Brevet FR2926853A1 — publié le 20090731

-1- La présente invention concerne un dispositif écologique fermé autonome à double compartiment liquidien (air et eau par exemple) permettant de fournir de l'énergie mécanique et donc de l'énergie électrique aussi bien de façon continue que discontinue sans apport ni source énergétique particulière pouvant servir à une multitude d'applications privées ou industrielles ou non industrielles. Actuellement, les différents dispositifs existants (hydrauliques et autres) nécessitent soit un système d'entrée et d'évacuation d'un fluide principal soit une source d'énergie quelconque polluante ou non polluante et qui ont un certain coût. Parfois, on est confronté à une contrainte géographique. En effet, certains systèmes ne sont réalisables que sur le trajet d'une source d'air ou d'eau permanente, sur une rivière ou au bord de la mer pour les systèmes hydrauliques. Les intérêts de ce système sont d'ordre énergétique puisqu'on peut fournir de façon continue de l'énergie mécanique et électrique avec des puissances variables répondant aux convenances de chacun aussi bien à petite échelle qu'à l'échelle industrielle. Les intérêts sont d'ordre écologique puisque l'eau et de l'air sont relativement accessible à tous et en cas d'incident, on aura à gérer qu'une fuite d'eau ou d'air sans risque de pollution. Les intérêts sont d'ordre économique puisque l'eau et de l'air sont relativement accessible à tous et pas aussi coûteux que les autres sources d'énergie tels que le gaz ou le pétrole ou l'électricité. Le dispositif (1) est basé sur un système fermé permettant une bascule alternative d'un fluide 1 (eau par exemple) dans un sens puis dans l'autre sur un autre fluide 2 (air par exemple) moins dense et plus léger qui le maintient en position instable de façon continue. Pour cela, il suffit de positionner un élément séparateur (Boxes 1&2) à la jonction des deux fluides et de limiter la zone d'oscillation de telle sorte que la gravité agisse toujours sur le boxe haut situé pour le faire descendre qui agit sur l'autre boxe par l'intermédiaire de la pression exercée sur le fluide 2 (air par exemple) pour le faire remonter et vis et versa ensuite avec une zone d'oscillation verticale des boxes limitée en hauteur en fonction des besoins énergétiques (2). 3:5 Selon des modes particuliers de réalisation : - Comme fluide, il est possible d'utiliser un gaz ou un liquide mais il faut impérativement que la masse volumique du fluide 1 soit plus grande que celle du fluide 2 pour que le mécanisme fonctionne. Dans notre exemple, on a choisi l'eau et l'air comme fluide pour des raisons 40 purement écologiques et économiques. Néanmoins, pour perfectionner le rendement et la souplesse de coulissement du système, la porte reste ouverte à d'autre type de fluide pour des performances optimales. 2926853 -2- - On peut placer un système de ressort ou de suspension en fin de parcours de translation verticale des boxes 1&2 à fin de faciliter le mouvement alternatif et redonner de l'énergie lors du changement de direction aux extrémités des zones d'oscillations (2). 5 - Les bordures du systèmes en dehors des zones de translations des boxes doivent être les plus arrondies possible pour permettre un écoulement laminaire aux fluides (3). - La vitesse et l'accélération de montée et de descente des boxes sont directement proportionnelles à la quantité du fluide 2, au diamètre 10 des boxes, à la différentielle de masse volumique des deux fluides et inversement proportionnelles à la viscosité du fluide 2. En effet, plus la différence de densité est grande plus la vitesse et l'accélération sont grandes et logiquement, plus le fluide 2 est visqueux, plus le déplacement est lent. 15 - Les dimensions du dispositif (Longueur largeur et profondeur) seront calculées en fonction des caractéristiques de la matière des boxes et des fluides choisis ainsi que de la zone de coulissement des boxes désirée et surtout selon la puissance et l'énergie demandées et à fournir. - Les fluides peuvent être simplement ou doublement isolées dans le 20 dispositif avec un système de coulissement rigide ou flexible par rail ou roulement à billes ou encore par un liquide d'isolation hautement résistant à la chaleur due à la déperdition d'énergie thermique par frottement (3). - Chaque boxe peut être rattaché à un piston (7&9) ou à une roue par un équivalent de tige métallique (4, 5, 6&8) ou un aimant pour faire 25 tourner une turbine, un moteur, un vélo, un ventilateur, un alternateur, un disque, un cylindre ou tout autre machine à rotation ou à oscillation qui nécessite de l'énergie mécanique ou électrique. - Le système est linéaire donc on peut soit réaliser un model soit aligner une multitude de petits ou grands models sur l'axe à exploiter si on 30 veut optimiser la puissance et le rendement. - Chaque boxe peut être un récipient pour porter des charges vers le haut ou vers le bas tels qu'un ascenseur, une grue, un sceau, une caisse, un caisson, un container (7). - Pour créer un système à étage il suffit de placer des crochets mécaniques ou électromagnétiques à chaque palier où on désire arrêter le box1 lors de sa descente. De l'autre côté, le Box2 qui remonte s'arrêtera obligatoirement à un niveau symétrique en diagonale. Pour que ce système d'ascenseur fonctionne en toute liberté en terme de remontée et de descente, il va falloir sacrifier un des deux boxes au détriment de l'autre. 2926853 -3- - Le système de freinage ou d'arrêt de ce dispositif à bascule infini peut être contrôlé par un frein à disque relié à l'un des deux boxes et situé dans le compartiment interne du dispositif (6). - Un liquide de refroidissement du dispositif peut être situé dans les 5 coins laissés libre par les courbes arrondies du dispositif en dehors des fluides et par un ventilateur placé entre les colonnes de translation et alimenté par l'un ou les deux boxes (3). - Si le dispositif est placé sur un objet mobile (vélo, fauteuil roulant, véhicule ou engin en déplacement utilisant ce dispositif) qui doit affronter 10 une pente, le conducteur n'a qu'à basculer l'axe du dispositif à la verticale de façon manuelle à l'aide d'une manivelle par exemple (8). Les dessins annexés illustrent l'invention : La figurel illustre l'idée de base du système qui consiste à positionner dans un dispositif fermé un fluide lourd dans le compartiment 15 supérieur et un fluide plus léger moins dense dans le compartiment inférieur. Il suffit ensuite de placer un élément séparateur ou box aux deux jonctions des fluides. Ces deux boxes vont coulisser chacun dans une colonne de jonction verticale avec une zone d'oscillation limitée en haut et en bas par un système de ressort pour maintenir cette instabilité 20 La figure 2 illustre les schémas de fonctionnement du système dans un sens puis dans l'autre. En effet, lorsqu'un box descend d'un côté il pousse l'autre box vers le haut par la pression exercée sur le fluide du compartiment inférieur. Ce transfert de flux crée obligatoirement un autre transfert d'énergie du compartiment supérieur d'une colonne de jonction 25 vers l'autre. Pour faciliter le changement de direction des boxes quand ils arrivent en fin de zone d'oscillation, on place des ressorts ou équivalent en fin de parcours La figure 3 illustre les différentes possibilités de placement des systèmes de refroidissement et de coulissement du dispositif avec une 30 fenêtre latérale dans la zone d'oscillation verticale qui permettra le transfert d'énergie vers un système ou dispositif extérieur. La figure 4 illustre le mode de fonctionnement en 2D du dispositif en liaison avec un élément circulaire à faire tourner. On place une tige métallique coulissante dans le creux d'un box. Le bout de cette tige 35 métallique ou cylindre vient se fixer dans l'élément à faire tourner. Lorsque le box descend dans le dispositif, la tige va coulisser horizontalement du centre vers la périphérie du creux du box entraînant un quart de rotation de l'élément circulaire autour de son axe puis de la périphérie vers le centre complétant ainsi le demi cercle de rotation de cet 40 élément circulaire. Le mouvement est identique dans l'autre sens lors de la remontée du box. 2926853 -4- La figure 5 illustre le même mode de fonctionnement que la figure 4 mais cette fois-ci en 3D La figure 6 illustre aussi une autre possibilité du dispositif pour fournir de l'énergie mécanique d'un système en rotation à partir de la 5 translation des boxes. On peut en effet fixer un aimant dans l'élément circulaire à faire tourner en regard de la pièce coulissante située dans le creux du box. Le résultat est le même à savoir que l'aimant va effectuer un mouvement de rotation au tour de l'axe de cet élément circulaire quand il va suivre le mouvement de la pièce coulissante dans le creux du box 10 lors de la descente et de la montée. L'application peut être intéressante dans le cas où nous seront ramené à placer soit un ventilateur soit un disque dans le compartiment interne pour aérer ou freiner le dispositif. La figure 7 illustre en 3D un dispositif relié à un système de translation verticale pouvant alimenter les pistons d'un moteur par 15 exemple ou pour porter des charges de bas vers le haut ou inversement. La figure 8 illustre en 3D le système de redressement du dispositif lorsqu'il est utilisé sur un engin mobile affrontant une pente par exemple. En effet, il faut que les colonnes de translation restent à la verticale pour que le rendement soit optimal. 20 La figure 9 illustre le dispositif alimentant un équivalent de moteur à explosion (sans explosion) où les pistons sont reliés aux deux boxes du dispositif offrant ainsi de l'énergie mécanique à un système moteur bicylindre travaillant à plein temps. 25 Le dispositif selon l'invention est destiné à une multitude d'application requérant de l'énergie mécanique ou électrique pour fonctionner soit de façon autonome en continue ou de façon contrôlée soit pour des petits besoins énergétiques particuliers ou de grands besoins énergétiques industriels et surtout sans apport énergétique quelconque ni émission de 30 quoi que ce soit. 35 40 REVENDICATIONS 1) Dispositif moteur fournissant de l'énergie mécanique de façon continue ou contrôlée à partir d'un système fermé, rectangulaire circulaire ou polygonale, à double compartiment contenant un fluide chacun et séparé par un boxe ou une sorte de piston à chaque jonction utilisant la gravité et la différentielle de masse volumique des fluides pour faire descendre l'un de deux boxes ou piston qui va à son tour faire monter l'autre boxe ou piston par l'intermédiaire de la pression exercée par le fluide du compartiment inférieur. 2) Dispositif moteur fournissant de l'énergie mécanique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse volumique du fluide contenu dans le compartiment supérieur soit plus grande que celle du fluide contenu dans le compartiment inférieur . 3) Dispositif moteur fournissant de l'énergie mécanique, selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que la zone de translation verticale des boxes ou pistons soit limitée en hauteur avec une possibilité en fin de parcours de positionner un système de ressort pour un transfert optimal et plus doux de l'énergie dans le sens inverse lors du changement de direction du box ou piston. 4) Dispositif moteur fournissant de l'énergie mécanique, selon les revendications 1,2 et 3, caractérisé en ce que les zones de translations des fluides dans le compartiment supérieur et inférieur soient les plus arquées et arrondies possible pour un meilleur écoulement laminaire des deux fluides. 5) Dispositif moteur fournissant de l'énergie mécanique, selon les revendications 1, 2, 3, et 4, caractérisé en ce qu'un compartiment de refroidissement soit placé le long des zones de translations et contenant un liquide de refroidissement éventuellement aéré par un ventilateur placé sur le versant interne du dispositif fonctionnant par auto alimentation selon la revendication 6. 6) Dispositif moteur fournissant de l'énergie mécanique, selon les revendications 1, 2, 3, et 4, pouvant faire tourner une roue, un ventilateur, un disque, une turbine ou tout autre objet en rotation relié à l'un des deux boxes par l'intermédiaire d'un aimant ou d'une tige métallique placé dans le creux de l'un des deux boxes de façon à se qui qu'il puisse coulisser horizontalement dans le creux du boxe lors de la descente et de la montée (4, 5 et 6) 7) Dispositif moteur fournissant de l'énergie mécanique, selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé (7) en ce que les pistons 1 et 2 peuvent être reliés directement à un axe de vilebrequin ou indirectement par une bielle de jonction avec ou sans un deuxième piston et un cylindre d'un moteur classique à explosion (9).-6- 8) Dispositif moteur fournissant de l'énergie mécanique, selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé en ce que les boxes 1 et 2 peuvent être un container, un récipient, une caisse, un ascenseur, une grue, un dispositif ou tout autre objet pouvant servir à transporter une masse quelconque du bas vers le haut ou inversement du haut vers le bas. 9) Dispositif moteur, selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, qu'on peut tout simplement relié à un alternateur ou un autre dispositif pouvant transformer cette énergie mécanique en énergie électrique. 10) Dispositif moteur selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8 caractérisé en ce qu'un système de contrôle de ralentissement ou d'arrêt du dispositif soit situé dans le compartiment interne ou externe du dispositif par un disque de frein classique selon la revendication 6 ou par un système de crochetage mécanique (6) à déclenchement manuel placé sur la verticale pour l'arrêter au niveau désiré lors de la descente ou de la monté du boxe en question. 11) Dispositif moteur, selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 et 10, caractérisé en ce qu'on puisse basculer le dispositif vers la verticale en manipulant une manivelle selon le degré de la pente si le dispositif est placé sur un engin mobile affrontant une pente par exemple pour optimiser le rendement (8).