Brevet FR2843165A1 — publié le 20040206

Compresseur, automoteur de surchauffe, de la vapeur d'eau insaturée. Dans les chaudières actuelles, la vapeur est surchauffée par un échange de chaleur au travers d'une paroi. Actuellement, les gaz de combustion, ayant servi à la surchauffe de la vapeur, sont rejetés entraînant, avec eux en pertes, une partie des calories produites, ainsi que, le volume gazeux qui a produit ces calories. Au cours du temps il y a eu désintérêt de l'humanité pour la vapeur, l'évolution de la surchauffe peut lui redonner ses lettres de noblesse. La demande de brevet d'invention concerne la surchauffe de la vapeur d'eau insaturée. Le principe de base de l'invention, est la préchauffe de l'air, par compression dans une chambre de combustion caractérisée 6, par un clapet de refoulement 1, qui la relie, à un circuit de vapeur d'eau insaturée 5. L'adjonction de carburant dans la chambre 6, déclenche, brutalement, une expansion caractérisée gazeuse thermodynamique explosive très chaude et très importante, vers le circuit de vapeur d'eau insaturée 5, qu'il surchauffe par mélange gazeux et gonfle. Pendant ce temps, ponctuel de combustion, la compression initiale de la chambre 6, s'est élevée au niveau de la pression du circuit 5, de vapeur d'eau insaturée, supérieure au taux de compression de la chambre 6, cette énergie thermodynamique résiduelle est utilisée par un moteur fonctionnant aux gaz comprimés afin de rendre automoteur l'ensemble du processus décrit ci-devant. La figure I, représente le compresseur automoteur de surchauffe de la vapeur d'eau insaturée, il comporte: un volant, un vilebrequin rotatif, trois bielles non représentés, qui animent, solidairement, trois pistons 14, 15, 19, respectivement dans trois cylindres 16, 17, 18, qui peuvent être de cylindrée 13, 12, 20 différente, de par la course, de par la section. La chambre 13, dernier étage de compression pneumatique comporte: un clapet 11, d'aspiration et un clapet 2, de refoulement vers la chambre 6, la chambre 20, représente un autre étage de compression pneumatique qui possède un clapet 21, d'aspiration et un clapet 11, de refoulement vers la chambre 13, la chambre 12, motrice reçoit un reliquat de gaz chauds sous pression en provenance de la chambre 6, via la soupape commandée 3, ces gaz sont ensuite évacués via la soupape d'échappement 10. Cette mécanique d'apparence classique se complète d'un dispositif caractérisé par une chambre 6, de combustion interne alternative munie d'un clapet de refoulement l, qui la relie au circuit 5, de vapeur d'eau insaturée, cette chambre de combustion 6, est reliée au compresseur f 213, par une soupape d'admission 2, et reliée aussi à la chambre 12, du cylindre moteur 17, via la soupape d'échappement commandée 3, la chambre 6, possède un dispositif d'injection de carburant 4, il y a postcombustion via l'espace 7, qui fait partie du circuit 5. Fonctionnement de la chambre de combustion 6. La chambre 6, est compressée, via le clapet 2, avec de l'air, d'un taux de compression insuffisant pour pénétrer dans le circuit 5, de vapeur d'eau insaturée, mais une injection 4, de carburant provoque, brutalement, via le clapet 1, de refoulement, une expansion caractérisée gazeuse explosive très chaude et projette le feu, le temps d'un éclair, vers le circuit 5, de vapeur, qu'il surchauffe et gonfle. La combustion a élevé la pression initiale de la chambre 6, au niveau de la pression de la vapeur du circuit 5, ainsi, le reliquat de gaz chauds de la chambre 6, a une pression suffisante pour être exploitée, par le cylindre moteur 17, via la soupape d'échappement 3, il anime solidairement l'ensemble des pistons 15, 14, 19, en un cycle complet et rend automoteur l'ensemble de ce dispositif caractéristique. En deux temps, quatre phases sont exécutées, par deux cylindres différents 16, 17, en simultané, l'un 16, assure l'aspiration par le clapet 11, et la compression via le clapet 2, et l'autre 17, assure la phase motrice grâce à la soupape 3, et la phase échappement via la soupape 10. Le taux de compression requis dans la chambre 6, peut être atteint par un seul étage de compresseur et l'air comprimé peut y atteindre une température pyrogène, à défaut on peut y prévoir un dispositif d'allumage et une bougie de préchauffage. La figure II, représente une variante élémentaire simplifiée du compresseur automoteur de surchauffe de la vapeur d'eau insaturée, il comporte: un volant, un vilebrequin rotatif, une bielle, non représentés qui animent un piston 14, dans un cylindre 16, et compressent d'une manière classique une chambre de combustion 6, caractérisée par un clapet de refoulement 1, qui relie la chambre 6, au circuit 5, de vapeur d'eau insaturée, la chambre 6 comporte également une soupape d'admission 2, une soupape d'échappement 3, un dispositif d'injection 4, de carburant, dans le circuit 5, est prévu un espace 7, de postcombustion. Le fonctionnement de ce compresseur automoteur de surchauffe de la vapeur d'eau insaturée se fait sur un cycle à quatre phases: l'aspiration, la compression, la phase motrice, l'échappement. 1 i -3L'aspiration et l'échappement se font d'une manière classique connue, par contre le taux de compression est inférieur à la pression du circuit 5, de vapeur d'eau insaturée, avec lequel 5, la chambre 6, communique via le clapet 1, de refoulement, mais, l'injection 4, de carburant dans la chambre 6, en quelques millièmes de seconde, provoque une expansion gazeuse explosive, qui fait transiter une part importante des gaz brlants, via le clapet 1, de refoulement, vers le circuit , de vapeur d'eau insaturée et suite à ce transfert, la pression de la chambre 6, de combustion s'est élevée au niveau de la pression du circuit 5, donc supérieure à son taux de compression; cette différence de pression, due au reliquat de gaz chauds, est exploitée, lors de la phase motrice, dans la chambre 13, pour reproduire un cycle complet: échappement, aspiration et compression. Les chambres 6 et 13, sont raccordées. On peut également concevoir un compresseur automoteur de surchauffe de la vapeur d'eau insaturée à l'aide d'un turbo-compresseur comprimant, l'une après l'autre, une série de chambres de combustion munies, chacune, d'un clapet d'entrée d'air comprimé, d'un clapet de refoulement vers le circuit de vapeur, d'une soupape d'échappement qui alimente une turbine motrice à gaz, d'un injecteur de carburant. Tout ceci suppose: un raccordement collectif d'admission d'air comprimé, un raccordement de chaque échappement vers une turbine motrice à gaz toutes solidaires dans leur mouvement du turbo-compresseur, des points de collecte reliant, individuellement, chaque chambre de combustion au circuit de vapeur insaturée, par un clapet de refoulement. C'est une gageure utopique que de vouloir rentrer le feu dans un circuit o il n'y a que de l'eau fusse sous la forme de vapeur insaturée. Ce pari est réussi, cette innovation va permettre aux chaudières de livrer la vapeur d'eau insaturée à la température la plus basse possible, toutefois relativisée, par la pression d'exploitation choisie; car, à chaque pression correspond une température plancher, avec une progressivité continue. Voici, six exemples correspondants: A 2,0 bar de pression, la vapeur d'eau insaturée est au mois à 120 A 4,7 bar de pression, la vapeur d'eau insaturée est au mois à 1500 A 23,0 bar de pression, la vapeur d'eau insaturée est au mois à 220 A 72,0 bar de pression, la vapeur d'eau insaturée est au mois à 288 A 155,0 bar de pression, la vapeur d'eau insaturée est au mois à 328 A 218,0 bar de pression, la vapeur d'eau insaturée est au mois à 3740 -4 Prenons l'exemple de 72 bar de pression, la vapeur d'eau insaturée est au moins à 2880, cela suppose que, pour un gramme d'eau, on ai apporté 788 calories. Pour 274 calories supplémentaires on triple son potentiel énergétique par ce procédé de surchauffe. Il est indifférent que la vapeur d'eau insaturée soit d'origine nucléaire ou traditionnelle. On peut réaliser un compresseur automoteur de surchauffe de la vapeur d'eau insaturée à partir d'appareils classiques existants en y apportant des modifications mineures soit: - augmenter le volume minimal de la chambre de combustion de sept à dix fois par une adaptation de culasses modifiées caractérisées. - Assister l'admission, d'une manière importante compressée, par un ou plusieurs étages de compression classique supplémentaire dont le mouvement est solidaire du mouvement des autres composants et en particulier d'un moteur à gaz comprimés. - Moteur à gaz comprimés à turbine ou à pistons au fonctionnement classique soit: ò En deux temps comme dans la figure I ò En quatre temps comme dans la figure Il Le dispositif comprenant le compresseur, le moteur et la chaudière à vapeur d'eau insaturée établissent une synergie bénéfique entre l'énergie de la chaudière et l'énergie thermodynamique expansive caractérisée par une chambre de combustion 6, sous pression alternative raccordée, via un clapet de refoulement 1, à un circuit 5, de vapeur d'eau insaturée. Ce procédé innovant se fait en trois étapes: - La première étape consiste à préchauffer de l'air par compression au sein d'une chambre 6, de combustion interne raccordée, via un clapet 1, de refoulement, au circuit 5, en veillant à ce que le taux de compression en 6, soit inférieur à la pression en 5. - La deuxième étape caractéristique consiste à introduire dans la chambre 6, du carburant 4, dans le but d'y provoquer une expansion gazeuse thermodynamique, via le clapet 1, vers le circuit 5, à la fin de cette étape éclair, la pression de la chambre 6, est égale à la pression du circuit 5, de vapeur. -5 - La troisième étape consiste à exploiter le reliquat de pression, de la chambre 6, qui s'est élevé, par un moteur à gaz comprimés afin de pérenniser solidairement ce cycle de trois étapes. Conclusion Jamais, une énergie thermodynamique, produite sous pression, n'est arrivée à destination aussi directement, aussi rapidement, et sans que ne s'imposent des moyens de refroidissements intermédiaires puisqu'elle est refroidie, en instantané, dés son arrivée, par mélange gazeux. Cette invention permet d'approcher, au plus près, le rendement absolu: énergie sur calories, et d'abaisser considérablement le prix de l'énergie. Il suffit d'obéir à une équation facile à résoudre, à savoir: régler le taux de compression de l'air pour que l'énergie nécessaire ainsi demandée soit au plus égale à l'énergie résiduelle de la chambre 6, après la combustion et le transfert gazeux vers le circuit 5. Dans cette équation il faut tenir compte du rendement. Cette invention est en fait un procédé de refroidissement dynamisant d'un moteur thermique que l'on a poussé par une suralimentation à l'admission et par une augmentation du volume minimal de la chambre de combustion, on peut ainsi multiplier par cinquante le potentiel énergétique originel de la cylindrée d'un moteur thermique. r -6Revendications 1. Dispositif, compresseur automoteur de surchauffe de la vapeur d'eau insaturée, caractérisé par le fait qu'une chambre de combustion sous pression alternée 6, délivre une grande part de son énergie thermodynamique gazeuse expansive, vers un circuit de vapeur d'eau insaturée 5, via un clapet 1, de refoulement et entretient, par le reliquat de pression des gaz de combustion, le mouvement d'un moteur à gaz comprimés classique qui anime solidairement un ou plusieurs étages de compressions classiques. 2. Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé par une chambre de combustion sous pression alternée 6, raccordée, via un clapet de refoulement 1, à un circuit de vapeur d'eau insaturée 5.