Brevet FR2984417A1 — publié le 20130621

DP Machine utilisant une poussée hydrostatique pour produire de l'énergie. Domaine technique de l'invention. L'invention relève du domaine des machines utilisant une poussée hydrostatique, telle que celle exercée par une marée, pour produire de l'énergie. Elle a pour objet une telle machine. Elle a aussi pour objet un dispositif comprenant au moins une telle machine. Elle a enfin pour objet une méthode de mise en oeuvre d'un tel dispositif. Etat de la technique. Le document WO 2010/101795 (THOMPSON) décrit une machine apte à produire de l'énergie à partir d'une poussée hydrostatique produite par une marée. La machine est installée à l'intérieur d'un lagon et comporte une pluralité de barges. Chaque barge comprend au moins une paire de cylindres qui sont disposés horizontalement et en série. Chaque cylindre comporte un piston comprenant deux chambres de taille variable. Lorsque la barge s'élève ou s'abaisse en fonction de la marée à l'intérieur du lagon, les chambres varient en taille et force un fluide à se diriger vers une turbine d'un générateur pour créer de l'énergie électrique. Une telle machine s'avère complexe et onéreuse à mettre en oeuvre. Objet de l'invention. Un but de la présente invention est de proposer une machine apte à produire 30 et emmagasiner une énergie à partir d'une poussée hydrostatique produite par le mouvement des marées, une telle machine étant simple et peu onéreuse à fabriquer et à mettre en oeuvre. Une canalisation dite d'alimentation, immergée à une profondeur telle qu'elle ne soit jamais découverte met en relation l'eau de mer avec les installations terrestres partiellement ou totalement enterrées objet de la présente invention. La canalisation d'alimentation dont l'axe est globalement horizontal assure l'alimentation en eau d'un cylindre d'axe vertical dit primaire dans lequel peut librement coulisser un piston primaire de diamètre adapté et étanche de sorte que la partie supérieure du cylindre primaire soit emplie d'air. La partie inférieure du piston primaire est au contraire en contact avec l'eau. Une tubulure située à la partie supérieure du cylindre primaire et plus haut que le niveau le plus élevé atteignable par le piston primaire assure la mise à l'air libre de ce cylindre primaire aussi souvent que nécessaire et en particulier durant toute la durée du mouvement ascendant. Le piston primaire est en relation mécanique rigide avec un piston secondaire de section plus petite et libre de ses mouvements ascendants et descendants dans un cylindre secondaire de dimensions et de section adaptées. Ce piston secondaire est étanche et son mouvement de montée génère dans le cylindre secondaire une pression propre à alimenter un réservoir par l'intermédiaire d'un clapet ouvert si la pression dans le réservoir est inférieure à celle du cylindre et fermé dans le cas contraire. Une tubulure située à la partie supérieure du cylindre secondaire et obturée par un autre clapet permet la mise en pression de la chambre du cylindre secondaire par sa fermeture et évite la mise en dépression par son ouverture. Par un aménagement adéquate, I e même système pourrait assurer une élévation de la pression pneumatique lors de son mouvement descendant. Le cylindre secondaire jouerait alors le rôle d'une pompe à double effet. Une installation peut comporter plusieurs de ces ensembles. Le dimensionnement de chacun leur conférant des caractéristiques spécifiques. La pression finale dans le réservoir est fonction de ces caractéristiques. Elle sera aussi liée au marnage de la zone choisie. La durée d'obtention du résultat escompté dépendra en outre du volume du réservoir. Une faible part de l'énergie pneumatique obtenue sera réservée à l'aide à la descente du piston primaire. Pour cela une tubulure d'alimentation en air comprimé assurera une légère surpression dans la chambre du cylindre primaire et simultanément un clapet devra obturer la mise à l'air libre de ce cylindre primaire. Une autre faible part d'énergie pourra être utilisée pour la commande des automatismes soit avec une énergie pneumatique, soit une énergie électrique nécessitant alors l'installation d'une génératrice ou une alimentation par le réseau de distribution électrique. Il en ressort la nécessité d'un apport d'énergie extérieure pour permettre le démarrage d'une telle installation. Ultérieurement, le système peut devenir autonome. Une telle installation peut-être enterrée ou non selon la configuration des lieux. C'est une énergie renouvelable et non polluante. L'énergie pneumatique peut être employée sur place pour l'entraînement de machines ou la génération d'électricité. Elle peut aussi être transportée dans des conteneurs spécialement étudiés afin d'être utilisée en des lieux éloignés des centres de production. Il n'est pas exclu d'utiliser cette énergie pour assurer la compression de pompes à chaleur ou de réfrigérateurs. Selon une autre approche de la présente invention, un but de la présente invention est de proposer une machine apte à produire et emmagasiner une énergie à partir d'une poussée hydrostatique produite par le mouvement des marées, une telle machine étant simple et peu onéreuse à fabriquer et à mettre en oeuvre. Une machine de la présente invention est une machine destinée à équiper une canalisation immergée à l'intérieur de laquelle circule de l'eau de mer. La machine comprend un piston principal comportant un corps de piston principal équipé d'une tige de piston. Plus particulièrement, la canalisation est immergée en mer à une profondeur telle que la canalisation n'est jamais mise à découvert. La canalisation est préférentiellement ménagée horizontalement. Selon la présente invention, la tige de piston est pourvue d'un corps de piston secondaire mobile en translation à l'intérieur d'un fût de piston secondaire constitutif d'un piston secondaire. Une liaison entre la tige de piston et le piston secondaire est avantageusement rigide. Le fût de piston secondaire loge avantageusement une chambre secondaire aval qui est en relation avec un canal d'évacuation pourvu d'une réserve d'air sous pression. La réserve d'air sous pression est avantageusement en relation avec une turbine. Le piston principal loge avantageusement une chambre principale amont qui est destinée à être mise en communication fluidique avec la canalisation immergée. A cet effet, le piston principal est préférentiellement positionné verticalement. De préférence, une section principale du corps de piston principal est supérieure à une section secondaire du corps de piston secondaire. La section principale est préférentiellement supérieure à la section secondaire. Le piston principal loge avantageusement une chambre principale aval qui est en communication aéraulique avec une chambre secondaire amont que loge le 30 corps de piston secondaire. 25 De préférence, un volet principal équipe un orifice principal d'évacuation/admission d'air dont est pourvue une chambre principale aval, un volet secondaire équipe un orifice secondaire d'évacuation/admission d'air dont est pourvue une chambre secondaire aval et un clapet est interposé entre la chambre secondaire aval et le canal d'évacuation. Un dispositif de production d'énergie pneumatique de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que le dispositif comprend au moins une telle machine et la canalisation immergée. Une méthode de mise oeuvre d'un tel dispositif de production d'énergie pneumatique est principalement reconnaissable en ce que la méthode comporte une étape de mise en pression d'une réserve d'air sous pression dans laquelle le volet secondaire est placé en position de fermeture tandis que le volet principal et le clapet sont placés en position d'ouverture. Description des figures. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec la figure unique de la planche annexée dans laquelle la planche unique est une vue schématique d'une machine de la présente invention. Sur la figure unique, au moins une machine 1 est en communication fluidique avec une canalisation 2 qui est immergée à l'intérieur d'une mer. Une telle canalisation 2 contient de l'eau de mer 3 qui est soumise à l'action de la marée. La machine 1 comprend un piston principal 4 qui comporte une chambre principale amont 5 et une chambre principale aval 6 séparées l'une de l'autre par un corps de piston principal 7. Le corps de piston principal 7 est mobile en translation 8 à l'intérieur d'un fût de piston principal 9, de telle sorte que des volumes respectifs principal amont V1 et principal aval V2 des chambres principales amont 5 et aval 6 sont variables. Le corps de piston principal 7 est muni d'une tige de piston 10 qui s'étend au moins partiellement à l'intérieur de la chambre aval 6 et d'un fût de piston secondaire 11 en communication fluidique avec la chambre principale aval 6. Le fût de piston secondaire 11 est constitutif d'un piston secondaire 23 qui est installé en série avec le piston principal 4. Ces dispositions sont telles que le mouvement en translation 8 du corps de piston principal 7 provoque un mouvement en translation 8' d'un corps de piston secondaire 12 qui équipe la tige de piston 10 et qui est constitutif du piston secondaire 23. Autrement dit, la tige de piston 10 est équipée à ses extrémités respectivement du corps de piston principal 7 et du corps de piston secondaire 12, le corps de piston principal 7 coulissant de manière étanche à l'intérieur du fût de piston principal 9 tandis que le corps de piston secondaire 12 coulisse de manière étanche à l'intérieur du fût de piston secondaire 11. Le corps de piston secondaire 12 est interposé entre une chambre secondaire amont 13 et une chambre secondaire aval 14, la chambre secondaire amont 13 étant en communication aéraulique avec la chambre principale aval 6 tandis que la chambre secondaire aval 14 est pourvue d'un clapet 15 interposé entre la chambre secondaire aval 14 et un canal d'évacuation 20. Le clapet 15 est mobile entre une position de fermeture dans laquelle le clapet 15 interdit un passage d'air entre la chambre secondaire aval 14 et le canal d'évacuation 20 et une position d'ouverture dans laquelle le clapet 15 autorise un tel passage. La chambre principal aval 6 est munie d'un orifice principal 16 d'évacuation/admission d'air tandis que la chambre secondaire aval 14 est munie d'un orifice secondaire 17 d'évacuation/admission d'air. L'orifice principal 16 d'évacuation/admission d'air est équipé d'un volet principal 18 qui est mobile entre une position de fermeture dans laquelle le volet principal 18 interdit une admission à l'intérieur de chambre principal aval 6 et/ou une évacuation d'air hors de la chambre principal aval 6 et une position d'ouverture dans laquelle le volet principal 18 autorise une telle admission et/ou une telle évacuation. L'orifice secondaire 17 d'évacuation/admission d'air est équipé d'un volet secondaire 19 qui est mobile entre une position de fermeture dans laquelle le volet secondaire 19 interdit une admission à l'intérieur de chambre secondaire aval 14 et/ou une évacuation d'air hors de la chambre secondaire aval 14 et une position d'ouverture dans laquelle le volet secondaire 19 autorise une telle admission et/ou une telle évacuation. Le corps de piston principal 7 présente une section principale S qui est strictement supérieure à une section secondaire S' du corps de piston secondaire 12. Préférentiellement, la section principale S est supérieure à deux fois la section secondaire S'. La section principale S et la section secondaire S' sont prises perpendiculairement à un axe d'extension générale A commun du piston principal 4 et du piston secondaire 23 selon laquelle la tige de piston 10 est ménagée. A marée montante, le volet secondaire 19 est placé en position de fermeture tandis que le volet principal 18 et le clapet 15 sont placés en position d'ouverture. Une augmentation de pression d'eau de mer 3 à l'intérieur de la chambre principale amont 5 provoque un déplacement du corps de piston principal 7 qui provoque le déplacement du corps de piston secondaire 12. Il en découle une augmentation d'une pression d'air à l'intérieur du canal d'évacuation 20, et consécutivement à l'intérieur d'une réserve d'air sous pression 21 en relation avec le canal d'évacuation 20. La réserve d'air sous pression 21 est par exemple en relation avec une turbine 22 pour générer de l'électricité. Autrement dit, à marée montante la réserve d'air sous pression 21 est alimentée en air et la pression d'air régnant à l'intérieur de la réserve d'air sous pression 2 augmente. A marée descendante, le volet principal 18 et le volet secondaire 19 sont placés en position d'ouverture tandis que le clapet 15 est placé en position de fermeture. Ces dispositions visent à permettre une arrivée d'air à l'intérieur de chambre secondaire aval 14 et de la chambre principal aval 6 tout en maintenant sous pression la réserve d'air sous pression 21. Puis, à marée montante un nouveau cycle recommence. Préférentiellement, un dispositif de production d'énergie pneumatique de la présente invention comprend une pluralité de machines 1 dont les sections principales S et secondaires S' sont susceptibles d'être distinctes de l'une à l'autre des machines 1. Une vanne est susceptible d'être interposée entre la canalisation 2 et chaque machine 1 pour permettre une maintenance de cette dernière. Les performances d'une telle machine 1 sont fonction du dimensionnement des éléments qui la compose. L'air comprimé par la machine 1 peut être utilisé sur place pour entraîner divers systèmes dont la turbine 22 et un générateur électrique. La machine 1 peut aussi être en relation avec une pompe à chaleur assurant, selon les besoins, de l'énergie calorifique ou frigorifique. Il résulte de l'ensemble de ces dispositions une fourniture d'énergie pneumatique, éventuellement transformable en énergie électrique, sans aucune pollution et renouvelable, à partir d'un coût modique de réalisation. Il est de surcroît possible d'utiliser une énergie calorifique fournie au cours de la détente que subit l'air actionnant la turbine 22. REVENDICATIONS1.- Machine (1) destinée à équiper une canalisation immergée (2) à l'intérieur de laquelle circule de l'eau de mer (3), la machine (1) comprenant un piston principal (4) comportant un corps de piston principal (7) équipé d'une tige de piston (10), caractérisée en ce que la tige de piston (10) est pourvue d'un corps de piston secondaire (12) mobile en translation (8') à l'intérieur d'un fût de piston secondaire (11) constitutif d'un piston secondaire (23). Machine (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le fût de piston secondaire (11) loge une chambre secondaire aval (14) qui est en relation avec un canal d'évacuation (20) pourvu d'une réserve d'air sous pression (21). Machine (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la réserve d'air sous pression (21) est en relation avec une turbine (22). Machine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le piston principal (4) loge une chambre principale amont (5) qui est destinée à être mise en communication fluidique avec la canalisation immergée (2). Machine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une section principale (S) du corps de piston principal (7) est supérieure à une section secondaire (S') du corps de piston secondaire (11). Machine (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que la section principale (S) est supérieure à la section secondaire (S'). 10 2.- 15 3.- 4.- 20 5.- 25 6.- 30 2 9 844 1 7 7.- Machine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le piston principal (4) loge une chambre principale aval (6) qui est en communication aéraulique avec une chambre secondaire amont (13) que loge le corps de piston secondaire (12). 5 8.- Machine (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce qu'un volet principal (18) équipe un orifice principal (16) d'évacuation/admission d'air dont est pourvue une chambre principale aval (6) et en ce qu'un volet secondaire (19) équipe un orifice secondaire 10 (17) d'évacuation/admission d'air dont est pourvue une chambre secondaire aval (14) et en ce qu'un clapet (15) est interposé entre la chambre secondaire aval (14) et le canal d'évacuation (20). 9.- Dispositif de production d'énergie pneumatique comprenant au moins une machine (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes et la canalisation immergée (2). 10.- Méthode de mise oeuvre du dispositif de production d'énergie pneumatique selon la revendication 9, caractérisée en ce que la méthode comporte une étape de mise en pression d'une réserve d'air sous pression (21) dans laquelle le volet secondaire (19) est placé en position de fermeture tandis que le volet principal (18) et le clapet (15) sont placés en position d'ouverture.