Brevet FR2519693A2 — publié le 19830718

FR 2519693 A2 19830718 FR 8200535 A 19820114 La présente invention concerne un moteur à conversion thermomécanique, notamment un moteur à fluide à basse température d'ébullition, composé d'un circuit de circulation du fluide. à température d'ébullition relativement basse et comportant un cylindre muni d'un piston subdivisant le cylindre en deux chambres reliées par un dispositif de commutation d'une part à un évaporateur, d'autre part à un condenseur, const:itL:ant l'un la source chaude, et l'autre la source froide, le dispositif de commutation étant commandé pour relier alternativement les chambres du cylindre avec la source de vapeur et avec le conien- seur, le dispositif de commutation comportant un sas reliant le condenseur à I'évaporateur, selon le brevet principal. Le présent perfectionnement a pour but de creer un moteur à conversion thermomécanique selon le brevet principal, comportant un sas et améliorant son fonctionnement et son rendement en évitant certaines difficultés liées aux pressions résiduelles que l'on rencontre dans le cas d'un sas. A cet effet, l'invention concerne un moteur caracté risé -en ce que le condenseur est relié à l'évaporateur par deux réservoirs auxiliaires et des conduites de liaison munies de vannes. La présente invention sera décrite plus en détail å l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'ensemble du mode de réalisation du moteur à conversion thermique selon le perfectionnement - la figure 2 est un schéma simplifié montrant les parties utiles, et leur liaison fonctionnelle dans un premier cas de fonctionnement - la figure 3 est un schéma analogue à celui de la figure 2 montrant les éléments utiles et leur liait dans le second cas de fonctionnement. Selon l'invention (figure 1) le moteur a conversion thermomécanique comporte un cylindre 50 muni d'un piston 51 qui subdivise le cylindre en deux chambres C51, C52 reliées chacune par une conduite respective 100, 101 à un dispositif de commande 102, assurant alternativement la liaison des deux chambres C51, C52 avec l'évaporateur 104 par l'intermédiaire de la conduite 103 et avec le condenseur 106 par. l'intermédiaire de la conduite 105. Le circuit comporte deux réservoirs auxiliaires 107 100 reliés chacun au condenseur 106 et à l'évaporateur 104 Le réservoir auxiliaire 107 est relié en partie basse a' l'évaporateur 104 par la conduite 110 munie de la vanne V61 r la partie haute du réservoir 107 est reliée à la partie haute de l'évaporateur 104 par une conduite 111 munie d'une vanne V62. La partie haute du réservoir auxiliaire 107 est egalemeDt reliée par une conduite 112 munie d'une vanne V63 au condenseur 106. De façon analogue, la partie basse du second réservoir auxiliaire 108 est reliée par une conduite 113 munie d'une vanne W61 à l'évaporateur 104. La partie haute du réservoir auxiliaire SOB est reliée par une conduite 114 munie d'une vanne w62 à l'évaporateur 104. Enfin, la partie haute du réservoir 108 est reliée par une conduite 115 munie d'une vanne W33 au condenseur 106. Le premier réservoir auxiliaire 107 est muni d'un circuit de fluide réfrigérant 116 comportant une vanne V64 De même, le second réservoir auxiliaire 108 est muni d'un circuit à fluide réfrigérant 117 comportant une vanne W64. Comme dans le brevet principal le remplissage et l'évacuation des chambres C51, C52 du cylindre 50 est assuré par la commutation du dispositif de commutation, relié a' l'éva- porateur et au condenseur. Toutefois, de façon complémentaire au mode de réalisation du brevet principal, l'évaporateur 104 et le condenseur 106 sont alternativement pris en combinaison avec le premier et second reservoirs auxiliaires 107, 108 comme cela sera décrit à l'aide des figures 2 et 3, de façon à supprimer le pr* des pressions résiduelles dans le sas. Pour les figures 2 et 3, dans un but de simplifica- tison, soles les liaisons établies entre les différents réser soirs livaporateur 104, condenseur 106, premier et second réser voirs auxiliaires 107, 108) ainsi qu'avec le dispositif de commande 102 sont représentées. Les conduites dont les vannes sont ferres n'ont pas été représentées. De plus, par convention, les vannes qui sont ouvertes ne sont pas représentées. On aboutit ainsi aux schémas simples représentés aux figures 2 et 3. La figure 2 montre le premier cas d'utilisation. Dans ce cas et en reprenant les références de la figure 1, le schéma est le suivant : l'ensemble évaporateur est formé par l'évaporateur 104 et le second réservoir auxiliaire 108 qui sont reliés par les conduites 113, 114 dont les vannes W61, W62 sont ouvertes. L'ensemble condenseur est constitué par le condenseur 106 ainsi que le premier réservoir auxiliaire 107 reliés par la conduite 112 dont la vanne V63 est ouverte. Le circuit de refroidissement 116 du second réservoir auxiliaire 107 qui fait maintenant partie de l'ensemble condenseur est mis en oeuvre, la vanne V64 étant ouverte pour permettre la circulation du fluide réfrigérant. Les différentes autres vannes, à savoir les vannes V61, V62 des conduites 110, 111 reliant le réservoir 107 à 1évaporateur 104, sont fermées. Il en est de même de la vanne W63 de la conduite 111 qui relie le condenseur 106 au second réservoir auxiliaire 108. Enfin, comme le second réservoir auxiliaire 108 fait partie de l'ensemble évaporateur, le circuit de fluide réfrigérant 117 est coupé, sa vanne W64 étant fermée. Le second cas de fonctionnement est représenté à la figure 3 avec les mêmes conventions que celles utilisées pour la figure 2. Dans ce second cas, l'ensemble évaporateur E est formé de l'évaporateur 104 et du premier réservoir auxiliaire 107 reliés par les conduites 110 et 111 permettant l'équilibrage des pressions et le passage du liquide contenu dans le réservoir 107 vers l'évaporateur 104. L'ensemble condenseur est formé par le condenseur 106 et par le second récipient auxiliaire 108 relié au condenseur par la conduite 115. Le premier réservoir auxiliaire 107 faisant partie de l'évaporateur, son circuit de fluide réfrigérant 116 n'est pas utilisé et la vanne correspondante V64 est fermée. Par contre, le second réservoir auxiliaire 108 faisant partie de l'ensemble condenseur C, son circuit de fluide réfrigérant 117 est utilisé, et sa vanne W64 est ouverte. Par ailleurs, les différents circuits ou liaisons non représentés, dont les vannes sont fermées, sont les suivants la vanne V63 de la conduite 112 reliant le condenseur 106 au premier réservoir auxiliaire 116. Les vannes W61, W62 montées respectivement dans les conduites 113, 114 et qui relient le second réservoir auxiliaire 108 à l'évaporateur 104. L'alternance entre les deux cas de fonctionnement des figures 2 et 3, c'est-à-dire la commande d'ouverture et de fermeture des vannes V61, Vs2 V63 V64 et W61t W62, W63t W64' est assurée automatiquement, dès que le niveau de condensat dans l'ensemble condenseur C atteint une valeur prédéterminée correspondant à un niveau maximum, et que réciproquement le niveau du liquide dans l'ensemble évaporateur E a atteint un niveau minimum Cela permet de faire fonctionner l'ensemble du circuit de fluide à température d'ébullition relativement basse en circuit fermé, sans rencontrer de problèmes de pressions résiduelles dans le condenseur et permettre ainsi la réinjection de condensats sans utiliser de pompe de réinjection. Les réservoirs auxiliaires 107, 108 sont placés à un niveau supérieur à celui de l'évaporateur 104 tout en étant placés en-dessous du condenseur 106 pour permettre l'écoulement des condensats par gravité. De plus, les réservoirs auxiliaires 107, 108 sont reliés à l'évaporateur 104 respectivement par deux conduites 110, 111 et 113, 114 dont les unes débouchent dans le fond des réservoirs auxiliaires 108 et les autres 111, 114 dans la partie haute des réservoirs auxiliaires 107, 108. Ces doubles conduites sont nécessaires pour petmettre l'équilibrage des pressions et, par suite, l'évacuation du condensat des réservoirs 107, 108 par gravité. De façon générale, le fonctionnement de ce moteur à conversion thermomécanique peut être assuré soit par les vapeurs du fluide de thermodynamique, soit par le liquide luimême formé par la vapeur du fluide. REVEND ICAT IONS 10) Moteur à conversion thermomécanique composé d'un circuit de circulation d'un fluide à température d'ébullition relativement basse, comportant un cylindre (50) muni d'un piston (51) subdivisant le cylindre (50) en deux chambres (cl1, C52), reliées par un dispositif de commutation (102) à un éva- porateur et à un condenseur constituant l'un la source chaude, l'autre la source roide, le dispositif de commutation (102) étant commandé pour relier alternativement les chambres (C51, C52) du cylindre (50) avec l'évaporateur et avec le condenseur, le condenseur (106) formant sas pour recueillir le condensat et permettre le retour du condensat dans l'évaporateur, moteur caractérisé en ce que le condenseur (106) est relié à l'évapora- teur (104) par deux réservoirs auxiliaires (107, 108) et des conduites de liaison (112 - 115, 110 - 111 et 113 - 114) munies de vannes (V611 V62, V63, W311 W32, W33). 20) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les réservoirs auxiliaires (107, 108) sont munis de circuits de refroidissement (116, 117) respectifs susceptibles d'être coupés (V64, W64). 30) Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les réservoirs auxiliaires (107, 108) sont respectivement reliés à l'évaporateur (1o4) par une conduite (110, 113) débouchant dans le fond du réservoir auxiliaire (107, 108) et par une conduite (111, 114) débouchant dans la partie haute du réservoir auxiliaire (107, 108), ces deux conduites étant munies chacune d'une vanne (V61, V62. W611 W62) .