Brevet FR2819859A1 — publié le 20020726

PROCÉDÉ ET DISPOSITIFS D'EXTRACTION D'UN LIQUIDE EN MOUVEMENT À L'INTÉRIEUR D'UNE CONDUITE DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de l'extraction de l'eau et de l'exploitation de cette eau extraite et notamment aux adaptations permettant d'exploiter les effets d'une pression et notamment de la pression atmosphérique sur un liquide tel que de l'eau. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR Une des applications pratiques connues pour transvaser un liquide est constituée par le principe du siphon qui met en oeuvre classiquement un tube ou un tuyau recourbé en forme de U inversé qui assure le passage d'un liquide d'un niveau à un autre plus bas, en l'élevant d'abord au-dessus du niveau le plus haut. Il est connu qu'une fois amorcé, un siphon ne nécessite aucune forme d'énergie additionnelle quelle qu'elle soit. Jusqu'à ce jour, aucun procédé n'a vu le jour pour extraire en quantité, l'eau d'un siphon sans désamorcer celui-ci. Il existe dans l'art antérieur des dispositifs assurant la récupération de l'énergie cinétique de l'eau passant par un dispositif de siphon à des fins de mise en mouvement d'une turbine présente à l'extrémité de sortie du liquide. Néanmoins, ces dispositifs ne sont que de simples mises en oeuvre du principe de siphon et de la récupération de l'énergie accumulée par l'eau dans sa chute telle que cela se réalise sur les centrales hydro-électriques. Ces dispositifs sont dépendants d'un apport en eau et n'exploitent que partiellement les possibilités d'un siphon qui assure une montée de liquide à un niveau supérieur au niveau de l'eau présente aux deux extrémités. DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet état de fait, le demandeur a mené des recherches visant à exploiter l'écoulement autonome d'un siphon à des fins d'extraction du liquide à un endroit précis du siphon afin d'en exploiter les propriétés et plus généralement d'extraire un liquide en mouvement à l'intérieur d'une conduite. Selon la caractéristique principale de l'invention, le procédé d'extraction de liquide imaginé par le demandeur est remarquable en ce qu'il consiste à extraire une partie du liquide passant par la conduite en lui substituant un fluide en exploitant l'énergie de mouvement du liquide sans arrêter la circulation du liquide. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ledit fluide se substituant au liquide est constitué par de l'air qui a les avantages évidents d'être un mélange gazeux disponible gratuit. Ce procédé est particulièrement simple. L'invention imaginée par le demandeur assure l'extraction d'une partie de cette eau passant par la conduite sans désamorcer le mouvement de celle-ci. A cette fin, le demandeur se propose de substituer le volume d'eau prélevé par un mélange gazeux des plus courants à savoir, l'air. Le procédé d'extraction imaginé par le demandeur est remarquable en ce qu'il permet d'assurer non seulement l'extraction du liquide en mouvement mais de ne nécessiter qu'un effort minime pour réaliser cette extraction. Ainsi, au débit d'eau auquel vient s'ajouter un débit d'air forcé dans la conduite, vient correspondre un débit d'air et d'eau en extrémité de conduite auquel vient s'ajouter un débit d'eau soutiré ou prélevé. Aussi, lorsque le procédé d'extraction est appliqué à une conduite utilisant le principe du siphon, l'eau ne s'arrête jamais de couler tant que la première extrémité de la conduite est alimentée en eau et que le niveau d'eau dans le réservoir de sortie reste suffisamment plus bas que le niveau du réservoir d'entrée d'eau compte tenu de la quantité d'eau extraite. Le procédé de l'invention devient ainsi un procédé de pompage ne nécessitant aucune énergie extérieure à celle mise en oeuvre dans un siphon. Bien entendu, les difficultés auxquelles a été confronté le demandeur résident principalement dans l'extraction du liquide avec un minimum d'effort, sans désamorcer et sans arrêter la circulation de ce dernier ainsi que dans la mise en mouvement du liquide et dans la capacité de prélever une certaine quantité de liquide. Les solutions apportées pour résoudre ces difficultés constituent également des objets de l'invention. De même, la mise en oeuvre d'un tel procédé est réalisée par un dispositif également, objet de l'invention qui sera décrit plus en détails ci-après. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, plusieurs modes de réalisation d'un procédé d'extraction de liquide en mouvement à l'intérieur d'une conduite notamment d'eau et d'un dispositif permettant de le mettre en oeuvre, conformes à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Les figures la, lb, lc, Id, le, constituent des vues schématiques en coupe expliquant le procédé d'extraction sans effort de liquide, objet de l'invention, La figure 2a est une vue en coupe de côté de détail d'un mode de réalisation du dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé d'extraction d'eau, objet de l'invention, La figure 2b est une vue en coupe de dessus de l'élément mobile du dispositif illustré en figure 2a, La figure 3 est une vue de côté de détail en coupe d'un deuxième mode de réalisation du dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention, La figure 4 une vue d'ensemble schématique d'un mode de réalisation d'une application du procédé de l'invention se basant sur un principe de siphon. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Tel qu'illustré sur les figures, le procédé d'extraction d'eau consistant à extraire une partie du liquide par exemple de l'eau passant par une conduite 100 en lui substituant un fluide tel que de l'air en exploitant l'énergie de mouvement du liquide sans arrêter la circulation du liquide est mis en oeuvre par un dispositif référencé D dans son ensemble. Tel qu'illustré sur le dessin de la figure la, le principe du procédé d'extraction s'applique à une conduite 100 formant siphon dans laquelle s'écoule de l'eau dont le mouvement est illustré par les flèches F. Associé à cette conduite, un dispositif extracteur référencé D dans son ensemble présente un élément mobile 210 se déplaçant dans une chambre fixe 200 venant en communication avec la conduite 100. Une extrémité de l'élément mobile 210 est soumise à la pression atmosphérique symbolisée par les flèches référencées P. Sous l'action de la pression atmosphérique, l'élément mobile 210 est poussé à l'intérieur de la conduite 100 du fait que cette dernière est soumise à une pression inférieure. Ainsi, le mouvement de l'élément mobile a été assuré avec un minimum d'efforts. Sur cette base, le demandeur a mené des recherches suivant les évolutions décrites ci-après : Comme illustré sur le dessin de la figure lb, l'élément mobile 210 se déplaçant dans la chambre fixe 200 est ménagé d'un compartiment 211 lequel vient, une fois l'élément mobile 210 poussé vers l'intérieur de la conduite 100 par la pression atmosphérique, se placer sur la trajectoire de l'eau en mouvement. Ainsi, dans la mesure où ce compartiment 211 a été rempli d'air sans que l'atmosphère de la conduite 100 ne soit en contact avec l'atmosphère extérieure, l'élément mobile 210 vient intégrer toujours avec un minimum d'effort dans son mouvement un volume d'air dans le débit de l'eau qui l'entraîne sous forme de bulles. La figure le illustre un dispositif D adoptant deux éléments mobiles 210 lesquels se déplacent dans des chambres 200 venant en communication avec l'intérieur de la conduite. Les deux éléments mobiles sont chacun soumis à une de leurs extrémités 210 à la pression atmosphérique et sont donc poussés vers l'intérieur de la conduite 100. La figure ld illustre une évolution des deux organes mobiles qui sont liés mécaniquement pour n'en former qu'un seul et qui forment entre leurs deux extrémités intérieures une chambre 211, les deux extrémités de l'élément mobile 210 recevant la pression atmosphérique sur chacune de ses faces extérieures, celle-ci s'annule et l'ensemble mobile 210 est en équilibre et le déplacement de ce dernier ne requiert que l'effort nécessaire au déplacement de la masse de ce dernier ce qui constitue un effort minime. Ces recherches et évolutions ont amené le demandeur à établir un procédé d'extraction remarquable en ce qu'il consiste à faire déplacer à l'intérieur de la conduite 100 et transversalement à la direction d'écoulement du liquide (flèches F), un élément mobile 210 ménagé de chambres 211 et communiquant avec l'extérieur de la conduite 100 de sorte qu'au moins deux parois desdites chambres 211 soient soumises à la même pression extérieure (équilibre) et que l'étanchéité de la conduite soit garantie. Ce procédé est mis en oeuvre par le dispositif D illustré en figure le, et est remarquable en ce que l'élément mobile 210 est ménagé de plusieurs chambres 211 qui, dans un mouvement alternatif de va-et-vient viennent forcer une quantité d'air dans la conduite 100 et simultanément extraire à l'opposé une quantité d'eau vers l'extérieur de la conduite 100. Ce dispositif D est constitué par un distributeur formé d'une chambre 200 comprenant au moins un élément mobile 210 qui, dans son mouvement, assure simultanément la dérivation régulière et ponctuelle de l'eau vers l'extérieur et le remplacement du volume prélevé par un volume d'air, tout en permettant la continuation du mouvement de l'eau. Selon le mode de réalisation illustré, l'eau chute dans un bac 300 dans lequel est stockée l'eau soutirée. L'eau soutirée peut être exploitée pour assurer l'irrigation de surfaces agricoles, le dispositif mis en place ayant alors une fonction de pompage. Sur la base d'un élément mobile 210 à mouvement en translation à l'intérieur d'une chambre 200 rectiligne, le demandeur a avantageusement imaginé de réaliser un élément mobile 210 adapté à un mouvement rotatif tel celui illustré sur le mode de réalisation de la figure 2a, dans lequel le dispositif D est constitué par un élément mobile rotatif 210 dit"rotor"et traversé par au moins une buse liée à la conduite 100 de façon à assurer l'échange entre une quantité d'air forcée dans la conduite 100 et une quantité d'eau extraite. Selon le mode de réalisation illustré, le rotor 210 est ménagé à intervalles angulaires réguliers de chambres 211 qui viennent périodiquement déplacer par son mouvement de rotation un volume d'eau passant à un instant donné, dans la portion constituant la conduite 100 ménagée dans le distributeur et définie entre les deux orifices d'entrée et de sortie de façon à le faire passer à l'extérieur du tube et à le remplacer par un volume d'air de remplacement venant entre les deux orifices. A cette fin, comme illustré sur le dessin de la figure 2a, le rotor 210 est constitué par une couronne cylindrique traversée à intervalles angulaires réguliers de chambres 211 qui viennent croiser, dans leur mouvement rotatif, la section de la conduite d'eau 100 représentée en traits mixtes. La vitesse de rotation dudit rotor 210 associée à la vitesse de chute de l'eau et au mouvement perpendiculaire de la chambre 211 par rapport au flux d'eau, permet d'extraire une partie de l'eau passant par la chambre 211 au moment où celle-ci traverse la conduite. Cette eau, grâce au mouvement de rotation continu du rotor 210 et des chambres 211 le composant, vient chuter dans le bac 300 disposé de part et d'autre et au-dessous de la section de conduite 100 traversée. Du fait que les chambres 211 traversent sans arrêt le rotor 210, un passage d'eau est toujours présent au niveau de l'intersection de la conduite avec ledit rotor 210, ce qui permet de ne jamais arrêter la circulation de l'eau. Ainsi, lorsque l'air de l'extérieur présent dans les chambres 211 vient se positionner au niveau de la section de la conduite 100, ce dernier est chassé vers le bas. Bien entendu, les chambres 211 ménagées dans le rotor 210 adoptent un écartement et une ouverture assurant une étanchéité continue entre l'extérieur et l'intérieur de la conduite 100 de façon à ce que seule la quantité d'air amenée au niveau de la section de la conduite 100 soit forcée. En effet, toute communication additionnelle avec l'extérieur aurait pour conséquence de faire entrer plus d'air que prévu dans la conduite 100, ce qui aurait pour conséquence de créer un appel d'air dans le circuit de liquide formé par la conduite 100 ou de désamorcer le siphon lorsque celui-ci est mis en oeuvre. Aussi, l'étanchéité doit être constante notamment au niveau de la zone de communication entre les chambres 211 de l'élément mobile 210 et l'intérieur de la conduite 100 en garantissant le contact des parois des chambres 211 avec des sabots d'étanchéité 230 et 240 prévus à cet effet en entrée et sortie du dispositif D de sorte que le seul volume d'air venant en communication avec l'intérieur de la conduite 100 soit celui présent dans les chambres 211 venant de l'extérieur. Au moins deux parois de chambre 211 sont soumises à la pression atmosphérique P lorsque au moins une chambre 211 se trouve au niveau de la conduite 100, le rotor est alors équilibré et l'extraction de l'eau par le dispositif D ne nécessite pas beaucoup d'efforts. Ainsi, par exemple, selon le mode de réalisation illustré en figure 2a, la rotation du rotor 210 est mise en oeuvre par un dispositif de transmission de mouvement rotatif dont l'élément moteur est constitué par une hélice 212 présente en amont du dispositif extracteur D et dont le mouvement de rotation assuré par le passage de l'eau est repris par une roue dentée qui lui transmet son mouvement. Ce mode de réalisation constitue un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention avec un rotor commandé par un mode d'énergie quelconque. Selon un autre mode de réalisation préféré, dite "avec rotor autonome"mais non limitatif illustré par le dessin de la figure 3, le rotor 210 est préformé de sorte que les chambres 211 le composant, adoptent des parois en pente ayant la fonction de pales sur lesquelles vient se projeter l'eau qui, du fait de l'inclinaison des pales, assure par son passage la rotation autonome de l'élément mobile 210. La réalisation des parois des chambres 211 en forme de pales permet d'envisager un dispositif extracteur D complètement autonome ne nécessitant pas d'actionneur pour assurer sa rotation ou de chaîne de transmission telle celle décrite dans le mode de réalisation précédent. Le nombre d'entrées et de sorties de conduites 100 de liquide, définies dans le dispositif D n'est pas limitatif et dépend des dimensions du rotor 210 par rapport au diamètre de la conduite 100. Ainsi, par exemple, le demandeur a établi qu'un minimum de deux entrées/sorties était recommandé pour que l'extraction d'eau soit efficace. Dans une application du dispositif D illustrée sur le dessin de la figure 4, la conduite 100 est disposée en U renversé dont les deux extrémités communiquent avec deux réservoirs de niveaux différents de sorte que le mouvement du liquide soumis à la pression atmosphérique soit assuré par la mise en oeuvre d'un principe de siphon. Ce siphon est mis en place entre un premier réservoir d'eau dans lequel se trouve le point d'entrée A du liquide dont le niveau atteint une certaine hauteur et un deuxième réservoir d'eau au-dessus duquel se trouve le point d'arrivée B du liquide et dont le niveau est inférieur au premier, configuration pouvant se retrouver sur toute retenue d'eau. Ce siphon est mis en oeuvre au moyen d'une conduite 100 dont une première extrémité 110 se trouve plongée dans le premier réservoir repéré par le point A et une deuxième extrémité 120 s'ouvre sur ledit deuxième réservoir repéré par le point B. Bien entendu, la pression atmosphérique référencée P s'applique au niveau de la surface de l'eau du réservoir A ainsi qu'au niveau de la surface de l'eau du réservoir B. Les flèches F symbolisent le sens de déplacement de l'eau. REVENDICATIONS 1. Procédé d'extraction d'un liquide en mouvement à l'intérieur d'une conduite (100), CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à extraire une partie du liquide passant par la conduite (100) en lui substituant un fluide en exploitant l'énergie de mouvement du liquide sans arrêter la circulation de celui-ci dans la conduite (100). 2. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit fluide est constitué par de l'air. 3. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE la conduite (100) est disposée en U renversé dont les deux extrémités communiquent avec deux réservoirs de niveaux différents de sorte que le mouvement du liquide soumis à la pression atmosphérique soit assuré par la mise en oeuvre d'un principe de siphon. 4. Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il est constitué par un distributeur (D) comprenant au moins un élément mobile (210) compartimenté qui, dans son mouvement, assure simultanément la dérivation régulière et ponctuelle du liquide vers un orifice d'évacuation vers l'extérieur et le remplacement du volume prélevé par un volume de fluide à des fins de continuation du mouvement du liquide. 5. Dispositif selon la revendication 4, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit distributeur (D) est du type à tiroir et vient périodiquement déplacer par un mouvement de translation, un volume d'eau passant à un instant donné, dans la portion de conduite (100) ménagée dans le distributeur (D) et définie entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie de façon à le faire passer à l'extérieur de la conduite (100) et à le remplacer par un volume de fluide de remplacement venant entre les deux orifices. 6. Dispositif selon la revendication 4, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit distributeur (D) est du type rotatif et vient périodiquement déplacer par un mouvement de rotation, un volume d'eau passant à un instant donné, dans la portion de conduite (100) ménagée dans le distributeur et définie entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie de façon à le faire passer à l'extérieur de la conduite (100) et à le remplacer par un volume de fluide de remplacement venant entre les deux orifices. 7. Dispositif selon la revendication 6, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE l'élément mobile (210) dudit distributeur rotatif (D) est constitué d'une turbine dont les pales assurent le cloisonnement des portions d'eau et de fluide passant dans le distributeur (D) et sont orientées de façon à ce que le déplacement de l'eau en assure le mouvement de rotation autonome.