Brevet FR2899653A1 — publié le 20071012

La présente invention consiste à utiliser la dilation d'un matériau pour réaliser un mouvement, utilisable entre autre dans un moteur. Le principe utilisé est analogue à celui des moteurs Stirling, l'avantage est de résoudre le problème principal de ces types de moteurs : l'étanchéité. Un fluide caloporteur est utilisé pour dilater ou rétracter un solide ou un fluide. Les cycles dans la version la plus simple peuvent être les suivants : Matériau/fluide au repos (refroidi) longueur X Matériau/fluide chauffé longueur X+dx - Matériau/fluide refroidi longueur X Le fluide est obtenu soit par une source naturelle (soleil...) soit par une source artificielle (combustion d'un carburant,...), un système de vanne permet de diriger vers le matériau soit un fluide plus chaud soit un fluide plus froid, l'alternance permet d'obtenir un mouvement de vas et vient dans le cas d'un matériau de forme droite. Différentes formes de matériaux peuvent être réalisées pour une mouvement de rotation ou divers. Si le fluide chaud est obtenu de manière naturelle, on peut utiliser une manière naturelle ou artificielle pour l'obtention d'un fluide plus froid. La conversion peut nécessiter un dispositif capable de transformer un mouvement de petite amplitude dû à la dilatation en un mouvement de plus grande amplitude. A partir de cette plus grande amplitude on est à même de réaliser une variation de vitesse qui permettra d'obtenir des vitesses plus importantes. Un tel dispositif peut être réalisé par exemple par le principe de l'homothétie (axe décentré), en ayant des tolérances faibles sur les pièces mécaniques pour éviter les jeux qui avec les faibles déplacements de la dilatation seront très importants. La conversion peut également se faire par l'intermédiaire d'un élément à compression, tel qu'un fluide ou un autre matériau tel qu'un quartz. Si la dilatation se fait à partir d'un matériau, ce dernier peut à la limite être qu'une simple tige ou élément rotatif, mais on peut également les mettre en série ou en parallèle pour obtenir soit une force plus importante et/ou un déplacement plus important. On peut penser à un système sous forme de ressort concentrique ou un système plus complexe en trois dimensions. La présente invention traite particulièrement d'un moteur série qui permet d'augmenter la distance de dilatation, de diminuer l'inertie avec bien sûr une perte de force par unité de surface. Dans la pratique, le matériau pourra être creux avec des ailettes pour absorber/rendre un maximum de chaleur au fluide. Ce matériau constitue l'élément de transmission. On peut également donner une forme en nids d'abeille perforés pour obtenir le maximum de contact avec le fluide et faciliter ainsi la dilation/rétraction. Si la dilatation se fait à partir d'un fluide, ce dernier devra être contenu dans un réceptacle avec un système qui permet de récupérer le déplacement pour le mettre en série. Par exemple un système avec piston/cylindre ou à partir d'une déformation directe du réceptacle. Dans la pratique le fluide sera traversé par un matériau permettant l'échange de chaleur. Pour augmenter la puissance, on pourra forcer le mouvement du fluide caloporteur à l'intérieur du matériau à dilater. 40 On peut également imaginer un matériau où les ailettes soient à l'extérieur pour dilater/rétracter le matériau/fluide. Le matériau sera réalisé dans une matière dilatable et si nécessaire entouré d'un matériau qui servira de support qui lui sera le moins dilatable possible (sauf désiré) et le moins absorbeur de chaleur. 45 On réalise ainsi un moteur à dilatation série. Le rendement d'un tel moteur dépend bien entendu des différences de températures cependant le cycle de re-génération permet d'obtenir un meilleur rendement. Le fluide sera de préférence liquide pour augmenter le pouvoir calorifique et la transmission de chaleur/froid ou alors de l'hydrogène puisqu'il n'y aura plus de problème 50 d'étanchéité. D'une manière globale, pour cette invention, chaque partie de base (1) (dont la forme peut être différente) est montée tête bêche (si nécessaire selon la forme) (2) (3), la (2) est alimentée en source chaude (8) pendant que la (3) est alimentée en source froide (9), on a donc un déplacement dans le même sens. Les éléments de base font référence à la partie précédente : 55 Chaque solide fait référence à un autre en ce qui concerne le déplacement, (5) fait référence à (4), (4) fait référence à (3) et (3) fait référence à (2), le déplacement total est donc la somme des déplacements de chaque base. La première base (2) est donc la masse et (5) est la sortie moteur. Le nombre d'éléments en série peut être infini, ici il n'y a que 4 éléments en série pour en comprendre le principe (2) (3) (4) (5). Une fois le déplacement terminé dans un sens, on 60 inverse les sources chaude et froide. (8) devient la source froide et (9) devient la source chaude, le système se déplace donc dans le sens inverse. Pour avoir un système qui plus stable on peut créer les éléments de forme cylindrique (coupe AA de la figure 5) et les placer en série de manière concentrique. L'alimentation de chaque élément peut se faire directement sur chaque partie de base ou alors d'un élément de base (2) à un autre (3) par un déviation (10) 65 cela permet d'avoir un minimum de déplacement pour les alimentation. Bien entendu, il est nécessaire de calibrer ces déviation pour dans la pratique alimenter en parallèles tous les éléments de base (I) ceci pour augmenter la dynamique du dispositif. Le matériau dilatable (1) vue en coupe (12) de base sera constitué de matière (pour obtenir la force nécessaire) et de vide pour recevoir le fluide caloporteur. L'axe (14) permet de bouger dans le logement (16) en 70 fonction de la différence de température. Ainsi la tige (15) doit avancer ou reculer d'une certaine distance plus ou moins grande et faire ainsi un tour complet à (13) lors du déplacement maximum du dispositif qui est relié en final à cette tige. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour utiliser la dilatation/contraction des solides caractérisé par la mise en série d'un certain nombre de matériaux solides (2) (3) (4) (5) (exemple avec 4 formes de base) pour obtenir un déplacement plus important utilisant le principe dilatation/contraction. Chaque solide fait référence à un autre en ce qui concerne le déplacement, (5) fait référence à (4), (4) fait référence à (3) et (3) fait référence à (2), le déplacement total est donc la somme des déplacements de chaque base. Les matériaux sont alimentés à partir d'une source chaude (2) (4) et d'une source froide (3) (5) puis on inverse les sources de chaud/froid de tel sorte à obtenir le mouvement de va et vient. La première base (2) est donc la masse et (5) est la sortie moteur. 2/ Dispositif caractérisé par la mise en série d'un fluide liquide pour obtenir un déplacement plus important. 3/ Dispositif selon la revendication l ou 2 qui est caractérisé par le constitution d'un matériau de base solide (12) qui alterne matière et espace vide (qui sera rempli par la source chaude ou froide) pour assurer l'échange de chaleur. 4/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par l'alimentation d'un matériau sur deux (2) (4) en source chaude ou froide, le matériau intermédiaire (3) (5) servant uniquement à transmettre le mouvement. 5/ Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par l'alimentation d'un matériau ou fluide dilatable sur deux, en source chaude et, un matériau ou fluide dilatable sur deux, en source froide en vu d'obtenir le déplacement maximum lors de la mise en série 6/ Dispositif selon la revendication 1 ou 2 qui est caractérisé par la constitution de matériaux concentriques cylindriques de diamètre choisi de telle manière à avoir les cylindres les uns dans les autres. La figure 5 représente la coupe AA de la figure 2. 7/ Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par l'alimentation les matériaux les uns avec les autres (6) (7) en série par une déviation (10) (11) faites sur le matériau qui reçoit la source de chaleur. 8/ Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par la variation de diamètre de rotation lors de différences de températures variables. L'axe (14) permet de bouger dans le logement (16) en fonction de la différence de température. Ainsi la tige (15) doit avancer ou reculer d'une certaine distance plus ou moins grande et faire ainsi un tour complet à (13) lors du déplacement maximum du dispositif qui est relié en final à cette tige. 9/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par la mise sous pression un matériau solide pour lui assurer une résistance plus importante à la déformation lors de la dilatation.