Moteur thermique actionné par la force d'expansion d'un liquide. On connaft déjà des moteurs à air chaud, dans lesquels l'air est déplacé alternativement d'une extrémité à l'autre d'un cylindre à piston dont les deux extrémités sont main tenues à des températures différentes avec une différence de température constante, par exemple en les maintenant en contact avec une flamme, respectivement avec de l'eau froide.
L'organe de déplacement par lequel l'air est transféré d'une extrémité à l'autre du cylindre peut soit effectuer un mouvement de va-et-vient dans le même cylindre que le piston ou plongeur relié à la manivelle ou autre mécanisme à mouvoir, soit être placé dans un cylindre séparé, mais en communi cation avec celui dans lequel le piston ou plongeur se déplace.
Dans le cycle de travail de tels appareils, l'air est comprimé quand il est refroidi et est alors amené à l'extrémité chaude du cylindre, où il s'échauffe et agit, en se détendant, sur le piston; la pression en est ainsi réduite et l'air est amené à l'extrémité froide du cylindre, où il est refroidi et à nouveau comprimé, le cycle recommence.
Dans ces appareils, il y a donc une trans formation directe de chaleur en travail, dans des conditions correspondant â la loi de Carnot du maximum d'efficacité; mais ces appareils n'ont pu être beaucoup utilisés, à cause de la grandeur nécessaire des cylindres par rapport à la production d'énergie et aussi à cause de la difficulté du transfert de la chaleur au fluide de travail et à travers ce fluide, provenant de la mauvaise conducti- bilité de ce dernier.
Le moteur selon la présente invention est aussi basé sur l'utilisation de la dilatation d'un fluide par chauffage. Mais pour éviter les inconvénients de la mauvaise conducti- bilité de l'air, le fluide employé est un liquide. Ce dernier étant presque incompressible, la pression résultant de sa dilatation peut devenir très grande.
Ce moteur comporte donc au moins un cylindre dans lequel se meut un piston et qui contient un liquide dont la dilatation et la contraction successives servent à la pro duction de l'énergie, et un organe de dépla cement, ou déplaceur, mobile dans ce cylindre, pour déplacer le liquide alternativement vers l'une et l'autre des extrémités du cylindre, des moyens étant prévus pour maintenir les dites extrémités à des températures différentes, le tout étant établi de telle façon que le liquide amené vers l'extrémité chaude du cylindre sous l'action du déplaceur, à une pression de l'ordre de<B>1000</B> hg par cm2,
produit par sa dilatation à cette extrémité chaude du cylindre la course du piston dans un sens et que, le déplaceur se mouvant ensuite en sens inverse, le liquide est déplacé vers l'extrémité froide de façon à être refroidi et à se contracter tandis que le piston revient à sa position primitive.
Tandis que le fluide moteur se meut vers l'une ou l'autre des extrémités du cylindre, sa température s'accroît ou s'abaisse, mais, bien que l'écart des températures entre les extrémités du cylindre puisse avoir une valeur de plusieurs centaines de degrés, la variation de température d'une portion quelconque donnée du fluide pourra être limitée et dé pendre de son déplacement dans le cylindre.
Le piston peut être relié de toute manière connue avec l'arbre de manivelle ou bien, dans le cas de la manoeuvre de pompes, l'arbre de manivelie peut ne pas être né cessaire.
Plusieurs cylindres, avec leurs pistons et dispositifs déplaceurs, peuvent être établis en vue de fonctionner concurremment.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, à la fig.1 une coupe médiane d'un cylindre et d'un piston établis confor mément à l'invention, et aux fig. 2 à 5 le piston et le déplaceur en différentes positions du cycle de travail, la construction du dé- placeur étant légèrement modifiée.
1 désigne un cylindre d'acier de longueur relativement importante et de diamètre rela tivement réduit, fermé à l'extrémité 2. Cette extrémité du cylindre est maintenue à une température élevée, par toute source de cha- leur appropriée non représentée. 'Un piston ou plongeur 3 est relié par une clavette 4 à un manchon 5 fixé à la queue de tourillon 6, le tourillon 7 étant accouplé à la manière bien connue avec un dispositif bielle et manivelle non représenté dans le dessin.
Le piston 3 va et vient dans un guide fixe 8 suivant le même axe que le manchon 5, une rainure 9, pratiquée dans le guide, permettant le mouvement longitudinal de la clavette 4. Le guide est fileté en 10 et vient en prise avec un filet interne 11 prévu à une extrémité d'un fourreau 12, dont l'autre extrémité pénètre dans le cylindre 1. L'alésage du fourreau 12 est établi en vue de recevoir le guide du piston et des cuirs de garniture 13 se plaçant contre un épaulement 14 du fourreau cri vue d'empêcher l'entrée de l'air ou l'échappement du fluide en ce point. Une ouverture 15, pratiquée dans le fourreau 12, permet le montage d'un manomètre et d'autres ouvertures 16 et 17 servent, respectivement, d'entrée et de sortie pour l'huile destinée à graisser le joint.
Ces ouvertures sont repré sentées fermées par des bouchons.
L'extrémité interne 18 du fourreau s'ajuste dans l'ouverture 19 du cylindre 1 et une partie élargie 20 du fourreau 12 porte contre un épaulement 21 de la paroi du cylindre dont l'alésage est élargi à l'extrémité externe et de plus, taraudée en vue de recevoir la partie filetée d'un organe de serrage 22.
Le piston 3 est de longueur telle qu'à la limite de la course rentrante, il atteigne approxi mativement la paroi interne 23 de l'extrémité fermée du cylindre. Le piston est entouré du déplaceur 24 qui, dans l'exemple représenté, consiste en un tube 25 à double paroi con tenant une masse bonne conductrice de la chaleur et qui se laisse facilement traverser par le liquide; cette masse peut être, par exemple constituée de fils métalliques fins. La masse est retenue dans le tube 25, par des blocs cylindriques 26 et 27 engagés dans les extrémités du tube et bien ajustés dans l'ouverture du cylindre et percés de trous pour le passage du liquide.
Le déplaceur représenté aux fig.2 à 5 est établi de façon à donner passage au liquide entre lui et la paroi du cylindre.
Le déplaceur accompagne le piston pen dant une partie seulement du mouvement de va-et-vient de ce dernier. Dans ce but, il est prévu entre le piston et le déplaceur une liaison constituée par un ressort 28 fixé à la paroi du tube 25 et portant une cheville 29 ajustée dans une fente 30 du tube 25 et s'engageant dans des encoches 31 et 32 du piston 3.
Dans la position représentée en fig. 1, le déplaceur et le piston se trouvent à la limite de la course d'aller. Pendant la course de retour, le piston emmène le déplaceur 24 jusqu'à ce que l'extrémité 26 de ce dernier atteigne l'extrémité 18 du fourreau 12.
La cheville 29 du ressort 28 quitte alors l'encoche 31 et le piston continue à se mou voir tandis que le déplaceur demeure sta tionnaire.
L'espace intérieur au cylindre, non occupé par le piston et le déplaceur, est rempli par le fluide ou agent moteur, par exemple cons titué. d'un alliage mobile (liquide) de mercure et de plomb.
Pendant la première partie de la course d'aller du piston, le piston et le déplaceur se meuvent simultanément, la cheville 29 étant engagée dans l'encoche 32. Lorsque la moitié de la course est accomplie, l'extrémité 27 du déplaceur atteint l'épaulement 23, situé à l'extrémité du cylindre, et demeure station naire, tandis que le piston achève la course.
Bien que dans l'exemple représenté, on suppose que le mouvement longitudinal du déplaceur équivaut à la moitié de celui du piston, on peut adopter d'autres proportions suivant la différence de température entre les extrémités du cylindre, le degré de compres sibilité du fluide, et la valeur maximum, admissible, de la pression.
Le cylindre est refroidi par un courant d'eau, ou d'autre manière appropriée, à l'ex trémité correspondant au fourreau 12; et est chauffé, comme indiqué précédemment, à l'extrémité fermée. Si l'on suppose la manivelle actionnée par le tourillon 7 à sa position coïncidant avec le point mort, dans le prolongement de l'axe du cylindre, le piston étant à l'extré mité de sa course vers l'extérieur, le cycle des opérations est tel que représenté schéma tiquement aux fig. 2 à 5.
Durant le premier quart de révolution de la manivelle, sous l'action du volant le dé- placeur 24 et le piston 3 se meuvent ensemble vers l'extrémité fermée du cylindre et la majeure partie du fluide moteur se trouve déplacée de l'extrémité chaude 23 vers l'ex trémité froide 18 du cylindre, comme montré à la fig. 2, ce déplacement ayant pour effet de provoquer le refroidissement du liquide et par conséquent sa contraction.
Pendant le deuxième quart de révolution, le déplaceur qui a atteint l'extrémité 23 du cylindre pendant le premier quart, reste sta tionnaire et le piston 3 continue son mouve ment vers l'extrémité du cylindre, le liquide continuant à se refroidir. Tout le liquide a, à ce moment, été envoyé vers l'extrémité froide du cylindre et les parties se trouvent dans les positions représentées en fig. 3.
Pendant le troisième quart de révolution, commencé sous l'action du volant, le piston et le déplaceur se meuvent ensemble de l'extrémité chaude à l'extrémité froide du cylindre jusqu'à ce que le déplaceur atteigne l'extrémité 18 du fourreau 12. Cette course a pour effet de déplacer le liquide vers l'ex trémité chaude, où il s'échauffe et se dilate et exerce sur le piston une pression élevée.
Dans le dernier quart de révolution, le piston se déplace seul, toujours par l'effet de la dilatation du liquide qui s'échauffe, et regagne sa position initiale.
Les températures et pressions maximum employées sont limitées par la résistance du métal dont est formée l'éxtrémité chaude du cylindre.
Comme la température de chaque portion du liquide doit être portée à un degré déter miné et ensuite abaissée à chacune des révo lutions de la manivelle, le déplaceur possède une surface conductrice étendue par rapport la masse du liquide qu'il contient.
La disposition représentée ne comporte aucune soupape et la même masse (le liquide reste, sans changement d'état, dans le cylindre, durant toute la durée de fonctionnement du moteur.
Diverses modifications pourront être appor tées à la construction décrite et par exemple, le déplaceur pourra être constitué par un solide ou consister en uni petit nombre de barres solides, ou encore la surface interne du cylindre peut être ondulée soit circonfé- rentiellement, soit longitudinalement.