Brevet FR3067385A1 — publié le 20181214

MACHINE DE DETENTE ET PROCEDES D'UTILISATION D'UNE TELLE MACHINE Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des machines de détente destinées à la récupération d'énergie thermique provenant de fluide chaud, pour la transformation en énergie mécanique ou électrique. Selon un domaine d'invention préféré, l'invention concerne un système de récupération de l'énergie thermique issue d'un moteur tel qu'un moteur à combustion interne, et trouve une application particulière dans le domaine des transports. Etat de la technique Le principe général de telles machines de détente est connu dans l'art antérieur. En particulier, la demande de brevet européen EP3128137 décrit un ensemble pour commander un débit de fluide de travail en phase gazeuse entre sa source et l'admission d'une machine de détente. Le but de cette solution de l'art antérieur est d'éviter la pénétration du fluide de travail sous forme liquide dans la machine, en diminuant la pression lorsque la température du fluide alimentant la machine est trop basse. Un autre but est de limiter la pression lorsque celle-ci est excessive. Pour cela, cette solution prévoit une vanne à tiroir comprenant plusieurs passages alimentant d'un côté la culasse, de l'autre coté la zone d'échappement. On connaît aussi dans l'art antérieur la demande de brevet internationale WO 2016142144 décrivant une machine à pistons axiaux qui comprend un rotor dans un carter, des 35 cylindres agencés annulairement autour du rotor et dans 2 lesquels des pistons sont disposés mobiles en translation, un orifice d'admission dans une culasse et un orifice d'échappement dans le carter étant associés à chaque cylindre. Cette solution de l'art antérieur est caractérisée en ce qu'un 5 canal d'admission menant à l'orifice d'admission et un canal d'échappement communiquant avec l'orifice d'échappement sont ménagés respectivement dans la culasse et dans le carter. Un canal de dérivation s'étend de la culasse au canal d'échappement à une zone comprenant un plateau incliné à 10 travers le carter. Une vanne de dérivation est reliée à la culasse ou est intégrée dans celle-ci et répartit un fluide de travail entre le canal d'admission et le canal de dérivation en fonction de sa position. Cette solution a pour but de réduire l'encombrement 15 de la machine par une meilleure intégration des circuits, et d'accélérer la chauffe du moteur à piston axial par un canal de dérivation formé dans le corps de la machine, et commandé par une vanne trois voies distribuant le fluide de travail alimentant la machine à l'entrée de la culasse soit vers la 20 culasse, soit vers le canal de dérivation. On connaît également la demande de brevet internationale WO 2014123572. Ce document concerne un appareil de récupération de chaleur perdue, à utiliser avec un moteur à combustion 25 interne, comprenant un circuit de fluide de travail pour faire circuler du fluide de travail, un évaporateur raccordé au circuit de fluide de travail et adapté pour récupérer de la chaleur perdue provenant d'une source afin de chauffer le fluide de travail, une machine de détente raccordée sur le 30 circuit de fluide de travail pour recevoir du fluide de travail provenant de l'évaporateur, et un moyen de chauffe associé à la machine de détente. Le circuit de fluide de travail en aval de l'évaporateur comprend un premier branchement se raccordant à une admission de la machine de détente et un second branchement se raccordant au moyen de 3 chauffe. Une vanne est raccordée sur le circuit de fluide de travail pour réguler sélectivement l'écoulement de fluide de travail vers le premier branchement pour un travail de détente et de récupération ou vers le second branchement pour chauffer 5 la machine de détente selon la température du fluide de travail. Le but de cette solution est d'améliorer le fonctionnement de la machine lorsque le fluide de travail est 10 à une température insuffisante et proche de la saturation, afin d'éviter la dégradation de la machine par injection d'une phase liquide, et pour réduire le temps de chauffe de la machine. La machine de détente de l'art antérieur comprend à cet effet un moyen de chauffe qui est connecté pour recevoir 15 un fluide de travail dans le but de chauffer la machine de détente. Une vanne de dérivation à trois voies commande la dérivation du fluide de travail vers la machine de détente ou vers le moyen de chauffe. On connaît aussi la demande de brevet 20 internationale W0/2017/008094 décrivant un procédé de commande d'un système de récupération de chaleur perdue pour un moteur à combustion interne d'un véhicule. Ce système de récupération de chaleur perdue présente au moins un expandeur transmettant un couple au moteur à combustion interne et pouvant être 25 contourné par l'intermédiaire d'une voie d'écoulement de dérivation. L'évaporateur est agencé dans la région du système d'échappement du moteur à combustion interne. L'expandeur peut fonctionner selon différents modes en fonction d'au moins une variable d'entrée. 30 La variable d'entrée est sélectionnée dans le groupe comprenant les éléments suivants : - vitesse de rotation de l'expandeur, - information concernant les rapports (GI), - information de ralentissement (CI), 4 - pression (pl, p2) et température (Ti, T2) du fluide de service en amont et en aval de l'expandeur (22) par l'intermédiaire du dispositif de commande (30). 5 Un premier mode de fonctionnement est associé à une phase de mise en température après démarrage de l'expandeur. Un deuxième de fonctionnement correspond à une phase de fonctionnement normal de l'expandeur. 10 Dans le premier mode, la voie d'écoulement de dérivation est ouverte et l'expandeur n'est pas raccordé à un arbre d'entraînement auxiliaire du moteur à combustion interne. Dans le deuxième mode, la voie d'écoulement de 15 dérivation est fermée et l'expandeur est raccordé au moteur à combustion interne. Le deuxième mode est sélectionné lorsque la pression (p2) et/ou la température (T2) du fluide de service en aval de l'expandeur (22) dépassent une valeur définie. 20 Cette solution n'est pas satisfaisante car elle propose de mettre en oeuvre un dispositif de commande extérieur à la machine, ce qui ne permet pas d'optimiser les échanges thermiques des organes internes, notamment de l'admission avec le fluide. 25 Un autre brevet EP2886806 décrit une autre solution connue de turbomachine comportant une turbine disposée dans un logement, qui peut être sollicitée avec un fluide de travail chaud, caractérisée en ce que au moins un canal de dérivation s'étendant en totalité à l'intérieur du logement et entourant 30 la turbine est prévu afin de chauffer le logement par l'intermédiaire du fluide de travail. Inconvénients de l'art antérieur 5 Les solutions de l'art antérieur prévoient l'utilisation de vannes à trois voies, qui sont coûteuses pour des applications de circulation de fluides à haute température et haute pression, et qui sont en outre corrosifs 5 (généralement de l'éthanol). Par ailleurs, ces solutions ne permettent pas d'assurer un réchauffage adéquat de la branche en aval de la vanne, comprise entre la vanne et la culasse. Cette partie de la machine de détente n'est réchauffée que par conduction 10 thermique. Solution apportée par l'invention La présente invention vise à remédier aux 15 inconvénients de l'art antérieur en permettant l'utilisation d'une vanne à deux voies seulement, et surtout assurant une mise en température optimale de toutes les parties de la machine thermique, notamment lors de la phase de démarrage. L'invention permet aussi de simplifier le circuit 20 de réchauffage, ce qui permet d'en réduire l'encombrement. A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale une machine de détente comportant une zone d'admission présentant un orifice d'admission d'un fluide de travail sous pression, ledit fluide étant constitué 25 par un composant principal en phase gazeuse en régime de fonctionnement nominal chargé avec un composant lubrifiant en phase liquide, - ladite zone d'admission étant reliée à une zone d'expansion, 30 - ladite machine comportant en outre un circuit de dérivation commandé par une vanne pour la mise en relation d'une zone de haute pression et une zone d'échappement caractérisée en ce que 6 - ladite zone de haute pression est constituée par la zone d'admission alimentée directement par le fluide de travail sous pression, - ledit circuit de dérivation étant en contact avec la zone 5 d'expansion pour assurer un transfert thermique entre le fluide de travail circulant dans ledit circuit de dérivation et le fluide de travail contenu dans ladite zone d'expansion, pour former un moyen de préchauffe - ladite zone d'admission présentant : 10 o au moins une première ouverture interne débouchant dans une zone d'expansion et o une seconde ouverture interne débouchant dans ledit circuit de dérivation, commandée par ladite vanne - Ladite vanne étant une vanne à deux voies disposée entre 15 ladite seconde ouverture interne de ladite zone d'admission et ledit circuit de dérivation, pour commander, lorsque ladite vanne est ouverte, une circulation dudit fluide de travail entre ladite sortie interne de ladite zone d'admission et ledit circuit de 20 dérivation et de préchauffe. Selon des premières variantes : - ladite vanne est une vanne à deux voies à commande proportionnelle. 25 - ladite vanne est une vanne à deux voies à commande par impulsions. Ces variantes présentent un effet technique permettant la régulation lorsque la pression d'admission est maximale sans perte de rendement, et le démarrage (à pression 30 d'admission Padm intermédiaire), l'arrêt (Padm mini) et la régulation de surchauffe de manière plus robuste. De préférence, ledit circuit de dérivation et de préchauffe constitue, lorsque ladite vanne est fermée, un moyen d'isolation thermique de ladite zone d'expansion. 7 Avantageusement, ladite machine est une machine à pistons et ladite zone d'expansion comprend au moins un cylindre. Selon d'autres variantes non exclusives les unes 5 des autres, - ledit cylindre contient une chemise délimitant un espace annulaire avec la paroi dudit cylindre, ledit moyen de préchauffe comprenant ledit espace annulaire. - ledit piston contient un moyen d'isolation 10 thermique. - la machine comprend un moyen d'isolation thermique disposé entre ladite zone d'admission et ladite zone d'échappement. - la machine comprend un moyen d'isolation 15 thermique disposé entre ladite zone d'admission et ladite zone d'expansion. - ledit moyen d'isolation thermique est constitué par un matériau d'isolation. 20 - ledit moyen d'isolation est constitué par un espace creux communiquant avec ladite zone d'échappement par des orifices. - ladite chemise est fermée frontalement, la cloison de fermeture frontale présentant au moins un orifice 25 d'admission et/ou d'échappement, ledit moyen d'isolation étant défini entre ladite cloison de fermeture frontale et la culasse. L'invention concerne aussi un système de récupération d'énergie thermique comprenant au moins un 30 évaporateur, au moins un condenseur, au moins une pompe et une machine de détente comportant une zone d'admission présentant un orifice d'admission d'un fluide de travail sous pression, ledit fluide étant constitué, à l'admission de la machine de détente en régime de fonctionnement nominal, par un composant 8 principal en phase gazeuse chargé avec un composant lubrifiant en phase liquide, - ladite zone d'admission étant reliée à une zone d'expansion, 5 - ladite machine comportant en outre un circuit de dérivation commandé par une vanne pour la mise en relation d'une zone de haute pression et une zone d'échappement caractérisée en ce que 10 - ladite zone de haute pression est constituée par la zone d'admission alimentée directement par le fluide de travail sous pression, - ledit circuit de dérivation étant en contact avec la zone d'expansion pour assurer un transfert thermique entre le 15 fluide de travail circulant dans ledit circuit de dérivation et le fluide de travail contenu dans ladite zone d'expansion, pour former un moyen de préchauffe - ladite zone d'admission présentant : o au moins une première ouverture interne débouchant 20 dans une zone d'expansion et o une seconde ouverture interne débouchant dans ledit circuit de dérivation, commandée par ladite vanne - Ladite vanne étant une vanne à deux voies disposée entre ladite seconde ouverture interne de ladite zone 25 d'admission et ledit circuit de dérivation, pour commander, lorsque ladite vanne est ouverte, une circulation dudit fluide de travail entre ladite sortie interne de ladite zone d'admission et ledit circuit de dérivation et de préchauffe. 30 L'invention concerne également un procédé de commande du fonctionnement d'une machine de détente comportant une zone d'admission présentant un orifice d'admission d'un fluide de travail à l'état gazeux sous pression, 9 - ladite zone d'admission étant reliée à une zone d'expansion, - ladite machine comprenant un conduit de dérivation et de préchauffe entre ladite zone d'admission et une zone 5 d'échappement, Caractérisée en ce que - l'on commande, lorsque la température de la machine de détente est inférieure à une valeur seuil variable en fonction de la pression, le passage en mode ouvert d'une 10 vanne à deux voies disposée entre une sortie de ladite zone d'admission et ledit conduit de dérivation et de préchauffe, pour assurer une circulation dudit fluide de travail entre une sortie de ladite zone d'admission et ledit conduit de dérivation et de préchauffe, afin de 15 purger la zone d'expansion du fluide de travail en phase liquide et déposer un film de lubrifiant sur les parties mobiles. Selon des variantes du procédé, il comporte en outre les caractéristiques suivantes : 20 - on commande, lorsque la pression du fluide de travail en admission de la machine de détente est supérieure à une valeur seuil, le passage en mode ouvert d'une vanne à deux voies disposée entre une sortie de ladite zone d'admission et ledit conduit de dérivation et de 25 préchauffe, pour abaisser la pression d'admission du fluide de travail. - on commande, lors du passage en mode « arrêt du système comprenant ladite machine de détente, le passage en mode ouvert d'une vanne à deux voies disposée entre une sortie 30 de ladite zone d'admission et ledit conduit de dérivation et de préchauffe, pour abaisser le ratio de pression entre l'admission et l'échappement. - on commande, lorsque la différence entre la température 35 du fluide de travail et la température de saturation à la 10 pression du fluide de travail, mesurées à l'admission, est inférieure à une valeur seuil pendant une durée supérieure à une durée de référence, le passage en mode ouvert d'une vanne à deux voies disposée entre une sortie 5 de ladite zone d'admission et ledit un conduit de dérivation et de préchauffe, pour réduire la pression du fluide de travail dans la zone d'admission. - on commande, lorsque la différence entre la température 10 du fluide de travail et la température de saturation à la pression du fluide de travail, mesurées à l'échappement, est inférieure à une valeur seuil pendant une durée supérieure à une durée de référence, le passage en mode ouvert d'une vanne à deux voies disposée entre une sortie 15 de ladite zone d'admission et ledit un conduit de dérivation et de préchauffe, pour réduire la pression du fluide de travail dans la zone d'admission. Description détaillée d'un exemple non limitatif de 20 l'invention La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention qui suit, se référant aux dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue schématique des 25 solutions de l'art antérieur - la figure 2 représente une vue schématique de la solution selon l'invention - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale d'un premier exemple de réalisation d'une 30 machine de détente à piston unique - la figure 4 représente une vue éclatée d'une variante de réalisation d'une machine de détente à trois pistons 11 - la figure 5 représente une vue en coupe partielle d'un deuxième exemple de réalisation d'une machine de détente à trois pistons - la figure 6 représente une vue en coupe 5 transversale du deuxième exemple de réalisation d'une machine de détente à trois pistons - les figure 7 et 8 représentent une vue isométrique extérieure et intérieure de la culasse - la figure 9 représente une vue en coupe 10 longitudinale de la machine de détente. - la figure 10 représente une vue schématique d'une troisième variante de réalisation d'une machine de détente à spirale. 15 Présentation schématique de l'état de la technique La figure 1 représente une vue schématique d'une solution de machine de détente selon l'art antérieur. Une machine de détente, au sens de la présente invention, produit un mouvement mécanique rotatif par 20 transformation de l'énergie provenant d'un fluide de travail sous pression. La transformation est réalisée dans une ou plusieurs chambres d'expansion formant une zone d'expansion, alimentée en fluide de travail sous forme vapeur chargé de 25 lubrifiant, provenant de la zone d'admission haute-pression et évacué par une zone d'échappement. Par convention, on utilisera le terme de « zone d'expansion » pour désigner la zone comprenant une ou plusieurs chambres d'expansion avec des pistons, ou une vis, 30 ou une spirale, assurant la transformation de l'énergie thermodynamique de fluide thermique en travail mécanique. On utilisera par la suite indifféremment les termes de « zone d'expansion », « chambre d'expansion » ou « chambres d'expansion », l'invention ne portant pas spécifiquement sur 12 la nature de la zone d'expansion mais sur sa maîtrise thermique. On utilisera également par la suite indifféremment les termes de « zone d'admission » ou « chambre d'admission ». 5 Le fluide sous pression comprend un composant principal tel que l'éthanol, assurant le cycle thermodynamique, chargé avec un lubrifiant liquide pulvérisé dans la phase vapeur du composant principal. Le lubrifiant est de type polyalkylene glycol (PAG) miscible en phase liquide 10 avec les autres composantes. La proportion de lubrifiant, en masse, est typiquement comprise entre 1 et 20% en masse. Ce fluide de travail peut en outre comporter des composants tels que de l'eau, dans une proportion comprise entre 0 et 20% en masse et éventuellement des additifs pour 15 dénaturer l'éthanol, par exemple de l'euro-dénaturant (nom commercial), ou un alcane, ou une cétone dans des proportions comprises entre 1 et 10% en masse. Le mélange de ces liquides est monophasique, les différents constituants se mélangeant parfaitement. 20 La composition de ce fluide de travail est variable, mais contient toujours un lubrifiant, dont la température de dégradation est élevée et supérieure à la température d'évaporation des autres composantes. En fonctionnement nominal, la machine de détente 25 fonctionne selon le principe général de l'étape de détente d'un cycle de Rankine ou de Hirn. A l'arrêt, le fluide de travail remplit les cavités de la machine de détente sous forme d'une phase liquide, sans phase vapeur, afin d'éviter des conditions de dépression par 30 rapport à la pression atmosphérique qui conduiraient sur le long terme à la pénétration d'air et donc d'oxygène dans le circuit. Le passage de cette dernière situation à un mode de fonctionnement nominal constitue une phase transitoire 13 critique, car le fonctionnement nominal est incompatible avec une situation où : a) la zone d'expansion est remplie d'une phase exclusivement liquide, 5 b) la phase liquide présente dans la machine de détente est pauvre en lubrifiant. En effet, en phase « chaude », le lubrifiant est le seul composant restant en phase liquide et assure donc sa fonction de graissage. Par contre, en phase « froide », les autres constituants sont également 10 en phase liquide et viennent de ce fait diluer le lubrifiant, et réduire très significativement sa capacité de graissage. La dilution est typiquement d'un facteur 5 à 100. 15 Dans la suite de cette description, on entendra par « fonctionnement nominal», la situation dans laquelle la machine est en rotation, sous l'action du fluide de travail en phase gazeuse sous pression injecté dans la zone d'expansion pour provoquer le déplacement des pistons ou la rotation d'une 20 vis ou d'une spirale. On entendra par « fonctionnement atypique » des situations particulières et transitoires : a) l'étape de démarrage de la machine passant de l'arrêt à la mise en mouvement 25 b) l'étape d'arrêt de la machine passant à l'inverse du fonctionnement nominal à l'arrêt c) les situations de température et de pression du fluide de travail inappropriées avec un fonctionnement nominal. 30 L'invention concerne la maîtrise de ces trois régimes de fonctionnement atypiques de la machine de détente par un seul et même moyen : a) la phase de démarrage d'une telle machine de détente, nécessitant une purge du fluide de travail en phase 35 liquide contenu dans les cavités de la machine, notamment 14 dans la zone d'expansion, et un graissage des organes mobiles internes. A l'arrêt, les chambres de la machine de détente sont remplies de liquide, à savoir le fluide de travail en phase liquide constitué par un mélange d'eau 5 (éventuellement), d'éthanol, d'un dénaturant et d'un lubrifiant. La composition de ce fluide de travail est variable, mais contient toujours un lubrifiant, dont la température de dégradation est élevée et supérieure à la température d'évaporation des autres composantes. 10 Ce liquide est incompressible, et empêche le mouvement normal des pistons. Par ailleurs, ce liquide est peu lubrifiant, le lubrifiant étant fortement dilué, et le démarrage de la machine se ferait dans des conditions de frottement et d'usure défavorables. 15 Le mélange de liquide est monophasique, les différents constituants se mélangeant parfaitement. Pour permettre de concentrer la composante « lubrifiant », il est nécessaire d'évaporer les autres composants (eau, éthanol et dénaturant), par un chauffage à une température supérieure 20 à la température d'évaporation de ces trois autres composants, et inférieure à la température de décomposition du lubrifiant. Ce chauffage doit préférentiellement se produire dans les zones les plus proches de la zone d'expansion afin de 25 favoriser l'évacuation des composants eau, éthanol et dénaturant, et de favoriser le dépôt du lubrifiant à la surface de la zone d'expansion, après séparation du fait du chauffage. 30 Il serait très préjudiciable de démarrer la machine de détente avant d'avoir purgé le liquide et déposé un film d'huile sur les pièces mobiles. La première fonction de la solution proposée par l'invention est donc d'améliorer le chauffage au plus près de la zone d'expansion du liquide y 35 stagnant avant le démarrage. 15 b) l'arrêt de la machine de détente : lorsque l'on souhaite provoquer l'arrêt de la machine de détente avant l'arrêt naturel résultant du ratio de la pression d'admission sur 5 la pression d'échappement inférieur à une valeur seuil, le moyen permet d'abaisser la pression d'admission et de ce fait baisser ce ratio. Cette valeur-seuil est par exemple un ratio de 5. Alternativement il peut être souhaitable d'annuler la 10 production de travail mécanique de la machine de détente (en particulier en cas d'arrêt du véhicule) sans nécessairement provoquer l'arrêt de la rotation de celle-ci, le moyen permet de réduire le ratio de pression à une valeur adéquate, en particulier si la vanne 2 voies est 15 de type proportionnelle ou régulée par impulsions c) le filtrage des conditions d'admission ou d'échappement du fluide travail en dehors de leur plage nominale, par exemple en cas de pression dépassant une valeur seuil ou de surchauffe insuffisante. Une surchauffe insuffisante 20 peut correspondre par exemple à une différence entre la température du fluide de travail et la température de saturation à la pression du fluide de travail inférieure à une valeur seuil pendant une durée supérieure à une durée seuil. Une valeur seuil de surchauffe insuffisante est par 25 exemple de 5°K pendant 30 secondes.) Dans l'art antérieur, on a proposé de répondre à ces trois objectifs par des solutions illustrées schématiquement par la figure 1, avec une vanne à trois voies 30 (90) extérieure à la machine de détente (0). Cette vanne à trois voies (90) est placée entre l'arrivée (21) du fluide de travail et l'admission (20) de la machine de détente (0). Cette vanne (90) commande, selon sa position : a) la transmission directe du fluide de travail provenant de 35 l'arrivée (21) vers l'orifice d'admission (20) débouchant 16 dans la zone d'admission (22) de la machine de détente (0). b) la transmission de tout ou partie du fluide de travail provenant de l'arrivée (21) vers un moyen de chauffage 5 (15). Cette configuration ne permet pas de vider correctement et rapidement la branche (23) comprise entre la vanne (90) et la zone d'admission à haute-pression (22) de la machine de détente (0). 10 Cette branche (23) est donc une zone « morte » qui engendre un temps de préchauffage important. Présentation schématique de l'invention 15 L'invention est décrite de manière schématique en référence à la figure 2. Une des différences importantes est le fait que la vanne (9) présente deux caractéristiques particulières : a) il s'agit d'une vanne à deux voies et non pas d'une vanne 20 à trois voies b) cette vanne est positionnée à l'intérieur de la machine de détente, sur une sortie interne de la zone d'admission haute-pression. 25 Elle peut être positionnée dans le couvre-culasse ou à l'interface entre la chambre d'admission haute-pression (22) et le moyen de préchauffe (15) relié à la zone d'échappement. 30 A titre avantageux, la vanne à deux voies (9) est une vanne fabriquée par la société Schrader. Cette configuration permet d'assurer en toute circonstance un balayage de la zone d'admission haute-pression par le fluide de travail, aussi bien lorsque la vanne est en 35 position ouverte que lorsqu'elle est en position fermée, 17 contrairement aux solutions de l'art antérieur où cette zone d'admission haute-pression n'est balayée par le fluide de travail que lorsque la vanne est en position de fonctionnement nominal. 5 La vanne (9) présente deux positions : a) une position fermée, correspondant au fonctionnement nominal de la machine de détente, où le fluide de travail circule à l'intérieur de la machine de détente depuis la 10 zone d'admission (22) jusqu'à l'échappement (32) en passant par la zone d'expansion (25) b) une position ouverte, correspondant aux trois situations atypiques susvisées, où le fluide de travail traverse d'abord la chambre d'admission (22), pour déboucher 15 ensuite : - dans un circuit de dérivation comprenant les moyens de préchauffe (15) et qui met en liaison la zone d'admission (22) et la zone d'échappement (32) sans passer par la zone d'expansion (25), en phase de 20 démarrage où la machine est à l'arrêt et ne tourne pas - dans la zone d'expansion débouchant dans la zone d'échappement (32) et dans le circuit de dérivation, dans les deux autres situations, où la machine est en fonctionnement. 25 Architecture générale d'une solution à piston unique La figure 3 représente une vue d'un premier exemple de mise en oeuvre d'une machine de détente à piston unique. Elle présente une zone d'admission (22) s'ouvrant 30 dans l'enveloppe extérieure (10) par un orifice d'admission (20). A l'intérieur de la machine de détente, la chambre d'admission (22) présente deux sorties : a) une première sortie (24) débouchant dans la zone 35 d'expansion (25) à volume variable défini par un moyen 18 mobile, par exemple un piston (13) dans l'exemple décrit. L'invention n'est pas limitée à un moyen mobile formé par un piston. Le moyen mobile peut aussi être constitué par une vis ou une spirale. 5 b) une deuxième sortie interne (14) débouchant dans les moyens de préchauffe décrit ci-après. La première sortie (24) est toujours ouverte dans le cas où le moyen mobile est une vis ou une spirale. Dans le cas d'une machine à piston, la première sortie (24) est 10 commandée par le système d'admission, qui ouvre et ferme alternativement la sortie (24) en fonction de la position du piston. Lorsque la machine de détente est à l'arrêt, la première sortie (24) est dans une situation quelconque, dépendant de la position du piston au moment de son arrêt. La 15 première sortie (24) peut donc aussi bien être en position ouverte, en position fermée ou en position intermédiaire. En tout état de cause, l'état de la première sortie interne (24), à l'arrêt de la machine de détente, n'est pas commandé et est uniquement défini par la dernière position du piston. 20 La deuxième sortie interne (14) est associée à une vanne (9) commandée par un signal extérieur en fonction de l'état de la machine de détente, l'état du cycle de Rankine, notamment les conditions d'admission de la vapeur, et d'une commande extérieure d'arrêt de la machine de détente. 25 On entend par « sortie interne » au sens du présent brevet un passage assurant une communication entre deux zones internes de la machine de détente, et ne débouchant pas à l'extérieur de la machine de détente. En fonctionnement nominal, la deuxième sortie 30 interne (14) est fermée par la vanne (9). Dans les trois cas de fonctionnement atypique susvisés, la vanne (9) est passante pour ouvrir la deuxième sortie interne (14) et permettre le passage du fluide de travail depuis la chambre d'admission (22) jusqu'aux moyens de 35 préchauffe (15). 19 Dans la suite de la description, on utilisera indifféremment le terme de « moyens de préchauffe », « moyens de préchauffage », « moyens de chauffage », « circuit de dérivation et de préchauffe » ou « circuit de dérivation » ; 5 il s'agit dans tous les cas d'un circuit de circulation du fluide de travail, lorsque la vanne est ouverte, entre la zone d'admission et la zone d'échappement avec un échange thermique avec la zone d'expansion. Ces moyens de préchauffage (15) sont constitués de 10 passages du fluide de travail autour de la chambre d'expansion (25), pour permettre le réchauffage de la chemise de piston, le cas échéant, et surtout du fluide de travail stagnant ou contenu dans la chambre d'expansion (25). Ils débouchent dans la zone d'échappement (32). Ils peuvent être constitués par 15 des alésages ou des usinages annulaires formés dans la culasse ou dans la chemise, et des perçages reliant ces alésages et usinages. Ces moyens de préchauffage (15) sont particulièrement efficients lorsque la machine est en phase 20 atypique de démarrage pour chauffer la zone d'expansion. Lorsque la machine est en fonctionnement, l'échange thermique n'est pas un effet recherché, et la fonction de ce circuit est alors principalement de dériver une partie du fluide de travail pour abaisser la pression dans la chambre 25 d'admission. Par ailleurs, les moyens de préchauffage (15) forment une zone d'isolation thermique de la zone d'expansion (25) par rapport à la zone d'échappement (32), et 30 éventuellement par rapport à l'extérieur, lorsque la vanne (9) est en position fermée. Cette isolation thermique est obtenue par la lame de gaz statique à l'intérieur des moyens de préchauffe, lorsqu'ils ne sont pas traversés par le fluide de travail. 35 20 Architecture générale d'une solution à trois pistons 5 La figure 4 représente une vue éclatée d'une machine à expansion selon un exemple de l'invention. Elle présente un corps extérieur formé de deux parties creuses complémentaires : - un carter (100) 10 - un couvre-culasse (200). Ces deux parties complémentaires (100, 200) présentent chacune une bride périphérique (101, 201) complémentaire, pour permettre un assemblage de manière étanche par boulonnage. 15 L'attelage mobile (300) est intégralement enfermé dans le volume défini par le carter (100) et le couvre-culasse (200). Le carter (100) entoure la zone de la machine d'expansion qui s'étend de l'extrémité point-mort bas piston 20 jusqu'à la sortie de l'arbre (1). Cette zone comprend notamment le plateau incliné (2) qui assure la transformation du mouvement de va-et-vient des trois pistons (400, 500) en mouvement rotatif de l'arbre (1). Le couvre-culasse (200) entoure la zone de la 25 machine d'expansion qui s'étend depuis l'arrivée de vapeur dans la culasse jusqu'aux lumières d'échappement (38) prévues au point mort bas piston. Il s'agit de la partie la plus chaude de la machine à expansion. L'attelage mobile (300) comprend l'arbre (1) et les 30 organes qui lui sont rattachés : - le plateau incliné (2) - les trois pistons, dont deux sont représentés sur la figure 4 (400, 500) 21 - les trois paires de patins semi-sphériques (412, 413) assurant la transmission des efforts entre les pistons (400, 500) et le plateau incliné (2) - les cames (5, 6) activant la distribution de vapeur 5 - les paliers, par exemple des roulements à aiguilles ou à rouleaux, et optionnellement une pompe à huile (34). En fonctionnement, la vapeur entre dans la culasse (800) à une température inférieure à 250°C comprise en général 10 entre 180°C et 235°C. Cette vapeur est chargée en lubrifiant. Le lubrifiant parcourt de manière connue tout le circuit Rankine, entrainé par le fluide de travail. Ce fluide de travail est par exemple composé d'un mélange Ethanol / Eau. Le pourcentage d'eau est compris entre 15 0 à 20% en masse, préférentiellement 4.5% de la masse (azéotrope). A ce mélange est ajouté un dénaturant, par exemple un alcane ou une cétone ou de l'euro-dénaturant (mélange normalisé) entre 1% en masse et plus (euro-dénaturant 7% en 20 volume) auquel on ajoute du lubrifiant de type polyalkylene glycol (PAG) miscible entre 1 et 20% en masse, généralement environ 10%. La vapeur arrive par un raccord d'entrée (20) prévu sur le couvre-culasse (200) et ressort, dans l'exemple décrit, 25 du côté opposé par une bride d'échappement (33) prévue sur le carter (100). La vapeur circule dans la culasse (800) pour actionner les pistons (400, 500) comme il sera présenté plus en détail dans la suite de la description. 30 Description détaillée de la zone de préchauffe Les figures 5 à 8 représentent des vues d'un exemple de machine de détente à trois pistons. 22 La figure 5 montre la machine de détente avec une découpe partielle permettant de visualiser le circuit de dérivation du fluide de travail. Dans cet exemple, le couvre-culasse (200) présente 5 un orifice d'admission (20) débouchant dans un raccord (26) sur lequel est raccordé le conduit d'arrivée de fluide de travail sous pression. De l'autre côté, l'orifice d'admission (20) débouche dans la zone d'admission haute pression (22) formée par une chambre annulaire entourant la zone contenant 10 les moyens de levée des soupapes, non décrit dans la présente demande. La paroi intérieure cylindrique de cette chambre annulaire formant la zone d'admission (22) est percée d'une première série de trois sorties (24) débouchant chacune dans 15 un conduit incurvé s'ouvrant axialement dans la zone d'expansion (25). Chacun de ces premières sorties (24) est commandée par une soupape (11) présentant une partie mobile radia lement. Ces soupapes (11) sont commandées de manière connue 20 par une came (5) montée sur l'arbre moteur (1) pour assurer la distribution du fluide de travail dans les chambres d'expansion. La paroi extérieure cylindrique de cette chambre annulaire formant la zone d'admission (22) est percée d'une 25 seconde sortie (14) débouchant dans un logement recevant la vanne de dérivation (9). Cette vanne (9) commande l'ouverture ou la fermeture d'un orifice (14) débouchant dans la zone haute-pression de section restreinte, 4 à 12 fois plus petite que l'orifice d'admission (20), afin de produire 30 intentionnellement en fonctionnement en mode dérivation (par exemple pour la purge du liquide contenu dans la machine à l'arrêt) une perte de charge adéquate. Le passage entre la chambre annulaire formant la 35 zone d'admission (22) et le moyen de préchauffe est illustré 23 sur le figure 5 par les deux flèches (46, 47), le fluide passant par l'orifice (14) puis par l'orifice (828). La vanne (9) est une vanne pneumatique alimentée par l'air comprimé du système pneumatique du véhicule. 5 En l'absence d'alimentation pneumatique, la vanne (9) passe automatiquement en position ouverte, ce qui commande le passage en mode d'arrêt en cas de défaillance. En résumé, la chambre d'admission annulaire (22) reçoit le fluide de travail et le transmet : 10 a) lorsque la vanne (9) est fermée, exclusivement à la zone d'expansion b) lorsque la vanne (9) est ouverte, à la fois à la zone d'expansion et au moyen de préchauffe. Cette chambre d'admission (22) est dans tous les 15 cas balayée par le fluide de travail sous pression, ce qui permet d'assurer aussi bien en fonctionnement nominal que dans l'un des trois cas de fonctionnement atypique la purge de la phase liquide du fluide de travail, en évitant toute zone morte. 20 Les figures 6 à 8 illustrent plus en détail la zone de préchauffe (15). Cette zone (15) est formée par un espace annulaire défini à l'extérieur par le couvre-culasse (200) et à 25 l'intérieur par la culasse (800). A l'intérieur de cette zone annulaire (15) de préchauffe se trouve une paroi (810) s'étendant dans un plan radial et longitudinal coupant la circulation du fluide de travail. Le fluide de travail pénètre dans cette chambre de 30 préchauffe annulaire (15), d'un côté de la paroi (810) par un orifice d'entrée (828) traversant l'épaulement transversal du couvre-culasse (200), et ressort de l'autre côté de cette paroi (810), par un orifice (806), traversant le fond transversal (802) coté échappement. 24 Le fluide de travail est forcé de parcourir un circuit entre cet orifice d'entrée (828) et cet orifice de sortie (806), contournant successivement les trois chambres d'expansion (25a, 25b, 25c), ce qui conduit à un échange 5 thermique avec ces trois chambres d'expansion (25a, 25b, 25c). A cet effet, chaque chambre d'expansion (25a, 25b, 25c) comprend une chemise (409, 509, 609) à l'intérieure de laquelle se déplace un piston. Ces chemises (409, 509, 609) sont insérées dans la culasse (800), avec un positionnement 10 délimitant un espace tubulaire périphérique (418, 518, 618) fermé frontalement, à chaque extrémité. Eventuellement, ces espaces tubulaires (418, 518, 618) présentent des perçages (824, 825, 826) radiaux par rapport à l'axe des cylindres, et inclinés vers le bas de la 15 machine de détente lorsqu'elle est monté sur le moteur à combustion à interne. Ces perçages inclinés (824, 825, 826) permettent l'évacuation gravitaire des résidus liquide en fonctionnement nominal et de conserver une fonction d'isolation thermique grâce à une lame de gaz statique 20 emplissant les espaces tubulaires (418, 518, 618). Ces espaces tubulaires (418, 518, 618) forment une partie de la chambre de préchauffe annulaire (15). Le fluide de travail pénètre dans le premier espace tubulaire (418) par une lumière radiale (419a) orientée en direction de l'orifice 25 d'entrée (828), et ressort par une lumière radiale diamétralement opposé (419b). Le fluide de travail poursuit ensuite son parcours pour pénétrer dans le deuxième espace tubulaire (518) par une lumière radiale (519a) orientée en direction de la lumière 30 radiale (419b) de l'espace annulaire (418) précédent, et ressort par une lumière radiale diamétralement opposée (519b). Le fluide de travail poursuit ensuite son parcours pour pénétrer dans le troisième espace tubulaire (618) par une lumière radiale (619a) orientée en direction de la lumière 35 radiale (519b) de l'espace annulaire (518) précédent, et 25 ressort par une lumière radiale diamétralement opposée (619b) dirigée vers l'orifice de sortie (806). Ainsi, le fluide de travail traverse successivement, en mode de fonctionnement de dérivation, les 5 trois espaces annulaires (418, 518, 618) entourant les chambres d'expansion, et assure le réchauffage du fluide de travail stagnant en phase liquide dans ces chambres d'expansion jusqu'à l'évaporation des composants éthanol, eau et dénaturant, ce qui permet leur évacuation et permet au 10 composant lubrifiant de retrouver une concentration suffisante pour assurer le graissage des parties mobiles. A la sortie de cette chambre de préchauffe annulaire (15), le fluide de travail pénètre dans la zone d'échappement (32) qui est remplie de fluide de travail en 15 phase liquide lors du démarrage. Le fluide de travail issu de la chambre de préchauffe annulaire (15) est ainsi injecté dans la zone d'échappement (32) et chasse la phase liquide du fluide de travail. Le composant lubrifiant apporté par le fluide de travail assure la fonction de graissage du plateau 20 (2) et des organes mobiles qui avaient été lessivés par la phase liquide qui remplissait auparavant la zone d'échappement (32). Enfin, le fluide de travail achève son circuit par une évacuation par l'intermédiaire d'un orifice (33). 25 Description détaillée de la culasse. La description détaillée de la culasse est illustrée par la figure 7 et par la figure 8. 30 La culasse (800) est réalisée par moulage d'une fonte à graphite sphéroïdal, usinage puis traitement de surface par nitruration dans un bain de sels avec une étape additionnelle d'oxydation. La culasse (800) présente trois cavités (414, 514, 35 614) dans lesquelles viennent s'insérer les chemises 26 tubulaires (409, 509, 609) ouvertes aux deux extrémités frontales. Les cavités (414, 514, 614) sont borgnes, chacune présentant deux orifices, à savoir un orifice d'échappement oblong (415, 515, 615) et un orifice d'admission (416, 516, 5 616). Un joint plat (417) visible sur les figures 3 et 9 assure l'étanchéité entre la surface frontale de la chemise (409) et le fond de la cavité (414). La chemise (409) présente une gorge annulaire (418) 10 permettant de définir, avec la paroi intérieure de la cavité (414) un espace annulaire formant une isolation thermique. Optionnellement, cet espace peut être parcouru par un flux de vapeur chaude. A cet effet, les cavités (414, 514, 614) présentent 15 une première série de perçages latéraux (419, 519, 619) et d'une deuxième série de perçages latéraux non visibles sur les figures, disposés de part et d'autre d'un plan longitudinal médian. D'autres perçages (824, 825, 826) peuvent être 20 prévus pour permettre l'évacuation par gravité de l'huile qui s'accumule dans la zone annulaire (418, 518, 618) de la culasse (800). A cet effet, les perçages (824, 825, 826) sont prévus dans les parties basses lorsque la machine est montée sur le moteur à combustion interne. 25 Le perçage central (801) est destiné au passage de l'arbre (1). Ce passage (1) présente une zone de portage d'un roulement conique (617) visible sur les figures 3 et 9. Le fond (802) de la culasse (800) présente par 30 ailleurs des perçages (803 à 805) servant à la fixation de la culasse (800) sur le carter par des vis pénétrant dans les taraudages prévus dans les bossages. L'orifice (806) constitue la sortie d'un conduit interne de dérivation (« by-pass ») assurant la purge du 35 liquide stagnant dans la machine à l'arrêt. 27 Le fond (802) présente également trois lumières (807 à 809) destinées au passage de la vapeur échappée par les conduits d'échappement (415, 515 et 615). A proximité de l'orifice (806), la culasse (800) 5 présente une paroi (810) s'étendant radialement, dans un plan longitudinal, entre la face frontale transversale (802) et le plateau transversal intermédiaire (811). Cette paroi (810) cloisonne la circulation de vapeur dans le circuit de dérivation qui sera décrit plus en détail dans ce qui suit. 10 Elle présente un perçage (822) destiné à éviter l'accumulation d'huile dans une partie de la machine. Le plateau transversal intermédiaire (811) est entouré par un joint périphérique (812). Ce joint (812) est un joint plat, en polytétrafluoroéthylène expansé dont 15 l'épaisseur est comprise entre 1 et 4 millimètres. Ce plateau (811) est surmonté d'une couronne annulaire (813) présentant à son extrémité une bordure périphérique (814) entourée par un joint d'étanchéité (815). Ce joint (815) est également un joint plat, en 20 polytétrafluoroéthylène expansé dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 4 millimètres. L'espace annulaire compris entre les joints (812) et (815) constitue la zone haute-pression reliée à l'admission (20) et débouchant, via les soupapes d'admission (11), dans 25 les chambres d'expansion délimitées par les chemises (409, 509, 609), le fond des cavités (414, 514, 614) et la tête des pistons (403). Cet espace annulaire est étanché par les 2 joints plats (812 et 815) lorsque le couvre-culasse (200) est amené 30 axialement et est positionné sur le carter (100). La liaison entre le couvre-culasse (200) et le carter (100) est également étanché par le joint torique (130). Ces étanchéités simultanées sur des plans de joints de hauteur différentes sont permises grâce aux propriétés de 35 compressibilité du polytétrafluoroéthylène expansé ainsi 28 qu'au choix judicieux de l'épaisseur des joints plats (812, 815). La couronne annulaire (813) délimite, avec une paroi interne (817) complémentaire, une chambre d'isolation 5 thermique (816) de forme annulaire. La paroi interne (817) est percée par trois conduits d'échappement (818 à 820) qui sont reliés d'un coté à l'orifice d'échappement (415, 515, 615) et de l'autre coté à des lumières (821) qui sont obturables par les soupapes 10 d'échappement (12). Ces conduits d'échappement (818 à 820) sont refermés par le couvre-culasse (200) pour former un conduit d'échappement entre les zones d'expansion et les orifices d'échappement (821). 15 Les soupapes d'admission (11) et les soupapes d'échappement (12) sont des soupapes à tige, mobiles selon des directions sensiblement radiales, sous l'action des cames (5, 6) situées sur l'arbre (1). Les soupapes d'échappement (12) sont disposées 20 angulairement entre les pistons (400, 500) de façon à optimiser l'encombrement notamment axial en utilisant l'espace disponible entre deux chemises adjacentes. Le conduit de soupape (11) d'admission relie la zone haute-pression à la zone d'expansion via l'orifice (416, 25 516, 616). La paroi (817) est percée par au moins un perçage (823) d'un diamètre inférieur à 4 mm, qui débouche dans la zone isolante (816) pour éviter l'accumulation d'huile et pour maintenir la zone isolante (816) à basse pression. 30 La culasse présente un circuit de dérivation partant de la zone haute-pression, via un passage de dérivation formé dans le couvre-culasse (200) commandé par une vanne (9). Ce conduit débouche dans une zone définie entre le 35 couvre-culasse (200), le plateau intermédiaire (811) et le 29 plateau frontal (802). En fonctionnement en mode dérivation, vanne (9) ouverte, la vapeur qui circule dans cette zone traverse successivement les espaces annulaires (418), dans lesquels ils pénètrent par l'un des orifices (419, 519, 619) 5 et ressort par l'autre orifice opposé. La vapeur débouche ensuite, après ce circuit, dans l'orifice (806). Description détaillée de la zone d'expansion 10 La figure 9 représente une vue en coupe longitudinale de la machine de détente selon l'invention. La forme du piston illustrée par la figure 9 diffère de celle illustrée par la figure 4, correspondant à 15 une variante de réalisation en ce qui concerne ce détail. La description portera sur un seul piston (400), étant entendu que les autres pistons (500) sont identiques. Le piston (400) est constitué de deux pièces, à savoir le corps de piston (401) et la tête du piston (403), 20 reliés par une vis (404) ou par tout autre moyen connu, par exemple par frettage. La tête (403) est entourée par un segment d'étanchéité (405), par exemple en fonte. Le corps (401) est surmonté, du côté de la tête 25 (403), d'une couronne annulaire (406). Cette couronne annulaire (406) assure le guidage de la tête et reprend les efforts de guidage de l'ensemble du piston (400). Elle délimite également un volume creux (407) entre la surface frontale de la tête (403) et la surface 30 frontale du corps (401), constituant une zone d'isolation thermique. Ce volume creux (407) présente un perçage (420) débouchant dans la zone d'échappement pour permettre l'évacuation de la phase liquide du fluide de travail. 30 La tête (403) est entourée par une jupe annulaire (408) assurant le guidage par rapport à la chemise (409) de la culasse (800). L'autre extrémité du piston (400) présente 5 également une jupe de guidage annulaire (410) délimitant une cavité (411) ouverte permettant d'éviter la compression de vapeur entre le corps du piston (401) et le fond de la cavité (103) du carter (100). La section ouverte représente environ 60% de la section transversale du corps (401). 10 Le guidage du piston est ainsi assuré de part et d'autre du plateau (2) permettant une réduction des efforts de guidage mais également permettant de placer l'échappement (33) au plus près du côté de l'admission (20), ce qui facilite l'intégration de la machine de détente dans un véhicule. 15 Comme déjà exposé, le corps (401) présente une rainure longitudinale (402) dans laquelle vient glisser la goupille anti-rotation (109) solidaire du carter (100). La coopération entre le piston (400) et le plateau (2) est assurée de manière connue par des patins présentant 20 une forme de calotte sphérique (412, 413) disposés de part et d'autre du plateau. Les patins (412, 413) sont réalisés en acier de type 100Cr6 (selon la désignation proposée par la norme AFNOR EN 10027). 25 Le patin (412) situé du coté de la tête de piston (403) fait optionnellement l'objet d'un traitement de surface de type carbone amorphe appelé DLC («diamond like carbon » en anglais). Le corps de piston (401) est réalisé en acier forgé 30 ou en fonte à graphite sphéroïdal, faisant l'objet ensuite d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation. Il peut aussi être réalisé en aluminium forgé, suivi d'un traitement de surface par oxydation anodique. 31 La tête de piston (403) est réalisée en fonte à graphite sphéroïdal ou en acier, avec application d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation. 5 Le plateau (2) est réalisé en fonte à graphite sphéroïdal, faisant ensuite l'objet d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation. Alternativement, le plateau est réalisé en acier 10 forgé faisant l'objet d'un traitement de type DLC sur au moins sa face plane du coté des cylindres. Description détaillée de l'isolation thermique 15 La machine de détente présente plusieurs zones contribuant à l'isolation thermique. Cette isolation thermique permet de réduire les transferts thermiques internes à la machine, et donc d'améliorer le rendement. La première zone d'isolation thermique est assurée 20 par la couronne annulaire (406) assurant le guidage de la tête (403) du piston et reprenant les efforts de guidage de l'ensemble du piston (400). Cette couronne annulaire (406) délimite un volume creux (407) entre la surface frontale de la tête (403) et la surface frontale du corps (401), constituant 25 une zone d'isolation thermique. Une deuxième zone d'isolation thermique est constituée par les trois espaces tubulaires (418, 518, 618) entourant les chambres d'expansion (25a, 25b et 25c).Cette zone est isolante lorsque la vanne (9) est en position fermée. 30 La troisième zone d'isolation est constituée par des espaces discaux (425) situés au fond de chacune des chambres d'expansion (25a, 25b, 25c). A cet effet, chaque chemise est fermée frontalement par un fond (426) traversé par : 32 un orifice d'échappement débouchant dans le conduit incurvé s'ouvrant la zone d'échappement - un orifice d'admission débouchant dans un conduit incurvé s'ouvrant dans la zone d'admission. 5 Les troisièmes espaces d'isolation (425) sont formés entre les fonds (426) des chemises et la culasse (800). Le quatrième espace d'isolation est constitué par la chambre d'isolation thermique (816) de forme annulaire précédemment décrite. 10 D'une manière générale les zones d'isolation de la machine sont agencées pour être soumises à la pression de la zone d'échappement(32) au moyen de passages les mettant en communication avec ladite zone d'échappement, lesdits passages étant préférentiellement placés proches du point bas de 15 chacune des zones d'isolation afin d'assurer le drainage des liquides. Par cet agencement la vapeur présente dans les zones d'isolation est à plus faible densité et donc moins conductrice de la chaleur. Par ailleurs sa surchauffe est 20 ainsi maximale, ce qui limite les phénomènes de condensation qui nuiraient à l'isolation thermique. Architecture générale d'une solution à spirale 25 L'invention n'est pas limitée à une machine de Elle peut aussi concerner une machine de une vis ou une spirale (respectivement expander» ou « scroll expander» en anglais). La figure 10 représente une vue schématique d'une 30 telle machine. Le circuit de préchauffe fonctionne de manière analogue aux réalisations précédemment décrites. Il comporte une vanne (9) commandant le passage du fluide de travail, en mode de fonctionnement atypique, vers un circuit de dérivation débouchant dans la chambre d'échappement 35 contenant les spirales fixe et mobile (16). détente détente « screw à piston. utilisant 33 Cette vanne (9) commande l'ouverture ou la fermeture du passage du fluide de travail provenant de la chambre d'admission (22), dans ce circuit de dérivation. En fonctionnement nominal, la vanne (9) est en position fermée, 5 tout le fluide de travail provenant de la chambre d'admission (22) alimentant alors la zone d'expansion délimitée par la vis ou la spirale. Les caractéristiques précédemment décrites concernant la chambre d'admission (22), la vanne (9) et les 10 moyens de commande du fluide de travail en fonctionnement normal ou en fonctionnement atypique sont directement adaptées à de telles machines à vis ou à spirale. Les spirales (16) peuvent également être pourvues de moyens d'isolation thermiques (17, 18) afin de limiter les 15 transferts thermiques entre la chambre d'admission (22) et la zone d'expansion (25) ainsi qu'entre la zone d'expansion (25) et la zone d'échappement (32). REVENDICATIONS1 - Machine de détente (0) comportant une zone d'admission (22) présentant un orifice d'admission d'un fluide de travail sous pression, ledit fluide étant constitué par un composant principal en phase gazeuse en régime de fonctionnement nominal chargé avec un composant lubrifiant en phase liquide, - ladite zone d'admission (22) étant reliée à une zone d'expansion (25), - ladite machine comportant en outre un circuit de dérivation commandé par une vanne (9) pour la mise en relation d'une zone de haute pression et une zone d'échappement (32) caractérisée en ce que - ladite zone de haute pression est constituée par la zone d'admission (22) alimentée directement par le fluide de travail sous pression, - ledit circuit de dérivation étant en contact avec la zone d'expansion (25) pour assurer un transfert thermique entre le fluide de travail circulant dans ledit circuit de dérivation et le fluide de travail contenu dans ladite zone d'expansion (25), pour former un moyen de préchauffe (15) - ladite zone d'admission présentant : o au moins une première ouverture interne débouchant dans une zone d'expansion (25) et o une seconde ouverture interne débouchant dans ledit circuit de dérivation, commandée par ladite vanne (9) - ladite vanne (9) étant une vanne à deux voies disposée entre ladite seconde ouverture interne de ladite zone d'admission (22) et ledit circuit de dérivation, pour commander, lorsque ladite vanne (9) est ouverte, une circulation dudit fluide de travail entre ladite sortie 35 interne de ladite zone d'admission (22) et ledit circuit de dérivation et de préchauffe (15). 2 - Machine de détente (0) selon la revendication 1 5 caractérisée en ce que ladite vanne (9) est une vanne à deux voies à commande proportionnelle. 3 - Machine de détente (0) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite vanne (9) est une vanne à deux 10 voies à commande par impulsions. 4 - Machine de détente (0) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit circuit de dérivation et de préchauffe constitue, lorsque ladite vanne (9) est fermée, un 15 moyen d'isolation thermique de ladite zone d'expansion. 5 - Machine de détente (0) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite machine est une machine à pistons et en ce que ladite zone d'expansion (25) comprend au 20 moins un cylindre. 6 - Machine de détente (0) selon la revendication précédente caractérisée en ce que ledit cylindre contient une chemise (409) délimitant un espace annulaire avec la paroi 25 dudit cylindre, ledit moyen de préchauffe (15) comprenant ledit espace annulaire. 7 - Machine de détente (0) selon la revendication 5 caractérisée en ce que ledit piston contient un moyen 30 d'isolation thermique. 8 - Machine de détente (0) selon la revendication 1 ou 5 caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen d'isolation thermique disposé entre ladite zone d'admission (22) et ladite 35 zone d'échappement (32). 36 9 - Machine de détente (0) selon la revendication 1 ou 5 caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen d'isolation thermique disposé entre ladite zone d'admission (22) et ladite 5 zone d'expansion (25). 10 - Machine de détente (0) selon la revendication 1 ou 5 caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen d'isolation thermique disposé entre ladite zone d'échappement 10 (32) et ladite zone d'expansion (25). 11 - Machine de détente (0) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisée en ce qu'au moins un dit moyen d'isolation thermique est constitué par un matériau 15 d'isolation. 12 - Machine de détente (0) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisée en ce qu'au moins un dit moyen d'isolation est constitué par un espace creux 20 communiquant avec ladite zone d'échappement (32) par des orifices. 13 - Machine de détente (0) selon les revendications 6 et 9 ou 6 et 10 caractérisée en ce que ladite 25 chemise (409) est fermée frontalement, la cloison de fermeture frontale présentant au moins un orifice d'admission et/ou d'échappement, ledit moyen d'isolation étant défini entre ladite cloison de fermeture frontale et la culasse. 30 14 - Machine de détente (0) à pistons selon la revendication 5 caractérisée en ce qu'un volume creux entre la surface frontale de la tête du piston et la surface frontale du corps du piston (400) constitue une zone d'isolation thermique. 35 37 15 - Machine de détente (0) à pistons selon la i.evendication précédente caractérisée en ce que ledit volume creux présente un perçage débouchant dans la zone d'échappement (32) pour permettre l'évacuation de la phase 5 liquide du fluide de travail. 16 - Système de récupération d'énergie thermique comprenant au moins un évaporateur, au moins un condenseur, au moins une pompe et une machine de détente comportant une zone 10 d'admission (22) présentant un orifice d'admission d'un fluide de travail sous pression, ledit fluide étant constitué, à l'admission de la machine de détente (0) en régime de fonctionnement nominal, par un composant principal en phase gazeuse chargé avec un composant lubrifiant en phase liquide, 15 - ladite zone d'admission (22) étant reliée à une zone d'expansion (25), - ladite machine comportant en outre un circuit de dérivation commandé par une vanne pour la mise en relation d'une zone de haute pression et une zone 20 d'échappement (32) caractérisé en ce que - ladite zone de haute pression est constituée par la zone d'admission (22) alimentée directement par le fluide de travail sous pression, 25 - ledit circuit de dérivation étant en contact avec la zone d'expansion (25) pour assurer un transfert thermique entre le fluide de travail circulant dans ledit circuit de dérivation et le fluide de travail contenu dans ladite zone d'expansion, pour former un moyen de préchauffe (15) 30 - ladite zone d'admission (22) présentant : o au moins une première ouverture interne débouchant dans une zone d'expansion (25) et o une seconde ouverture interne débouchant dans ledit circuit de dérivation, commandée par ladite vanne 35 (9) 38 - ladite vanne (9) étant une vanne à deux voies disposée entre ladite seconde ouverture interne de ladite zone d'admission et ledit circuit de dérivation, pour commander, lorsque ladite vanne (9) est ouverte, une 5 circulation dudit fluide de travail entre ladite sortie interne de ladite zone d'admission (22) et ledit circuit de dérivation et de préchauffe. 17 - Procédé de commande du fonctionnement d'une 10 machine de détente comportant une zone d'admission (22) présentant un orifice d'admission d'un fluide de travail à l'état gazeux sous pression, - ladite zone d'admission (22) étant reliée à une zone d'expansion (25), 15 - ladite machine comprenant un conduit de dérivation et de préchauffe entre ladite zone d'admission (22) et une zone d'échappement (32), Caractérisé en ce que - l'on commande, lorsque la température de la machine de 20 détente est inférieure à une valeur seuil variable en fonction de la pression, le passage en mode ouvert d'une vanne (9) à deux voies disposée entre une sortie de ladite zone d'admission (22) et ledit conduit de dérivation et de préchauffe, pour assurer une circulation 25 dudit fluide de travail entre une sortie de ladite zone d'admission (22) et ledit conduit de dérivation et de préchauffe, afin de purger la zone d'expansion (25) du fluide de travail en phase liquide et déposer un film de lubrifiant sur les parties mobiles. 30 18 - Procédé de commande du fonctionnement d'une machine de détente (0) comportant une zone d'admission (22) présentant un orifice d'admission d'un fluide de travail à l'état gazeux sous pression, 39 - ladite zone d'admission (22) étant reliée à une zone d'expansion (25), - ladite machine comprenant un conduit de dérivation et de préchauffe entre ladite zone d'admission (22) et une zone 5 d'échappement (32), Caractérisé en ce que - l'on commande, lorsque la pression du fluide de travail en admission de la machine de détente est supérieure à une valeur seuil, le passage en mode ouvert d'une vanne 10 (9) à deux voies disposée entre une sortie de ladite zone d'admission (22) et ledit conduit de dérivation et de préchauffe, pour abaisser la pression d'admission du fluide de travail. 15 19 - Procédé de commande du fonctionnement d'une machine de détente (0) comportant une zone d'admission (22) présentant un orifice d'admission d'un fluide de travail à l'état gazeux sous pression, - ladite zone d'admission (22) étant reliée à une zone 20 d'expansion (25), - ladite machine comprenant un conduit de dérivation et de préchauffe entre ladite zone d'admission (22) et une zone d'échappement (32), Caractérisé en ce que 25 - l'on commande, lors du passage en mode « arrêt » du système comprenant ladite machine de détente, le passage en mode ouvert d'une vanne (9) à deux voies disposée entre une sortie de ladite zone d'admission (22) et ledit conduit de dérivation et de préchauffe, pour abaisser le 30 ratio de pression entre l'admission et l'échappement. 20 - Procédé de commande du fonctionnement d'une machine de détente (0) comportant une zone d'admission (22) présentant un orifice d'admission d'un fluide de travail à 35 l'état gazeux sous pression, - ladite zone d'admission (22) étant reliée à une zone d'expansion (25), - ladite machine comprenant un conduit de dérivation et de préchauffe entre ladite zone d'admission (22) et une zone 5 d'échappement (32), Caractérisé en ce que - l'on commande, lorsque la différence entre la température du fluide de travail et la température de saturation à la pression du fluide de travail, mesurées à l'admission, 10 est inférieure à une valeur seuil pendant une durée supérieure à une durée de référence, le passage en mode ouvert d'une vanne (9) à deux voies disposée entre une sortie de ladite zone d'admission (22) et ledit un conduit de dérivation et de préchauffe, pour réduire la 15 pression du fluide de travail dans la zone d'admission (22). 21 - Procédé de commande du fonctionnement d'une machine de détente (0) comportant une zone d'admission (22) 20 présentant un orifice d'admission d'un fluide de travail à l'état gazeux sous pression, - ladite zone d'admission (22) étant reliée à une zone d'expansion (25), - ladite machine comprenant un conduit de dérivation et de 25 préchauffe entre ladite zone d'admission (22) et une zone d'échappement (32), Caractérisé en ce que - l'on commande, lorsque la différence entre la température du fluide de travail et la température de saturation à la 30 pression du fluide de travail, mesurées à l'échappement, est inférieure à une valeur seuil pendant une durée supérieure à une durée de référence, le passage en mode ouvert d'une vanne (9) à deux voies disposée entre une sortie de ladite zone d'admission (22) et ledit un 35 conduit de dérivation et de préchauffe, pour réduire la 41 pression du fluide de travail dans la zone d'admission (22).