Brevet FR3075871A1 (20190628)

REVENDICATIONS1.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid, caractérisée en ce qu'elle comprend dans une même enveloppe trois éléments principaux, associés fonctionnellement entre eux : - Un espace évaporateur (5), - Un espace condenseur (4), - Une pompe centrifuge (13). ledit « espace évaporateur » (5) étant conçu pour extraire par évaporation et au moyen de la chaleur prélevée à l'extérieur, l'ammoniac gaz (AC) contenue dans un liquide thermodynamique notamment l'ammoniaque (AI), et ledit « espace condenseur » (4) superposé, étant conçu pour reconstituer et condenser le liquide thermodynamique ammoniaque (AI) par l'absorption de l'ammoniac gaz (AC) dans le liquide ammoniaque résiduel peu chargé (AQ) issu de l' « espace évaporateur », l' ammoniac gaz (AC) et le liquide ammoniaque résiduel (AQ) étant prélevés dans l' « espace évaporateur » (5) et remontés dans l' « espace condenseur » (4) au moyen d'un « rotor turbine » (100) et le liquide thermodynamique ammoniaque (AI) reconstitué et condensé dans l' « espace condenseur » étant ramené de l' « espace condenseur » (4) vers l' « espace évaporateur » par le « bloc diffuseur » (303) du « bloc de transfert » (302)(303) d'un « bloc de liaison » (300) faisant effet de pompe de gavage ». 2.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une enceinte cylindrique extérieure fixe isolée dite « enceinte externe » (1) à l'intérieur de laquelle est disposée sur un même axe vertical dit « axe turbine » (A2), une enceinte cylindrique intérieure fixe dite « enceinte interne » (2) , comprenant deux compartiments, séparés par une paroi fixe isolée dite « cloison isolante » (3) divisant le volume disponible de ladite « enceinte interne » (2) en deux parties superposées dont une partie inférieure dite « espace évaporateur » (5) et une partie supérieure dite 25 « espace condenseur » (4), ladite « cloison isolante » (3) disposant d'un orifice central de dimensions adaptées et compatibles pour permettre le passage d'un rotor dit « rotor turbine » (100) ainsi qu'une soupape dite « soupape de régulation » (17) pour équilibrer et optimiser les pressions dans chacun desdits espaces (4) et (5). 5 3.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un espace libre dit « espace périphérique » (10) est présent entre l'intérieur de « l'enceinte externe » (1) et l'extérieur de « l'enceinte interne » (2), ledit « espace périphérique » (10) étant de 10 volume suffisant pour recevoir une « pompe centrifuge » (13) assurant la libre circulation d'un liquide réfrigérant dit « liquide périphérique » notamment de l'eau, circulant en circuit ouvert ou fermé selon l'application, pour d'une part sécuriser le dispositif par dilution de l' « ammoniac gaz » (AC) en cas de fuite et d'autre part refroidir l' « espace condenseur » (4) de l' « enceinte interne » (2) pour optimiser 15 l'équilibre des températures entre l' « espace condenseur » (4) et l' « espace évaporateur » (5). 4.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un rotor dit « rotor 20 turbine » (100) est placé axialement son axe de rotation dit « axe rotor » (A1) confondu avec l' « axe turbine » (A2) de la « turbine d'absorption », ledit « rotor turbine » (100) tournant librement entre deux paliers étanches dont un dit « palier supérieur » (11) placé totalement ou partiellement à l'extérieur et au centre de la paroi supérieure de l' « enceinte externe » (1) et l'autre dit « palier inférieur » (19) 25 placé totalement ou partiellement à l'extérieur et au centre de la paroi inférieure de l' « enceinte externe » (1), et entraînant dans sa rotation la « pompe centrifuge » (13) placée dans la partie supérieure de l' « espace périphérique » (10) pour animer le « liquide périphérique » à l'intérieur dudit « espace périphérique » (10). 30 5.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l' « espace évaporateur » (5) de l' « enceinte interne » (2) est équipé dans sa partie basse, d'un 26 moyen de chauffer le liquide thermodynamique ammoniaque (AI) pour provoquer l'évaporation de l'ammoniac gaz (AC), notamment un circuit tubulaire dit « récupérateur de chaleur » (6) disposant en partie basse de l' « enceinte externe » (1) d'une entrée (21) et d'une sortie (22) et l' « espace condenseur » (4) de 5 1' « enceinte interne » (2) est muni d'une pluralité de disques circulaires fixes dits « disque condenseur » (15) superposés à intervalles réguliers et maintenus en position par exemple au moyen d'une pluralité de tiges rigides dites « tige de disque » (16) et d'entretoises dites « entretoise de disque » (18) solidarisées d'une part avec la surface intérieure du plan supérieur de l' « espace condenseur » (4) et 10 d'autre part avec la surface supérieure de la « cloison isolante » (3) au moyen d'éléments de fixation mécanique (14), chaque « disque condenseur » (15) étant percé en son centre d'un orifice pour permettre le passage et la rotation de la « tête de rotor » (102) recouverte du « capot de rotor » (200) du « rotor turbine » (100). 15 6.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, l' « espace condenseur » (4) de l' « enceinte interne » (2) est muni d'une pluralité de disques circulaires fixes dits « disque condenseur » (15), chacun des « disque condenseur » (15) constituant une spire d'un filet continu dit « filet de condensation » (non représenté) laissant en son 20 centre un espace libre pour le passage et la rotation de la « tête de rotor » (102) recouverte de son « capot de rotor » (200) du « rotor turbine » (100), le « filet de condensation » (non représenté) étant alors fixé en position par solidarisation du « disque condenseur » (15) supérieur sur la surface intérieure du plan supérieur de l' « espace condenseur » (4) et solidarisation du « disque condenseur » (15) inférieur 25 sur la surface supérieure de la « cloison isolante » (3) au moyen d'éléments de fixation mécanique (14). 7.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon les revendications 1, 4-6, caractérisée en ce que, le rotor dit « rotor turbine » (100) est 30 constitué en une ou plusieurs pièces et présente au moins trois parties essentielles coopérant fonctionnellement entre elles dont : 27 Un arbre principal tubulaire dit « arbre rotor » (110) solidaire de manière intégrée ou rapportée d'un corps cylindrique dit « tête de rotor » (102) placé à un endroit précis de sa longueur, Un capot couvrant dit « capot de rotor » (200) de même forme que la « tête de 5 rotor » (102), constitué d'une paroi périphérique cylindrique de faible épaisseur, fermée en partie haute par un plan circulaire de dimensions adaptées et percé en son centre (204) pour permettre le passage de l' « arbre rotor » (110) du « rotor de turbine » (100), de manière à venir recouvrir par le haut et de préférence avec serrage la totalité de la hauteur de la « tête de rotor » (102) du « rotor turbine » 10 (100), Une pièce épaulée dite « bloc de liaison » (300), présentant trois parties principales associées solidairement et fonctionnellement entre elles dont une partie supérieure dite « platine de distribution » (301), une partie intermédiaire dite « bloc transfert» (302)(303) et une partie inférieure tubulaire dite « tube transfert » (305). 15 8.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon les revendications 1, 3-7, caractérisée en ce que l' « arbre rotor » (110) est fabriqué en une seule ou plusieurs pièces et dispose à un endroit précis de sa hauteur d'une « tête de rotor » (102) constituée d'une masse cylindrique et pleine, fabriquée dans 20 un matériau rigide métallique ou pas, de telle manière qu'une longueur libre précise et définie de l' « arbre rotor » (110) dite « arbre supérieur » (111) apparaisse axialement au-dessus de la surface supérieure de la « tête de rotor » (102) et qu'une longueur libre précise et définie de l' « arbre rotor » (110) dite « arbre inférieur » (112) apparaisse axialement au-dessous de la surface inférieure de la « tête de 25 rotor » (102), l' « arbre supérieur » (111) de l' « arbre rotor » (110) disposant d'au moins un orifice d'accès dit « accès retour » (103) tangentiel au niveau du plan de jonction entre d'une part l' « arbre supérieur » (111) et le plan circulaire supérieur du « capot de rotor » (200), pour permettre le passage d'un liquide et son évacuation vers l'espace libre intérieur de l' « arbre supérieur » (111) pour rejoindre la « pompe 30 centrifuge » (13) et/ou l' « espace périphérique » (10). 28 9.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon les revendications 1, 4-8, caractérisée en ce que la « tête de rotor » (102) constituée d'une masse cylindrique et pleine, fabriquée en une ou plusieurs pièces dans un matériau rigide métallique ou pas, dispose sur tout ou partie de son plan périphérique 5 extérieur d'une pluralité de gorges faisant canaux dites « gorge de diffusion » (105) (106) (107), de forme (longueur et section), dimensions (largeur et profondeur), positionnement et inclinaison par rapport à l' « axe turbine » vertical (A2), adaptés aux performances fonctionnelles visées et destinées à recevoir le passage de gaz ou liquide lorsque le « capot de rotor » (200) recouvre avec serrage la « tête de rotor » 10 (102), ladite « tête de rotor » (102) disposant dans sa partie inférieure d'un lamage axial dit « réceptacle distributeur» (104) de forme et dimensions adaptées (diamètre et profondeur) pour recevoir la « platine de distribution » (301) du « bloc de liaison » (300). 15 10.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon les revendications 1, 4-9, caractérisée en ce que le « capot de rotor » (200) de même forme que la « tête de rotor » (102) qu'il recouvre est constitué d'une paroi périphérique cylindrique de faible épaisseur, fermée en partie haute par un plan circulaire de dimensions adaptées et percé en son centre (204) pour permettre le 20 passage de l' « arbre rotor » (110) du « rotor de turbine »(100), ladite paroi cylindrique périphérique disposant d'au moins deux espaces débouchant dits « espaces diffuseurs » (202) (203), de forme (longueur et section), dimensions (longueur et largeur), nombre, positionnement et inclinaison par rapport à l' « axe turbine » vertical (A2), adaptés aux performances fonctionnelles visées, pour laisser 25 s'échapper un gaz et/ou un liquide dans les conditions optimum de fonctionnement, vers les « disque condenseur » (15) de l' « espace condenseur » (4) de l' « enceinte interne » (2) lorsque le « capot rotor » (200) recouvre par le haut avec serrage la totalité de la hauteur de la « tête de rotor » (102) du « rotor turbine » (100) et le plan circulaire supérieur disposant sur sa face inférieure et dans son épaisseur d'au moins 30 une gorge dite « canal retour » (201) de forme, position et dimensions adaptées pour conduire un liquide vers l' « accès retour » (103) de l' « arbre supérieur » (111) de l' « arbre rotor » (110), lorsque le « capot rotor » (200) recouvre par le haut avec 29 serrage la totalité de la hauteur de la « tête de rotor » (102) du « rotor turbine » (100). 11.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon les 5 revendications 1, 4, 7, 9, caractérisée en ce que le « bloc de liaison » (300) fabriqué dans un matériau solide métallique ou autre, comprend en une seule ou plusieurs pièces assemblées trois parties fonctionnelles superposées dont en partie supérieure une « platine de distribution » (301), en partie intermédiaire un dispositif de transfert axial dit « bloc de transfert » (302)(303) et en partie inférieure un tube cylindrique 10 dit « tube transfert »(305), ladite « platine de distribution » (301) étant de forme et dimensions adaptées pour pénétrer en assemblage serré ou par assemblage mécanique de type filetage ou encliquetage à l'intérieur du « réceptacle distributeur » (104) de la « tête de rotor » (102) et présentant sur son plan supérieur une pluralité de gorges faisant canaux dites « gorge d'orientation » (304) de forme (longueur et 15 section), dimensions (longueur, largeur et profondeur), positionnement et orientation adaptés pour diriger un liquide et/ou un gaz issu de « espace évaporateur » (5) de « enceinte interne » (2) vers l'une ou l'autre des « gorge de diffusion » (105) (106) (107) de la « tête de rotor » (102) et le « bloc de transfert » (302)(303) solidarisé de manière intégrée ou rapportée au plan inférieur de la « platine de distribution » (301) 20 étant d'une part perforé de part en part et de haut en bas pour laisser passer « arbre inférieur » (112) de « arbre rotor » (110) et d'autre part constitué d'une partie cylindrique de diamètre inférieur au diamètre extérieur de la « platine de distribution » (301) et de hauteur adaptée aux performances visées dit « épaulement supérieur » (302) suivie d'une partie cylindrique dite « bloc diffuseur » (303) munie 25 d'une gorge en filet continu dite « gorge de transfert » (308) faisant effet de pompe de gavage, pour conduire vers « espace évaporateur » (5) le liquide présent dans « espace condenseur » (4) de « enceinte interne » (2), « épaulement supérieur » (302) du « bloc de transfert » (302) (303) étant perforé sur son plan périphérique d'une pluralité de trous à axe radial (309) pour permettre au liquide à transférer de 30 rejoindre la « gorge de transfert » (308) du « bloc diffuseur » (303) et enfin « espace évaporateur » (5) de « enceinte interne » (2). 30 12.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon les revendications 1, 4, 7, 9, caractérisée en ce que le « bloc diffuseur » (303) du « bloc de transfert » (302)(303) du « bloc de liaison » (300) est constitué par une partie cylindrique à surface extérieure lisse et sans « gorge de transfert » (308), le transfert 5 du liquide présent dans « espace condenseur » (4) vers « espace évaporateur » (5) étant réalisé par un autre moyen et notamment une pompe de gavage extérieure raccordée à un tube dit « tube de gavage » (non représenté) mettant en communication les deux espaces (4) (5) de « enceinte interne » (2). 10 13.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon les revendications 1,7,9,11,12 caractérisée en ce que le « bloc diffuseur » (303), « épaulement supérieur » (302) du « bloc de transfert » (302)(303) et la « platine de distribution » (301) du « bloc de liaison » (300) sont percés d'une pluralité de trous à axe vertical et parallèles, dont au moins un trou dit « aspiration gaz » (306) est 15 destiné à remonter le gaz d'ammoniac (AC) depuis la partie haute de « espace évaporateur » (5) vers au moins une « gorge d'orientation » (304) correspondante de la « platine de diffusion » (301) conduisant ledit gaz d'ammoniac (AC) vers au moins une « gorge de diffusion » (105)(106)(107) préalablement attribuée de la « tête de rotor » (102), et au moins un trou dit « aspiration ammoniaque résiduel » (307) est 20 destiné à remonter le liquide ammoniaque résiduel (AQ) depuis le bas de « espace évaporateur » (5) vers au moins une « gorge d'orientation » (304) correspondante de la « platine de diffusion » (301). conduisant ledit liquide ammoniaque résiduel (AQ) vers au moins une « gorge de diffusion » (105)(106)(107) préalablement attribuée de la « tête de rotor » (102). 25 14.- Turbine pour la transformation de la chaleur en énergie ou en froid selon les revendications 1,7,9,11,12,13, caractérisée en ce que l'espace libre intérieur de « arbre inférieur » (108) de « arbre rotor » (110) conduit un liquide et notamment de l'eau depuis l'extérieur de « enceinte externe » (1) vers au moins une « gorge 30 d'orientation » (304) correspondante de la « platine de diffusion » (301). conduisant ledit liquide vers une « gorge de diffusion » (105)(106)(107) préalablement attribuée de la « tête de rotor » (102), et le « tube de transfert » (305) du « bloc de liaison » 31 (300) solidarisé de manière intégrée ou rapportée au « bloc diffuseur » (303) du « bloc de transfert » (302)(303) est de diamètre intérieur précisément défini pour permettre le libre passage du liquide ammoniaque résiduel (AQ) entre la paroi périphérique extérieure de l' « arbre inférieur » (112) de l' « arbre rotor » (110) et la 5 paroi périphérique intérieure dudit « tube de transfert » (305) du « bloc de transfert » (302)(303) du « bloc de liaison » (300) pour conduire le liquide ammoniaque résiduel (AQ) de la partie basse de l' « espace évaporateur » (5) vers le « bloc de transfert » (302) (303) où il passe au travers du trou d' « aspiration ammoniaque résiduel » (307) de celui-ci pour rejoindre au moins une « gorge d'orientation » (304) de la « platine 10 de distribution» (301) et au moins une « gorge de diffusion » (105)(106)(107) de la « tête de rotor » (102) pour enfin s'échapper par un « espace diffuseur » (202)(203) correspondant du « capot de rotor » (200) vers les « disque condenseur » (15) de l' « espace condenseur » (4) de l' « enceinte interne » (2). 15 20 25 30