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Procédé de conduite d'un moteur à gaz chaud., et moteur 'convenant à son exécution.
Par moteur à gaz chaud on entend une machine thermodynamique, dans laquelle un cycle thermodynamique est parcouru par une quantité de gaz logé dans une enceinte de volume variable, qui renferme ou communique directement avec une partie chauffante, éventuellement un récupérateur, ainsi qu' avec une partie réfrigérante qui se trouve dans ou en communication directe avec une seconde enceinte de volume variable. L'enceinte ajacente à la partie chauffante est dénommée "chambre chaude", tandis que l'enceinte ajacente à la partie réfrigérante est dénommée "chambre froide".
Eventuellement, une certaine quantité de gaz renfermée dans les chambres spécifiées peut être admise dans un ou plusieurs cylindres ou cuves à fermeture séparée et être ramenée, par la suite, de ces cylindres ou de ces cuves dans les chambres. Dans ce cas, le couple thermodynamique est dit fermé.
On peut éventuellement supprimer.la partie réfrigérante du moteur et la remplacer par une communication périodique avec l'air extérieur; dans ce cas, une certaine quantité d'air est aspirée à chaque cycle. De tels moteurs sont dénommés "moteurs à cycle ouvert". Tant dans les moteurs à cycle ouvert que dans ceux à cycle fermé, les variations du volume de la chambre chaude sont décalées par rapport à celle du volume de la chambre froide de manière que le gaz soit successivement chauffé, détendu, refroidi et comprimé.
L'invention concerne exclusivement un moteur à gaz chaud qu'il y a lieu de refroidir pendant son fonctionnement à l'aide d'un agent réfrigérant amené de 1-'extérieur, par exemple de l'eau ou de l'air, ce qui, dans un moteur à cycle fermé, est toujours nécessaire.
Pendant le fonctionnement d'un moteur à gaz chaud, une source de chaleur cède de la chaleur au réchauffeur du @
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moteur. Une grande partie de la chaleur cédée est transformée en travail mécanique à l'aide du gaz circulant dans le moteur.
Cependant une certaine partie de la'chaleur fournie au réchauffeur atteint, par conduction, les autres parties du moteur, en particulier le réfrigérant. Cette chaleur est normalement évacuée par le fluide réfrigérant.
Lorsque, pendant le fonctionnement du moteur,c'est-àdire pendant le temps que la source de chaleur fournit dé la chaleur, on interrompt la circulation du fluide réfrigérant, la température du réfrigérant augmente. En général, les réfrigérants ne sont pas prévus pour des températures élevées, par exemple, supérieures à 500 C. En général, une interruption de la circulation du fluide réfrigérant sera donc nuisible pour les matières utilisées dans le réfrigérant. Au moment où l'on arrête le moteur et que l'on met la source thermique hors service il subsiste dans le réchauffeur du moteur une certaine quantité de chaleur qui, pendant cette période de repos, se propage dans les autres parties du moteur.
Si la circulation du fluide réfrigérant est interrompue au moment où le moteur s'arrête, pendant la période de repos, la chaleur évacuée vers le réfrigérant, peut provoquer un échauffement inadmissible de celui-ci.
La présente invention permet d'obvier à cet inconvénient, en ne supprimant l'évacuation de la chaleur du moteur que lorsque la fourniture de chaleur a pris fin. La chaleur qui parvient alors encore du réchauffeur au réfrigérant est évacuée de ce dernier par le fluide réfrigérant, de sorte que la température du réfrigérant ne dépasse pas les limites admissibles.
Le moteur à gaz chaud auquel s'applique le procédé conforme à l'invention, est caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif pour conduire le fluide réfrigérant le long du réfrigérant du moteur, dispositif qui comprend des moyens d'entraînement qu'il n'est possible d'arrêter que lorsque l'amenée de chaleur au moteur a pris fin. Ce dispositif utilisé pour refouler ou aspirer le fluide réfrigérant, peut consister en une pompe à eau ou à air, entraînée par un moteur indépendant. L'interrupteur de ce moteur peut être verrouillé par la vanne d'amenée de chaleur de manière que l'interruption ne puisse s'effectuer que dans l'ordre de succession précité.
Lorsque la pompe de circulation du fluide réfrigérant est entraînée par le moteur à gaz chaud lui-même, on peut à l'aide d'un accouplement à rochet entre la pompe et le moteur, faire en sorte que la pompe reste en mouvement pendant un certain temps après l'arrêt du moteur. Il suffit de munir la pompe d'une grosse masse rotative, par exemple un volant séparé, ou augmenter la masse en mouvement de la pompe, pour que le travail mécanique accumulé dans cette masse, assure le mouvement de la pompe après l'arrêt du moteur.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig. 1 montre schématiquement une partie d'un cylindre d'un moteur à gaz chaud, avec pompe à commande individuelle.
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La fig. 2 montre un moteur à gaz chaud avec pompe incorporée.
La fig. 1 montre partiellement en coupe le cylindre 10 d'un moteur à gaz chaud. Le dessin montre le réchauffeur extérieur 11 de ce cylindre, ainsi que le réfrigérant'extérieur 12. Le réfrigérant intérieur qui refroidit le gaz circulant dans le moteur est indiqué par 16. La chaleur est fournie au moteur par un brûleur 15 dont les flammes lèchent les ailettes du réchauffeur extérieur 11. Le,combustible de ce brûleur est amené par une canalisation 14, qui comporte une vanne 15.
Pendant le fonctionnement du moteur, un réchauffeur extérieur 11 amène au cylindre et au gaz qui y circule une certaine quantité de chaleur. Une grande partie de la chaleur fournie est transformée dans le moteur en travail mécanique par un cycle thermodynamique ou amenée au réfrigérant. Par contre, une autre partie de cette chaleur parvient, par conduction du réchauffeur, aux autres parties du moteur. Parmi celles-ci il y a lieu de citer en tout premier lieu le récupérateur placé entre le réchauffeur et le réfrigérant. Pendant le fonctionnement du moteur le récupérateur est amené périodiquement à une température élevée, de sorte que l'échauffement de ce récupérateur ne peut entraîner de suites défavorables.
Le flux de chaleur atteint, après le récupérateur, le réfrigérant 16, et provoque une augmentation de la température de celui-ci. Le fluide réfrigérant qui traverse le féfrigérant extérieur cédera immédiatement cette chaleur sans que la température du réfrigérant croisse d'une manière appréciable.
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Lorsque le moteur à gaz chaud est mis hors service, par exemple parce que l'outil entrainî requiert une interruption du fonctionnement, on arrêtera, en général, au même moment l'apport de chaleur en fermant la vanne 15 prévue dans la canalisation 14 du combustible. Le réchauffeur du moteur se trouve cependant encore à la température de régime, de sorte qu'une quantité de chaleur appréciable se trouve accumulée tant dans le réchauffeur intérieur que dans le réchauffeur extérieur. Après l'arrêt du moteur cette chaleur s'écoule vers d'autres parties du moteur. Lorsqu'on interrompt le refroidissement en même temps qu'on arrête le moteur, cet apport de chaleur augmente la température du réfrigérant.
En régime, le réfrigérant n'est pas soumis à des températures élevées, de sorte qu'en général, ce réfrigérant n'est pas prévu pour des températures élevées. Bien souvent, les éléments du réfrigérant sont assemblés par une soud- re à l'étain, de sorte qu'une température de j300 C, voire plus, peut exercer un effet très nuisible. La chaleur propagée dans le moteur pourrait même atteindre d'autres parties du cylindre, par exemple la trajectoire du piston, de sorte que le lubrifiant qui, pendant le fonctionnement du moteur, n'atteint pas une température très élevée, pourrait, de ce fait, subir une transformation nuisible.
On peut éviter les inconvénients précités en prolongeant le refroidissement du moteur un certain temps après l'arrêt du moteur et après la mise hors circuit de la source de chaleur. La pompe 18, qui refoule.le fluide réfrigérant dans le réfrigérant 12 par une canalisation 17, comporte à cet effet un moteur électrique 19, dont l'arrét ne s'effectue pas en même temps que celui du moteur à gaz chaud. Le câblage 21 du
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moteur électrique 19 comporte un interrupteur 20, verrouillé mécaniquement de façon connue par la vanne 15 de la canalisation de combustible 14. La vanne 15 comporte en effet une collerette circulaire 22, qui s'engage dans un creux d'une collerette 23, circulaire elle aussi, de l'interrupteur 20.
La collerette 22 comporte aussi un creux dans lequel la collerette 23 de l'interrupteur 20 ne peut tourner que lorsque la vanne est fermée. Donc, aussi longtemps que la vanne 15 est ouverte, il est impossible de couper l'interrupteur 20. Le verrouillage précité offre en outre l'avantage que l'amenée de chaleur avant le début de la période de fonctionnement ne peut s'effectuer que lorsque le moteur électrique 19 est mis en circuit et que le fluide réfrigérant circule.
Le verrouillage mécanique précité pour la mise hors cicuit du moteurelectrique 19 peut aussi s'effectuer à l'aide d'un interrupteur bimétallique, inséré dans le réchauffeur 11.
Dans ce cas, le moment de la mise hors circuit de la circulation du fluide réfrigérant ne dépend pas du personnel chargé de la manoeuvre du moteur. Sur la fig. 2, les parties correspondantes du moteur à gaz chaud portent les mêmes chiffres de référence que sur la fig. 1. La pompe 27 utilisée pour le refoulement du fluide réfrigérant est cependant entraînée par le vilebrequin 25, par l'intermédiaire d'un accouplement à rochet 26. Cet accouplement ne transmet le mouvement de ce vilebrequin à l'arbre de la pompe 27 que dans le sens de rotation du vilebrequin 25. Donc, lorsque le vilebrequin 25 est à. l'arrêt, la pompe continue sa rotation dans le même sens et provoque la circulation du fluide réfrigérant.
La force nécessaire à.la rotation de la pompe, est prélevée de la grande masse en rotation qui se trouve soit dans les parties tournantes de la pompe elle-même, ou qui affecte la forme d'un volant individuel 28, monté sur la pompe.