Brevet FR2488341A1 — publié le 19820212

Dispositif d'élévation d'un fluide, notamment de l'eau L'invention concerne un dispositif d'élévation d'un fluide, particulièrement de l'eau, d'un niveau in- férieur à un niveau supérieur et comprenant un convoyeur sans fin avec des récipients tels que des g odets, positionnés à distance les uns des autres et destinés à recevoir le fluide au niveau inférieur et à le décharger auniveau supérieur. Un dispositif de ce genre est habituellement connu plus particulièrement sous la forme d'une roue hydraulique, c'est-à-dire une roue entraînée qui prélève de l'eau au niveau inférieur, cette eau s'écoulant d'elle-même au niveau supérieur hors des récipients dans lesquels elle a été prélevée au niveau inférieur. La force motrice nécessaire pour entraîner un dispositif de ce genre est déterminée par la vitesse de rotation et par le degré de remplissage des récipients. La hauteur à laquelle le fluide peut être élevé dépend du diamètre de la roue hydraulique mais, si l'on tient compte des pertes par débordement, la hauteur d'éléva- tion effective ne peut être qu'une petite partie du dia- mètre de la roue hydraulique. Il existe pour entraîner un dispositif de ce genre différents dispositifs d'en- tra;nement, dont la puissance de sortie disponible est variable. Un exemple connu en est un moteur éolien. L'invention a donc pour objet de proposer un dispositif qui ne nécessite pas beaucoup de place, dont la hauteur d'élévation est accrue et qui peut être adap- té à la force d'entraînement disponible et à la vites- se de rotation disponible de l'arbre de sortie du dis- positif d'entraînement. Selon l'invention, ce résultat est obtenu - par le fait que le convoyeur consiste en une chaîne de godets, cette chatne passant sur une roue de ren- versement près du niveau supérieur, tandis que sa par- tie inférieure est positionnée dans un réservoir de remplissage comprenant un dispositif d'alimentation en fluide à bas niveau commandé en fonction du débit de fluide, ce dernier étant fourni aux godets dans la section ascendante de la chaîne. La chaîne de godets, qui en elle-même est connue pour desopérations de draguage et pour le trans- port de charges, oc.cupe dans la direction horizontale une surfaice relativement réduite et peut s'étendre dans la direction verticale sur une distance beaucoup plus grande que celle possible avec une roue hydraulique. En positionnant la partie inférieure de la chaîne des godets dans un réservoir de remplissage et en uti- lisant le dispositif d'alimentation en fluide à niveau w bas commandé en fonction du débit de fluide, il est possible d'adapter le degré de remplissage des godets à la force d'entraînement disponible. De préférence, le dispositif d'alimentation commandé comporte un coulisseau réglable verticalement positionné entre le niveau inférieur du fluide et le réservoir de remplissage, ce coulisseau comportant un bord de débordement par lequel le fluide peut s'écouler dans les godets. Dans la position basse du coulisseau, une plus grande quantité de fluide s'écoule depuis le niveau inférieur vers le réservoir de remplissage et peut être reçue dans les godets après avoir passé sur le bord de débordement. Si le coulisseau est relevé à un niveau supérieur, la quantité de fluide qui s'écoule sur le bord diminue de sorte que les godets qui se dé- placent à la même vitesse sont remplis à un moindre degré. Dans le but d'éviter que les godets soient poussés vers le côté par le jet de fluide pendant leur chargement, la chaîne peut être guidée par des galets de guidage positionnés sur le côté de la chaîne opposé. à celui d'arrivée du fluide, à proximité de cette arri- vée. De préférence, les galets de guidage sont montés 3 2488341 sur le coulisseau réglable verticalement, afin qu' ils soient toujours à peu près opposésau jet de fluide. Il est également possible de prévoir une seconde roue de renversement de chaîne dans le réservoir de remplis- sage. Les pertes par débordement qui sont reçues dans le réservoir de remplissage peuvent être récupé- rées par les godets les plus bas, lorsqu'un certain ni- veau est dépassé. En général, le fluide qui passe sur le bord de débordement a une vitesse suffisante pour franchir l'intervalle entre ce bord et le bord du godet voisin. Il est cependant concevable que le bord de dé- bordement soit réalisé de façon élastique et qu'il soit positionné dans le trajet du bord extérieur des godets. Les godets, qui sont accouplés de façon fixe avec les maillons de la chaîne peuve:nt alors pousser très facile- ment le bord élastique vers le c8té. pour décharger les godets, la chaîne peut être guidée par une roue auxiliaire au voisinage de la roue de renversement au niveau supérieur, denunière que cette chafneeavec les godets qui sont fixés, soit ame- née dans une position dans laquelle les godets sont vidés. Cette roue auxiliaire est positionnée par exem- ple au-dessous de la roue de retournement, de manière que la chaîne suive un trajet incliné dans lequel les godets sont amenés automatiquement dans une position dans laquelle le fluide qu'ils contiennent se décharge dans une gouttière, et s'écoule jusqu'au niveau supé- rieur. Il est également possible de réaliser le dis- positif de manière que les godets puissent pivoter sur ladite chaîne en un point situé au-dessus de leur cen- tre de gravité, le dispositif comportant alors, au voi- sinage de la roue de renversement au niveau supérieur> 3$ un dispositif faisant tourner les godets autour d'un arbre horizontal. Vans la section ascendante de la chai- 4 2488341 ne de godets, ces derniers peuvent être remplis au degré voulu, près du bord de débordement, et, dans la section supérieure du dispositif, les godets passent dans un élément de commande qui les fait tourner d'un angle suffisant pour qu'ils se vident. En général, les godets ne passent pas dans le réservoir de chargement pour y prélever du fluidemaisquand le niveau de ce fluide dans le réservoir est trop élevé, les godets qui flottent sur le fluide dans ce réservoir viennent dans une position dans laquelle ils peuvent recevoir du fluide. Le niveau supérieur n'est pas nécessairement invariable. Pour éviter une perte potentielle d'éner- gie, il est souhaitable que, selon l'invention, la chaîne de godet dans son ensemble soit réglable en hauteur. Dans ce cas, la hauteur à laquelle le 'fluide est déchargé des godets peut gtre adaptée de façon avantageuse au présent niveau supérieur du fluide. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront dans la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et dans lesquels on se réfère aux dessins annexés sur lesquels la Figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, la Figure 2 est une vue de côté plus détaillée d'un mode de réalisation de l'invention différent de celui de la Figure 1, la ligure 3 est une coupe suivant la ligne III-111 de la Figure 2, et les F igures 4 et 5 -représentent à plus Yj grande échelle le montage des godets sur la chaîne dans le mode de réalisation des figures 2 ete3. La Figure 1 représentedonc un réservoir de remplissage 1, monté de façon fixe ou flottante au niveau inférieur, ce niveau étant indiqué par la ligne 2. Ce réservoir contient un coulisseau 3 avec un bord de débordement 4, réglable dans la direction verticale. Le réglage de hauteur du coulisseau 3 détermine la quantité d'eau qui s'écoule par unité de temps par le bord de débordement, dans le réservoir de remplissage. Dans le réservoir de remplissage et au-dessus de lui est installée une chaîne de godets 5 constituée par deux chaînes sans fin, disposée à une distance l'une de l'autre et dont les maillons sont guidés sur une roue à chaîne inférieure 6 et sur une roue à chaîne supérieure 7. La roue à chaîne supérieure 7 est entrai- néeepar un dispositif d'entraînement non représenté, dans le sens de la flèche 8. La roue à chaîne inférieure 6 peut être supprimée, auquel cas la partie inférieure de la chaîne des godets pend librement dans le réser- voir 1. Des tiges 9, auxquelles les godets 10 sont suspendus de manière à pouvoir pivoter, sont position- néestransversalement entre les deux chaînes 5. Ces tiges 9 sont positionnées au-dessus du centre de gra- vité du godet 10 correspondant lorsque ce dernier est plein, de même que lorsqu'il est vide. Etant donné que les godets 10 passent avec leur bord dirigé vers l'ex- térieur à proximité du bord de débordement 4, 1leauqui s'écoule par dessus ce bord est reçue dans chacun des godets pendant qu'il monte. A proximité de la roue de renversement supé- rieure 7, un élément de canrende 11 est disposé sur le trajet suivi par les godets 10 et il est réalisé de manière que les godets, passant sur cet élément, pivotent dans la position illustrée dans..la section supérieure de la bo Figure y; ainsi, le contenu des godets s'écoule dans une gouttière 12, qui conduit latéralement l'eau vers le niveau supérieur 13Ensuite, le godet vide revient dans sa position initiale, il descend avec la section de chaîne descendante jusque dans le réservoir de remplissage, pour passer ensuite sur la section de chaîne ascendante. L'ensemble de la chaîne à godets comprenant la gouttière 12 peut être réglable en hauteur, comme l'indique la flèche 14, de manière qu'une adaptation optimale soit possible en fonction du niveau supérieur du fluide 13. Ce réglage de hauteur n'a aucune influence notable sur le degré de remplissage des godets. dans le mode de réalisation des Figures 2 et 3, le réservoi ide remplissage est désigné par 15 et il comporte un coulisseau 16 réglable en hauteur, 1D mobile dans la direction de la flèche 17 et comprenant un bord de débordement 18, sur lequel de l'eau peut s'écouler depuis le niveau inférieur 19, dans le réser- voir 15. La hauteur du bord 18 détermine la quantité d'eau qui passe dans le réservoir de remplissage. Une double chaîne à godets consistant en une série ininterrompue de godets 20, accrochés auxmaillons de la chaîne 21, passe dans le réservoir de remplissage. Cette chaîne à godets comporte deux chaînes sans fin situées à distance l'une de l'autre, les godets 20 entre les chaînes 22 et 23 pas- sant sur la roue de retournement 25, tandis que sa par- tie inférieure pend librement dans le réservoir de rem- plissage 15. Près de la section inférieure sont dispo- sés des galets 24 de guidage de chaîne qui évitent que, particulièrement avec une forte vitesse de chargement, les godets 20 soient poussés latéralement par le jet de fluide passant sur le bord de débordement. Les galets 24 sont montés sur le coulisseau 20 au moyen de flaques 24 ', de manière qu'ils se trouvent toujours à peu près opposés au jet de fluide. Il est cependant possible>dans ce mode de réalisation, d'utiliser une roue de retournement infé- rieure comme celle de la Fig. 1. Comme le montrent les Figures 4 et 5, les godets sont montés au moyen d'une partie allongée 42 d'une broche 43 entre les maillons 44 de la chaîne, cette partie étant accouplée de façon fixe en 45 avec le godet 20, tandis qu'une autre partie allongée 46 d'une broche 431 à une certaine distance de la broche 43 pénètre dans un sabot coulissant 47 monté sur le godet 20. L'arbre 26 des roues de renversement 25 est supporté dans des paliers, fixéssur des supports 2i/ d'un cadre réglable dans la direction verticale, et dans lequel sont disposées des roues dentées 29 et 30, la roue dentée 29 engrenant avec une roue dentée 31 de plus grand diamètre fixée-sur le même arbre que les roues de renversement 25. Les roues dentées JO sont entraînées par un réducteur 32 dont l'arbre d'entrée 33 est accouplé, par des cannelures permettant un réglage en hauteur, avec l'arbre de sortie, par exemple d'un moteur éolien. Le cadre 28 est guidé par des galets de gui- dage 34 dans un guide 35, représenté en pointillés. Le réglage du cadre 28 dans la direction verticale cor- respondant aux flèches 106 peut se faire par tout mé- canismeapproprié, par exemple un vérin à vis, une tige filetée, ou tout autre dispositif similaire. Une roue auxiliaire 25' est disposée au- dessous de la roue de renversement 25. Cette roue auxi- liaire guide les maillons de la chaîne à partir de leur trajet vertical, autour de la circonférence de la roue , de manière que les godets arrivent dans laposition indiquée en 3i, dans laquelle ils se déchargent dans une gouttière 38 qui conduit le fluide vers le niveau supérieur 39. Une bande élastique 40 peut être fixée sur le bord de débordement du coulisseau 16, à une courte distance du trajet des bords 41 des godets 20. Les pertes de fluide passant sur le bord 18 et sur la bande 40 dans les godets 20 sont ainsi maintenues à un mini- mum. Chaque godet peut pousser la bande vers le haut, de manière qu'il puisse passer. b RtEVENVICATIONS 1 - Dispositif' d'élévation d'un fluide, no- tamment de l'eau, à partir d'un niveau inférieur jus- qu'à un niveau supérieur et comprenant un convoyeur sans fin, avec des récipients tels que des godets positionnés a distance les uns des autres et destinés à recevoir le fluide au niveau inférieur et à le déchar- ger au niveau supérieur, caractérisé en ce que le convoyeur comprend en une chaîne de godets (5, 21) cette chaîne passant au niveau supérieur sur une roue de l renversement (7, 25) tandis que sa partie inférieure est positionnée dans un réservoir de remplissage (1, 15) comprenant un dispositif (3) d'ali- mentation en fluide au niveau inférieur commandé en fonction du débit de fluide, de manière que du fluide soit délivré aux godets (10, 20) dans la section ascen- dante de la chaîne de godets. 2 - Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit dispositif d'alimentation commandé comporte uncoulisseau (3, 16) réglable verti- calement entre le niveau du fluide inférieur et le ré- servoir de remplissage, ce coulisseau comportant un bord de débordement (4, 16) sur lequel le fluide peut s'écouler jusque dans lesdits godets. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou - 2, caractérisé en ce que la chaîne est guidée par des galets de guidage (24) positionnés sur le côté de la -chaîne opposé au c8té d'arrivée du fluide, à proximi- té de cette arrivée de fluide. 4 - Dispositif selon la revendication 3, jO caractérisé en ce que lesdits galets de guidage (24) sont montés sur ledit coulisseau (lb) r4glable verti- calemenL. - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une seconde roue (6) de ron- versement de chaîne est disposée dans le réservoir 9 2488341 de remplissage. b - Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 2 à 5, caractérisé en ce que le bord de débordement (18) dudit coulisseau (Io) est élastique - et est positionné sur le trajet suivi par le bord extérieur desdits godets (20). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits go- dets (0) sont montés sur ladite chalne de manière à ne pas pouvoir tourner, tandis qu'au voisinage de ladite roue de renversement (25) au niveau supérieur, ladite chaîne est guidée par une roue auxiliaire (25') de ma- nièro que ladite chalne soit amenée dans une position dans laquelle les godets qui lui sont fixés peuvent se vider. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que les godets (10) sont montés sur ladite chaîne de manière à pouvoir pi- voter autour d'un point qui se trouve au-dessus de leur cehtre de gravité, un dispositif (11) étant prévu à proximité de la roue de renversement de niveau supérieur pour faire pivoter lesdits godets autour d'un axe de pivotement horizontal. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, caractérisé en ce que la chaînede godets est réglable en hauteur dans son ensemble.