Brevet FR3147333A1 — publié le 20241004

L’invention porte sur un dispositif générateur de flux fluidique (100) à membrane agencé pour déplacer un fluide comprenant : - au moins une membrane (11) agencée pour mettre en mouvement le fluide, - au moins un actionneur (10) mettant en mouvement l’au moins une membrane de manière ondulante ou oscillante, caractérisé en ce que l’au moins un actionneur comprend au moins un piston (20) relié à l’au moins une membrane. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 DISPOSITIF GÉNÉRATEUR DE FLUX FLUIDIQUE À MEMBRANE ACTIONNÉE PAR UN PISTON On connaît de l’état de la technique des dispositifs générateur de flux fluidique, en particulier hydraulique, comprenant une membrane ondulante ou oscillante dans une direction longitudinale. Cependant, il est ainsi désireux de proposer une solution simple, économique, écologique, permettant un réglage de la puissance et/ou du débit et/ou de la pression, et offrant un encombrement réduit. OBJET DE L’INVENTION A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention propose un dispositif générateur de flux fluidique à membrane agencé pour déplacer un fluide, en particulier selon une direction de déplacement, comprenant : - au moins une membrane agencée pour mettre en mouvement le fluide, - au moins un actionneur mettant en mouvement l’au moins une membrane de manière ondulante ou oscillante, caractérisé en ce que l’au moins un actionneur comprend au moins un piston relié à l’au moins une membrane. Pour ce qui précède et pour la suite de la description, on entend par membrane, un élément en forme de nappe présentant des propriétés élastiques autorisant des courbures de celle-ci de manière à réaliser des ondulations successives. La membrane est une pièce comprenant au moins une partie souple ou flexible ou déformable agencée pour réaliser une ondulation ou oscillation. De préférence, on entend par membrane planaire, une membrane s’étendant dans un plan géométrique en particulier lorsque la membrane est au repos. Pour ce qui précède et pour la suite de la description, on entend par direction de déplacement, la direction de déplacement du fluide, en particulier lorsque le dispositif est statique lors de son fonctionnement, ou la direction de déplacement du dispositif, en particulier lorsque le dispositif est mobile lors de son fonctionnement. Pour ce qui précède et pour la suite de la description, on entend par fluide, un milieu liquide, gazeux, homogène ou non-homogène, non chargé ou chargé, par exemple par des matières fluidisables du type poudre, mousse ou granulés… Selon différents modes de réalisation de l’au moins une membrane pouvant être combinables eux : - l’au moins une membrane est planaire et s’étend parallèlement à la direction de déplacement ; – de préférence de manière sensiblement horizontale ; - l’au moins une membrane comprend au moins une membrane polygonale, de préférence rectangulaire, ou triangulaire, ou trapézoïdale, ou hexagonale ; – l’au moins une membrane est discoïdale ; – l’au moins une membrane est tubulaire. Selon différents perfectionnements pouvant être combinables entre eux et combinables aux modes de réalisation précédents, le dispositif peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l’au moins un piston est relié à l’au moins une membrane sans système de conversion mécanique ; - l’au moins un piston est relié directement à l’au moins une membrane ; - l’au moins un piston s’étend dans une direction perpendiculaire à la direction de l’onde de l’ondulation ou oscillation d’au moins une membrane ; - l’au moins un piston comprend une tête et au moins une tige d’actionnement s’étendant depuis la tête, l’au moins une tige d’actionnement étant reliée à l’au moins une membrane, de préférence au bord amont de l’au moins une membrane ; - selon une variante de réalisation, l’au moins un piston comprend une tête et au moins deux tiges d’actionnement s’étendant depuis la tête, les tiges d’actionnement étant reliées à l’au moins une membrane, de préférence au bord amont de l’au moins une membrane ; – le dispositif comprend au moins un système bielle/manivelle, l’au moins un piston étant relié à un système bielle/manivelle ; – le dispositif comprend au moins deux pistons, au moins deux systèmes bielle/manivelle, un arbre d’actionneur relié aux systèmes bielle/manivelle ; - les au moins deux pistons sont reliés à une même membrane ou à des membranes respectives ; – en particulier, les tiges d’actionnement des pistons sont parallèles entre elles, ou présentant un angle non nul entre les tiges de pistons distincts ; - l’au moins une tige d’actionnement présente deux parties de tiges reliées entre elles par une liaison mécanique autorisant au moins un pivotement, de préférence une liaison rotule ; - l’au moins un actionneur est au moins un moteur thermique, de préférence à combustion interne ; - l’au moins une membrane présente une forme rectangulaire, ou triangulaire, ou trapézoïdale, ou hexagonale, ou cylindrique, ou circulaire, ou elliptique, ou discoïdale, ou tubulaire, ou une combinaison de ceux-ci. - la course en translation de l’au moins un piston peut être réglée selon l’un ou plusieurs des paramètres suivants : - Intensité des forces de rappel (ressort, inertie…) : lors de la phase de détente, la force de rappel s’oppose au mouvement moteur ; plus cette force est grande et moins la longueur parcourue par le piston sera longue, - Changement de la géométrie du piston : la course du piston et donc de la membrane est liée à la géométrie du piston, il est donc possible de modifier la longueur de la course en changeant certaines dimensions du piston, - Mécanisme au niveau du degré de liberté : la transmission au niveau du degré de liberté peut permettre un ajustement de la course, on peut par exemple augmenter le rayon de la position du pivot d’une bielle. De préférence, le dispositif peut comprendre un moyen d’accouplement et de désaccouplement entre l’actionneur et l’au moins une membrane. Par exemple, ledit moyen est un embrayage linéaire du moteur. Le mouvement linéaire peut être embrayé/débrayé du moteur thermique par une liaison pouvant être rompu. Cette liaison peut être par friction ou par contact (crémaillère) et peut se libérer grâce à un mouvement de translation ou de rotation. De préférence, l’au moins une membrane peut présenter les caractéristiques suivantes : - Formes de membranes : rectangulaire, triangulaire, trapézoïdale, hexagonal, cylindrique, circulaire, elliptique, discoïdale, tubulaire, ou une combinaison de ceux-ci ; - Matériaux de membrane : élastomère, caoutchouc, polyuréthane, TPU, EPDM, silicone, nitrile, PTFE, PFA, ou même plastiques, ou métalliques, ou une combinaison de ceux-ci ; - Nombre de membranes : membrane(s) seule ou multiples en série ou en parallèle, en phase ou déphasée ou en opposition de phase pour contrer les balourds, ou une combinaison de ceux-ci. De préférence la membrane utilisée comprend des matériaux élastomères, plastiques, métalliques, ou polymères, naturels ou non. Le mouvement de la membrane est réalisé par un déplacement d’une extrémité en translation alternatif. Par exemple, la membrane peut être 2D ou 3D, du type plan ou planaire, du type cylindrique par exemple discoïdale ou ovoïde, du type polygonale par exemple rectangulaire ou trapézoïdale, et/ou au moins une membrane 3D du type tubulaire. L’au moins une membrane ou la paroi de l’au moins une membrane peut présenter une épaisseur constante ou variable le long de l’au moins une membrane ou le long de la paroi de l’au moins une membrane. De préférence, chaque membrane peut présenter diverses formes, par exemple polygonale, rectangulaire, triangulaire, trapézoïdale, hexagonale, cylindrique, circulaire, elliptique, discoïdale, tubulaire. Selon des variantes de réalisation, l’au moins une membrane peut présenter une circonférence avec au moins une portion droite et au moins une portion curviligne. Chaque membrane est composée ou est constituée d’un ou plusieurs matériaux spécifiques, par exemple du marins, alimentaires, biocompatibles, ou hydrocarbures. Par exemple, chaque membrane comprend l’un ou plusieurs des matériaux suivants : élastomère, caoutchouc, polyuréthane, TPU, EPDM, silicone, PTFE, nitrile, ou même plastiques, ou métalliques. De préférence, le dispositif peut comprendre plusieurs membranes. Cette caractéristique permet d’augmenter la poussée ou la vitesse générées par le dispositif sans pour autant augmenter les dimensions de ce dispositif. Dans le cas où ces membranes fonctionnent en opposition de phase, cela permet également de contrer les balourds. Chaque membrane est agencée pour être déplacée en translation de manière rectiligne et alternative. Chaque membrane est prévue pour osciller ou onduler avec une fréquence et une amplitude prédéterminées. Selon un mode de réalisation, l’au moins une membrane est mise en mouvement par au moins un élément relié à une extrémité de l’au moins une membrane. Selon un autre mode de réalisation, l’au moins une membrane est mise en mouvement par au moins un élément relié à un bord périphérique de l’au moins une membrane. De préférence, l’au moins une membrane peut présenter les caractéristiques suivantes : – dureté shore A de 50 à 90 ShA, - épaisseur de 0.5 mm à 20 mm, Ces caractéristiques permettent un débattement angulaire de 5° à 25°. Selon d’autres aspects de l’invention, il peut être prévu : - un propulseur hydraulique pour la propulsion d’engin nautique comprenant un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect ; – une pompe caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect ; – un compresseur caractérisé en ce qu’elle comprend un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect ; – un ventilateur caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées et dans lesquelles : La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon un mode de réalisation, présentant un actionneur comprenant un piston équipé d’une tige d’actionnement reliée à une membrane ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon un mode de réalisation, présentant un actionneur comprenant un piston mis en mouvement par un système bielle/manivelle, ledit piston étant équipé de deux tiges d’actionnement ou d’une jupe reliée à une membrane ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon une variante de réalisation de la , comprenant un ressort sous le piston ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon une variante de réalisation de la , présentant un actionneur à double chambre de combustion ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon une variante de réalisation de la , comprenant un degré de liberté le long d’une tige d’actionnement ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon une variante de réalisation de la , comprenant des tiges d’actionnement s’étendant depuis les côtés du piston ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon une variante de réalisation de la figure précédente ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon un mode de réalisation, comprenant deux pistons mis en mouvement par des systèmes bielle/manivelle et un arbre d’actionneur, un seul piston étant relié à une membrane ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon un mode de réalisation, comprenant deux pistons mis en mouvement par des systèmes bielle/manivelle et un arbre d’actionneur, chaque piston étant relié à une membrane distincte ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon un mode de réalisation, comprenant quatre pistons mis en mouvement par des systèmes bielle/manivelle et un arbre d’actionneur, deux pistons étant reliés à une membrane ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon un mode de réalisation, comprenant quatre pistons mis en mouvement par des systèmes bielle/manivelle et un arbre d’actionneur, chaque piston étant relié à une membrane distincte ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon un mode de réalisation, comprenant au moins deux pistons mis en mouvement par des systèmes bielle/manivelle et un arbre d’actionneur, chaque piston étant relié à une membrane distincte, les pistons et les membranes étant disposés l’un par rapport en forme de V ; La est une vue schématique d’un dispositif générateur de flux fluidique selon une variante de réalisation de la figure précédente. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION En relation avec les figures 1 à 13, il est proposé un agencement de dispositif générateur de flux fluidique, en particulier un propulseur hydraulique 100 d’engin nautique à membrane 11. Selon les modes de réalisation représentés, l’au moins une membrane 11 est du type planaire et rectangulaire. Elle est mise en mouvement à partir de son bord amont 11a. Le dispositif est muni d’un actionneur 10 comprenant au moins un piston 20 agencé pour mettre en mouvement linéaire, en particulier de translation rectiligne en va-et-vient, l’au moins une membrane de manière à réaliser un mouvement d’ondulation de celle-ci. De préférence, l’actionneur est un moteur thermique, de préférence à combustion interne, comprenant un ou plusieurs pistons 20, chacun piston étant logé ou en coopération avec au moins une chambre de combustion 19 agencée pour recevoir un combustible. L’actionneur est en particulier du type comprenant des soupapes 18 mobiles afin d’ouvrir ou fermer l’au moins une chambre de combustion. Ces types d’actionneurs, de manière générale, sont connus de la personne du métier. Selon les modes de réalisation, chaque piston 20 comprend au moins une tige d’actionnement ou une jupe d’actionnement. De préférence, l’au moins une tige ou jupe s’étend perpendiculairement à la direction de l’onde d’ondulation ou à la direction longitudinale de l’au moins une membrane. L’au moins une tige ou jupe est reliée directement à l’au moins une membrane, en particulier son bord amont 11a. Cet agencement permet un actionnement de l’au moins une membrane par une prise directe sur un piston muni de moyen de rappel en position pour faire le mouvement de translation dans les deux directions verticales. En référence aux figures 1 à 7, il est proposé un agencement d’actionneur 10 comprenant un seul piston 20. Les figures 1, 3 et 4 montrent en particulier un piston 20 comprenant une tête 21 et une tige d’actionnement 22 s’étendant verticalement depuis la face de dessous du piston, de préférence de manière centrale. La tige 22 relie directement le bord amont 11a de la membrane 11. En référence à la , une tête de piston 21 est présente dans une chambre de combustion 19. Au-dessus du piston, des soupapes 18 sont en vis-à-vis avec la tête de piston 21. Au-dessous de la tête de piston, l’actionneur comprend des moyens de rappel non représenté. En référence à la , qui sera décrite par ses différences au regard de la , l’actionneur présente des moyens de rappel en position en forme de moyens élastiques en particulier représentés par un ressort 25. En référence à la , qui sera décrite par ses différences au regard de la , l’actionneur 10 comprend une double chambre de combustion 19 au-dessus et au-dessous de la tête de piston 21. En particulier, l’actionneur comprend des soupapes 18 au-dessus et au-dessous de l’enceinte formée par la double chambre de combustion 19. En référence à la , qui sera décrite par ses différences au regard de la , l’actionneur 10 comprend un système bielle/manivelle 30 afin de réaliser le mouvement linéaire de va-et-vient. L’actionneur comprend en outre deux tiges d’actionnement 23, 24 s’étendant sous la tête de piston 21 et longeant le système bielle/manivelle 30 pour relier le bord amont 11a de la membrane 11. En référence à la , qui sera décrite par ses différences au regard de la , l’actionneur 10 comprend une tige d’actionnement 22 centrale qui présente deux parties de tige reliées entre elles par une liaison rotule En référence à la , qui sera décrite par ses différences au regard de la , l’actionneur 10 comprend deux tiges d’actionnement 23, 24 s’étendant depuis une face latérale de la tête de piston 21, puis s’étendent verticalement pour être reliées au bord amont 11a de la membrane 11. La chambre de combustion 19 présente deux fentes, chaque fente permettant le passage d’une tige d’actionnement. De préférence, la hauteur de la tête de piston 21 est supérieure à la course du piston et la hauteur de la fente. En outre, l’actionneur comprend des moyens d’étanchéité autour de chaque fente. En référence à la , qui sera décrite par ses différences au regard de la , l’actionneur 10 comprend une tête de piston 21 en forme de lettre « H » et réalise une double chambre de combustion 19 avec les soupapes 18 disposés de part et d’autre de la partie centrale de la tête de piston 21. L’actionneur comprend en outre deux tiges d’actionnement 23, 24 s’étendant depuis une face latérale de la tête de piston 21, puis s’étendent verticalement pour être reliées au bord amont 11a de la membrane 11. Ces modes de réalisation peuvent dupliquer de manière à réaliser un actionneur à plusieurs pistons tels que décrits précédemment. Par exemple, en référence à la , il est proposé un actionneur 10 comprenant deux pistons disposés en parallèle. Chaque piston est mis en mouvement par l’intermédiaire d’un système bielle/manivelle 30 et d’un arbre moteur 31 commun. Selon le mode de réalisation représenté, les manivelles sont décalées de 180 degrés l’une par rapport à l’autre. En outre un seul piston est équipé de tiges d’actionnement 23, 24 de manière à actionner la membrane 11. Cela permet de réaliser une force de rappel pour actionner une seule membrane 11. Selon une variante de réalisation représentée par la , chaque piston est équipé de tiges d’actionnement 23, 24. Chaque piston actionne une membrane 11. Du fait du décalage angulaire des manivelles, les membranes 11 ondulent en opposition de phase. Les figures 10 et 11 montrent des variantes de réalisation avec quatre pistons ; un nombre illimité de pistons est possible. Chaque membrane est actionnée par au moins un piston mais peut-être actionnée par plusieurs pistons. Les pistons actionnant la même membrane sont en phase, les membranes peuvent être en phase ou en décalage les unes des autres. La montre en particulier quatre pistons et quatre membranes déphasées. Selon encore d’autres modes de réalisation représentés par les figures 12 et 13, il est proposé les mêmes types d’agencement que précédemment mais avec une disposition des pistons en forme de lettre « V ». En outre ce mode de réalisation peut être combiné avec le mode de réalisation de la . Des liaisons mécaniques autorisant au moins un degré de liberté en pivotement, de préférence des liaisons rotules 28, peuvent être ajoutées le long des tiges d’actionnement 23, 24. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au(x) mode(s) de mise en œuvre décrit(s) et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. Dispositif générateur de flux fluidique (100) à membrane agencé pour déplacer un fluide comprenant : - au moins une membrane (11) agencée pour mettre en mouvement le fluide, - au moins un actionneur (10) mettant en mouvement l’au moins une membrane de manière ondulante ou oscillante, caractérisé en ce que l’au moins un actionneur comprend au moins un piston (20) relié à l’au moins une membrane. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l’au moins un piston (20) est relié à l’au moins une membrane sans système de conversion mécanique. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’au moins un piston (20) est relié directement à l’au moins une membrane. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un piston s’étend dans une direction perpendiculaire à la direction de l’onde de l’ondulation de l’au moins une membrane. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un piston comprend une tête (21) et au moins une tige d’actionnement (22) s’étendant depuis la tête, l’au moins une tige d’actionnement étant reliée à l’au moins une membrane, de préférence au bord amont (11a) de l’au moins une membrane. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’au moins un piston comprend une tête et au moins deux tiges d’actionnement (23, 24) s’étendant depuis la tête, les tiges d’actionnement étant reliées à l’au moins une membrane, de préférence au bord amont (11a) de l’au moins une membrane. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins un système bielle/manivelle, l’au moins un piston étant relié à un système bielle/manivelle. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins deux pistons, au moins deux systèmes bielle/manivelle (30), un arbre d’actionneur (31) relié aux systèmes bielle/manivelle. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les au moins deux pistons sont reliés à une même membrane ou à des membranes respectives. Dispositif selon l’une des revendications 8 ou 9, dans lequel les tiges d’actionnement (22, 23, 24) des pistons (20) sont parallèles entre elles, ou présentant un angle non nul entre les tiges de pistons distincts. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une tige d’actionnement (22, 23, 24) présente deux parties de tiges reliées entre elles par une liaison mécanique autorisant au moins un pivotement, de préférence une liaison rotule (28). Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un actionneur est au moins un moteur à combustion interne. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une membrane présente une forme rectangulaire, ou triangulaire, ou trapézoïdale, ou hexagonale, ou cylindrique, ou circulaire, ou elliptique, ou discoïdale, ou tubulaire, ou une combinaison de ceux-ci. Propulseur hydraulique pour la propulsion d’engin nautique comprenant un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une des revendications précédentes. Pompe comprenant un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une des revendications 1 à 13. Ventilateur comprenant un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une des revendications 1 à 13. Compresseur comprenant un dispositif générateur de flux fluidique selon l’une des revendications 1 à 13.