Brevet FR2502257A1 — publié le 19820924

L'invention se rapporte à un générateur mécanique de chaleur. I1 est bien connu que les pompes et surtout les compresseurs transforment un travail mécanique en pression et en chaleur. La quantité de chaleur pouvant atteindre 50t du rendement. Jusqu'à présent le but essentiellement visé par de tels appareils était soit de faire circuler un fluide, soit de comprimer un gaz ; la production de chaleur étant alors considérée comme un inconvénient. L'invention se propose au contraire de produire de la chaleur avec cette catégorie de machine actionnée par une énergie motrice peu coûteuse sinon gratuite, par exemple le vent. Pour atteindre ce but, ces machines sont agencées pour augmenter la quantité de chaleur au détriment par exemple de la pression du fluide et transférer les calories produites 3 un fluide calo-porteur. A cet effet, à la sortie du cylindre dans lequel se déplace l'organe de propulsion du fluide (piston vis - engrenages) se trouve une chambre d'échauffement garnie d'un matériau créant une grosse perte de charge créant des frottements qui se transformeront en chaleur, la masse de ce matériau étant de préférence conductrice. Enfin, pour transférer cette chaleur à un fluide calo-porteur, l'ensemble compresseur - chambre d'échauffement est placé à l'intérieur d'une enceinte où circule ce fluide. Cette enceinte peut être reliée à un réservoir multi-échangeur ou même inclus dans un tel réservoir. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent, faites en regard du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe d'un générateur selon l'invention - la figure 2 est un schéma d'une installation comportant un tel générateur. Comme on le voit sur ces figures, le cylindre 1 du compresseur, ici un compresseur à vis d'Archimède 2 est prolongé du côté sortie du fluide A par une appendice la formant une chambre 3 dans laquelle est tassé un matelas 4 d'un matériau métallique fibreux (paille de fer, tricot genre éponge à récurer) que le fluide est obligé de traverser pour atteindre la sortie 5. De préférence, cette chambre d'échauffement 3 se termine par une partie lb de forme tronconique. Le fluide se déplace en circuit fermé, c'est-àdire qu'après avoir cédé la chaleur qu il véhicule, dans l'échangeur qui sera ultérieurement décrit, il est à nouveau admis en 6 en tête de la vis. Le compresseur ou pompe est entraîné par exemple par une éolienne E, ici représentée du type à axe vertical. Bien entendu, les moyens moteurs ne faisant pas partie de l'invention, pourraient être tout autrement conçus. Du fait de la friction des molécules du fluide entre elles et contre les fibres du matériau métallique du matelas 4, ce fluide véhicule une quantité importante. de calories qui ont tendance à se porter sur les parois de la chambre 3. Pour éviter les déperditions et au contraire récupérer la chaleur qui atteint ces parois, l'enceinte constituée par le cylindre 1 et la chambre 3 est placée dans une enveloppe extérieure étanche, à l'intérieur de laquelle circule un fluide de transfert B. Cette enveloppe se termine du côté de la sortie 8 par une partie tronconique 7a. Ce fluide de transfert B est recyclé dans la chambre 7 par l'entrée 9. L'enveloppe intérieure l-la et l'enveloppe extérieure 7 sont séparées par un espace annulaire dans lequel est placé une pièce en hélice ou similaire 10 pour constituer un tube échangeur du type T2, décrit et revendiqué dans le brevet français n"81 05053 déposé par le Demandeur le 13 mars 1981. L'appareil qui vient d'être décrit peut être enfermé dans un récipient multi-échangeur tel celui qui est visible à la figure 12 du brevet précité. I1 peut également faire partie d'une installation telle celle représentée au schéma de la figure 2. Celle-ci comprend un réservoir multi-échangeurs conforme à cette figure 12, comportant dans un réservoir étanche R contenant un médium C tel que la solution eau/ huile vendue par Pechiney-Ugine Kullmann sous la marque "NEUTRAL". Le fluide A par la sortie 5 et la canalisation 11 pourvue d'un clapet anti-retour 12 atteint le tube échangeur à hélice 13, tandis que le fluide B par la sortie 8 et la canalisation 14 pourvue d'un clapet anti-retour 15 atteint les tubes échangeurs à hélice 16 et 17. Les calories produites par le compresseur se transfèrent donc au médium qui les transmettra à son tour aux tubes échangeurs à hélice tel que 18 constituant le réseau des "Receveurs" (par exemple le réseau de l'eau sanitaire d'un immeuble, d'un camping etc.) Avant de recycler les fluides A et B en 6 et en 9, il est judicieux de les faire passer par un régulateur 19 s'opposant aux pressions excessives. Ce régulateur est constitué par une enceinte fermée et résistante, divisée en au moins deux compartiments formant une cloison déformable (membrane par exemple). L'un des compartiments est rempli d'un gaz, de l'air par exemple, pouvant communiquer avec l'ambiance au travers d'une soupape de sécurité 20. Sur la figure 2 le régulateur comprend deux vessies 21 et 22. La vessie 21 constitue le réservoir à air dont il vient d'être question, la vessie 22 est en communica tion avec le tube 13 par la canalisation 23 et avec l'en trée 6 par la canalisation 24. Tandis que les tubes 16 et 17 sont reliés à l'enceinte générale du régulateur 19 dans laquelle sont placées les vessies 21 et 22 par les canalisations 25 et 26, la canalisation 27 relie l'enceinte générale à l'entrée 9. I1 est bien évident qU'une surpression de fluide B qui est généralement un gaz, du fait d'une élévation de sa température, sera contrebalancée par une évacuation partielle de l'air contenu en 21. Bien entendu, le régulateur peut être avantageusement disposé dans le réservoir de l'échangeur thermique R lui-même. La présente invention constitue des cas d'utilisation du tube échangeur visé au brevet précité, mais sa construction présente une difficulté particulière, dans le cas du tube du générateur, en ce sens que le tube in térieur la doit rester sans aucune déformation pour constituer le cylindre du compresseur. I1 ne faut donc pas que l'opération de sertissage de hélice 10 se traduise par une déformation locale du cylindre. Le brevet précité décrit en regard de ses figures 13 et 14 un mode opératoire permettant d'obtenir ce résultat. L'invention trouve application dans tous les cas où la chaleur produite peut être utilise immédiatement et sur place, notamment pour le chauffage ou pré-chauffage de l'eau sanitaire. REVENDICATIONS 1. - Générateur mécanique de chaleur comportant un compresseur (2) ou dispositif similaire placé dans un boîtier étanche (1) parcouru par un fluide (A), carac tdrisé en ce que ce boîtier (1) comprend une chambre d'échauffement (la) placée immédiatement après le compresseur, ladite chambre étant pourvue de moyens (4) diviseurs du flux de fluide comprimé, créant une forte perte de charge de ce flux. 2. - Générateur selon la revendication 1, carac tdrisd en ce que la chambre d'échauffement (la) est garnie d'une masse métallique fibreuse (4). 3. - Générateur selon la revendication 2, carac tdrisé en ce que cette masse métallique fibreuse est obtenue selon la technique des éponges récurantes. 4. - Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite chambre d' échauffement a son extrémité de sortie (lob) restreinte pour former une partie tronconique. 5. - Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide (A) est un liquide parcourant un circuit fermé allant de la sortie (5) de l'extrémité restreinte à l'entrée (6) du compresseur après avoir traversé un échangeur thermique (R). 6. - Générateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le boîtier (1-la) de ce générateur mécanique est lui-même enfermé dans une enveloppe extérieure (7) parcourue par un liquide (B) de récupération des calories dissipées par le boîtier, ledit liquide traversant le même échangeur thermique. 7. - Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre ltéchangeur thermique (R) et l'entrée du générateur, au moins le liquide de récupération (B) traverse un régulateur (19) automatique de pression. 8. - Générateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ce régulateur comprend dans une enceinte fermée parcourue par ce liquide de récupération, une chambre à volume zrariable (21). 9. - Générateur selon la revendication 8, carac térisé en ce quecette chambre à volume variable est limitée, côté du liquide de récupération, par une membrane élastique. 10. - Générateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que cette chambre à volume variable est une vessie (2) contenant un gaz et faisant fonction de vase d'expansion. 11. - Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le compresseur est entraîné par une éolienne. 12 - Générateur selon l'une des revendications 7 à 10 inclus, caractérisé en ce que le regulateur(l9) est placé à l'interieur du réservoir de l'échangeur thermique (R).