Brevet FR2346554A1 — publié le 19771028

La présente invention concerne le domaine de la production d'énergie, et a pour objet un procédé de production d'énergie par transformation de l'énergie moléculaire, qui est un mélange solaire et de l'énergie du sous-sol, au moyen de cyclones artificiels. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Un cyclone est le résultat de la transformation de l'énergie moléculaire, de deux sources de températures différentes, en énergie mécanique tourbillonnaire. ae s sources chaude et froide, par collision au-dessus d'une surface d'eau suivant un angle bien déterminé, créent un tourbillon dont la partie extérieure correspond à la source chaude et est d'une pression supérieure à la source froide formant la partie intérieure du tourbillon. Par analogie à une machine de transformation énergie, l'énergie tourbillonnaire d'un cyclone est obtenue différemment que dans une machine à vapeur, notamment dans une turbine à vapeur En effet, dans une telle machine, l'énergie mécanique est obtenue au moyen d'une source chaude à haute pression, alors que l'énergie d'un cyclone est essentiellement due à une source froide à plus basse pression. Le rendement d'une telle machine dépend aussi de la chaleur spécifique pour l'évaporation de l'eau ou du liquide, et qui, pour l'eau, est de l'ordre de 500 calories/gramme. Ainsi, un cyclone maintient constamment à sa base et en son centre, une pression négative qui a pour effet de permettre une poration de l'eau à une température relativement faible, et, de ce fait, une amplification du phénomène due aux forces centrifuges agissant sur les molécules de l'air et de la vapeur d'eau, générant automatiquement une source de pression négative. L'intensité du cyclone s'amortit par contre assez rapidement, dès que. sa base se déplace sur la terre ferme, c'est-à-dire, dès qu'il n'est plus alimenté en vapeur d'eau. La présente invention a pour but de produire de l'énergie par transformation de l'énergie moléculaire, en créant des cyclones artificiels. Elle a, en effet, pour objet un procédé de production d'énergie qui consiste essentiellement à créer dans une enceinte cylindrique, par tourbillonnement d'airs une pression négative au-dessus d'un li quide à niveau constant, de manière à produire un cyclone, puis à utiliser l'énergie du cyclone pour actionner une machine génératrice d'énergie. Conformément à une caractéristique de l'invention, le niveau de liquide est maintenu constant par apport continu de liquide. Selon une autre caractéristique de l'invention, le niveau de liquide est maintenu constant par régénération en circuit fermé de la vapeur de liquide du cyclone, ce liquide étant, par exemple, de l'eau. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus et essentiellement constitué par une enceinte de forme cylindrique se terminant à sa partie supérieure par un rétrécissement de section en forme de cheminée, par une turbine génératrice de tourbillons, par une turbine transformatrice de l'énergie tourbillonnaire, par une génératrice, et par des conduites d'amenée de liquide. Conformément à une caractéristique de l'invention, la turbine génératrice de tourbillons est pourvue d'au moins une paire de pales disposées perpendiculairement à la surface du liquide, et est entraSnée, par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse, par un moteur débrayable. Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie supérieure des pales est inclinée par rapport à la verticale, de manière à réaliser lssentraînement automatique de la turbine dès que le cyclone est réalisé. Les conduites d'amenée de liquide peuvent être reliées directement à la partie supérieure de l'enceinte cylindrique et réaliser ainsi un circuit fermé, avec éventuellement un condensateur de vapeur interposé dans les tuyauteries, en vue d'améliorer le rendement. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le liquide est amené dans la partie inférieure de 11 enceinte à partir d'une source de distribution indépendante, et la cheminée de l'enceinte cylindrique est à l'air libre. Une autre variante de réalisation de l'invention prévoit d'équiper la partie inférieure de 11 enceinte cylindrique, au ras du liquide, de deux injecteurs de gaz ou d'air sous pression, disposés parallèlement à des tangentes de l'enceinte. Conformément à une autre variante de réalisation de l'inven tion, la turbine génératrice de tourbillons est pourvue d'une cou ronne extérieure en matière aimantée, et la paroi interne de l'en- ceinte cylindrique est munie de conducteurs électriques, dans les quels circule un courant continu, de manière à réaliser un entralane ment de la turbine. L'invention sera mieux comprise, grfice à la description ci après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention la figure 2 est une vue en coupe d'une pale de la génératrice de tourbillons la figure 3 représente, dans une vue analogue à celle de la figure 1, une variante de réalisation du dispositif selon l'invention la figure 4 est une vue en coupe suivant A-A de la figure 3 la figure 5 représente, dans une vue en coupe analogue à celle de la figure 4, une autre variante de réalisation du dispositif selon l'invention, et la figure 6 est une vue analogue à celle des figures 4 et 5 d'une troisième variante de l'invention. Conformément à l'invention, et comme le montrent plus particulièrement, à titre d'exemples, les figures I et 3 des dessins annexés, le procédé de production d'énergie consiste essentiellement à créer dans une enceinte cylindrique 1, par tourbillonnement d'air, une pression négative au-dessus d'un liquide 2 à niveau constant, de manière à produire un cyclone, puis à utiliser l'énergie dudit cyclone pour actionner une machine 3 géhératrice d'énergie. Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est constitué par une enceinte cylindrique 1, qui se termine à sa partie supérieure par un rétrécissement de section en forme de cheminée 4, par une turbine 5 génératrice de tourbillons, par une turbine 3 transformatrice de l'énergie tourbillonnaire, par une génératrice 6, et par des conduites 7 d'amenée du liquide 2. La turbine 5 génératrice de tourbillons est entralnée, par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse 8, par un moteur électrique 9 pouvant être débrayé dès que le cyclone se produit. L'entrainement de la turbine 5 est alors assuré par le cyclone meme qui agit sur la partie supérieure 10 des pales 11 de ladite turbine 5, les parties 10 étant, à cet effet, inclinées par rapport à la verticale (figure 2). Le cyclone ainsi engendré monte à l'intérieur de l'enceinte 1 et agit sur les pales de la turbine 3 de la génératrice 6, qui produit de l'énergie électrique directement utilisable (figure 1). L'énergie du cyclone peut également être récupérée, comme le montre la figure 3, au moyen d'un moteur réversible 12 fonctionnant comme une génératrice, dès que la turbine 5 est lancée à grande vitesse et que le cyclone est créé. Dans ce but, la turbine 3 est directement solidaire de l'arbre 13 du moteur 12, et les pales 11 sont droites, du fait que l'entratnement de la turbine 5 par le cyclone est assuré par la turbine 3. Les pales il de la turbine 5 sont disposées radialement à l'arbre du moteur (figure 4), et sont au moins au nombre de deux, et décalées de 180O. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, représentée à la figure 5, la turbine 5 est pourvue d'une couronne extérieure 14 en matière aimantée, et la paroi interne 15 de l'enceinte cylindrique est munie de conducteurs électriques, non représentés, dans lesquels circule un courant continu, de manière à réaliser un entrarnement de la turbine 5. Dans cette variante de réalisation, les autres éléments du dispositif de transformation d'énergie sont analogues à ceux représentés à la figure 1. Un autre mode de réalisation de l'invention (figure 6) prévoit de tourbillonner l'air ou un autre gaz au ras du liquide 2, au moyen de deux injecteurs 16 disposés tangentiellement au liquide, et parallèlement à des tangentes de l'enceinte cylindrique, l'injection de l'air ou de gaz étant arrêtée dès que le cyclone est produit. Dans cette variante de réalisation également, les autres éléments du dispositif sont analogues à ceux du dispositif de la figure 1. Afin de maintenir constant le niveau du liquide 2 à l'intérieur de l'enceinte 1, pour permettre la poursuite de l'alimentation du cyclone en liquide, l'invention prévoit, dans la partie inférieure de ladite enceinte, des conduites 7 qui amènent en continu du liquide 2, à un débit équivalent à celui du liquide évacué par évaporation par le cyclone. Les conduites 7 peuvent entre reliées, comme le montre la figure 1, directement à la cheminée 4, et récupérer ainsi, après condensation dans un condensateur 7', le liquide contenu dans le cyclone. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif fonctionne en circuit fermé. Il est également possible de laisser déboucher le cyclone à l'air libre, à la sortie de la cheminée 4, le maintien du niveau du liquide 2 étant alors assuré par une source de distribution de liquide indépendante reliée aux conduites 7 (figure 3). L'arrêt du dispositif conforme à l'invention s'effectue, soit en coupant l'arrivée de liquide aux conduites 7 (réalisation de la figure 3), soit en ouvrant le circuit fermé, c'est-à-dire en mettant, par exemple, la sortie de la cheminée 4 à l'air libre (cas de la figure 1). Le liquide 2 est de préférence de liteau, et le gaz contenu dans l'enceinte est de préférence de l'air, mais il est également possible, en vue d'améliorer le rendement de l'ensemble, de travailler, par exemple, avec de l'éther et du gaz carbonique au lieu et place de l'eau et de l'air, ou avec du gaz carbonique partiellement liquéfié. A titre d'exemple, l'enceinte 1 présente un diamètre de deux mètres et une hauteur de trois mètres, et est constituée en un matériau supportant des pressions équivalentes à celles engendrées par un vide d'air. La surface intérieure de l'enceinte est de préférence polie, de manière à opposer le mons de résistance possible aux tourbillons. La partie inférieure de l'enceinte est remplie d'eau, ayant une température de 30 à 40gO, jusqu'à un niveau situé immédiatement en dessous de celui des pales de la turbine 5 (figures 1 et 3). Cette dernière peut alors être mise en marche, par l'intermédiaire du multiplicateur de vitesse 8, au moyen du moteur 9 ou 12.Dès qu'un cy clore est réalisé, le moteur est débrayé, la turbine continuant de ^ rner sous l'effet du cyclone agissant sur la partie supérieure dans pales dans le cas de l'exemple de la figure i. Dans le cas de la réalisation suivant le figure 3, le moteur 12 est inversé de manière à travailler en genéra- -ce, ct ma t--rr ne 3, montée sur 1'3rbre 12, entrasse ledit moteur en commun avec la turbine 5 génératrice de tourbillons. Comme indiqué plus haut, après son passage dans la turbine 3, le cyclone peut être, soit évacué à l'air libre, soit régénéré en circuit fermé. De même, l'arrêt du dispositif peut être effectué, soit en coupant l'arrivée de liquide, soit en ouvrant le circuit fermé. Pour produire, au moyen du dispositif décrit ci-dessus, à partir d'un litre d'air, un cyclone, il faut réaliser au niveau du liquide 2 un vide supposé total pour faciliter le calcul théorique. Ce dernier nécessite un tourbillonnement de l'air tel que la force centrifuge F appliquée à ce litre d'air soit au moins égale à la pression atmosphérique Pa, on a alors l'équation: F = Pa, or F = mV, donc Pa = mV R dans laquelle Pa = 9,81 N m = masse de l'air, soit 0,0013 kg V = vitesse de rotation de la turbine R = rayon de la turbine, soit 1 mètre La force centrifuge par cm2 F sera alors 2 F = 0,01 . 0,0013. V soit R F = 1,3 . 10 5V2 or, F = Pa = 9,81 N donc V = 9.81 y 755.000 1,3?10-5 d'où V~870m/s (vitesse linéaire de l'extrémité des pales de la turbine), soit pour R = îm V = 870 = 138,5 t/s = 8310 t/min. T a vitesse V de la turbine pourra toutefois être notablement inférieure a 8310 t/min., du fait qu'un vide partiel est suffisant pour créer un cyclone. En outre, l'utilisation d'éther à la place de liteau, et de gaz carbonique à la place de l'air permet également une réduction de la vitesse de la turbine, le dispositif fonctionnant alors, de préférence, en circuit fermé. La présente invention est plus particulièrement applicable dans le domaine de la production d'énergie. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers élements, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'énergie caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à créer dans une enceinte cylindrique, par tourbillonnement d'air, une pression négative au-dessus d'un liquide à niveau constant, de manière à produire un cyclone, puis à utiliser l'énergie du cyclone pour actionner une machine génératrice d'énergie. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le niveau de liquide est maintenu constant par régénération en circuit fermé de la vapeur de liquide du cyclone. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le niveau de liquide est maintenu constant par apport continu de liquide. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est constitué par une enceinte de forme cylindrique se terminant à sa partie supérieure par un rétrécissement de section en forme de cheminée, par une turbine génératrice de tourbillons, par une turbine transformatrice de l'énergie tourbillonnaire, par une génératrice, et par des conduites d'amenée de liquide. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la turbine génératrice de tourbillons est pourvue d'au moins une paire de pales disposées perpendiculairement à la surface du liquide, et est entraînée, par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse, par un moteur débrayable. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la partie supérieure des pales est inclinée par rapport à la verticale, de manière à réaliser l'entrainement automatique de la turbine dès que le cyclone est réalisé. 7. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les conduites d'amenée de liquide sont reliées à la partie supérieure de l'enceinte cylindrique, de manière à réaliser un circuit fermé, avec interposition éventuelle d'un condensateur de vapeur dans les tuyauteries. 8. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les conduites d'amenée de liquide sont reliées à une source de distribution indépendante, et la cheminée de l'enceinte cylindrique est à l'air libre 9. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la turbine génératrice de tourbillons est pourvue d'une couronne extérieure en matière aimantée, et la paroi interne de l'enceinte cylindrique est munie de conducteurs électriques, dans lesquels circule un courant continu, de manière à réaliser un entraînement de la turbine. 10. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la partie inférieure de l'enceinte cylindrique est munie, au ras du liquide, de deux injecteurs d'air ou de gaz sous pression, disposés parallèlement à des tangentes de l'enceinte.