Brevet FR2332438A1 — publié le 19770617

La présente invention concerne un procédé et une machine de production d'énergie mécanique ou électrique par utilisation de la force cen trifuge. Ce procédé se différencie des générateurs et des moyens classiques de production d'énergie par le fait que la machine qui le met en oeuvre crée elle-mmo de l'énergie par son seul fonctionnement. Depuis de nombreuses années, beaucoup de recherches ont été faites - en opposition au principe do logique formelle "Ex nihilo nihil" (Rien ne vient de rien) et démontré par d'importants et de nombreux travaux de grands physiciens - pour tirer parti, pour capter l'énergie que peut produire la force centrifuge. On sait en effet que celle-ci croît en fonction du carré de la vi teste de rotation d'un mobile, alors que la force nécessaire i nement de ce mobile croît proportionnellement à sa vitesse de rotation. aussi, la différence entre les travaux des forces centrifuges variant suivant une expression quadratique et les travaux des forces dbnvariant suivant une expression linéaire fait apparattre, pour des vitesses de rotation données, trois possibilités 1. Pour une première vitesse, cette différence est négative en ce sens que les travaux produits par les forces centrifuges sont inférieurs aux travaux nécessaires à l'entraînement du mécanisme pour vaincre les résistances dues notamment aux frottements 2. à une seconde vitesse très précise, les travaux des forces centrifuges compensent exactement les travaux résistants 3. enfin, pour une troisième vitesse et toutes celles qui lui sont supé- rieures, les travaux des forces centrifuges deviennent supérieurs aux travaux résistants et la différence s'accroît alors très rapidement au fur et à mesure de l'augmentation de la vitesse de rotation. C'est cette différence entre "travaux moteurs" et Utravaux résistants" qui représente l'énergie produite par le mécanise. On comprend dès lors, l'immense possibilité offerte dans la mesure oh peuvent Entre obtenus et maitris*s dans le fonctionnement d'une machine les déplacements des points d'application des forces centrifuges genéra- teurs de travail, c'est-à-dire d'énergie. Mais les procédés et machines inventés jusqu'à ce jour ont pour inconvénients majeurs-de présenter une grande complexité dans leur conception et une faible efficacité dans les résultats obtenus. Ces inconvénients concernant la complexité des machines se traduisent par - une très grande difficulté à équilibrer les pièces en mouvement aux grandes vitesses - une grande fragilité dans le fonctionnement intense et continu - un coût élevé de leur réalisation. D'autre part, la faible efficacité dans les résultats obtenus n'ae- sure pas la rentabilité de l'important investissement à engager. Il est donc possible que ce soit pour toutes ces raisons que cea machines n'ont pas trouvé un accueil commercial favorable. Le procédé suivant l'invention et la machine qui le met en oeuvre entendent - d'une part, obtenir et martyriser les déplacements des points d'application des forces centrifuges qui permettent la production d'énergie - d'autre part, supprimer complètement les inconvénients des systèmes connus, puisque de par une conception simple l'ensemble des masses on mouvement forme à tout moment,entre elles et par rapport à l'ensemble, un équilibre constant et indifférent sur l'axe de rotation, car cellesci sont toutes articulées ou tournantes sur des axes située en leur centre de gravité. A cet effet, l'invention a pour objet un système permettant par utilisation de la force centrifuge, la production d'4nergie résultant de la différence entre les travaux des forces centrifuges et les travaux des forces nécessaires à l'entratnement du système. (Ces derniers étant inférieurs aux travaux des forces centrifuges). Cette énergie est obtenue par un mouvement produit par la force résultant du déséquilibre intermittent et périodique des forces centrifuges appliquées initialement en deux points diamétralement opposés de la circonférence d'un cercle animé d'un mouvement de rotation sur un axe normal en son centre, ledit cercle étant, tangent par son diamètre à un cylindre et solidaire par son centre au cylindre, lequel est animé d'un-rapide mouvement de rotation. Selon l'invention, les masses en mouvement dans le mécanisme forment à tout moment entre elles et par rapport à l'ensemble du mécanisme un équilibre constant et indifférent sur l'axe de rotation du mécanise, ce qui a pour effet que les travaux nécessaires à î'entrainement du mécanisme, pour une vitesse de rotation donnée, demeurent constants et ne sont pas influencés par les déplacements des sasses (ou de l'ensemble des masses) lesquelles sont articulées en leur centre de gravité. D'autre part, le rapport entre les diamètres du cylindre et du cer cIe ainsi que le rapport entre les vitesses de rotation du cylindre et du cercle sont déterminés pour obtenir un rendement optimum du mécanisne. L'entranement en rotation de celui-ci étant assuré au moyen d'un diepositif (moteur) alimenté par l'excédent d'énergie produit par le mécanisme. L'invention sera mieux comprise au cours de la description ci-après accompagnée des dessins, l'ensemble étant donné à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif, qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. I1 sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure I représente deux courbes cycloïdes décrites par les deplace- vents des points A et B diamétralement opposés sur le cercle de centre 0. - la figure 2 est une vue perspective et schématique de la combinaison des mouvements de rotation à produire - la figure 3 est une représentation perspective et schématique des cour bes approximatives décrites par les deux points A et B diamétralement opposés ; - la figure 4 est une vue on coupe suivant son axe d'une machine conforme aux principes de l'invention;; - la figure 5 est une coupe transversale partielle de cette machine - la figure 6 est une demi-coupe et représente, avec les figures 7 et 8 qui sont des vues en coupe, le distributomr rotatif t - la figure 9 est une coupe suivant son axe d'une machine conforme aux principes de l'intention. En se référant maintenant aux dessins et particulièrement à la figure 1, on peut par l'observation remarquer différentes lois de la courbe cy close. La cycloïde étant la courbe plane décrite par l'entière révolution d'un point appartenant å la circonférence d'un cercle qui roule sur une droite fixe. Lorsque le cercle de centre O roule d'un mouvement uniforme sur une droite, son centre 0 se déplace suivant une trajectoire droite et paral- lèlo i la droite de roulement et suivant une vitesse constante donnée. Pour deux points du cercle A et B diamétralement opposés, les dópla- cements linéaires en abscisse se caractérisent notamment par - des vitesses linéaires à chaque instant différentes l'une de l'autre, à la seule exception de l'instant précis où elles sont égales, lorsque les points A et B se trouvent à égale distance de la droite tangente au cercle - la vitesse de chaque point croit et décrott périodiquement - à l'augmentation de l'uns correspond en parfait synchronisme et en va leur une diminution de l'autre - à chaque instant, la demi-somme des espaces parcourus par le point s (eA) et par le point B (eB) est égale à l'espace parcouru par le centre O (eO), ce qui revient à dire que la demi-somme des vitesses instanta nées du point A et du point B est égale à la vitesse instantanée du cen tre O ; - ê l'instant où l'une s'annule, l'autre a pour valeur le double de la vi tesse linéaire du centre du cercle. L'invention a donc pour objet d'utiliser les propriétés de Ces quelques phénomènes observés en disposant le mouvement de rotation du cercle non plus dans un plan, mais tangontiellement à la surface d'un cylindre, comme le montre la figure 2, ce dernier étant animé d'un mouvement de rotation rapide sur son axe. Suivant ce montage, la combinaison du mouvement de rotation du cylindre sur son axe avec le mouvement de rotation du cercle sur son axe -celuici étant entrainé par un point d'une génératrice du cylindre comme le mon- trent les figures 2 et 3 - engendre pour chaque point de la circonférence du cercle une trajectoire qui, après développement sur un plan, 'appa- rente à une cycloïde. Les propriétés de cotte courbe énoncées ci-dessus mettent en étiden- ce la variation de la vitesse linéaire (dite circonférencielle) par rapport à l'axe du cylindre pour chaque point du cercle, et par conséquent, la variation de la vitesse angulaire. En opposition à la force centripète, la force centrifuge appliquée à tout point d'un corps animé d'un mouvement de rotation a pour expression t F = M w2 R ou F = M v2 dans lesquelles F est la force centrifuge exprimée en newton, M est la masse du corps exprimée en kilogramme, est la vitesse angulaire du corps en rotation, en ra dian par seconde par seconde, R est la distance du centre de gravité du corps à l'axe de rotation exprimée en mètre, V2 est la vitesse linéaire du centre de gravité du corps en mètre par seconde par seconde. Cette expression montre donc notamment que la force centrifuge est proportionnelle au carré de la vitesse angulaire ou linéaire du corps en mouvement de rotation. Aussi les variations successivss de vitesse angulaire pour chacun des points A et B se traduisent par des variations successives des forces centrifuges appliquées en ces points1 à l'augmentation de celle (FA) ap piquée au point A correspond en parfait synchronisme et en valeur la diminution de celle (FB) appliquée au point B, comme le montre la figure 7. La force résultante naissant de ce déséquilibre est appliquée pério diquemênt à chaque demi-tour du cercle, soit au point A, soit au point B. Elle provoque ainsi suivant la direction de la force centrifuge résultante, un déplacement alternatif d'une (ou plusieurs) pièce mécanique représentée schématiquement par un diamètre du cercle autour du centre de gravité Vd-la pièce, (ou de l'ensemble) ; ce centre de gravité étant dans tous les cas confondu arec le centre O du cercle tangent au cylindre. Les conditions mécaniques nécessaires à la production de travail se trouvent satisfaites (remplies), puisque nous avons une force résultante qui produit un dfiplacement de son point d'application. Il y a donc un travail moteur, c'est-å-dire une production d'énergie. Pour que le système soit générateur d'énergie, il suffit donc de lui imprimer une vitesse de rotation suffisante pour que la troisième phase décrite plus haut soit atteinte. I1 y a lieu de remarquer également que le mouvement de la (ou des) pièce en mouvement, articulée sur un axe placé en son centre do gravité, ne modifie pas le travail "résistant" nécessaire à l'entrainement du dispositif, qui demeure constant. On obserre en effet que le centre de gravité de la (ou de l'ensemble des) pièce en mouvement a pour trajectoire constante un cercle représentant la circonférence du cylindre. Ainsi, les vitesses, les forces appliquées, les déplacements pour chaque couple de points diamétralement opposés par rapport au centre 0, forment à tout moment, et quelle que soit la position de la pièce, une moyenne égale respectivement à la vitesse, la force appliquée et au déplacement du centre de gravité de la pièce (Centre O du cercle figure 3). Une réalisation simple d'une machine mettant en oeuvre ce procédé est représentée par la figure 4 qui est une vue en coupe par l'axe principal de la machine et la figure 5 qui est une coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 4. Afin d'éviter la surcharge du dessin, la représentation des hachures dans certaines parties simplee a été volontairement omise). On distingue - le bati 1 sur lequel sont placés en alignement les deux paliers 2 et 3 de l'axe de rotation principal de la machine. Sur cet axe tourne un ensemble composé de - un carter cylindrique 4 portant une masse déquilibrage 26 et les paliers 5 et 6 dans lesquels tourne un arbre 7 ; - l'arbre 7 est entratné en rotation par l'intermédiaire d'un train d'engrenages 8-9-10 et d'un renvoi conique 11 et et ; - la roue 12 est immobilisée par rapport au bati 1.Aussi, c'est le mouvement de rotation du farter cylindrique qui provoque le mouvement de rotation sur leur axe des roues 11-I0-9-8 et par conséquent de l'arbre 7; Le rapport entre les vitesses de rotation du carter 4 et de l'arbre 7 étant déterminé pour obtenir un rendement optimum de la machine. Sur l'axe de l'arbre 7 sont articulées en leur centre de gravité, deux pièces 13 que nous nommerons culbuteurs (l'un étant figuré par le diamètre AH du cercle de centre O dans la figure 3) sur des axes 14. Diamétralement opposés par rapport au centre du culbuteur 13, sont disposés à chacune des extrimités un axe A et un axe B (figurés par les points A et B du cercle du centre O de la figure 3) permettant l'articulation avec une bielle 15. Celle-ci est articulée à son autre extrémité sur un piston 16. A une vitesse de rotation suffisante du carter, les culbuteurs par l'effet de la différence des forces centrifuges appliquées à leurs extrémités aux axes A et B, se mettent en mouvement de basculement autour de l'axe 14. Ce mouvement est alors transmis par l'intermédiaire de la bielle 15 b au piston 16 b qui en se déplaçant comprime l'air dans le cylindre 17 b de chaque corps 18. Pendant la phase de compression dans le cylindre 17 b, correspond une phase d'admission d'air dans l'autre cylindre 17 a du corps 18. L'arbre 7 entraine en rotation - comme le montre la figure - les deux corps 18 qui lui sont solidaires par construction et placés très rigoureusement symétriques par rapport à l'axe principal. Ces deux corps 18 sont munis d'ailettes permettant leur reiroidis- sement. La surface 19 de chaque corps est usinée et rectifiée parfaitement plane pour permettre le fonctionnement étanche (avec si nécessaire un ou plusieurs joints d'étanchéité) du distributeur 20 qui est à la fois centré sur l'arbre 7 entre les corps 18 a et 18 b et sur l'axe principal du carK ter 4. Le distributeur 20 est muni de rainures et conduits, comme le montre en détail la figure 6 qui est une vue de dessus avec demi-coupe suivant la ligne BB de la figure 8 et les vues en coupe des figures 7 et 8.Ces rainures et conduits permettent par le mouvement de rotation de l'arbre 7, entraînant les deux corps 18, d'ouvrir et de fermer : - d'une part, le passage d'air à la pression atmosphérique - et d'autre part, le passage de l'air comprimé dans les cylindres afin delecanaliser par:l'intermédiaire des conduits 21 et 22 dans un réservoir 23. L'air comprimé, stocké dans le réservoir 23 permet en fonctionnement continu de la machine d'alinenter le moteur d'entratnement 24 qui transmet son mouvement de rotation par un transmission 25 au carter 4. L'excèdent d'air comprimé produit est alors utilisable à la sortie du réservoir (flèche E) pour alimenter suivant l'usage, soit une turbine à air compris couplée à une génératrice d'électricité, soit un moteur à air comprimé destiné à l'entraînenent des roues d'un véhicule, etc... On notera que le démarrage de la-achin nécessite soit un moteur auxiliaire (électrique ou autre), soit une pression d'air comprimé suffisante dans le réservoir pour assurer le démarrage par le moteur. D'autres machines mettant en oeuvre ce-procédé peuvent être conçues, notamment celles, où le mouvement des culbuteurs peut produire directement par effet d'induction un courant electrique. Telle celLe qui est représentée partiellement par la figure 9 qui est une coupe suivant l'axe principal de la machine qui reprend -l'es- sentiel de la structure de la machine précédente. Les culbuteurs de celle-ci sont remplacés par l'induit 27 d'une génératrice 28. Le mouvement circulaire alternatif de l'induit 27 produit alors un courant électrique qui est convenablement canalisé au dehors de la machine et , éventuellement après transforsation et passage dans un accumulateur 29, est utilisable directement, pour assurer d'abord l'entraînement de la machine par l'intermédiaire d'un moteur 30 et une transmission 31, et ensuite pour l'utilisation demandée. :nv qui concerne les possibilités d'application industrielle, on n'aura aucune peine à imaginer et à mesurer l'importance et la pertée considérables d'une telle invention dans notre société industrielle, et plus encore pour les nombreux pays non-industrialisés, puisque noue vérifions actuellement à nos dépens, qu'il ne peut exister de dévelop perlent industriel sans énergie peu coûteuse. Toutefois, autant la mise en valeur de cette invention peut contribuer à l'intérêt de l'humanité, en permettant de replacer progressivement les énergies produites par combustion du charbon, des hydrocarbures, par fission nucléaire, qui présentent toutes de graves lacunes relatives à la pollution, et plus encore aux risques importants qu'elles font courir à la santé publique, par l'énergie obtenue au moyen du procédé de l'invention ; autant il faut mesurer le risque tue la tentation sera grande de - du fait de sa gratuité - de développer sa production et son usage sans mesure, ni limites. Ce serait alors retourner aux erreurs, et recommencer les effroyables et dégradants gaspillages qui 'en suivraitat, des matières premières1 des sols, de la nature qui, à terme, mettraient en cause l'existence même de l'humanité. L'invention prétend donc être aussi importante pour l'intérêt de l'humanité que - comme le fut en son temps - l'invention de la roue qui transforma complèterent les conditions de travail et d'existence des hommes. L'invention n'est pas limitée à la description qui rient d'entre donnée mais coutre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. REYENDIC AIONS 1 - Procédé pour produire par utilisation de la force centrifuge de 1 énergie - résultant de la différence entre les travaux des forces centrifuges et les travaux des forces nécessaires à ltentratnexent du xéca- ni-e, ces derniers étant, au-delà d'une certain vitesse,inférieurs aux travaux des forces centrifuges, - caractérisé en ce que l'énergie est obtenue par un mouvement alternatif produit par la force résultant du déséquilibre intermittent et périodique entre les forces centrifuges appliquées initialement en deux points diamétralement opposés de la circonférence d'un cercle animé d'un mouvement de rotation sur un axe normal en son centre, ledit cercle étant tangent par son diamètre i un cylindre, et solidaire par son centre au cylindre, lequel est animé d'un rapide mouvement de rotation en synchronisme avec celui du cercle. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'énergie produite est fonction de la vitesse de rotation du mécanisme. 3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les masses en mouvement dans le mécanisme forment à tout moment entre elles et par rapport à l'ensemble du mécanisme un équilibre constant et indifférent sur l'axe de rotation du mécanisme. 4 - Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que les travaux d'entraînesent du mécanisme pour une vitesse donnée demeurent constants et ne sont pas influencés par les déplacements des masses ou des ensembles de masses, celles-ci ou ceux-ci étant articulés en leur centre de gravité qui a pour traJectoire un cercle. 5 - Machine pour produire de l'énergie par utilisation de la force centrifuge caractérisée en ce que l'énergie est produite - au-delà d'une certaine vitesse de rotation - par le mouvement circulaire alternatif de deux culbuteurs sur les extrémités desquels agissent périodiquement et alternativement les forces centrifuges résultantes produites par la com- binaison de deux rotation synchrones sur des axes orthogonaux et sécants, l'un entratnant les culbuteurs en rotation, et passant par leur centre de gravité, situés de part et d'autre à égale distance du deuxième axe sur lequel tourne rapidement la machine. 6 - Machine selon la revendication 5 caractérisée en ce que la transmission de l'énergie se fait-par l'admission d'air dans des cylindres et la canalisation de l'air comprimé dans ceux-ci, vers un réservoir - au moyen d'une seule pièce appelé distributeur rotatif. 7 - Machine pour produire de l'énergie par utilisation de la force centrifuge caractérisée en ce que le mouvement circulaire alternatif produit par la force centrifuge résultante appliquée sur l'induit d'une génératrice, est transformé directement par la génératrice en courant électrique.