Brevet FR2516191A1 — publié le 19830513

DESCRIPTION Les phénomènes et appareils présentement décrits sont basés sur un aspect nouveau de la loi d'équilibre des pressions dans les vases communicants. Cette loi est traditionnellement symbolisée sous la forme d'un tube en U (figure I). Les pressions à la base des colonnes (I) et (2) s'équilibrent par la communication (3). Dans la figure 2 la colonne (I) composée de mercure de densité I4 équilibre la colonne d'eau (2) quatorze fois plus haute. L'aspect nouveau dont il s'agit consiste à utiliser une suite de tubes en U,reliés entre eux de façon a forme une sinusoide, et contenant deux fluides de densités différentes, dont les seg ment s successifs sont alternés dans chaque tube et dans la sinusoide (figure 3). La colonne (2) équilibre le total des colonnes (IO),(I2), (I4), (I6). Les segments (II), (I3) et (I5) du fluide plus léger, dont la densité est supposée négligeable (de l'air par exemple entre des segments d'eau), servent de tampons transmetteur de pression-. Le segment d'eau (IO), suppose d'une pression de I, transmet cette pression par le segment d'air (II) au segment d'eau (I2) dont la pression propre de I, augmentée de I,de vient 2 Cette pression 2 est transmise par le segment (13) au segment (I4) dont la pression devient I + 2 = 3. Cette pression 3 est transmise par le segment (15) au segment (I6) dont la pression devient I + 3 = 4. La pression de ce segment (16), par la communication (3) s'équilibre avec la pression du tube (2) elle-meme de 4. En augmentant le nombre d'arcs de la sinusoide la pression du segment (I6) augmente proportionnellement et peut devenir très importante, selon les fluides utilisés, capable d'équilibrer un tube (2) d'autant plus long que le nombre d'arcs est grand. Cette possibilité d'obtenir des pressions importantes par l'addition de petits segments constitue l'essentiel de cet aspect nouveau. Elle peut être utilisée sous une forme statique ou dynamique. La forme statique représente un ressort fluide (liquide, gaz ou autre fluide), Ce terme de ressort synthétisant l'équilibre propre au tube en U et la pression obtenue par la multiplication des petits segments. Ce ressort peut agir "en tirant" aussi bien qu 'en possant", par son jeu de balance. Si la sinusoide employée est une spirale, outre cet effet de ressort, il est possible par la rotation de la spirale d'utiliser de façon dynamique les pressions cumulées des segments : il s'agit de la vis fluide (liquide, gaz ou autre fluide), ce terme de vis synthétisant la notion de spirale et de la force d'avancement ou de retrait qui résulte de sa rotation. I-Le ressort fluide La figure 4 représente un type ouvert. La colonne (2) est un reic;pient ouvert à l'air, communiquant par un tube 3 à une sinusoîde (I) dont les arcs supérieurs contiennent de l'air et les arcs inférieurs sont remplis d'un fluide plus dense, du mercure par exemple. Dans cette figure 4 l'appareil est aurepos : le mercure stéquilibre dans les arcs en U (IO), (II), (12), (I3), (I4), (I5). Si le récipient (2) est rempli de mercure (figure 5), sa pression supposée équivalente à 6 se transmet par- (3) à (I). Dans chacun des arcs (IO, (II), (I2), (I3), (I4), (15), Le mercure se déséquilibre de I de façon à opposer une résistance totale de 6. Une graduation de l'arc IO peut permettre la lecture de ce déséquilibre et un mesurage du volume, du-poids ou de -la densité du fluide du récipient (2). Ce type d'appareil peut opérer des fonctions de pesage, de jaugeage, de régulation, de soupape de sureté (lorsque la pression à la base de (2) dépasse les pressions cumulées de (I), la résistance est expulsée). Le type fermé est représenté au repos, figure Le réservoir (2) est rempli d'un fluide et muni d'un piston (20). Le fluide lourd de (I) -est en équilibre. Si une poussée est effectuée au piston (figure 7), le fluide lourd de (I) est desequilibré et résiste proportionnellement à la poussée. Si le piston est retiré (figure 8), le fluide lourd de (I) est déséquilibré en sens inverse et résiste proportionnellement au retrait. La sinusoide (I) a agi comme un ressort à tirer" et 11a pousser". Si le fluide léger est un gaz, le ressort est hydropneumatique, (on peut également envisager la fermeture de l'orifice (IOO) par une chambre de compression). Si le fluide léger est un liquide, le ressort est hydraulique. L'appareil peut réaliser les mêmes fonctions de pesage, jaugeage, régulation, soupape de suret, que le type ouvert, et en outre d'amortissage, de templin, et, d'une manière géniale, de toutes les fonctions qui peuvent être demandées à un ressort. Un tel appareil est silencieux et inusable. II - La vis fluide l'appareil Le type d'appareil permettant d'obtenir de façon dynamique un fluide sous pression (liquide, gaz ou autre fluide), est illustré figure 9. I1 se compose d'un tube en spirale (I), relié par un joint (3) à un tube vertical ou oblique (2). La spirale tourne autour d'un axe (4) dans un bâti (5). L'action mécanique de rotation sur l'axe et la spirale est symbolisée par la manivelle (6). Fonctionnement (type ouvert) L'appareil est plongé dans l'eau jusqu'au niveau de l'axe. Trois tours de manivelle dans le sens des aiguilles d'une montre remplissent d'eau la moitié inférieure de chacune des spirales (IO), (II), (I2), (figure IO). Lors des tours de manivelle suivants les arcs d'eau (IO), (II), (I2), déséquilibres par la rotation, exercent une poussée cumulée qui fait monter l'eau et l'air dans le tube vertical (2). Cette montée offre aux segments d'eau de la moitié inférieure de la spirale une résistance progressive, et les verticalise à mesure que l'eau monte. Lorsque la colonne d'eau dans le tube (2) atteint la pression cumulée des segments d'eau (IO, (II), (I2), l'eau dans l'appareil a la position extreme illustrée dans-la figure II. Puissance de l'appareil La puissance de l'appareil dépend de la pression au joint (3), du volume d'une demi-spire, de la vitesse de rotation. La pression est proportionnelle au diamètre intérieur de la spirale D (figure II) et au nombre de spires Pression = D x N. Le volume d'une demi-spire est proportionnel au diamètre D et à la surface de la sectiondu tube, dont le diamètre intérieur sera symbolisé par d. Une valeur approchée en est donnee par D x d2. En faisant abstraction des densités des fluides, de la vitesse de rotation, et des coefficients d'ajustement, la puissance peut etre définie par la formule Puissance = pression x volume I/2 spire = D x N x D x d2 = |N D2 d | Elle est notamment proportionnelle aux carrés : - du diamètre de la spirale, - du diamètre intérieur du tube. Les meilleurs résultats sont obtenus avec un grand diamètre de-spirale et un tube de section importante. Un exemple de puissance Un tube d'un centimètre de diamètre est enroulé en trente spires de 30 centimètres de diamètre. I1 peut être contenu dans un cube de 30 cm d'arête. Si les fluides sont le mercure et l'eau, sa puissance maximum est égale à une colonne d'eau de I4 x 30 x 30cm = I26 mètres. Si les fluides sont l'eau et l'air, la puissance est égale à une colonne d'eau de 30x 30 cm = 9 mètres. Lorsqu'on sait que Pascal a fait éclater un tonne-au par la pression d'un tube vertical d'environ 6 mètres, on a une idée de la puissance possible. Fonctions Les fonctions de l'appareil, outre qu'il est un ressort fluide dont les fonctions ont été décrites ci-dessus, sont des fonctions dynamiques propres telles que - fonction de pompage et ses composants (aspiration et formation de vide, refoulement et compression), - commande à distance, - volumétrage, distribution proportionnée, - démultiplication de lténergie, - accumulation, transfert, conservation de lténergie. III - Fonctions de la vis fluide Fonction de pompage L'appareil decrit figure 9 est une pompe de ty ouvert dont l'aspiration est en (IO) et le refoulement en (3), la rotation de la spirale produit dans le tube vertical (2) un ef de pression symbolisé par le jet (21) de la figure 11. Tout ce qui a été dit de "la vis fluide" peut s'appliquer à cette pompe, notamment en ce qui concerne la puissance. Ce type de pompe, formé d'un simple tube, silencieux, inusable, sans entretien, convient particulièrement lorsque des volumes important de spirales sont possibles. Fluides utilisables Tous les liquides, gaz et autres fluides peuve être pompés (mercure, métal en fusion, pétrole, huile, acide, eau air, hydrogène, etc... En outre, cette pompe,constituée d'un simple tube sans piston ni soupape, peut aspirer et refouler des fluides hétérogènes tels que : pétrole brut, eau + feuilles et roseaux, égoûts desvilles, boues, vidanges, béton, etc... Les deux critères principaux d'utilisation semblent donc être : volume important, hétérogénéîté, comme dans les cas suivants station de pompage de marais, pompage deségouts des villes, station d'épuration, station thermales chateaux d'eau horizontaux, oléoducs, pompes à hydrogène ou hélium, Des exemples en sont développés ci-après Pompage fermé L'appareil peut fonctionner en milieu fermé pour ne pomper. que l'un des deux fluides. L'appareil de la figure I2 est destiné au pompage du fluide léger seul. I1 comprend Un- compartiment étanche (I) contenant les deux fluides et la vis fluide. L'aspiration du fluide léger extérieur se fait en IO. La spirale aspire tantôt le fluide lourd, tantôt le fluide léger, et les refoule dans le compartiment étanche (2). Le fluide léger est expulsé sous pression par l'orifice(20Y Un tube vertical (21), plongeant dans le fluide lourd assure son retour en (I). Ce tube est réglable en hauteur, en fonction de la pression voulue du compartiment (2). L'appareil de la figure I3 est identique, sinon que l'entrée II aspire le fluide lourd, refoule en(20. Le tuyau (20), réglable, assure par le bas le retour du fluide léger en I. Cet appareil pompe le fluide lourd seul. L'appareil de la figure I4 comporte une vis fluide dans chaque compartiment. I1 peut fonctionner au moyen de vannes (7), soit pour pomper le fluide lourd seul, soit pour pomper le fluide léger seul. I1 est réve.rsible,.l'aspiration pouvant devenir refoulement et réciproquement. Les quatre cas de figure résultant des deux propriétés ci-dessus sont schématisées par le diagramme de la figure I5. Fonction de commande à distance Deux tapes d'appareil peuvent transmettre des commandes à distance > l'un sous forme linéaire, l'autre sous forme rotative. L'appareil de la figure I6 comprend une vis fluide réversible (I), un tuyau de transmissions de la pression (3) > un vérin (20), Se lon le sens de rotation de la manivelle, le verin est soit posé soit tiré, la commande peut être pneumatique hydro-pneumatique ou hydraulique, selon le type de vis fluide et les fluides utilisés. L'appareil de la figure I7 transmet à distance un mouvement rotatif. La vis fluide réversible (I) transmet à distance par (3) les fluides lourd et léger à uneautre vis fluide réversible (2). Les segments de fluide lourd de la spirale (2 ), déséquilibrés par cette poussée, se verticalisent, déplacent le centre de gravité de la spirale, entrainent sa rotation autour de l'cxe (4) dont la force motrice peut être utilisée à distance. Dans cette rotation, les segments alternés de fluide lourd et leger se reconstituent dans la spirale (2). D'autrestypes sont possibles, par aspiration par exemple Démultiplication de l'effort L'appareil décrit figure 16 agit comme un vérin. Une spirale (I) de grand diamètre et à nombreuses spires, mais dont la section du tube est petite, permet un effort puissant avec une énergie mécanique faible,(éolienne, etc...) Fonction de volumétrage - distribution proportionnée Reprenons la figure 9. A chaque tour de manivelle, le tube (2) débite une quantité égale de fluide lourd et de fluide léger. En appliquant un compte-tour sur l'axe (4), le volume peut être enregistré comme à une pompe å essence traditionnelle. En montrant ou baissant l'appareil par rapport au niveau du fluide lourd, la proportion des deux fluides débités par (2), se modifie, d'où une possibilité de distribuer deux fluides dans une proportion donnée, pour un embouteillage par exemple. Accumulation, transfert, conservation de l'énergie L'appareil de la figure 9 est un accumulateur d' energie. Au niveau de l'impulsion méwnique, l'action de la manivelle peut être discontinue, interrompue. Chaque fragment d'impulsion engendre une fraction de segment d'eau vertical. La-spirale juxtapose ces fragments, les additionne (autre forme d'accumulation). Ces deux aspects présentent,comme celui de démultiplication de l'effort, un intérêt pour l'utilisation d'én ergies naturelles renouvelables, dont la dispersion rend difficile l'exploitation industrielle. Un exemple détaillé en sera donné au chapitre V. Enfin, lténergie totalisée des segments de la spirale est transférée par (3). Si cet orifice est fermé pour offrir une résistance, l'appareil devient un véritable chateau d'eau horizontal, dont la position limite est celle de la figure Il. IV - Applications industrielles D'une manière générale, les types d'appareil decrits ci-dessus peuvent plus ou moins réaliser toutes les fonctions utilisant un ressort, une pompe, un refoulement, une aspiration, une mise en réserve. -Certaines installations particulières vont être données en exemple. Jauge de réservoir (figure I8) L'ensemble se compose - d'un réservoir (2), (réservoir à essence de voiture, ou à vin, citerne à mazout, citerne à eau, etc...), - d'un ressort fluide (I), dutype décrit à la figure 4, contenant du mercure comme fluide lourd, et de l'huile comme fluide léger, - d'un fin tuyau de cuivre (3) rempli d'huile, se terminant au fond du réservoir (2), par une membrane souple (30), - d'une graduation (IO) permettant de lire en permanence le déplacement du mercure selon la hauteur du liquide du réservoir. Soupape de sureté (figure 19) L'appareil se compose - d'un tube (3), recueillant en (2) la pression de l'organe à contrôler, - d'un ressort fluide (I). Lorsque la pression transmise en (2) dépasse un seuil dangereux, lessegments de fluide lourd (huile ,eau ou mercure etc...), sont expulsés , leur pression cumulée maximum ayar été calculée de façon à être égale à ce seuil. Le ressort fluide (I) est une spirale, en vue de sa recharge. Fermeture automatique d'une porte (figure 20) L'ensemble comprend - une porte (200),de magasin par exemple, reliée à un vérin (20), - un tube de transmission (3) rempli d'huile, - un ressort fluide (I) du type statique rempli de mercure et d'huile. Au repos, le mercure est en équilibre , la po: fermée.Toute ouverture de la porte dans un sens ou l'autre déséquilibre le mercure qui, en reprenant son équilibre, tient toujours la porte fermée. L'appareil est silencieux, inusable et sans entretien. Amortisseur de voiture Plusieurs types sont possible La figure 21 représente un amortisseur double (de voiture automobile par exemple), comprenant Le piston (20) et le ressort fluide (I) amortissent les chocs reçus du sol. Le piston (21) et le ressort fluide (IO) amortissent le choc amorti reçu du vérin (2). La figure 22 est un amortisseur compose dont la suite peut être allongée à volonté. Le piston (2000) qui reçoit le choc brut est amorti par le ressort fluide I00. Le choc amorti du vérin(200) est amorti par le ressort fluide tIO). Le choc amorti du choc amorti est amorti par le ressort fluide (I), etc... Ces amortisseurs peuvent être hydro-pneumatiques (huile, air), si un volume suffisant est possible (dans la carcasse tubulaire du côté d'une voiture par exemple), ou hydraulique, (mercure, huile), au cas contraire. Les orifices II,IOI, IOOI, du ressort fluide peuvent être munis d'une chambre -de compression pneumatique. Escalier à vérin pour handicapé (figure 23) I1 se compose de - plate-forme à vérin (2), (20), (200), - pompe fluide (I), (IO), (IOO), Fermeture et ouverture à distance d'une porte (figure 24 L'ensemble comprend - une pompe'fluide réversible (I) contenant deux vis fluides, de l'eau et de l'air, - une conduite pneumatique (3), - un vérin (20) ouvrant ou fermant la porte. Circulateur d'eau chaude oufroide (figure 2-5) - compartiment étashe (I) contenant une vis fluide de l'eau (ou autre liquide) et de l'air, - aspiration de l'eau (IO), - chambre étanche de refoulement (2), - refoulement de l'eau (21), - retour du fluide léger (20), réglable en hauteur selon la pression voulue, - bloc moteur (6). Gonfleur, Compresseur, circulateur d'air, aérosol, pompe à vide (figure 26) Tous ces appareils sont du meme type. L'appareil dessiné figure 26 est un gonfleur, type gonfleur de pneumatique comprenant - compartiment entache (I) contenant une vis fluide, du mercure (ou autre liquide pour des pressions moins importantes et de l'air, - aspiration de l'air ( IO), - chambre étanche de compression (2), - refoulement de l'air (20), - retour du mercure (21) réglable en hauteur. La hauteur est préréglée en fonction de la pression de gonflage voulue.La pression dans (2) arréte de croltre lorsque le niveau voulu est atteint, - bloc moteur (6), Aspirateur (figure 27) I1 comprend - chambre d'aspiration (I) contenant une vis fluide, du mercure (ou un autre liquide) et de l'air, - bloc moteur (6), - semelle d'aspiration (IOO), - tiroir à poussière (I000), - refoulement d'air (20), décollant les matières à aspirer et aidant l'aspiration. - retour du fluide lourd (21). Appareil relativement silencieux ne remuant pas la poussière en raison du circuit d'air fermé. St-ation de pompage du marais(figure 28) Le dessin de la figure 28 représente, - la coupe d'un marais et d'une digue (3), - une vis fluide (I) du type ouvert de la figure 9 dont l'axe (4) est au niveau de l'eau d'un fossé, - un tuyau de refoulement au delà de la digue (2), - une éolienne à axe vertical ou autre source d'ene-rgie (6), Chateau d'eau horizontal (figure 29) L'installation comprend - une vis fluide (I) plongeant jusqu a son axe dans un fleuve ou une réserve d'eau, - une prise d'eau sous -pression (21), Un tube plastique d'un mètre de diamètre enroulé en6spires de 6 mètres de diamètre, c'est à dire représentant un cube de 6 x 6 équivaut environ à un chateau d'eau de 4 m3 50 à 3m de hauteur, 2 m3 25 à 6 m de hauteur, Im3 I2 å I2 m de hauteur. Oléoducs (figure 30) L'oléoduc comprend des séries de vis fluides reversibles (I) et de pipe line (3). V - Utilisation de l'énergie des vagues marines La présente invention a été découverte en recherchant à utiliser l'énergie des vagues marines. Les vagues marines sont des réserves naturelles d'énergie accumulées par divers facteurs cosmiques. Les personnes sensible au "mal de mer" peuvent se rendre eompte de la puissance de cette énergie qui soulève et retombe des bateaux de dizaines de tonne comme un fétu de paille. Mais comment la récupérer, lui faire "barrage". La description de l'appareil conçu à cet effet permettra de développer les propriétés du système. L'appareil dessine figure 3Ivu par dessus et 32 en coupe vertical, se compose - d'un bâti flottable, triangulé (2), - de vis fluides ouvertes (I) analogues à celles de la figure 9 appelées "escargots", - de flotteurs (60) et (61). Fonctionnement de l'escargot (figure 33) Autour de l'axe creux (4) de l'escargot (I), les flotteurs oscillent selon les mouvements des vagues. Le flotteur (60) est léger et agit en montant sur la crémaillère (22) de l'escargot, au moyen du cliquet (600). Lorsque la vague descend, le cliquet progresse vers le bas sur la crémaillère. L'escargot est maintenu en position stable par rapport au bâti quireprésente une fore d'inertie importante)par parle cliquet (200). Lorsque la vague remonte le mouvement recommence. Le flotteur (61) est un flotteur lourd. I1 flotte, mais son poids est important. Il agit sur l'escargot en descendant, par sa masse. L'ensemble des oscillation5 des deux flotteurs crée un mouvement rotatif discontinu dans le sens de la flèche. Ce mouvement est créateur de segments d'eau de mer dans l'escargot dont la pression cumulée est transmise par l'axe (4). La vitesse de rotation est lente et discontinu mais le diamètre de l'escargot et du tube peut etre important, de sorte qu'une grande puissance peut etre développée. Comment est-ell accumulée, conservée et transmise ? (figure A L'axe (4) débite un flux composé moitié d'eau de mer, moitié d'air, dans un compartiment (20). La partie supérieure du compartiment, remplie d'air, communique à la partie inférieure du- bati (200), ouverte à la mer au point (2000). La partie inférieure du compartiment (20) rempl ie d'eau communique à la partie supérieure du bati(2I0), ouverte à l'air au point (2I00). Lorsque la pression augmente dans les escargot l'eau monte dans le tube (2IO) et l'air baisse dans le tube (200). Les niveaux (2IOI et (200I) sont symétriques par rapport au niveau de la mer en raison de l'é quilibre des pressions. Lorsque l'eau arrive au point (2I00), elle agi comme une chute d'eau sur une turbine à eau (2I02). Lorsque l'air est comprimé au point (2000), il actionne la turbine à air (2002). On peut concevoir une turbine dont le rotor soit la turbine à eau et le "stator" la turbine à air, tournant en sens inverse. La différence de hauteur entre les points (2I00 et (2000)peut etre de l'ordre de IO à 20 mètres équivalent a une chute d'eau correspondante. En cas d'arret momentané du mouvement marin, l'eau reste au niveau (2I00) et l'air au niveau (2000), soit à forte pression, et prêt à repartir lorsque le mouvement reprend. Cet appareil illustre donc les capacité d'accumulation et le conservation d'énergie du système permettant la concentration d'une énergie utilisable à partir d'énergies disséminées. Les appareils décrits ci-dessus composeras d'un simple tube métallique ou plastique sans pistonnai soupape, .sans entretien, inusable, peuvent économiser des énergies la où ltelectronique,ou autre système compliqué,serait une source de gaspillage. Tout ce qui précède est basé sur un principe unique constituant un des aspects de la loi d'équilibre et d'addition despressions des fluides pouvant se formuler ainsi a) deux fluides étages régulièrement dans un tube sinusoïdal ou une spirale, s'équilibrentdans les segments d'arcs inférieurs du fluide lourd. b) déséquilibrés, par une poussée, s'il s'agit d'une sinusoïde, par une poussée ou une rotation s il s'agit d'une spirale, les arcs lourds additionnent leur pression par la transmission du fluide léger. Le dernier arc dans le sens du rééquilibrage cumule une pression égale à la somme du déséquilibre de chaque arc lourd. De nombreux autres aspects restent à découvrir. Cette loi peut également expliquer des phénomènes d'ordre cosmique ou psychologique. La puissance des effets de la loi d'addition est étonnante. Donnez-moi un tube assez long, assez gros, assez fort, et je soulèverai la terre. REVENDICATIONS RESSORT FLUIDE pour amortissement de vibrations, chocs ou de mouvement de structure similaire comprenant un vase communicant caractérisé par un tube sinusoïdal contenant deux ou plusieurs fluides (liquide, gaz ou autre), de densités différentes, étagés régulièrement, le fluide lourd dans les arcs inférieurs, le fluide léger dans les arcs superieurs. Au r-epos, les arcs inférieurs forment autant de tubes en U dans lesquels le fluide lourd est en équilibre. Une pression ou dépression P à l'une des extrémités du tube sinusoidal entraine un déséquilibre p de chacun des n arcs lourds qui s'écrit Soit p = P d'où la possibilité d'équilibrer n une pression importante par une addition de petites pressions, soit P = n p , ce qui permet d'obtenir des pressions importantes à partir de petites pressions. - C - ressort fluide selon la revendication - I -, pour la création ou lûtilisation de pressions ou dépressions, comprenant une VIS FLUIDE caractérisée par un ressort dans lequel le tube sinusoïdal est constitué par une spirale. La rotation de la spirale déséquilibre les arcs du fluide lourd d'une pression p. n étant le nombre de spires, la pression et dépression P obtenue aux extrémités de la vis fluide est P = n p inversement, une pression ou dépression P à l'extrémité de la vis fluide engendre, par le déséquilibre, p x n des arcs lourds, un mouvement de rotation de la spirale.