Vue
générale des transferts de fluides pour 2
machines PRATL
Conversion du mouvement
Le mouvement des pistons rotatifs
annulaires (PRA)
est un mouvement de rotation continue, mais d’axes
alternés. Pour le convertir en une rotation continue
d’axe
fixe, plusieurs solutions ont été
développées par Pascal HA PHAM, inventeur des
machines
(2,2F,2C) : bielle rotative avec deux rotules à doigt ;
joint de
Oldham ; guidage par lumières triangulaires circulaires
(LUM1,LUM2,LUM3) découpées sur un rotor central.
Toutes ces alternatives, telles que
décrites
dans les demandes PCT 03.3921 et INPI 07.5990 et 07.6157 de Pascal HA
PHAM sont compatibles avec le dispositif(1). Ainsi, tel
qu’illustré aux figures 2B,2C,2D et 2F, la
dernière
solution est retenue avec les améliorations suivantes, pour
des
machines PRATL froides (2F) ou chaudes (2C) :
- le piston trilobique (PRA,PRAF,PRAC)
est composé :
o d’un trilobe (TRI,TRIF,TRIC)
o d’une plaque
d’étanchéité (PLA,PLAF,PLAC)
solidaire du trilobe
o d’au moins 3 manetons
(MAN1,MAN2,MAN3) solidaires de la plaque (PLA,PLAF,PLAC),
- les manetons (MAN1,MAN2,MAN3) sont
constamment au
contact du pourtour des lumières (LUM1,LUM2,LUM3) des rotors
(ROT,ROTF,ROTC) leur correspondant, et,
- les rotors (ROT,ROTF,ROTC),
entraînés
par les manetons, tournent autour d’un axe fixe traversant
les
machines (2,2F,2C) exactement en leur centre.
Attendre
quelques minutes le temps du téléchargement...
à lire en boucle.
Autres technologies de
conversion du mouvement
SYCOMOREEN
travaille également à l'adaptation au SPRATL
d'une
ancienne idée de Pascal HA PHAM : la transmission
à
rattrapage séquentiel alterné. Elle est
constituée
par 2 pignons à 3 dents synchronisés par un
engrenage
central. Vous pouvez voir sur les images ci-dessous une esquisse de la
transmission :
Au cours du mouvement, l'un des pignons-3-dents (par exemple : 2)
s'engage solidairement avec le trilobe et l'autre roue (2') est
libérée, mais reste synchronisée avec
l'autre
pignon-3-dents via l'engrenage central (1). Un couvercle permet les
rotations et les caractéristiques
géométriques
nécessaires à l'engrènement. Tous les
60° de
rotation, les roles des pignons-3-dents (2 et 2') sont
permutés
au cours d'une transition quasi-instantanée en accord avec
le mouvement de rotation
homocinétique qu'ils permettent d'obtenir.,
Vous pouvez
jouer avec ce mouvement en téléchargeant ce
fichier Excel
(click droit, enregistrer sous) programmé par Pascal HA
PHAM. Il
faut l'enregistrer sur votre disque dur (l'execution directe peut
échouer), activer les macros (ce n'est pas un virus...),
puis appuyer sur les
touches F2,F3,F4 et F5 à volonté
Récemment, JMB, alias Toto65, forumer
econologiste,
a proposé une alternative avec des roues
périphériques qui peut être vue en appuyant sur F1 dans le
précédent fichier, et
ci-après, voici quelques images de sa conception :
Précautions
d’isolation thermique
Dans la construction la plus simple, tel
qu’illustré à la figure 2A, le manchon
d’isolation (ISO) est absent et les rotors (ROTF) et (ROTC)
sont
solidaires pour ne constituer qu’une seule pièce
(ROT).
Néanmoins :
- pour bloquer la conduction et le
rayonnement
thermiques, un manchon d’isolation en tôles fines
est mis
en place, et peut être plus ou moins sophistiqué :
o réalisation du vide
autour du
régénérateur (RGN), ou seulement dans
les couches
concentriques (ISO1,ISO2,ISO3) du manchon (ISO)
o faces internes réfléchissantes des
couches
(ISO1,ISO2,ISO3) pour renvoyer les infra-rouges émis par les
parties chaudes du régénérateur, et
faces externes
noires pour absorber le rayonnement extérieur.
- pour éviter le transfert
direct de chaleur
de (2C) vers (2F), tel qu’illustré aux figures 2G
et 2H,
le rotor (ROT) peut être scindé en 2
pièces
(ROTF,ROTC), lesquelles sont accouplées de
manière
homocinétique tout en bloquant la conduction thermique. La
surface de contact entre (ROTF) et (ROTC) est quasi-nulle. Cela est
possible en utilisant des contacts ponctuels entre (ROTF) et (ROTC).
Ici, 3 contacts ponctuels se font entre des cannelures planes (CAN)
taillées dans (ROTF), et 3 sphères (SPH)
solidaires de
(ROTC). De plus (ROTF) pourra être
réfléchissant et
(ROTC) sombre.
Etanchéification
des chambres
L’étanchéification est
différente entre les petites chambres de
l’étage
interne (PC1,PC2,PC3) et les grandes (GC1,GC2,GC3) de
l’étage externe des machines PRATL.
Tel qu’illustré
à la figure 3L,
pour les petites chambres (PC1,PC2,PC3), deux larges contacts
surfaciques circulaires entre le piston (PRA) et le noyau (NBA)
empêchent les fuites de fluide, hormis dans la position de la
figure 3N, où le contact devient linéique en haut
du
piston (PRA). Ce phénomène est
néanmoins
extrêmement fugace et donc négligeable.
En revanche, pour les grandes chambres
(GC1,GC2,GC3)
ne subsiste qu’un seul contact surfacique entre le
piston(PRA) et
le carter (CAR), l’autre étant remplacé
par un
contact linéique presque permanent en tête de
lobe,
défavorable pour
l’étanchéité. Ainsi,
tel qu’illustré aux figures 3K,3M et 3N, ce
contact
linéique devient surfacique par des petits
enlèvements de
matière circulaires en tête de chaque lobe
(EMC1,EMC2,EMC3), et par deux ajouts de matière
circulaires(AMC1,AMC2) de mêmes centre et rayon sur le
carter(CAR). Un vide de matière dans la position de la
figure 3N
est alors obturé par un ou plusieurs segments
(SEG1,SEG2,SEG3,SEG4) sensiblement verticaux et poussés
individuellement contre le piston (PRA) soit par un ressort, soit par
une pression de fluide (non représentés).
Ces segments (SEG1,SEG2,SEG3,SEG4) ont
une action
d’étanchéité sur une partie
relativement
courte du mouvement (moins de 10° d’angle de rotation
du
piston(PRA) autour de la position de la figure 3N) : toutes les
chambres sont étanchéifiées presque
continuellement par des contacts surfaciques entre le piston(PRA), le
noyau(NBA) et le carter(CAR). D’autres segments
posés sur
le noyau ou le piston ainsi que le fractionnement du carter(CAR) tel
que décrit dans la demande INPI 07.6157 sont aussi
envisageables
pour optimiser l’étanchéité.
Extension à des
pistons rotatifs annulaires polylobiques
Le dispositif(1) peut fonctionner avec
un piston
polylobique : tout nombre de lobes impair supérieur ou
égal à 3 convient. Tel
qu’illustré aux
figures 4A et 4B pour un piston rotatif annulaire pentalobique(PRA), et
4C et 4D pour un piston rotatif annulaire heptalobique(PRA),
à
condition de modifier la forme périphérique du
carter(CAR), du noyau(NBA) et des lumières (LUM1,LUM2,LUM3),
les
machines trilobiques (2,2F,2C) et leur application au dispositif(1)
dans le cadre d’un cycle de Stirling se
généralisent avec des pistons polylobiques
impairs,
notamment en terme de connexions et de conversions de mouvement.
voir
les vidéos !
Pour de nombreuses raisons, le cas
optimal reste
néanmoins celui du piston trilobique : perte de
compacité, complexité du piston,
étanchéité amoindrie et
compressions/détentes du fluide non
désirées au
cours du cycle font que les cas au-delà de la machine
heptalobique ne trouveront probablement pas d’applications
concrètes et demeureront purement conceptuels dans le cadre
de
cycles de Stirling.