Brevet FR2625530A1 — publié le 19890707

La présente invention se rapporte à un dispositif, constitué par deux demi systèmes travaillant en alternance, transformateur d'énergie et multiplicateur de puissance. Le système relatif à l'invention peut être utilisé dans tous les cas où l'énergie due à un complexe thermodynamique peut être transformée, transportée et utilisée par des unités hydrauliques d'une façon directe ou pouvant êtres additionnées à des moyens de technique connus, tels que : convertisseurs multiplicateurs de couple, multiplicateurs ou réducteurs de régime, transformateur de linéaralité ou de puissance. Dans les systèmes connus, le module thermodynamique transmet son énergie à un ou des moteurs hydrauliques à pression constante de cylindrée fixe ou variable par l'intermédiaire d'une ou plusieurs pompes à pression constante et débit fixe ou variable. L'énergie hydraulique fournie par les unités dites à piston libre" n'a pas, même régulée, ce caractère de constance. Leur inconvénient est qu'il faut atteindre un régime assez élévé pour disposer de la puissance à la pompe et donc au moteur d'où une consommation d'énergie relativement importante. Dans le dispositif suivant l'invention, la transformation de la pression régnant dans le cylindre lors de la détente des gaz après leur inflammation par compression, allumage contrôlé ou simple détente est obtenue par l'intermédiaire d'organes mécaniques qui la transmettent, modifiée en une pression constante, à un fluide hydraulique. Les pistons agissant sur ce fluide peuvent le refouler, par des canalisations, rigides ou flexibles, vers les systèmes utilisateurs. Si la pression est constante le débit, proportionnel à la cadence de fonctionnement du dispositif, est lui, variable. Ce demi dispositif (fig.l) est essentiellement constitué par des pistons (2) solidarisés à une barre d'accouplement (1) qui porte un tenon (3). D'une bielle (4) dans la lumière de laquelle le tenon (3) peut se déplacer. A l'extrémité gauche de cette bielle (4) et une distance L de l'axe général de l'ensemble, est fixé l'axe du maneton (5). Ce maneton (5) porte, situé à droite et à une distance L' un tenon (7). D'une bielle (8) pouvant coulisser sur des guidages (9). Cette bielle (8), outre les moyens de guidages, comporte une lumière dans laquelle coulisse le tenon (7), un piston (10) et un téton (16) (fig.2) qui est engagé dans une came (15). D'une plaque de guidage (6) qui comporte une lumière (fig.8) où peut se mouvoir une partie de l'axe du maneton (5). Le piston (10) (fig.2) va et vient dans un cylindre (11) percé d'un orifice (12) relié à un orientateur de flux (4) entraîné mécaniquement et d'une façon syncrone par l'arbre de came (15). Cette came (15), par sa rotation, entretient le mouvement du volant d inertie (13). Ce mouvement rotatoire est initialement produit par un lanceur de technique connue. Fonctionnement : Est ici analysé le seul comportement d'un demi système (fig.l). Son symétrique, qui travaille en alternance, doit être reconnu et admis dans le fonctionnement général. Les différents éléments constituant le dispositif, sont étudiés pour répondre aux conditions des contraintes dues aux efforts mécaniques, pression et température. Le mouvement vertical est divisé en quatre parties égales définissant cinq phases successivement observées. Phase 1 (fig.3) à zéro pour cent course, l'un des pistons (2) reçoit à l'allumage, une force F dirigée vers le bas et perçue par le tenon (3) grâce à la barre d'accouplement (1). Par l'intermédiaire de la bielle (4) cette force F est repportée sur le moignon fixe du maneton (5). Nous avons alors un moment égal au produit F x L. Par la forme du maneton (5) ce moment est transformé en un moment équivalent tel que F x L = F'L'. Cette nouvelle force F' plus grande que F est retransmise par l'intermédiaire du tenon (7) et de la bielle (8) au fluide hydraulique du cylindre (11) à travers le piston (10). Phase 2 (fig.4) à 25 O/o course. Le piston (2) s'est déplacé verticalement du quart de la course entralnant le tenon (3). L'axe du maneton (5) de même que la bielle (4) se sont deplacés verticalement de la même valeur et horizontalement d'une valeur a. Ces mouvements conjugués sont dus au déplacement du maneton (5) dans la lumière de la plaque de guidage (6). Le tenon (7) agissant sur la bielle (8) l'a entraîné avec le piston (10) dans un mouvement vertical de valeur du quart de course. Le piston (10), dans le cylindre (11), à refoulé par l'orifice (12) un volume V de fluide hydraulique correspondant au produit de section du piston (10) par la valeur de 25 O/o course. La pression de ce fluide est égale au quotient de la force F' sur la section du piston (10) corrigé par les rendements mécaniques et hydrauliques. A ces positions des différents éléments on constate que la force F s'exerçant sur le piston (2) a diminué d'une valeur x et la distance L a grandi de la valeur a. On a alors, en ce qui concerne les moments : F - x x L + a = F' x L'. Phase 3 (fig.5) à 50 / > course. Des mouvements similaires sont observés. D'égale valeur pour les verticaux mais différents pour les horizontaux. La variation de ces derniers est due à la forme de la glissière usinée dans; la plaque (6) qui modifie le déplacement du maneton (5). L'équation des moments s'écrit alors ; F - y x L + b = F' x L'. La pression dans le cylindre (11) due à F' est donc la meme que celle de la phase précédente. Le volume refoulé par l'orifice (12) engendré par le déplacement du piston (10) est égal à celui enregistré précédemment et se cumule avec lui soit 2 V. Phase 4 (fig.6) à 75 "/o course. Les mêmes phénomènes nous conduisent à dire Moments ; F - z x L + c = F' x Pression ; Constante Volume ; 3 V Phase 5 (fig.7) à 100 O/o course. Durant celle - ci, le tracé de la plaque (6) ne peut conduire qu'à des mouvements verticaux. Que plusieurs considérations justifient ce tracé. La variation de la force F exercée sur le piston (2) peut être connue en appliquant les lois de la thermodynamique et celles,régissant le comportement des gaz dans les conditions P.V.T. Que cette force F doit être prise pour sa valeur nette c'est - à dire ; la force brute produite par la détente des gaz moins la somme des forces résistantes dans les autres cylindres à savoir, dépression d'admission, force de compression, résistance à l'échappement.Que durant la dernière partie de la course sa valeur, presque négligeable, devient négative. Il est donc nécessaire d'utiliser un volant d'inertie (13), aux propriétés régulatrices connues, mis en rotation par un lanceur au démarrage, entretenu, le système étant en fonctionnement, par des moyens connus de la technique tels que (fig.2) came (15) et tourillons (16). Sa régularité en rotation permet d'envisager par la martyrise de la vitesse de déplacement du piston (2) qui devient constante, une modification de la courbe pratique de fonctionnement des moteurs conventionnels en une autre plus proche de celle théorique avec, pour conséquence, une augmentation du rendement. D'autre part, si l'on considère que le rapport de la pression F' exercée sur le fluide hydraulique par la pression moyenne effective régnant dans les cylindres de la partie thermique est supérieur à un, cela caractérise un facteur multiplicateur de puissance puisque les travaux, produit de ces forces par une même valeur de déplacement sont différents mais accomplis dans un même temps. Que par rapport aux systèmes conventionnels, de puissance de "Sortie" égale, il peut être assimilé à un économiseur d'énergie. Si l'hypothèse cycle quatre temps est retenue, le nombre de cylindres de la partie thermique, pour ne pas compliquer la construction sans avantages en compensation, devra être pair et multiple de quatre. Que, si l'on utilise le mode deux temps ce nombre de cylindres sera pair et multiple de deux. Que dans cette seconde hypothèse, le débit de fluide hydraulique pourra, pour une même pression être doublé, ou égal mais à une pression proche du double. Le dispositif, suivant l'invention, peut être employé dans tous les cas où une autonomie d'utilisation d'énergie est nécessaire. Partout où une pression constante et un débit régulier non pulsé sont recherches. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour transformer l'énergie thermodynamique en énergie hydraulique. Caractérisé en ce qu'il est constitué par deux demi systèmes (fig.1), fonctionnant en alternance, composés d'une partie thermique avec les pistons (2) et la barre d'accouplement (1) ; d'une partie mécanique formée par les bielles (4) et (8), le maneton (5), les tenons (3 et 7), la plaque guide (6) ; d'une partie hydraulique composée des pistons (10), des cylindres (11) reliés depuis l'orifice (12) à l'orientateur de flux (14). Cet orientateur avec le volant d'inertie (13) associé à la came (15) constituent les moyens de régulation de l'ensemble du dispositif. 2 - Dispositif suivant revendication 1. Caractérisé par le fait que le tenon (3) relié aux pistons (2) reçoit, par l'intermédiaire de la barre d'accouplement (1) sur laquelle il est fixé, la force F appliquée sur l'un d'eux par la détente des gaz, de sorte qu'il appuie, s'ajuste tout en y pouvant coulisser, dans la lumière longitudinale de la bielle (4) de longueur fonctionnelle d (fig.7). 3 - Dispositif suivant revendication 1. Caractérisé en ce que, à la bielle (4), située à gauche et à une distance L (fig.3) du point d'appui du tenon (3), est fixé le maneton (5) dont l'axe est engagé au point 1 (fig.8), dans la lumière de la plaque guide (6). 4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 3. Caractérisé par le fait que, dans la plaque (6) est usinée une lumière dont les points successifs du tracé (fig.8) sont déterminés conjointement par les différentes valeurs de course du piston (2) et de la variation de la longueur t (fig. 3 à 7) égale, dans sa valeur extreme à d. 5 - Dispositif suivant revendication 1. Caractérisé en ce qu'au maneton (5) est fixé, à droite et à la distance L' (fig.3), le tenon (7) qui s'ajuste, libre en translation, et s'appuie avec la force F' dans la lumière que comporte longitudinalement la bielle (8). 6 - Dispositif suivant revendication 1. Caractérisé en ce que les guides verticaux (9) ont la double fonction de guidage de la bielle (8) par ses extrémités et la présentation correcte des pistons (10) dans les cylindres (11) contenant le fluide hydraulique qu'ils refoulent par l'orifice (12) vers l'orientateur de flux (14) auquel ils sont reliés, en volume produit de leur section par leur course et en pression quotient de la force F' sur leur section. 7 - Dispositif suivant revendication 1. Caractérise par le fait que l'orientateur de flux (14) mecaniquement relié à la came (15) dans laquelle est engagé le téton (16) fixé à la bielle (8), ces éléments associés au volant (13) constituent les moyens de régulation de la cadence syncronisée des deux demi systèmes.