Brevet FR3008453A1 — publié le 20150116

La présente invention concerne un dispositif totalement immergé, pour donner à un moment voulu ou différé dans le temps, une accélération linéaire cyclique à un fluide au repos dans un cylindre vertical, de façon autonome. L'accélération linéaire donnée à un fluide au repos dans un cylindre vertical 05 est traditionnellement et, à notre connaissance, toujours obtenue à l'aide d'un mécanisme qui consomme une énergie extérieure pendant cette phase. L'objet de la présente invention concerne un dispositif totalement immergé dans un fluide liquide permettant de remédier à cet inconvénient appelé d-après « 10 puits d'énergie » ; dans ce qui suit pour faciliter les explications nous considérerons que le fluide liquide est de l'eau. Il est constitué selon une première caractéristique d'un tube cylindrique vertical fermé à ses extrémités qui est complètement immergé stabilisé au fond d'un réservoir naturel ou artificiel, par exemple, par plusieurs haubanages répartis autour de sa périphérie ; le tube 15 cylindrique vertical, communique avec l'eau du conteneur par son extrémité inférieure par au moins une tubulure d'aspiration et son extrémité supérieure communique avec au moins une tubulure de transfert susceptible de capter l'eau qui s'en échappe ; le tube cylindrique vertical comporte à l'intérieur une cloche qui 20 circule librement comme un piston, avec au moins une valve en son sommet constituant une « trappe de vidange d'air ». La dite valve est notamment composée d'un clapet, équipé d'un joint d'étanchéité ; le clapet de la valve en position ouverte, repose dans un berceau ; ce dernier comporte une « tige de valve » solidaire du clapet qu'elle traverse et qui coulisse dans sa partie 25 inférieure, sous le dit clapet, dans un guide soudé au centre du berceau, lui-même soudé sur un treillis solidaire à l'intérieur de la cloche ; une « coupelle supérieure » et une « coupelle inférieure », soudées respectivement aux extrémités supérieure et inférieure de la tige, permettent respectivement de fermer et d'ouvrir 30 le clapet de la trappe de vidange d'air, quand elles viennent en contact avec des buttées de fin de course du coulissement de la cloche situés en bas et en haut du tube cylindrique vertical. La coupelle inférieure de la tige de valve sert à positionner la cloche, en position basse, cette dernière étant ensuite maintenue, lors de l'injection d'air dans la cloche, dans le fond du tube cylindrique vertical, à 35 l'aide de moyens de verrouillage en nombres suffisants situés sur son pourtour ; ces moyens de verrouillage sont susceptibles d'être escamotés mécaniquement, La cloche est remplie d'air par « une tuyauterie de gonflage », débouchant à 40 la base du tube cylindrique vertical, équipée d'un dispositif d'arrêt du gonflage lorsque, par exemple, le volume d'air dans la cloche atteint une valeur prédéter- minée. Le tube cylindrique vertical est maintenu pendant cette opération au fond de l'eau par ses haubans, afin qu'il ne remonte pas quand la cloche se remplit d'air. Lorsque la cloche est remplie d'air, les moyens de verrouillage qui retenaient la cloche au fond du tube cylindrique vertical s'ouvrent et libèrent la cloche, pleine 05 d'air, au moment voulu, qui monte librement, selon le principe d'Archimède, en poussant l'eau située au dessus d'elle et qui est expulsé du tube cylindrique vertical par au moins une tubulure de transfert, tandis que de l'eau est aspiré par au moins une tubulure d'aspiration qui est associée, par exemple, en série à une turbine hydro-motrice. Les diamètres des tubulures de captage et d'aspiration sont 10 calculés pour avoir des débits régulés et choisis. Le mouvement ascendant de la cloche peut être interrompu par son arrivée en buttée au sommet du tube cylindrique vertical ; La coupelle entre en contact avec un plot qui l'arrête dans son ascension et son action, pendant que le corps de la cloche, contenant encore de l'air, continue sa montée et repousse le clapet pour 15 ouvrir la trappe de vidange d'air, avant d'arrêter sa montée quand le clapet se positionne dans la coupelle. Elle sera ainsi abritée des turbulences pendant la descente par gravitation de la cloche jusqu'à ce que l'air soit totalement évacué par la trappe de vidange d'air. Cela permet à la cloche de descendre par son propre poids ; pendant la descente de la cloche le clapet de la trappe de vidange 20 d'air repose par simple gravité dans son berceau pour ne pas être remonté et aller fermer la trappe de vidange d'air, ce qui stopperait la descente de la cloche. Quand la cloche arrive vers le fond du réservoir cylindrique, la coupelle inférieure de la valve entre en contact avec un plot qui la stoppe dans sa descente, permettant ainsi le soulèvement du clapet par la tige de valve dont la coupelle est solidaire ; 25 tandis que le corps de la cloche qui continue sa descente jusqu'à venir se reposer sur le clapet en obturant la trappe de vidange d'air, et de s'immobiliser ; les moyens de verrouillage de la cloche, en position basse, qui avaient été escamotés lors de la libération de la cloche au début du cycle ont laissé passer la cloche puis se sont mis en position de verrouillage, maintenant la cloche en position basse et 30 reposant sur le plot, en attendant d'être remplie d'air, puis libérée pour entamer un nouveau cycle de circulation de fluide. Selon des modes particuliers de réalisation : - Le réservoir cylindrique du « puits d'énergie » peut être fabriqué en chaudronnerie métallique ou plastique recyclé ou non, et présentant une paroi 35 intérieure lisse. Il peut aussi être fabriqué à partir de plaques de béton moulées, dans lesquelles peut aussi y être noyées, par exemple, des bouteilles de matière plastique broyées. Sa densité doit être supérieur à 1 pour rester dans l'eau, au fond du réservoir naturel ou artificiel. Un obanage est préconisé pour le stabiliser et mmobilisen - La cloche peut être également fabriquée en chaudronnerie, lisse sur sa pe périphérie extérieure. Elle circule librement, presque juste pour juste, comme un piston, dans le réservoir et aura une densité suppérieure à 1 de manière à pouvoir descendre par garvité au fond du puit. Elle devra être suffisemmerrt rigide pour éviter de se déformer une fois remplie d'air. 05 La valve peut être aussi réalisée en chaudronnene. Le clapet est équipé d'au moins un joint d'étanchéité souple afin d'éviter les fuites d'air, pour permettre son stockage sans auto-décharge du système. La Fig. 1 représente une vue schématique de démonstration, à l'air libre, du dispositif selon l'invention, dans lequel un fluide circule sans effort dans les deux 10 cylindres verticaux reliés en circuit fermé, entraîné par un volume d'air calibré, selon le principe d'Archimède. La Fig. 2 représente une vue schématique partielle de la Fig.1 qui démontre que le fluide circule également sans effort dans le cylindre vertical, quand il est totalement immergé dans un milieu aquatique, par exemple. 15 La Fig. 3 représente le dispositif, selon l'invention, totalement immergé, Fig.2, équipé de turbines hydro-motrices, entraînées par la circulation d'un fluide. La Fig. 4 représente le dispositif, totalement immergé, assemblé en série pour augmenter sensiblement le volume du fluide à mettre simultanément en mouvement, ou, alternativement (comme représenté sur la figure). 20 La Fig. 5 représente le dispositif en coupe avec un mécanisme intérieur (la cloche) dans plusieurs positions de marche, selon les phases : position haute, configuration de descente, position basse d'attente. La Fig. 6 représente le dispositif, en coupe, totalement immergé, avec une cloche en configuration de descente, phase de réarmement, et, en position basse. 25 La Fig. 7 représente le dispositif, totalement immergé, avec une cloche verrouillée, en phase de remplissage d'air, et en attente de mise en fonctionnement au moment venu. La Fig. 8 représente le dispositif en coupe totalement immergé avec une cloche, en phase à mi-parcourt, qui crée une circulation de fluide pour entraîner 30 une turbine hydraumotrice. La Fig. 9 représente le dispositif en coupe, totalement immergé, avec une cloche en phase position haute et de fin du cycle, pour libérer l'air qu'elle contient, et, être prête pour la phase de descente. La Fig. 10 représente le dispositif, totalement immergé, équipé d'un stock 35 tampon, immergé, d'air comprimé à très haute pression (300 Bars, par exemple) afin de réduire le temps de chargement en air d'une ou de plusieurs cloches de plusieurs « puits d'énergie », par exemple. En référence aux dessins des Rg.5 à 9, le dispositif, nt immerge, se compose d'un tube cylindrique vertical 1 fermé à ses extrémités 2 et 3 qui est 40 complètement immergé stabilisé au fond d'un réservoir naturel ou artificiel par plusieurs haubanages 4, 4 bis, au monis, répartis autour de sa périphérie ; le tube cylindrique vertical 1, communique avec l'eau du réservoir naturel ou artificiel, par son extrémité inférieure 2 par au moins une tubulure d'aspiration 5 et son extrémité supérieure 3 communique avec au moins une tubulure de transfert 6 05 susceptible de capter l'eau qui s'en échappe ; le tube cylindrique vertical 1 comporte à l'intérieur une cloche 7 qui circule librement comme un piston, avec au moins une valve 8 en son sommet constituant une « trappe de vidange d'air » 9. La dite valve 8 est notamment composée d'un clapet 10, équipé d'un joint d'étanchéité 11; le clapet 10 de la valve en position ouverte 12, repose dans un 10 berceau 13 ; ce dernier comporte une « tige de valve » 14 solidaire du clapet 10 qu'elle traverse et qui coulisse dans sa partie inférieure 15, sous le dit clapet 10, dans un guide soudé 16 au centre du berceau 13, lui-même soudé sur un treillis 17 solidaire de la cloche 7; Une « coupelle supérieure » 18 et une « coupelle inférieure » 19, soudées respectivement aux extrémités supérieure 20 et inférieure 15 21 de la tige 14, permettent respectivement de fermer et d'ouvrir avec le clapet 10 de la trappe de vidange d'air 9, quand elles viennent en contact avec des plots haut 22 et bas 23 de fin de course du coulissement de la cloche situés en bas 2 et en haut 3 du tube cylindrique vertical 1. La coupelle inférieure 19 de la tige 14 sert à positionner la cloche 7, en position basse Fig:5, 6, 7, cette dernière étant 20 ensuite maintenue, lors de l'injection d'air 24 dans la cloche 7, dans le fond du tube cylindrique vertical 1, à l'aide de moyens de verrouillage 25, 25 bis en nombres suffisants situés sur son pourtour ; ces moyens de verrouillage 25, 25 bis sont susceptibles d'être escamotés mécaniquement, par exemple, au moment venu, à l'aide de « moyens de commande », pour permettre la libération de la 25 cloche 7 dans le sens de la montée, et de laisser passer librement la cloche 7 sous la pression de son propre poids à la descente. La cloche 7 est remplie d'air 24 Fig :7 par « une tuyauterie de gonflage » 26, débouchant à la base du tube cylindrique vertical 1, équipée d'un dispositif d'arrêt du gonflage 27 lorsque, par exemple, le volume d'air 24 dans la cloche atteint une 30 valeur prédéterminée. Le tube cylindrique vertical 1 est maintenu pendant cette opération au fond de l'eau par ses haubans 4, 4 bis, au moins, afin qu'il ne remonte pas quand la cloche se remplit d'air. Lorsque la cloche 7 est remplie d'air 24, les moyens de verrouillage 25, 25 bis qui retenaient la cloche au fond du tube cylindrique vertical 1 s'ouvrent et libèrent la cloche 7, pleine d'air, qui monte 35 librement, selon le principe d'Archimède Fig :8, en poussant l'eau 21 située au dessus d'elle et qui est expulsé du tube cylindrique vertical 1 par au moins une tubulure de transfert 6, tandis que de l'eau 30 est aspirée par au moins une tubulure d'aspiration 5 qui peut être associée en série à une turbine hydro-motrice 31. Les diamètres des tubulures de transfert 6 et d'aspiration 5 sont calculés pour 40 avoir des débits régulés et choisis. Le mouvement ascendant de la cloche 7 peut être interrompu par son arrivée en buttée au sommet 2 du tube cylindrique vertical 1 ; Fig:5, 9 La « coupelle supérieure » 18 entre en contact avec un plot haut 22 qui l'arrête dans son ascension et son action, pendant que le corps de la cloche 7, contenant encore de 05 l'air, continue sa montée et repousse le clapet 10 pour ouvrir la St trappe de vidange d'air » 9, avant d'arrêter sa montée quand le clapet 10 se positionne dans le berceau 13. Elle sera ainsi abritée des turbulences jusqu'à ce que l'air (soit totalement évacué par la trappe de vidange d'air 9, et, pendant la descente par gravitation de la cloche 7. Cela permet à la cloche de descendre par son propre 10 poids ; pendant la descente de la cloche 7 le clapet 10 de la trappe de vidange d'air 9 repose par simple gravité dans son berceau 13 pour ne pas être remonté et aller fermer la trappe de vidange d'air ce qui stoperait la descente de la cloche 7. Quand la cloche 7 arrive vers le fond 2 du réservoir cylindrique 1,Fig :5,6,7, la coupelle inférieure 19 de la valve entre en contact avec un plot bas 23 qui la 15 stoppe dans sa descente, permettant ainsi le «soulèvement» du clapet 10 par la tige de valve 14 dont la coupelle 19 est solidaire ; tandis que le corps de la cloche 7 qui continue sa descente jusqu'à venir se reposer sur le clapet 10 en obturant la trappe de vidange d'air 9, et de s'immobiliser ; les moyens de verrouillage 25, 25 bis pour la cloche 7, en position basse, qui avaient été escamotés lors de la 20 libération de la cloche 7 au début du cycle ont laissé passer la cloche 7 puis se sont mis en position de verrouillage, automatiquement ou programmé, maintenant la cloche 7 en position basse et reposant sur le plot 23, en attendant d'être à nouveau remplie d'air, puis libérée, le moment venu, pour entamer un nouveau cycle de circulation de fluide. 25 Pour augmenter la puissance de travail du fluide en mouvement, Fig.4 les cloches 32,33 et 34, dans trois réservoirs cylindriques 35, 36 et 37 assemblées en série, sont libérées soit les une après les autres pour augmenter le temps de circulation global du fluide, soit simultanément pour augmenter la puissance disponible (non représenté) mais qui diminue le temps d'utilisation, pour les 30 turbines hydro-motrice 38 et 39 par exemple. Le réservoir cylindrique 1 du puit d'énergie immergé, Fig.10, peut être alimenté en air comprimé avec une cuve 40 de 1 ou 2 m3, par exemple, de haute pression, 300 bars par exemple, alors que 1 Bar par dix mètres de profondeur plus 1 Bar est seulement nécessaire (4 Bars à 30 mètres de profondeur, par exemple) pour 35 remplir la cloche 41, voir les trois cloches 32, 33 et 34, dans la configuration en Fig :4. Cette réserve permet d'absorber une surcapacité en air comprimé et de raccourcir le temps de remplissage des cloches pour rentabiliser au maximum les installations de « puits d'énergie ». La Fig:1 démontre que le dispositif selon l'invention fonctionne parfaitement, 40 hors immertion selon le principe d'Archimède en utilisant deux cuves reliées entre elles et fermées 42 et 43 et où s'élève une cloche 44 dans la cuve 41 pour donner sans effort, une accélération linéaire à un fluide 45. Dans la Fig :2 seule la cuve 42 est immergée, utilisant ainsi le fluide environnemental, montrant que l'accélération linéaire d'un fluide 45 est également 05 constaté à l'intérieur de la cuve, le fluide étant admis par la tubulure d'admission basse 46 et expulsé par une tubulure de transfert haute 47, sur lesquels peuvent être installés des turbines hydro-motrices 48 et 49 par exemple, en Fig :3. Dans des modes de fabrications du « puit d'énergie », le tube cylindrique vertical 1 peut être fabriqué en chaudronnerie métallique ou plastique (même à partir de 10 bouteilles plastiques recyclées). Il peut aussi être fabriqué à partir de plaques de béton moulées, dans lesquelles aussi noyer des bouteilles, de matière plastique, broyées. Son poids doit être de préférence suppérieur à 1 pour rester au fond de l'eau, dans une utilisation aquatique, par exemple. Plusieurs haubanages sont préconisés pour le stabiliser et l'immobiliser au fond d'un réservoir naturel ou 15 artificiel. La cloche 7 peut être également fabriquée en chaudronnerie et avoir une densité suppérieure à 1 de manière à pouvoir descendre par garvité au fond du puit. Elle devra être suffisemment rigide pour éviter de se déformer une foi remplie d'air. La ou les valves seront aussi réalisées en chaudronnerie et les clapets seront équipé de joints d'étanchéités afin d'éviter les fuites d'air. 20 Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à donner, à un moment voulu ou différé dans le temps, une accélération linéaire cyclique à un fluide au repos dans un cylindre vertical, de façon autonome. 25 35 7 REVENDICATIONS1/ Dispositif permettant de créer une circulation de fluide à l'intérieur d'un tube cylindrique vertical (1), totalement immergé, activée par une cloche (7) circulant librement comme un piston. 2/ Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué 05 principalement d'une cloche (7), comportant au moins une valve (8), permettant de stocker une réserve d'air (24) et de pouvoir automatiquement libérer cet air en fin de cycle. 3/ Dispositif, selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valve (8) est composée d'un clapet (10) comportant au moins un joint d'étanchéité (11) et 10 venant ouvrir ou obturer une trappe de vidange d'air (9). 4/ Dispositif, selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la Valve (8) est fixéee solidement à un treillis (17) maintenu solidairement à l'intérieur de la cloche (7) et laissant circuler le fluide. 5/ Dispositif, selon les revendications 1, 2, 3 caractérisé en ce que la valve (8) 15 comporte une « tige de valve » (14) solidaire du clapet (10) qu'elle traverse et qui coulisse dans sa partie inférieure (15), sous le dit clapet (10), dans un guide soudé (16) au centre du berceau (13), lui-même soudé sur un treillis (17) solidaire de la cloche (7). 6/ Dispositif, selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisé en ce que la valve (8) est actionnée automatiquement pour fermer la trappe de vidange d'air (9) avec le clapet (10) en repoussant la tige (14) vers le haut quand la coupelle (19) entre en contact sur le plot (23) lors de la descente, par gravité, de la cloche (7) qui vient ainsi s'immobiliser. 7/ Dispositif, selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisé en ce que la valve (8) est actionnée automatiquement pour ouvrir la trappe de vidange d'air (9) en repoussant le clapet (10) sur le berceau (13), et la tige (14) vers le bas quand la coupelle (18) entre en contact avec le plot (22) lors de la montée de la cloche (7) qui vient ainsi s'immobiliser permettant ainsi que l'air s'échappe par la trappe de vidange d'air (9). 30 8/ Dispositif, selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cloche (7) libérée de l'air qu'elle contenait, redescend vers le fond du tube cylindrique vertical (1) par gravité, en laissant passer librement le fluide par la trappe de vidange d'air (9) ouverte, pendant que le clapet (10) est protégé des turbulences dans le berceau (13). 35 8 3008453 9/ Dispositif, selon la revendication 8, caractérisé en ce que la cloche (7), à chaque rnqntée, par l'action de l'air (24) qu'elle contient repousse le fluide qu'elle a au-dessus d'elle (21) expulsé par une tubulure de transfert (6) calibrée et aspirée par au moins une tubulure d'aspiration (5) qui peut être associée en série à une 05 turbine hydro-motrice (31). Les diamètres des tubulures de transfert (6) et d'aspiration (5) sont calculés pour avoir des débits régulés et choisis. 10/ Dispositif, selon la revendication 9, caractérisé en ce que la circulation de fluide liquide créé dans le tube cylindrique vertical (1), que l'on peut capter à la sortie de la tubulure de transfert (6) ou à rentrée de la tubulure d'aspiration (5), est 10 une énergie capable de mettre en mouvement des matériels, comme, par exemple une turbine hydro-motrice. 15