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INSTALLATION DE FORCE MOTRICE.
Dans le brevet principal rappelé ci-dessus, il est fait usage de réservoirs à eau remplis puis vidangés de manière à obtenir des effets de compression et de détente de l'air, en communication avec l'intérieur d'une cloche affectant la forme d'un cylindre ouvert à ses extrémités com- portant intérieurement une paroi transversalle sous laquelle débouche la com- munication d'air et plongeant dans un liquide tel de l'eau disposé dans une enceinte à ciel ouvert et ceci dans le but d'utiliser grâce à des disposi- tifs mécaniques appropriés, l'énergie produite par les mouvements alternatifs auquel est soumise la dite cloche.
Le présent brevet de perfectionnement a pour objet des réalisa- tions nouvelles et originales de l'objet du brevet principal rappelé ci-des- sus, en ce sens que d'une part aux réservoirs d'eau remplis et vidangés par des commandes d'obturateurs asservies et en dépendance des mouvements de la cloche, peuvent se substituer des réservoirs pourvus d'un siphon à débit et amorçage automatique intermittents;
, d'autre part en ce que à l'enceinte à ciel ouvert respectivement à la cloche en forme de cylindre ouvert à ses ex- trémités mais pourvue d'une paroi transversalle étanche se substituent, une enceinte complètement fermée c'est-à-dire dégagée de toute influence direc- te de pression atmosphérique extérieure, respectivement un piston creux sous les faces supérieure et inférieure duquel, agissent alternativement la pres- sion et la détente de l'air pour réaliser une installation de force motrice fonctionnant à double effet, comme moteur à air comprimé inversement, c'est- à-dire comme compresseur d'air ou soufflerie.
Une caractéristique remarquable de l'objet du présent brevet de perfectionnement réside dans l'absence de tout frottement entre le piston et l'enceinte (cylindre fermé) du fait de ce- que l'étanchéité entre ces élé- ments est réalisée par la présence d'un joint hydraulique constitué par une
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couronne annulai@e d'un liquide dont la hauteur hydraulique devant équilibrer les pressions.en sens opposés de l'air,
est réduite à une valeur minimum en raison de l'inertie de la masse d'eau par rapport à la pression d'air s'exer- gant alternativement sur les surfaces actives de la masse d'eau constituant le joint hydraulique envisagée
Afin de mieux faire ressortir l'exposé ci-dessus les dessins an- nexés représentent schématiquement à titre explicatif et non limitatif dans les formes possibles de réalisation, les perfectionnements envisagés.
A cet effet, la Fig. 1 représente un dispositif de siphon à dé- bit et amorçage automatique intermittents permettant le remplissage et la vidange d'une cuve ou réservoir à eau en vue de la compression et de la dé- tente de l'air devant alimenter une installation de force motrice.
La Fig. 2 représente en élévation la vue schématique d'une ins- tallation de force motrice fonctionnant à double effet comme moteur alimen- té par un ou plusieurs dispositifs analogues à la Fig. 1.
La Fig. 3 représente la vue en élévation d'une installation de force motrice à air comprimé fonctionnant comme compresseur ou soufflerie.
La Fig. 4 représente une coupe en élévation suivant IV-IV, Fig.
3.
La Fig. 5 représente à plus grande échelle la vue de l'organe rotatif d'un des obturateurs contrôlant la machine représentée aux Fig. 3 et 4.
La Fig. 6 représente à plus grande échelle une coupe suivant VI-VI, Fige 5.
La Fig. 7 représente à plus grande échelle la vue d'un des or- ganes fixes d'un obturateur contrôlant la machine représentée aux Fig. 3 et 4.
La Fige 8 représente à plus grande échelle une coupe suivant VIII - VIII, Fig. 7.
La Fig. 9 représente à plus grande échelle une coupe en sens horizontal d'un carter d'obturateur suivant IX - IX, Fig. 4.
En se reportant à la Fig. 1, 1 représente une cuve ou réservoir alimenté par une conduite 3 amenant l'eau en charge provenant d'une encein- te 2 pouvant être un cours d'eau, lac, ou tout autre réservoir naturel ou artificiel.
Le fond de 1 est garni d'un siège 5 de soupape 4, solidaire d'une tige de commande 6 reliée à un câble 7 ou à tout autre moyen de commande équivalent.
Dans la cuve 1 plonge l'extrémité inférieure 14 de la petite branche 13a d'un siphon 13 dont l'extrémité inférieure de la grande branche 13b plonge dans un bac 9 garni d'un fond perforé 10 d'ouvertures éventuelle- ment réglables et d'un couvercle garni d'ouvertures de sortie d'air 11, le- quel couvercle étant guidé en sens vertical en 12 sur l'extrémité de la gran- de branche 13b. L'extrémité du câble 7 est fixée.par exemple en 8 au fond 10 du réservoir, mais peut l'être en tout autre endroit du bac 9 ou à une attache solidaire du dit bac. Le câble 7 passe dans la grande branche 13b du siphon 13, mais peut être extérieur à celle-ci. Dans le dessus du réser- voir 1 aboutissent les conduites 15 respectivement 16.
L'une 16 servira par exemple au refoulement de l'air comprimé par la montée de l'eau dans le réservoir 1, tandis que l'autre 15 servira à la rentrée de l'air, éven- tuellement de conduite de détente de l'air lorsque le réservoir se videra.
Ces deux conduites 15 et 16 pourront être reliées par l6a respec- tivement 15a à la boite de distribution 19a desservant un moteur à air com- primé à simple ou double effet représenté schématiquement par 19 et dont 20 figure l'arbre moteur.
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En 1' est prévue une soupape de rentrée d'air pouvant être blo- quée par un écrou 18 solidaire d'un volant de manoeuvre dans le cas ou la phase de détente de l'air serait utilisée dans la cuve 1, lors de la vidan- ge de celle-ci comme il sera expliqué ultérieurement.
Le fonctionnement se comprend comme suit :
Le niveau de l'eau dans l'enceinte étant établi suivant "n" l'eau en charge pénètre par 3 dans la cuve 1, et l'air est comprimé dans la conduite de refoulement 16. En même temps l'eau pénètre par 14 dans le siphon 13. A un certain moment l'eau atteint le niveau "n1" dans la cuve 1 et "n2" au sommet du siphon 13.
A ce moment, le siphon 13 est amorcé et l'eau par la grande branche 13b se déverse sur le fond perforé 10 du bac 9 qui sous la charge d'eau, malgré qu'une partie s'écoule par les orifices de sortie éventuellement réglables du fond 10 éventuellement disposés la- téralement, descend en glissant suivant 12 et provoque une traction sur le câble 7, laquelle traction communiquée à la tige 6 de la soupape 4, oblige cette dernière à remonter sur son siège 5 et ainsi couper l'arrivée d'eau en 1.
Pendant cette manoeuvre le bac 9 a pris la position en traits inter- rompus, et le réservoir 1 sest vidéo A un certain moment, sous l'influence du poids de la soupape 4, celle-ci redescend en même temps que le bac 9 re- monte et de nouveau s'opère le remplissage du réservoir 1 et comme exposé ci-dessus un amorçage du siphon 13 se produit à nouveau, puis vidange du réservoir 1 et ainsi de suite.
L'air qui a été comprimé a été refoulé par 16 à son endroit d'utilisation, tandis qu'une rentrée d'air dans le réservoir 1 à pu s'ef- fectuer par la descente de la soupape 17 qui d'ailleurs se refermera auto- matiquement dès qu'une légère pression se manifestera dans le réservoir 1, lors de la montée de l'eau.
Dans la Fig. 2, on a représenté schématiquement un moteur à air comprimé 19 dont la boite de distribution 19a est raccordée par les condui- tes 16a respectivement 15a aux conduites correspondantes 16 (refoulement) et 15 (détente ou aspiration). Un tel moteur 19 pourvu d'un système bielle- manivelle entraîne en sens rotatif un arbre 20.
Il va de'soi qu'au câble 7 et poulies de renvoi comme représen- té à titre d'exemple pour commander la soupape 4, pourront se substituer, tous autres moyens équivalents de transmission appropriés et de réalisations les plus diverses, tels que hydraulique, électrique, fluide sous pression, servo-moteur, etc.
Le nombre de réservoirs tels que 1 pourra évidemment varier en nombre et en capacité suivant l'importance de l'installation. La hauteur de charge de l'eau se trouvant dans l'enceinte 2 pourra être aussi élevée et aussi faible que l'exigera les conditions d'exploitation de l'installation.
Les Fig. 3 à 9 se rapportent à l'exécution d'une machine d'es- sais établie comme prototype pouvant fonctionner comme moteur et inversé- ment comme soufflerie et c'est dans cette utilisation que de remarquables conditions de rendement et des possibilités d'exploitation dans de nombreux domaines de l'objet de l'invention ont apparu.
La machine envisagée comprend un cylindre 21 fermé à sa partie supérieure et à sa partie inférieure par un cylindre concentrique 28 ouvert vers le bas et fermé en haut par une boîte à bourrage 29 dans laquelle cou- lisse la tige 26 d'un piston creux 22 s'étendant vers le bas, par la partie cylindrique 23 ouverte vers le bas dans le liquide remplissant le cylindre 21 jusqu'au niveau "N".
L'alésage intérieur du cylindre 28 sert de guide à la crosse 27 de la tige 26 ou s'articule la bielle 30 et à cette dernière le, bras de la manivelle 31 calé sur l'arbre 32 dans le cas présent, utilisé comme récep- teur d'une source de force motrice extérieure,
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Une -haine 35 relie l'arbre 32 à l'arbre 34 commandant une pai- re d'obturateurs 35 (gauche et droit). Ces obturateurs 35 se présentent sous forme d'un carter en deux parties, voir Fig. 9, assemblées par boulons. Les parties du côté intérieur des obturateurs 35 comportent une chambre 48 de forme annulaire tandis que les parties côté extérieur comportent une cloi- son médiane 47 formant les chambres séparées 45 et 46.
Dans chacun des alésages 49 et 50 des parties en regard de l'ob- turateur 35 est fixé un organe fixe 36, voir Fig. 7 et 8, avec ouvertures 37, se présentant sous forme de disque. Entre ceux-ci est disposé en 50, voir Fig. 9, un organe mobile 38, pourvu d'une douille 40 calée sur l'arbre 34 et d'une ouverture 39. Cet organe 38 mobile en sens rotatif se présente ainsi sous forme d'un disque tournant entre deux organes 36.
La partie supérieure du cylindre 21 est en communication par une conduite dédoublée 41 avec l'entrée 44 de la chambre annulaire de par exemple l'obturateur 35 de droite et la chambre formée par le fond 25 du piston 22, la paroi 23 prolongeant le piston creux 22 et le niveau du li- quide "N" par la bouche dédoublée des conduites intérieures 42 traversant le liquide et débouchant à l'extérieur dans les orifices 44 de la chambre annulaire 48 de l'obturateur 35 de gauche. Par 43 sont représentés les ori- fices d'entrée d'air dans les chambres 45 des obturateurs 35 et 49 repré- sente l'orifice de sortie de l'air provenant des chambres 46.
Le fonctionnement se comprend aisément comme suit :
La rotation communiquée à l'arbre 32 met en un mouvement de va et vient le piston creux 22, en même temps que les organes rotatifs 38 tour- nent et mettent successivement la chambre du cylindre 21, au-dessus de la face 24 du piston 22 et la chambre en-dessous de la face 25 du piston for- mée entre le plan "N" du liquide et la paroi 23 formant le prolongement du piston 22, en communication avec l'aspiration et avec le refoulement, l'air entrant par 43 et sortant par 49.
Il est à remarquer qu'il n'existe aucun frottement entre le cy- lindre 21 et le piston 22 avec son prolongement 23, le liquide disposé dans le cylindre 21 jusqu'au niveau "N" permettant l'établissement d'un joint hydraulique entre le cylindre 21 et le piston 22 et de ce fait rendant le déplacement de ce dernier excessivement aisé sans absorption d'autres résis- tances que celles amenées par les déplacements du piston 22 et de son pro- longement 23 au contact du liquide...
Un fait surprenant et constaté par l'adaptation d'un tube indi- cateur au cylindre 21, est que le niveau de "N" dans le tube indicateur ex- térieur transparent se déplace à peine de quelques centimètres ce qui montre que le déplacement en sens alternatif du niveau "N" est d'une amplitude ré- duite résultant de l'inertie de la masse du liquide mise en oeuvre.
La distance entre la paroi intérieure du cylindre et là paroi extérieure du prolongement du piston formant le joint hydraulique pourra ê- tre établie suivant les données constructives de la machine.
Au lieu d'avoir comme dans l'exemple la partie inférieure du cy- lindre 21 remplie d'un liquide celui-ci peut être aussi réparti dans une en- veloppe concentrique du cylindre formant un bac de section annulaire dans lequel plonge le prolongement 23 du piston 22.
Il va de soi qu'aux obturateurs 35 décrits à titre d'exemple de boites de distribution peuvent se substituer, des boites de distribution ren- fermant des soupapes, soit des tiroirs plans ou cylindriques, ou tout autre dispositif équivalent approprié aux caractéristiques de la machine.
Dans les réalisations de machines comme compresseur ou souffle- rie, il faut surtout envisager celles-ci pour grands volumes d'air et à des pressions relativement réduites atteignant par exemple jusqu'à quatre à cinq mètres d'eau sans toutefois exclure la possibilité d'exécution de machines à pression supérieure.
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Comm. déjà signalé les Fige 3 à 9 se rapportent à un prototype d'exécution d'une machine d'essais et il va de soi que les réalisations, industrielles de machines, tant comme moteur que comme soufflerie ou com- presseur à basse pression, comporteront les variantes constructives qu'im- posent leurs destinations.
En résumé il faut considérer comme rentrant dans le cadre du domaine du présent brevet une installation de force motrice caractérisée par ce qui suit : REVENDICATIONS.
1) Installation de force motrice suivant le brevet principal du 14 juillet 1951 caractérisée en ce que le réservoir alimenté par de l'eau en charge provenant de cours d'eau. lacs, réservoirs naturels ou artificiels est pourvu d'un siphon à débit et amorçage automatique inter- mittenfs permettant le remplissage et la vidange du dit réservoir et ain- si la compression et la rentrée éventuellement la détente de l'air uti- lise comme agent de force motrice dans une enceinte fermée tel un cylindre renfermant alors un piston creux se déplaçant sans frottement dans le cy- lindre du fait de la présence entre les éléments cylindre et piston, d'un joint hydraulique constitué par une couronne annulaire formée d'un liqui- de approprié,
sur les faces supérieure et inférieure du dit piston agis- sant alternativement la pression et la détente de l'air pour réaliser une installation de force motrice fonctionnant à double effet, comme moteur à air comprimé et inversement,, c'est-à-dire comme compresseur d'air ou souf- flerie.