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Machine à gaz chaud, dont la chambre chaude est entourée d'un. réchauffeur.
Par machine ou moteur à. gaz chaud, on entend une machine thermo-dynamique dans laquelle un cycle thermo-dynamique est par- couru par une quantité de gaz logée dans une enceinte à volume va- riable 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 di- recte avec une seconde enceinte de volune variable. L'enceinte adjacente à la partie chauffante est dénommée "chambre chaude", tandis que l'enceinte adjacente à la partie réfrigérante est dénommée "chambre froide".
Eventuellement, une certaine quantité de gaz renfermée dans ces chambres peut être admise dans un ou plusieurs cylin- dres 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 cycle thermo-dynamique est dit fermé.
On peut éventuellement supprimer la partie réfrigérante
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du moteur et la remplacer par une commuication périodique avec l'air extérieur; dans ce cas, une'certaine quantité d'air est aspirée à chaque cycle. De tels moteurs sont appelés moteurs à cycle ouvert. Tant dans lesmoteurs à cycle ouvert, que dans ceux à cycle fermé, les variations du volume de la chambre chaude sont décalées par rapport à celles de la chaLn- bre froide, de manière que le gaz soit successivement chauffé, détendu, refroidi et comprimé .
Par machine à gaz chaud, on entend aussi un engin dans lequel un gaz absorbe de la chaleur, est comprimé. et cède cette chaleur à un moyen réfrigérant approprié tel que l'eau ou l'air, est détendu et absorbe ensuite de nouveau de la chaleur. Ce cycle thermo-dynamique permet d'élever la tempé- rature d'une certaine quantité de gaz. Cet engin peut servir de pompe thermique ou de machine frigorifique. Ce cycle thermo- dynamique est aussi parcouru par un gaz enferme dans une enceinte volume variable qui renferme ou communique avec une partie destinée à transmettre de la chaleur au gaz, éventuellement un récupérateur, et de plus une partie destinée à transmettre la chaleur du gaz au moyen réfrigérant précité, partie qui, de plus, communique librement avec une seconde enceinte à volume variable.
Les variations de volume des deux enceintes précitées s'effectuent avec un décalage tel que le cycle thermo-dynamique soit parcouru dans le sens précité. Par analo- gie avec le moteur thermo-dynamique, l'enceinte adjacente à la partie absorbant la chaleur est appelée !!chambre chaude!! et l'autre enceinte est appelée "chambre froide!! bien que, dans une pompe thermique ou dans une machine frigorifique, la chambre chaude renferme du gaz dont la température est plus basse que celle du gaz contenu dans la chambre froide.
On connaît des moteurs à gaz chaud, dont le réchauf- feur est constitué par une chemise encourant la chambre chaude du moteur; ce réchauffeur comporte un certain nombre de trous .
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dans lesquels sont logés des canaux, branchés en parallèle, pour le fluide amenant la chaleur. La chaleur à communiquer au gaz participant au cycle thermo-dynamique, est transmise à ce gaz.par le fluide amenant la chaleur, à travers la paroi, .des trous et à travers la matière du réchauffeur. Dans les moteurs à gaz chaud connus, cette chaleur est transmise au gaz des cylindres du moteur à l'aide de nervures entre les- quelles le gaz est obligé de circuler. Toute la chaleur à fournir doit donc traverser la paroi intérieure du réchauf- feur, ce qui freine la transmission de la chaleur.
L'invention permet d'améliorer, considérablement la transmission de la chaleur du fluide réchauffeur au gaz cir- culant dans la machine par le fait que le réchauffeur com- porte outre les trous précités un certain nombre d'ouvertures, dans lesquelles sont logés des canaux branchés en parallèle pour le gaz à chauffer qui. participe dans la machine, au cycle thermo-dynamique De ce fait, la chaleur à transmettre'est di- visée en un grand nombre de flux en parallèle par les canaux pour le fluide amenant la. chaleur et par ceux servant au gaz absorbant la chaleur. Chaque flux partiel ne parcourt entre un canal de fluide réchauffeur et un canal de gaz, qu'une dis- tance limitée à travers la matière du réchauffeur. Ceci augmen- te considérablement la vitesse d'échange de la chaleur.
De plus, la conduction thermique d.e la matière d.u réchauffeur affecte 'moins l'échange de chaleur.
Comme, dans une machine à gaz chaud, le gaz se dirige, en général, de la chambre chaude, à travers l'organe qui transmet la chaleur au gaz, vers les autres parties de la machine, du poin,t de vue constructif, il est bon de disposer dans ce réchauffeur, les trous qui comportent les canaux pour le gaz à réchauffer, de manière que l'une des ouvertures de ces canaux se trouve sur la face intérieure de la chemise et l'autre sur la face extérieure. Le gaz peut alors être
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conduit de la chambre chaude, à, travers ces ouvertures du réchauffeur, vers une enceinte situéeà l'extérieur du ré- chauffeur et de là vers les autres parties de la machine.
La description du dessin annexer donné à titre d'exem- ple 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.
Le dessin montre quelques exemples d'exécution rela- tifs2. un moteur à gaz chaud. Ces formes de construction con- viennent aussi aux pompes thermiques eteux machines frigorifiques.
Les Figs. 1 et 2 montrent, la première en coupe lon- gitudinale et loutre en coupe transversale, un réchauffeur constitué- par une chemise.
Les Figs. 3, 4., 5, 6 et 7 montrent quelques formes d'exécution des canaux utilisés dans le réchauffeur pour gui- der le fluide réchauffeur.
Sur la Fig. 1, le réchauffeur cylindrique 10 entoure la chambre moteur à, gaz chaud. L'échange de chaleur entre le fluide réchauffeur et le gaz du moteur s'effectue dansn le ré- chauffeur 10. Ce réchauffeur comporte plusieurs trous 14 et 15, de forme et de disposition différentes. Les trous 14 sont paral- lèles @ l'axe du corps cylindrique à partir de 1'une des sur- faces terminales jusqu',.. proximité de l'autre. Chacune de ces ouvertures constitue donc un trou borgne qu'un tube 16, en métal ou en matière céramique, transforme en canal pour l'en- trée et la sortie du gaz. Le canal du gaz entrant est constitué par la paroi intérieure du trou 14 et par la paroi extérieure du tube 16.
Le canal d'évacuation du gaz se trouve dans le tube 16 et n'est constitué que par la paroi intérieure d.e ce tube. I,es canaux d'entrée et de sortie communiquent par le fait que le trou 14 est plus long que le tube 16. Quelques ergots 17 et 18 assurent au tube la position exacte dans le trou 14.
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La chemise 10 comporte un certain nombre d'ouver- tures radiales 15 pour le gaz-du moteur. Ces ouvertures débou- chent sur la face intérieure et sur la face extérieure de la chemise 10 de sorte qu'elles constituent en quelque sorte une communication entre la chambre chaude et les autres canaux que le gaz doit parcourir dans le moteur. Le récupérateur 21 en- toure la chemise 10 et se raccorde donc pratiquement sans espace nuisible au réchauffeur. Le récupérateur entourant la chemise 10 peut être remplacé par un canal collecteur du gaz.
Pour assurer un contact aussi intime que possible entre le gaz et les parois intérieures des ouvertures 15, celles-ci ren-' ferment des noyaux cylindriques 19 en métal ou en matière céramique. Quelques ergots, répartis sur la périphérie de ces noyaux assurent aux noyaux 19 la position requise, de sorte qu'entre l'extérieur de ces canaux et l'intérieur de l'ouver- ture 15 subsiste un étroit passage annulaire. Chaque canal de gaz à chauffer est donc constitué par la paroi intérieure d'une ouverture 15 et par la surfa.ce extérieure d'un noyau 19.
Comme le montre la fig. 2, dans la chemise 10, les ouvertures axiales 14 et les ouvertures radiales 15 alternent, de sorte que dans la matière de la chemise 10, la chaleur à transmettre doit uniquement parcourir la distance qui sépare les parois de ces ouvertures. La distance entre ces ouvertures peut être plus petite que dans le cas où ces ouvertures sont parallèles car la dévia.tion des ouvertures pendant le forage est moins dangereuse. En outre, il est plus facile d'introduire les gaz de combustion par la surface terminale supérieure du réchauffeur et de les évacuer par la même surface; le gaz du moteur peut aller de la chambre chaude 11, à travers le réchauf- feur 10, vers les autres parties du moteur, dans ce cas le récupérateur 21.
A l'une de ses surfaces terminales, le réchauffeur 10 comporte un couvercle incurvé 12 pour fermer la chambre
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chaude 11. Cette même surface terminale comporte une bride 13 qui sert à assembler le réchauffeur aux autres parties du moteur. Tant le couvercle 12 que la bride 13 peuvent faire corps avec le réchauffeur cylindrique ou être soudés par la suite à ce réchauffeur.
La fig. 3 montre une autre forme d'exécution du canal pour le fluide réchauffeur. Les canaux de gaz du moteur, logés dans les ouvertures 15, sont supposés avoir la même forme que ceux montrés sur les Fies. 1 et 2. le canal du fluide réchauf- feur est constitué ici par trois trous 22,. 23 et 24 parallèles, forés à partir de la même surface terminale de la chemise 10. Ces trous sont borgnes, mais, à proximité de leur extrémité, ils sont reliés par des ouvertures transversales 25 forées de l'ex- térieur de la chemise. L'ouverture formée dans la paroi extérieu- re est obturée par un bouchon 26.
Des trois trous précités, les trous 22 et 23, branchés en parallèle, constituent le canal d'alimentation en fluide et l'ouverture 24 seule, le canal d'éva- cuation. La section plus grande du canal d'alimentation est évidemment indispensable lorsque le fluide réchauffeur se trouve à l'état gazeux, car aux températures élevées, son volume est plus grand que celui du fluide refroidi. A labartie supéiueure du réchauffeur 10, les canaux 22 et 23 d'une part et le canal 24 d'autre part, sont séparés par une cloison 40 qui, dans le cas du réchauffeur cylindrique 10, est une virole en tôle.
Les Fig.s 4 et 5 montrent une autre forme d'exécution des canaux de fluide réchauffeur. On a de nouveau supposé que les canaux de gaz du moteur ont la même forme que sur la. Fig. 1.
Dans cette forme d'exécution, on a foré dans une surface terminale du chauffeur cylindrique 10, trois trous 27, 28 et 29 qui communiquent entre eux dans la direction longitudinale. Dans le trou central 28 est introduit sur une longueur inférieure à la profondeur d.u trou, un élément en forme de broche. Dans cet
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élément sont fraisées, sur toute sa longueur, deux rainures inclinées en sens inverse, qui débouchent respectivement dans les ouvertures 27 et 28. On a ainsi constitué deux canaux, à savoir un canal d'entrée par le trou 27 et la rainure 31 et un canal de sortie par l'ouverture 29 et la rainure 32.
Sur une partie de la longueur de ces canaux, leur section diminue dans le sens de la circulation du gaz, ce qui favorise la transmission de la chaleur du gaz aux parois environnantes.
La Fig 6 montre, en coupe longitudinale, un réchauffeur et les canaux y ménagés. Les canaux utilisés pour conduire le gaz dans le moteur sont identiques à ceux représentés sur la Fig. 1.
Chacun des canaux du fluide réchauffeur est constitué par deux trous axiaux forés dans la chemise 10 et inclinés en sens inverse.
Ces deux trous débouchent d'un côté dans une des -surfaces termina- les de la chemise cylindrique et de l'autre côté, das la rainure locale 37 ménagée dans l'autre surface terminale du réchauffeur 10. Cette rainure 37 établit donc une communication entre les deux trous 33 et 34. Cependant toute la rainure n'est pas utili- sée comme canal de communication; dans chaque rainure correspon- dant à une paire de trous inclinés se trouve 'une pièce d'ajusta- ge telle que représentée sur la Fig. 7 ; cette pièce est mé- nagé un creux semi-cylindrique 36. Ce creux communique avec les deux trous 33 et 34 et constitue le canal de communication entre ces trous .
Les diverses pièces 35, disposées dans la surface termi- nale du réchauffeur 10, y sont fixées à l'aide d'une bague 38 noyée dans cette surface terminale et fixée par soudure des deux joints circulaires 39 dans le réchauffeur. Cette bague 38 maintient 'les pièces d'ajustage 38 ce qui rend superflue la soudure indépen- dante de chaque pièce dans le réchauffeur 10.