Brevet FR3065039A1 — publié le 20181012

La présente invention concerne un dispositif permettant de produire de l'énergie propre et renouvelable grâce à de l'eau. La production d'énergie actuellement, coûte cher, nécessite de lourdes installations, pose le problème des déchets nucléaires, dépend de la nature pour certaines formes et émet des polluants pour d'autres formes de production. Le dispositif selon l'invention, va dans l'optique d'améliorer les rendements, de réduire les coûts de fonctionnement, de rendre la production fonctionnelle en peu de temps mais aussi et surtout de ne pas émettre de pollution et d'être implantable partout sous l'eau. Il est constitué d'un récolteur, d'un (ou plusieurs) entonnoir (s), d'un (ou plusieurs) module(s) générateur(s), d'un expulseur, des pieds et d'un système de levage. L'ensemble s'emboite les uns sur les autres mais dans un ordre précis. Partant du haut vers le bas, on trouve d'abord un entonnoir de tête puis un ou plusieurs modules générateur(s) suivi d'un récolteur et en bas un expulseur qui repose sur des pieds. L'ensemble des modules est hermétiquement relié et rendu étanche par des joints d'étanchéité. Entre les pieds se trouve les engrenages du système de levage. Installé sous l'eau, le dispositif laisse entrer l'eau via les orifices sur l'entonnoir de tête et descend le long des colonnes pour libérer en continu des mètres cubes d'eau dans les modules générateurs. Ces débits d'eau libérés depuis les conduits et via des injecteurs, font tourner les turbines. Ces rotations font aussi tourner directement (ou indirectement) des alternateurs ou des trains d'engrenages dont l'axe de chaque pignon est relié à un alternateur. On peut imbriquer plusieurs modules générateurs et insérer un ou plusieurs entonnoirs intermédiaires qui permettront à nouveau de faire descendre l'eau dans des conduits via des entrées d'eau. L'eau est ensuite recueillie par le récolteur qui la libère instantanément dans l'expulseur. Ce dernier permet d'expulser l'eau recueillie durant un certain temps en dehors du dispositif via des aérateurs. L'expulseur, traversé en son milieu par un piston et son axe fixe, repose sur les pieds qui sont fixés sur les fondations. Entre les pieds se trouve un système d'engrenage relié à une ou plusieurs bouées. Ces dernières, échangent de l'air avec les souffleurs qui eux sont logés dans les pieds et ceci durant les phases de montés et de descentes du dispositif. L'expulsion de l'eau se produit (au choix) durant la phase de montée du dispositif. Et durant la phase de descente l'expulseur se remplit. Ces phases correspondent aux échanges d'air entre les souffleurs et les bouées. Pendant que l'air quitte les souffleurs en direction des bouées, le dispositif est en phase de descente et pendant que les bouées montent vers le plafond grâce à la poussée d'Archimède, le dispositif se trouve en phase de montée. Cette élévation du dispositif est accompagnée par un ou plusieurs crics de type losange (ou autre). Durant cette phase les 3065039 2 souffleurs peuvent récupérer un volume d'aire depuis le cheminé via les vannes correspondantes placées devant chaque pieds. Pendant ce temps, les bouées arrivent au plafond. Puis sous la supervision d'un programme d'informatique embarqué ou d'un ensemble de capteurs, les bouées libèrent leur volume d'air en direction des pieds. 5 Selon des modes particuliers de réalisation : - le support est formé des plusieurs tubes permettant à chaque fois l'arrimage et la solidification des modules les uns sur les autres. - l'entonnoir de tête, de forme pyramidale ou conique, est ouvert à l'extérieur par des orifices. Sur la surface latérale de l'entonnoir, les orifices sont reliés à des conduits où passe l'eau pour sortir 10 sur les turbines via des injecteurs. Pour permettre de fermer ou d'ouvrir les orifices de l'entonnoir, des couvercles sont placés au-dessus de chaque entrée. Les couvercles sont maintenus en position ouverte par des câbles sous tension. Pour rabattre les couvercles et donc fermer l'arrivée d'eau, il suffira de donner du mou aux câbles. - le module générateur est le regroupement, dans un compartiment solidifié, de plusieurs turbines 15 (de type Pelton ou autres) reliées aux alternateurs. Chaque axe de turbine traverse deux façades (de part et d'autre de la roue de turbine) pour être lier à des alternateurs (directement) ou indirectement par des trains d'engrenage mécanique (selon la résistance). L'espace du module générateur est séparé et cloisonné, d'un coté les turbines et de l'autre les générateurs mais pour assurer les transmissions entre les deux parties, des roulements à billes sont disposés dans les 20 cloisons. Dans l'emplacement des turbines, se trouve les injecteurs et les conduits d'eau. - le récolteur a la forme cylindrique ou parallélépipédique avec plusieurs orifices de sorties situées sur la surface de base. Pour solidifier le module, un support pourra être au milieu en plus des supports de jonctions ainsi que les attaches qui relient le récolteur avec les autres modules. Le dessus du récolteur est ouvert pour recueillir l'eau. 25 - l'expulseur est le compartiment de base sur lequel tous les modules reposent pour assurer la continuité. Pour rester uniforme avec l'ensemble, l'expulseur peut prendre la même forme que les autres modules. L'expulseur présente ainsi un volume dans lequel se trouve un piston qui glisse le long des parois. En bas de ce volume se trouve tout au tour des parois, des aérateurs. Les aérateurs sont recouverts par un (ou plusieurs) clapet anti-retour. Au milieu du volume de 30 l'expulseur se trouve l'axe du piston qui traverse vers le bas pour se fixer solidement aux fondations (même niveau que les pieds). L'axe sera enveloppé par une membrane afin de le rendre étanche. Le passage de l'axe dans la surface de base est fait de billes. - les pieds au nombre de deux (ou plus) sont de formes parallélépipèdes (ou cylindrique) dont la hauteur est équivalente à la hauteur de l'expulseur. Dans le volume de chaque pied, se trouve un 35 souffleur dont les embouts de sorties passent par un (ou plusieurs) orifice en bas de chaque pied. 3065039 3 Au dessus du volume enfermant le souffleur, se trouve un axe. L'axe présente des fixations d'un coté et de l'autre coté, il est solidaire au souffleur et possède des roues qui devront faciliter ses déplacements. L'axe est enveloppé par une membrane afin de le rendre étanche. Le passage de l'axe dans le volume est fait de billes. 5 - les bouées sont reliées aux souffleurs par l'orifice présent en bas de chaque pied. Ainsi l'air contenue dans les pieds passe par les vannes et longe les tuyaux pour venir gonfler les bouées. Le volume des bouées est variable grâce aux échanges d'air. Les bouées peuvent être reliées, par des câbles longeant des poulies, à un ensemble d'engrenage posé sur des rails. - les rails, dentés et posés sur les fondations entre les pieds (autour de l'axe du piston qui sort de 10 l'expulseur), coulissent sur un tapis de billes grâce à la variation de volume des bouées. Les mouvements des rails sont transmis (directement ou indirectement par des chaines ou des croies) à des crics en losange (ou autres) pour lever l'ensemble du dispositif. L'autre bout des rails est attaché à une force de rappel (qui peut être de type ressort ou autres). - le système de freinage (type frein de vélo ou autre) est placé sous les rails. 15 - le plafond fait de tôle perforée (ou autres) est solidement fixé à une hauteur (hauteur permettant au dispositif d'être levé jusqu'à la limite de levage qui correspond à la hauteur de l'expulseur) et sert de butée pour les bouées. - un programme informatique et/ou un réseau de capteurs pourra (au besoin) superviser les vannes, les mécanismes d'ouverture et de fermeture, les débits ainsi que les moyens de freinages. 20 Les dessins annexes illustrent l'invention : La figure 1 représente une coupe transversale de la centrale dans une piscine. La figure 2 représente une coupe transversale détaillée de l'entonnoir de tête. La figure 3 représente une coupe transversale détaillée du module générateur. La figure 4 représente une coupe transversale détaillée de l'entonnoir intermédiaire. 25 La figure 5 représente une coupe transversale détaillée du récolteur. La figure 6 représente une coupe transversale détaillée de l'expulseur. La figure 7 représente une coupe transversale détaillée des pieds. La figure 8 représente une vision détaillée du système de levage. En référence à ces dessins non limitatifs, le dispositif comporte une solide et légère paroi 30 externe. Le dispositif (fig.1) est composé d'un entonnoir (fig.2), d'un module générateur (fig.3), d'un récolteur (fig.5), d'un expulseur (fig.6), des pieds (fig.7) et un système de levage (fig.8). L'ensemble des modules s'imbrique les uns sur les autres suivant un ordre précis, le tout solidement lié par des attaches et l'ensemble est posé sur des pieds. Ces derniers de forme parallélépipède, contiennent des souffleurs et présentent chacun un (ou plusieurs) orifice(s) de 35 sortie. On trouve entre les pieds, le système de levage qui est constitué de rails de guidage, d'engrenages, de poulies et de bouées. 3065039 4 L'entonnoir de tête (fig.2), de forme pyramidale ou conique, présente des orifices (10) au niveau de la surface latérale. Ces orifices(10) permettent le passage de l'eau dans les conduits (4) et peuvent être fermés ou ouverts par les couvercles (11) qui pivotent sur des gonds (3) grâce à la tension sur les câbles (1). Pour éviter le basculement des couvercles (11), le sommet de 5 l'entonnoir est surmonté d'un bloqueur (13) sur lequel il y a des anneaux (2). Ces derniers facilitent la mise sous tension des câbles (1) attachés (12) aux couvercles(11). L'entonnoir de tête est solidifié par des supports (6) mais aussi allégé au niveau de sa base par l'utilisation de plaque (7) perforée. Dans le but d'être imbriqué facilement sur le module générateur, l'entonnoir (fig.2) dispose des attaches (9) et des ajusteurs (8). Ceci permet de solidifier l'entonnoir aux autres 10 modules mais aussi de faire face aux mouvements verticaux et horizontaux. La jonction entre l'entonnoir (fig.2) et le module générateur se fait avec des joints d'étanchéités tout au tour. Selon le dimensionnement des besoins énergétiques, on peut insérer un (ou plusieurs) entonnoir intermédiaire (fig.4) après un nombre de modules générateurs (fig.3) pour permettre aux turbines des niveaux inférieurs de tourner. 15 Le module générateur (fig.3) de forme parallélépipède ou cylindrique, présente des cloisons (14 et 16) qui enferment hermétiquement un espace de chaque coté des parois pour loger les générateurs (17). Ces derniers, accessibles par des portes (2) avec fermeture (3) qui pivotent sur des gonds (4), sont solidement fixés sur des supports (8) qui eux sont soudés entre les parois et les cloisons (14 et 16). Ces cloisons (14 et 16) sont traversées par les axes (10) des turbines (6). 20 Le cloisonnement, d'un coté les turbines (6) et de l'autre les générateurs (17), est fait pour éviter le contact entre l'eau et les générateurs (17). Donc pour assurer les transmissions entre les deux parties via l'axe (10), des roulements à billes (7 et 13) sont disposés dans les cloisons (14 et 16). Dans l'emplacement des turbines (6), se trouve les injecteurs (11) et les conduits (18) d'eau. L'eau rentre par les orifices (1) qui forment une continuité avec les conduits sortant de 25 l'entonnoir. Au niveau de la paroi externe du module générateur se trouve des attaches (19) permettant d'arrimer solidement le module avec les autres modules qui l'encadrent par-dessus et par-dessous grâce aux ajusteurs (9). Les jonctions entre les modules se font avec les joints (5) d'étanchéité. L'entonnoir intermédiaire (fig.4) a le même rôle que l'entonnoir de tête, c'est-à-dire 30 permettre à l'eau d'entrer dans le dispositif jusqu'aux modules générateurs grâce aux orifices (12). Ce pendant son emplacement sera toujours entre deux modules générateurs (fig.3). Dés lors, l'entonnoir intermédiaire (fig.4) devra permettre le passage de l'eau provenant des modules précédant. Ainsi, l'entonnoir intermédiaire (fig.4) est constitué d'un récolteur (1), de supports (2), d'ajusteur (10), de sorties (11), d'attaches (9), de joints (3) d'étanchéité, de couvercles (8), de 35 gonds (6), de câbles (4). Et l'ensemble est encore solidifié par des supports (5) latéraux. 3065039 5 Le récolteur (fig.5) est le module servant dans la récolte des écoulements d'eau provenant des modules générateurs (fig.3) grâce à l'ouverture (3) de la partie haute du récolteur. Ceci place le récolteur (fig.5) en dessous des modules générateurs (fig.3) et juste au dessus de l'expulseur (fig.6). Ce positionnement du récolteur (fig.5) nécessite un solide arrimage grâce aux ajusteurs (7) 5 et aux attaches (6). De forme parallélépipède ou cylindrique, le récolteur (fig.5) présente une paroi (2) enveloppante solide, légère et surtout étanche, des orifices (8) sur la surface de base, des supports (4) ainsi que des ajusteurs (7). C'est par les orifices (8) que le récolteur (fig.5) libère l'eau récoltée dans l'expulseur (fig.6). Les orifices (8) du récolteur peuvent être fermés pendant un court instant par les boutons qui se trouvent sur le dessus du piston (à voir fig.6). 10 L'expulseur (fig.6) de forme parallélépipède ou cylindrique, présente une solide paroi (2), des supports (12), des ajusteurs (15), des attaches (8), des aérateurs (14), des joints (1) et en son mieux un piston (11) avec son axe (13). Le piston (11) possède des volets (3) qui se rabattent et se détendent ainsi que des roues (10). Les mouvements de rabattements et de détentes des volets (3) sont assurés par de petits ressorts (4) reliés aux volets (3) et par la force de résistance de l'eau sur 15 le piston(11) durant la phase d'expulsion. Sur le dessus du piston se trouve des boutons (9) qui correspondent aux orifices de la surface de base du récolteur (fig.5). L'axe (13) du piston (11) traverse la base de l'expulseur (fig.6) en se frottant à des billes (7) pour être fixé sur les fondations (16) au même niveau que les pieds (fig.7). Pour des besoins d'étanchéité, l'axe (13) est enveloppé tout au long dans une membrane (5) capable de suivre les différentes phases. La 20 membrane (5) est attachée sur des anneaux (17) situés pour l'un sous le piston et pour l'autre sur la base de l'expulseur. Durant la phase de monté de l'expulseur (fig.6), les bourrelets de la membrane (5) se resserrent pour accompagner la descente du piston (11) et l'eau contenue dans l'expulseur se retrouve sous pression. Pendant la phase de descente de l'expulseur, il se produit l'arrimage entre le piston (11) et le récolteur (fig.5), ainsi les boutons (9) présents sur le piston 25 (11), jouent un rôle de bouchons et maintiennent pour un instant la fermeture du récolteur (fig.5). L'expulsion de l'eau contenue dans l'expulseur se fait via les aérateurs (14). Ces derniers sont couverts par un (ou plusieurs) clapet (6) anti-retour. Les pieds (fig.7) supportent le poids de l'ensemble du dispositif grâce aux fixations (2) solidement reliés à l'expulseur (fig.6). Ils sont symétriques donc identiques. Un pied est formé 30 d'un axe (4), d'une membrane (3) enveloppante, d'un souffleur (5) enfermé dans un volume cylindrique ou parallélépipédique (6), des roues (7) et un ou plusieurs orifices (8). La descente de l'axe (4) du pied se fait durant le remplissage de l'expulseur (fig.6) et cela comprime le souffleur (5). Durant cette phase de descente et seulement une fois les vannes en direction des bouées ouvertes, l'air contenu dans le souffleur (5) est envoyé pour gonfler encore les bouées (voir fig.8). 35 Mais cette descente se frotte aux billes (13) et s'arrête au niveau des bloqueurs (11), cela déclenche la fermeture automatique des vannes (voir fig.8) vers les bouées. Par contre dés la 3065039 6 phase de levage, c'est la (ou les) vanne (10), placée à la jonction des conduits (9) en forme d'igrec (Y), qui s'ouvre pour permettre au souffleur (5) de récupérer un volume d'air depuis l'extérieur par le cheminé (1). Ces différentes phases nécessites une solidité ainsi qu'une stabilité des pieds sur les fondations, d'où l'importance d'un encrage (12). 5 Le système de levage (fig.8), est l'élément essentiel pour permettre le bon fonctionnement de l'expulseur. Il est constitué des engrenages (16), de rails(11) avec des billes (10), des câbles (8), des poulies (7), des supports (18), une force de rappel du type ressort (12) (ou autre), des fixations (13), des attaches (6), des freins (9). En plus de cela, s'ajoute les bouées (2) avec ses accessoires comme le tuyau (3), les vannes (4) et les embouts (5), les crics (14) (ou 10 autre) de forme losange avec un ajusteur (15) comme plateau, le plafond (1) coiffe les bouées. Le système de levage fonctionne avec la poussée d'Archimède. Cette force devra plaquée les bouées sur le plafond fixe. Durant cet instant, les vannes (4) devront s'ouvrir afin qu'il s'opère un échange d'air depuis les bouées (2) vers les souffleurs. Puis les vannes (4) se referment et le freinage est levé pour permettre le rappel des bouées (2) donc le retour des crics (14) à une 15 hauteur minimale, cela correspond aux débuts à la phase de descente du dispositif. Pour éviter, toutes oscillations, les freins (9) reprennent services aussi tôt après la descente des crics. Ainsi après le retrait de crics (14), tout le poids du dispositif devra être supporté par les souffleurs (fig.7) et les vannes (4) devront rester hermétiquement fermées pendant un temps avant de s'ouvrir à nouveau. Pour accélérer le levage, un multiplicateur pourrait être utilisé. 20 La supervision est ici considérée comme étant l'ensemble des moyens électronique, informatique et/ou mécanique qui permet le déclenchement d'évènements ou des changement d'état ou encore des variations. Le présent dispositif devra utiliser la supervision pour le bon déroulement des différentes phases. Ainsi un programme informatique et/ou un réseau de capteurs pourra (au besoin) superviser les vannes, les mécanismes d'ouverture et de fermeture, les débits, 25 les niveaux de remplissage ainsi que les moyens et moments de freinages. Dés lors, l'alimentation électrique des moyens de supervision pourrait se faire avec des panneaux solaires et/ou autres. Dans cette présentation, le dispositif est décrit dans un fonctionnement avec de l'eau et pour installation dans une piscine (fig.1) ouverte. Ce pendant le dispositif pourrait fonctionner avec d'autres type de fluides mais aussi pour d'autres types d'installations comme en mer, dans 30 un lac, dans un fleuve, dans un bassin, ...etc. Le dispositif et ses modules peuvent être de toutes les formes et de toutes dimensions. Dans la mesure du possible, le dispositif ou l'un de ses modules, pourrait être fabriqué avec des matériaux recyclés et il pourrait également fonctionner avec de l'eau recyclée mais surtout, il devra avoir un fonctionnement optimal en termes de sécurité d'utilisation. 35 A titre d'exemple non limitatif, un dispositif (fig.1) fonctionnant avec de l'eau, de forme 3065039 7 parallélépipède, de hauteur égale à 1.70m et de coté lm, contient un entonnoir de tête (15 cm de hauteur), un module générateur (40 cm de hauteur), un récolteur (15 cm de hauteur), un expulseur (50 cm de hauteur) et deux pieds (50 cm de hauteur). Ce qui donne un nombre de 4 générateurs et 4 turbines qui seront attaquées par 4x2 = 8 injecteurs. Entre les deux pieds, un 5 système de levage avec deux crics, deux bouées, plusieurs poulies et un plafond. L'ensemble est installé dans une piscine dont la profondeur est de 4m, de longueur 3m et de largeur 2m. Le dispositif présente une amplitude de variation de hauteur de 50cm. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la production d'énergie propre et renouvelable à base d'eau et ceci indépendamment des fluctuations de la nature. REVENDICATIONS1) Dispositif (fig.1) pour produire de l'énergie propre et renouvelable caractérisé en ce qu'il comporte un assemblage de modules commençant par un entonnoir de tête (4) suivi d'un ou plusieurs modules générateurs (5), d'un ou plusieurs entonnoirs intermédiaires (fig.4), d'un récolteur (6), d'un expulseur (7), des pieds (8) et d'un système de levage (9). L'ensemble des éléments repose sur les pieds (8) entre lesquels se trouve le système de levage (9) avec des bouées (10) dont le volume varie grâce aux échanges d'air avec des souffleurs logés dans les pieds (8). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un entonnoir de tête (fig.2) présente des orifices (10) qui peuvent être fermés ou ouverts par les couvercles (11). L'entonnoir de tête est surmonté d'un bloqueur (13) sur lequel il y a des anneaux (2). Ces derniers facilitent la mise sous tension des câbles (1) attachés (12) aux couvercles(11). L'entonnoir de tête est solidifié par des supports (6) ainsi que des attaches (9) et des ajusteurs (8). 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'un module générateur (fig.3) présente des cloisons (14) qui enferment des alternateurs (17) accessibles par des portes (2) Ces cloisons (14) sont traversées par les axes (10) des turbines (6). Dans l'emplacement des turbines (6), se trouve les injecteurs (11) et les conduits (18) d'eau. L'eau rentre par des orifices (1) qui forment une continuité avec les conduits sortant de l'entonnoir de tête (fig.2). Au niveau de la paroi externe du module générateur se trouve des attaches (19) permettant d'arrimer solidement le module avec les autres composants grâce aux ajusteurs (9). 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'un expulseur (fig.6) présente une solide paroi (2), des supports (12), des ajusteurs (15), des attaches (8), des aérateurs (14), des joints (1) et en son mieux un piston (11) avec son axe (13). Le piston possède des volets (3) qui se rabattent et se détendent ainsi que des roues (10). Sur le dessus du piston (11) se trouve des boutons (9). L'axe (13) du piston (11) traverse la base de l'expulseur en se frottant à des billes (7) pour être fixé sur les fondations (16). L'axe (13) est enveloppé tout au long dans une membrane (5) capable de suivre les mouvements de montée et de descente de l'expulseur. L'expulsion de l'eau contenue dans l'expulseur se fait via les aérateurs (14). Ces derniers sont couverts par un (ou plusieurs) clapet anti-retour (6). 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que des pieds (fig.7) présentent une symétrie. Un pied est formé d'un axe (4), d'une membrane (3) enveloppante, d'un souffleur (5) enfermé dans un volume, des roues (7) et un ou plusieurs orifices (8) dotés de vannes. La descente de l'axe (4) dans le volume se fait pour comprimer le souffleur (5). Durant cette phase de descente, l'air contenu dans le souffleur (5) se fait expulser et l'axe (4) se frotte aux billes (13) pour s'arrêter au niveau des bloqueurs (11). 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'un système de levage (fig.8) 3065039 9 présente des engrenages (16), de rails(11) avec des billes (10), des câbles (8), des poulies (7), des supports (18), des fixations (13), des bouées (2), des freins (9) et une force de rappel (12). En plus de cela, s'ajoute les accessoires d'une bouée comme, le tuyau (3), la vanne (4) et l'embout (5). Le cric (14) (ou autre) de forme losange avec un ajusteur (15) présente un plateau et un disc 5 d'engrenage. Le plafond (1) coiffe les bouées. Le système de levage fonctionne avec la poussée d'Archimède. 7) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'un entonnoir intermédiaire (fig.4) permet à l'eau d'entrer depuis l'extérieur grâce aux orifices (12). Il présente un récolteur (1), des supports (2), des ajusteurs (10), des sorties (11), d'attaches (9), de joints d'étanchéité (3), 10 des couvercles (8), des câbles (4). L'ensemble des composants est solidifié par des supports (5) latéraux. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un récolteur (fig.5) recueille l'eau provenant des modules placés au dessus grâce à l'ouverture (3) de la partie haute du récolteur. Le récolteur (fig.5) se place juste au dessus de l'expulseur. Le 15 récolteur (fig.5) présente une paroi (2) enveloppante, solide, légère et surtout étanche, des orifices (8) sur la surface de base, des supports (4) ainsi que des ajusteurs (7). C'est par les orifices (8) que le récolteur (fig.5) libère en continu l'eau récoltée.