure 2, en ce que les barres de serrage 31 et 32 n'ont pas de renfoncement tels que par exemple le renfonce- ment 232 sur la figure 2, et en ce que les barres transversales sont des extrémités libres coupées droit, comme par exemple les barres transversales 321, 322... 325 de la barre de serrage 31. Les plaques pliées sont serrées entre les barres de serrage et les extrémités coupées droit des barres transversales comme par exemple, la plaque 33 qui est serrée entre les barres de serrage 31 et 32 et respectivement leurs barres transversales 311, 312... 315 et 321, 322... 325. Les plaques sont de préférence prévues de façon telle que leurs bords aux emplacements de serrage, sont légèrement coniques, leur épaisseur croissant vers l'extrémité libre du bord respectif. Ceci est visible sur la figure 3 o la plaque 33 a une épaisseur plus forte par exemple à l'extré- mité de la barre transversale 311 que sur la partie plate entre l'extrémité de la barre transversale 311 et l'extrémité de la barre transversale 321. Cette disposition empêche efficacement les plaques de glisser hors de leur position de serrage entre les barres de serrage et les barres transversales notamment lorsque l'extrémité libre des barres transversales est coupée droit, mais non perpendiculairement à la direction longitudinale des barres transversales, mais légèrement en oblique (en obli- que vers l'extérieur vu de-dessus). Des chanfreins correspondants obliques vers l'extérieur des barres de serrage peuvent, bien entendu, être également envisagés. Les barres de serrage comportent, en dehors de la partie supportant les barres transversales, une seconde partie 110, visible sur la figure 1, pour la suspension de l'ensemble plaques-réseau. Le réseau, comme déjà mentionné, est assemblé en un bloc par les boulons 17, et entre ces secondes parties des barres de serrage, sont placées des entretoises 1101, 1102, et 1103, assurant un espacement convenable entre les barres de serrage aux emplacements de serrage des plaques et un serrage efficace de l'ensemble peut être effectué au moyen des boulons. Dans la disposition représentée sur la figure 1, l'extension plane commune des plaques pliées est orientée en direction verticale, ce qui est probablement la solution la mieux adaptée. On peut, toutefois, evisager également que l'extension plane commune des plaques soit par exemple horizon- tale. Dans ce cas, les deux liquides doivent pouvoir s'écouler perpendiculairement à cette extension plane, c'est-à-dire que les réseaux ne doivent pas être utilisés comme moyens de pulvé- risation des liquides, et des modifications de l'emplacement des réservoirs de liquides et du collecteur 150, doivent être nécessairement envisagées. MAme si une orientation des plaques est choisie qui ne soit pas précisément verticale, une orienta- tion essentiellement verticale doit être préférée à une orien- tation plus ou moins horizontale. Différentes combinaisons de plaques et de liquides bien entendu, peuvent être imaginées dans le cadre de l'idée de l'invention. Les plaques peuvent, par exemple être constituées d'un mélange polymère, d'acide polyacrylique et d'alcool polyvinylique et les liquides peuvent être une solu- tion saline de concentration élevée et respectivement une solu- tion saline de faible concentration ou bien de l'eau. La solu- tion de concentration élevée implique ici une concentration entre environ 27 % et environ 8 à 7 % (en poids), tandis que la solution de faible concentration est supposée correspondre à la concentration de l'eau de mer ou au-dessouso jusqu'à 0 %. Comme autre exemple, on peut citer comme matériau des plaques, de l'acide polyacrylique, tandis que les liquides sont consti- tués par de l'hydroxyde de sodium riche en OH et en acide chlorhydrique riche en H30+0 En ce qui concerne la solidité, les plaques peuvent 9tre avantageusement fabriquées de façon qu'après la vulcanisation du matériau, cette vulcanisation soit complète dans la partie des plaques se situant aux emplacements de serrage (entre les barres de serrage et les barres transversales) et décroisse en s'éloignant de cette partie. Lorsqu'on utilise d'autres matériaux, la fabrication doit être modifiée de façon qu'après la polymérisation du matériau, celui-ci soit complète- ment polymérisé (formation complète de chaînes croisées) aux emplacements de serrage, mais non complètement polymérisé (légère formation de cha nes croisées) dans la zone entre les emplacements de serrage. Les plaques peuvent être fabriquées à partir d'un matériau homogène simple ou à partir de matériau à plusieurs composants. Selon une première proposition, les plaques peuvent être constituées, à c8té du matériau actif en contraction, également de matériau inactif, dont la direction des fibres est parallèle avec les bords des plaques aux emplacements de serrage. Selon une seconde proposition, les plaques peuvent être consti- tuées d'une pièce de tissu dans lequel les chaînes sont consti- tuées de fils de matériau inactif, tandis que la trame est constituée de fils torsadés et/ou roulés de matériau actif en contraction, les lisières de la pièce de tissu étant fixées aux réseaux. Les chalnes, de façon plus précise, peuvent être constituées de fils de fibres de verre ou de fils acryliques, tandis que la trame est constituée d'alcool polyvinylique. Il est également avantageux de recouvrir le tissu avec un polymère servant de liant, lequel comporte une légère formation de chaînes croisées. Les vannes 13 précitées peuvent être disposées pour coopérer d'une manière légèrement différente, à savoir de façon telle que lorsque trois d'entre elles (une sur deux) sont remplies avec le premier liquide, les trois autres libèrent le second liquide sur les plaques, et vice versa. Le déplacement du collecteur 150 d'une position à l'autre peut être déclenché au moyen d'un organe détecteur spécial placé immédiatement au voisinage des plaques, cet organe détecteur détectant par exemple qu'un flot de solutions salines de haute concentration cesse de s'accro tre et provoque par exemple, après un certain retard, un déplacement vers la seconde position, si bien que le collecteur se trouve incorporé au système liquide correspondant au second liquide. Au moyen d'un second organe détecteur, il est possible en principe de provo- quer le retour à la première position à un moment o le premier liquide peut être à nouveau attendu à travers le système de plaques. - - 2461124 REVENDICATIONS 1 ) Moteur comportant des moyens séparateurs d'ions actifs en contraction, moteur caractérisé en ce que ces moyens consistent en une pluralité de plaques pliées, qui sont fixées par une extrémité à un réseau rigide fixe et à leur autre extrémité à un réseau rigide mobile, des vannes étant- placées au-dessus des plaques et-permettant de faire couler sur les plaques alternativement un premier liquide riche en ions et un second liquide pauvre en ions, grâce à quoi les plaques sont alternativement mises en contraction et en extension, tandis qu'en liaison avec le réseau rigide mobile est prévu un organe déplaçable mécaniquement actionné par les mouvements des plaques pour extraire l'énergie mécanique. ) Moteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les plaques pliées sont planes dans la direction verticale, les vannes étant situées au-dessus du réseau rigide fixe et l'organe déplaçable mécaniquement étant situé au-dessous du réseau rigide mobile. ) Moteur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé-en ce que les plaques sont consti- tuées d'un mélange polymérisé d'acide polyacrylique et d'alcool polyvinylique, tandis que le premier liquide est constitué d'une solution saline de haute concentration et le second liquide d'une solution saline de faible concentration ou bien d'eau. ) Moteur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que les plaques sont consti- tuées d'acide polyacrylique tandis que le premier liquide est riche en OH et est constitué par exemple d'hydroxyde de sodium, le second liquide étant riche en H3 0+ et étant constitué par exemple, d'acide chlorhydrique. ) Moteur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le réseau rigide est cons- titué d'une pluralité de barres de serrage longitudinales, parallèles, et essentiellement horizontales, ainsi que de barres transversales s'étendant à partir des deux côtés des barres longitudinales, de manière telle, que les barres transversales partant d'un côté d'une barre de serrage, sont décalées par rapport aux barres transversales partant de l'autre c8té de cette barre de serrage, les plaques pliées étant serrées entre -1 les barres transversales partant d'une barre de serrage et une barre de serrage adjacente. ) Moteur selon la revendication 5, caracté- risé en ce que les extrémités libres des barres transversales sont en forme de pointe et que les barres de serrage comportent entre les barres transversales s'étendant vers l'extérieur, des renfoncements en forme de pointe pour les barres transversales des barres de serrage adjacentes, de manière telle que les plaques pliées sont serrées entre les renfoncements des barres de serrage et les extrémités en forme de pointe des barres transversales. ) Moteur selon la revendication 5, caracté- risé en ce que les extrémités libres des barres transversales sont coupées droites, les plaques liées étant serrées entre les barres de serrage et les extrémités coupées droites des barres transversales. 8 ) Moteur selon l'une quelconque des revendi- cations 6 et 7, caractérisé en ce que les plaques pliées com- portent aux emplacements de serrage des bords légèrement coni- ques, dont l'épaisseur augmente vers l'extrémité libre du bord respectif, ce qui empêche efficacement les plaques de glisser hors de leur position serrée entre les barres de serrage et les barres transversales. ) Moteur selon l'une quelconque des revendi- cations 5 à 8, caractérisé en ce que les barres de serrage à c8té de la partie supportant les barres transversales, compor- tent également une seconde partie pour suspendre l'ensemble plaquesréseau, cette seconde partie étant munie d'organes de suspension et d'entretoises vers une barre de serrage adjacenteW grâce à quoi une pluralité de barres de serrage avec des entre- toises intermédiaires forment, lorsqu'elles sont réunies ensemble, un bloc. ) Moteur selon l'une quelconque des revendi- cations 8 à 9, caractérisé en ce que les plaques pliées sont vulcanisées à leurs emplacements de serrage, de façon telle que le vulcanisation est complète sur la pièce entre les barres de serrage et les barres transversales, puis décroît en S'éloignant de cette pièce. ) Moteur selon l'une quelconque des revendi- cations 8 à 9, caractérisé en ce que le matériau des plaques pliées aux emplacements de serrage, est complètement polymérisé (formation complète de chaînes croisées), tandis que le matériau dans la zone entre les emplacements de serrage n'est pas complè- tement polymérisé (formation légère de chaînes croisées). 120) Moteur selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 11, caractérisé en ce que les plaques pliées à c8té du matériau actif en contraction, sont également consti- tuées de matériau inactif, dont la direction des fibres est parallèle aux bords supérieur et inférieur des plaques. 130) Moteur selon l'une quelconque des reven- dications 2 à l, caractérisé en ce que les plaques pliées sont constituées d'une pièce de tissu dans laquelle les chaînes sont constituées de fils de matériau inactif et la trame de fils torsadés et/ou roulés de matériau actif en contraction, les lisières de la pièce de tissu étant fixées aux réseaux. ) Moteur selon la revendication 13, caracté- risé en ce que les chaînes sont constituées de fils en fibre de verre ou de fils en acrylate, tandis que la trame est constituée d'alcool polyvinylique. 150) Moteur selon l'une quelconque des reven- dications 13 à 14, caractérisé en ce que le tissu est recouvert d'un polymère formant liant, avec une légère formation de chaînes croisées. ) Moteur selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 15, caractérisé en ce que les vannes comportent au moins une partie en forme de V.avec deux parois internes fixes munies de trous d'écoulement et deux coulisseaux exté- rieurs mobiles munis de trous d'écoulement, une paroi interne et un coulisseau externe ayant des faces parallèles, la paroi interne restante et le coulisseau externe restant ayant des faces parallèles et les deux coulisseaux étant prévus pour fonctionner en synchronisme, de façon telle que lorsqu'une liaison est établie entre un réservoir pour le premier liquide et les vannes, la liaison entre un réservoir pour le second liquide et ces vannes est fermée, et vice versa. ) Moteur selon la revendication 16, caracté- risé en ce qu'il comporte une pluralité de vannes de même concep- tion, dont toutes à un instant sont en communication avec l'un ou l'autre des réservoirs et en communication avec les plaques. 180) Moteur selon la revendication 16, caracté- 246 1 124 risé en ce qu'il comporte une pluralité de vannesde m9me concep- tion, une première moitié de ces vannes étant en communication avec l'un des réservoirs, alors que la seconde moitié des vannes est en communication avec les plaques, tandis que lors- que la première moitié des vannes est en communication avec les plaques, la seconde moitié des vannes est en communication avec l'autre réservoir. ) Moteur selon la revendication 17, caracté- risé en ce que, au-dessous des plaques pliées, un espace collec- teur mobile est prévu pour prendre l'une ou l'autre de deux positions possibles en synchronisme avec les coulisseaux mobiles, grâce à quoi cet espace collecteur est incorporé alternativement à deux systèmes fermés de liquide, à savoir un pour le premier liquide et un pour le second liquide.