Brevet FR2439318A1 — publié le 19800516

La presente invention concerne les machines du type "POMPE" servant à faire circuler les fluides, soit pour les extraires d'un gisement naturel, soit pour les transvaser, soit pour augmenter leur vitesse d'ecoulement, soit pour les elever à un niveau supérieur afin de leur conférer une plus grande énergie potentielle. Les machines connues de ce genre comportent : soit un cylindre équipé d'un jeu de clapets dans lequel se meut un piston lui-meme équipé ou non d'un clapet et animé d'un mouvement rectiligne alternatif; soit une turbine tournant à grande vitesse et faisant circuler le fluide sous l'effet de la force centrifuge. A de rares exceptions près, ces machines sont tributaires d'un moteur thermique ou électrique leur fournissant l'énergie nécessaire à l'éta- blissement d'une dépression dans le corps de la pompe puis à la mise sous pression du fluide. Leur rendement est de ce fait lié à celui des moteurs qui les actionnent c'est à dire plus ou moins médiocre. I1 n'est donc pas raisonnable d'associer une pompe de type classique à une machine génératrice d'énergie en raison du mauvais rendement total de l'opération. La machine hydraulique suivant l'invention est d'un type nouveau en ce sens que la dépression à l'intérieur de son corps est obtenue par la seule condensation d'un jet de vapeur d'eau, et par le fait que la dépression ainsi crée est immédiatement comblée par de l'eau mise en mouvement par l'effet de la seule pression atmosphérique régnant à l'extérieur du corps de la pompe. Certes cette machine consomme de l'énergie calorifique nécessaire à la production de vapeur d'eau, mais elle utilise à des fins mécaniques une source d'énergie gratuite, inépuisable et omniprésente qu'est la pression atmosphérique que l'on ne cite jamais comme source exploitable d'énergie. La présente invention a pour but de faire fonctionner un condenseur en pompe sans aucun apport d'énergie mecanique en provenance d'un moteur annexe. Elle vise à obtenir dans certains cas précis d'utilisation, des débits très grands et un rendement intéressant sans pour autant prétendre remplacer les pompes de type classique dans tous les cas d'utilisation. La machine hydraulique objet de l'invention vise à atteindre de très grands débits dans tous les cas où cela peut s'avérer nécessaire et rentable, soit pour transvaser un fluide soit pour élever son niveau pour lui permettre de restituer l'énergie potentielle ainsi acquise. Associée à une turbine animant un alternateur, elle peut constituer une centrale hydro-électrique édifiée en annexe à toute centrale thermique classique ou nucléaire et cela pour la simple raison que la station de pompage équipée d'une batterie de pompes de ce type peut assurer la fonction de condenseur et reconvertir de surcroît une grande partie de l'énergie calorifique perdue dans l'eau des rivières ou dans l'atmosphère, au niveau des condenseurs actuellement en usage. La pression atmosphérique permettant d'élever de dix mètres en moyenne une colonne d'eau sans limitation de volume, on peut concevoir un ensemble de pompes de ce type travaillant à différents niveaux et se relayant, accroissant ainsi considérablement l'énergie potentielle utilisable comme le montre la figure 2 de la planche Tir2. La mise en oeuvre de la machine objet de l'invention peut être rentable pour des travaux d'acheminement de grandes quantités d'eau nécessaires à l'agriculture, ou pour des travaux d'assèchement de terrains tels que les polders Hollandais où il serait possible de doubler son rendement. En effet comme le montre la figure 3 de la planche 11/2, l'eau recueillie par le tablier a, actionne une roue à aubes animant à son tour des pompes de type classique avant de s'écouler de l'autre côté de la digue par le tablier bl Le dispositif, objet de l'invention comporte : Une pompe composée d'un corps 1 métallique ou non, de forme cylindrique équipé d'une électro-vanne 2 d'admission de vapeur, commandée par un circuit électrique mis en oeuvre par deux interrupteurs 3 actionnés par un obturateur mobile 4 à chacune des deux extrémités de sa course. L'obturateur mobile 4 peut être supprimé si l'on veut accélérer le phénomène de condensation mais on perdrait alors l'eau chaude résultant de la condensation de la vapeur.Afin de récupérer cette eau l'obtura- teur 4 a la forme d'un cône dont le sommet tourné vers le bas est percé et relié par un tube 5 souple, enroulé en spirale par préformage à une pompe d'extraction 6 et de refoulement de l'eau vers la chaudière 7. L'obturateur mobile 4 est en outre équipé de segments 8 racleurs d'eau assurant son guidage et son étanchéité. A la base du corps des clapets 9 s'ouvrant vers l'extérieur sont prévus pour permettre à la vapeur de chasser en totalité l'air contenu par le corps et ce pour permettre l'amorçage de la pompe.Des clapets 10 se fermant sous l'effet de la pression atmosphérique lors de l'établissement de la dépression dans le corps 1 assurent l'étanchéité du corps ] et permettent à l'eau du bassin d'alimentation de s'élever dans le corps 1 par le tube 14 maintenu plein d'eau par un clapet 15 se fermant sous l'effet du poids de la colonne d'eau. Des déflecteurs 11 rabattent l'eau vers l'extérieur du corps 1 sur lequel des ailettes 12 munies de réceptacles 13 percés à leur base retiennent l'eau pour lui permettre de s'écouler lentement le long du corps. Selon les cas, un manchon 16, isolant thermique, peut être interposé entre la chaudière et le tube 17 d'arrivée de la vapeur. L'eau s'écoulant du corps 1 est collectée par un tablier 18 la conduisant vers la turbine 19 accouplée à un alternateur 20. La machine objet de l'invention mettant en oeuvre un condenseur de vapeur d'eau fonctionnant en pompe sans apport d'énergie mécanique par un moteur annexe, est d'une conception extrêmement simple. Elle convient chaque fois que d'énormes quantités d'eau ou de boues doivent être déplacée. Elle est con çue pour atteindre de très grands débits.Elle est conçue pour remplir la fonction e condenseur dans une centrale thermique où elle peut contribuer egalement à la récupération d'énormes quantités d'énergie. Equipée d'un corps à piston cette machine peut animer le piston d'une autre pompe de type classique. Equipée d'un corps à simple ou à double compartiment elle peut faire fonction de marteau pilon ou de presse. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés. On pourra au besoin recouvrir à d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Des modèles réduits de cette invention et des ses principales utilisations constituent un excellent matériel didactique sensibilisant l'élève à l'étude de notions de sciences physiques et au problème des sources d'énergie ainsi que des pertes en énergie lors des différentes transformations. REVENDICATIONS 1- Condenseur de vapeur travaillant en pompe ou en moteur et caractérisé par le fait qu'il n'utilise que le seul effet moteur de la pression atmosphérique grâce à l'établissement d'une dépression voisine du vide absolu par la condensation à l'intérieur de son corps d'un jet de vapeur y pénétrant sous le seul effet de sa tension. 2- Condenseur de vapeur selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il peut remplir la fonction d'une pompe à grand débit, entièrement autonome et automatique. Son fonctionnement étant entièrement assuré par l'association et la succession de phénomènes physiques tels que : vaporisation - tension de vapeur-détente-refroidissement - condensation - dépression et effet moteur de la pression atmosphérique la dispensant de tout apport d'énergie mécanique en provenance d'un moteur exterieur à la pompe. 3- Condenseur de vapeur remplissant la fonction de pompe selon la revendication 2 et caractérisé par le fait qu'il est d'une conception extrêmement simple étant constitué en tout et pour tout d'un corps équipé de clapets et d'un obturateur mobile avec le niveau de l'eau dans le corps et destiné à la récupération de l'eau chaude de condensation de la vapeur. 4- Condenseur de vapeur remplissant la fonction de pompe selon la revendication 3 et caractérisé par le fait qu'il contribue à l'amélioration de son rendement par la récupération de liteau chaude en provenance de la condensation de la vapeur grâce à un obturateur mobile relié par un tube souple à une pompe d'extraction et de refoulement de l'eau vers la chaudière. 5- Condenseur de vapeur remplissant la fonction de pompe selon la revendication 3 caractérisé par le fait qu'il peut ne pas être équipé de l'obtu- rateur mobile récupérateur de l'eau chaude, si l'on veut accélérer le phénomène de condensation de la vapeur, accélérant par là même le fonctionnement donc le débit. 6- Installation du condenseur fonctionnant en pompe selon les revendications 2 et 4 caractérisée par le fait qu'il peut assurer la fonction de condenseur d'une centrale électrique thermique récupérant l'énergie calorifique, l'utilisant à élever le niveau de masses considérables d'eau dont l'énergie potentielle peut être transformée en énergie électrique par l'intermédiaire d'une turbine et d'un alternateur. 7- Installation du condenseur assurant la fonction de condenseur d'une centrale électrique thermique selon la revendication 6 caractérisée par le fait qu'il peut être mis en oeuvre par batteries de pompes installées à des niveaux différents et se relayant pour conférer à l'eau une énergie potentielle plus grande. 8- Installation du condenseur assurant la fonction de pompe selon les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait qu'elle peut être très rentable pour des travaux d'assèchement de terrains ou elle peut doubler son rendement par l'intermédiaire d'une zone à aubes actionnant des pompes de type classique et mue par l'eau résultant du pompage et s'écoulant au delà de la digue. 9- Installation du condenseur travaillant en moteur selon la revendication 1 et caractérisé par le fait qu'il se compose d'un corps équipé de clapets et divisé en deux compartiments par un piston lié par une tige pouvant ainsi actionner soit le piston d'une pompe de type classique soit une presse soit un marteau pilon... etc.... 10- Condenseur assurant la fonction de pompe ou de moteur selon les revendications 1,2,3,4,5,6,7,8 et 9 et caractérisé par le fait qu'étant de conception tres simple et de réalisation peu coûteuse des modèles réduits constituent des maquettes didactiques particulièrement motivantes eonvenant particulièrement bien à l'étude d'un certain nombre de phénomènes avec des élèves même très jeu- nes.