Brevet FR3140140A1 — publié le 20240329

La présente invention est une enveloppe permettant un haut rendement de production d’énergie hydroélectrique, y compris dans les cas de mouvement alternatifs de l’eau. L’enveloppe contient en son sein une chambre de forme cylindrique servant à accueillir une turbine hydroélectrique pouvant fonctionner dans le sens des aiguilles d’une montre et/ou dans le sens inverse et entraînant une génératrice électrique. Quatre fentes qui sont disposées le long du corps de la chambre, à raison de deux de chaque côté: l’une (supérieure) servant à l’entrée d’eau et l’autre (inférieure) à la sortie d’eau. Le schéma est le même de l’autre côté. A chacune des fentes, supérieures comme inférieures, est associée à un clapet anti-retour. L’eau qui entre par la fente supérieure d’un côté (A) entraîne la rotation d’une turbine et ressort par la fente inférieure située de l’autre côté (B). Le principe fonctionne de façon symétrique et dans l’autre sens, l’eau entrant par la fente supérieure du côté (B) et ressortant par la fente inférieure du côté (A). Enveloppe hydroélectrique à fonctionnement alternatif Domaine de l’invention La présente invention concerne une enveloppe munie de quatre fentes et d’une chambre contenant une turbine hydraulique réversible, elle-même associée à un générateur d’électricité. Les deux fentes supérieures sont fines et fuselées pour permettre d’accentuer la pression de l’eau qui accède à la chambre où se situe la turbine hydroélectrique réversible, et les deux autres fentes sont plus larges pour permettre une évacuation rapide de l’eau se situant dans ladite chambre. Une telle enveloppe pourra permettre de créer de l’énergie dans le cas où elle serait associée soit à un circuit fermé, soit soumise à la houle de la mer ou de l’océan, ou à la marée, ou à tout autre ensemble hydraulique dynamique. La présente invention est une enveloppe contenant une chambre de confinement cylindrique permettant un haut rendement de production d’énergie hydroélectrique, spécialement dans les cas de mouvements alternatifs de l’eau. L’enveloppe contient en son sein une chambre de forme cylindrique disposée sur toute sa largeur servant à accueillir une turbine hydroélectrique pouvant fonctionner dans le sens des aiguilles d’une montre ou en sens inverse. La chambre est dotée de quatre fentes qui sont disposées le long de son corps. Deux des quatre fentes sont étroites, fines et fuselées et se situent sur la partie supérieure (en position opposée) de la chambre. Elles servent de point d’accès pour l’eau qui s'écoule dans la chambre. Les deux autres fentes, plus larges, se situent sur la partie inférieure (en position opposée) de la chambre et servent à l’évacuation rapide de l’eau qui se trouve dans la chambre. Ainsi chaque côté de la chambre est muni d’une fente étroite, fine et fuselée sur sa partie supérieure et d’une fente plus large sur sa partie inférieure de sorte que les deux fentes de même taille se font face dans les deux cas. L’enveloppe étant traversée par la chambre cylindrique sur toute sa largeur est de fait divisée en deux par ladite chambre. Chaque fente est associée à un clapet anti-retour. Une telle enveloppe peut être intégrée à un dispositif d’énergie houlomotrice, marémotrice ou tout autre dispositif sujet à l’alternativité du sens d’écoulement ou de circulation de l’eau. État de la technique On connaît dans l’état de la technique une enveloppe munie d’une chambre, décrite dans le brevet n° WO2020209537, et proposant un dispositif d’ensemble turbine pour la production d’énergie hydroélectrique caractérisé en ce que ledit dispositif est constitué d’un ensemble turbine pour un générateur d'énergie hydroélectrique contenue dans un corps cylindrique ayant un espace de confinement formé en son sein et scellé par un élément de couvercle et ayant une entrée et une sortie formées en son sein de telle sorte que la turbine, installée dans l’espace interne du corps cylindrique, soit entraînée lors de l’entrée du flux de l’eau dans l’espace de confinement et ressorte de manière maximisée. Inconvénients de l’art antérieur Un tel dispositif est muni d’une seule entrée et d’une seule sortie et contient une turbine hydroélectrique qui tourne sous l’effet de la pression de l’eau, produisant ainsi une énergie mécanique à partir du mouvement de l’eau qui ne circule obligatoirement que dans un sens sous l’effet de la gravité ou d’un courant. Cette enveloppe ne prend pas en compte l’alternativité éventuelle du sens de circulation de l’eau. Solution apportée par l’invention Afin de remédier à cet inconvénient, la présente invention concerne, selon son acceptation la plus générale, une enveloppe qui possède une chambre de forme cylindrique (2) en son sein et deux fentes étroites, fines, fuselées (8) et opposées sur la partie supérieure (4) de ladite chambre de l’enveloppe de sorte à se faire face, allant de l’extérieur de la chambre de l’enveloppe vers l’intérieur de la chambre de l’enveloppe, celles-ci servant à l’introduction de l’eau. La forme étroite, fine et fuselée des fentes supérieures (8) leur confère la qualité hydrodynamique nécessaire à une pression de l’eau optimale lors de son introduction dans la chambre (2) de l’enveloppe. La chambre de l’enveloppe sépare l’enveloppe en deux, de sorte que chaque côté de l’enveloppe ne peut communiquer avec l’autre qu’en passant par la chambre de l’enveloppe et en entraînant la rotation de la turbine. La forme étroite, fine et fuselée des fentes opposées de la partie supérieure de la chambre de l’enveloppe sert à accentuer la cinétique de l’eau lors de son introduction dans la chambre (2) de l’enveloppe afin d'optimiser la vitesse de rotation des pales de la turbine (7) disposée à l’intérieur de la chambre de l’enveloppe. Les deux fentes étroites, fines, fuselées et opposées de la partie supérieure de la chambre de l’enveloppe, donc qui se font face, sont disposées sur la longueur de la chambre de l’enveloppe. La longueur des fentes étroites, fines, fuselées et opposées de la partie supérieure de la chambre de l’enveloppe peut varier afin de s’adapter à la longueur des pales de la turbine se trouvant dans la chambre de l’enveloppe. La chambre de l’enveloppe possède deux autres fentes plus larges (9) et opposées se trouvant sur la longueur de la partie inférieure (6) de la chambre de l’enveloppe (2) et de chaque côté, et servant à une évacuation rapide de l’eau se trouvant dans la chambre de l’enveloppe. De sorte que chaque côté de la chambre de l’enveloppe est muni d’une fente fine et fuselée (8) sur la longueur de sa partie supérieure (4) et d’une fente large (9) sur la longueur de sa partie inférieure (6). Le procédé peut consister à: 1)définir les géométries des fentes sur sensiblement toute la longueur de la chambre cylindrique, 2)définir le positionnement des fentes étroites et fuselées afin d’optimiser la rotation de la turbine hydroélectrique se situant dans la chambre de l’enveloppe, 3)déterminer l’écoulement moyen de l’eau dans la chambre. La chambre cylindrique peut être adaptée à toute sorte d’enveloppe ou à un dispositif pré-existant. Sur la partie supérieure de l’enveloppe et conduisant aux fentes étroites, fines, fuselées et opposées qui elles-mêmes conduisent à la chambre de l’enveloppe sont disposés, le long de ces même fentes étroites, fines, fuselées et opposées, des clapets (3) pivotants dans le sens du point d’entré de l’eau vers la chambre et se rabattant complètement dans la paroi du haut de l’enveloppe ayant la forme creusée de l’empreinte du clapet (3) afin d’optimiser l’accès de l’eau à la chambre de l’enveloppe par les fentes étroites, fines et fuselées (8). Les clapets des fentes étroites, fines, fuselées et opposées (3) se situent avant le point d'entrée de l’eau dans la chambre de l’enveloppe afin de ne pas gêner la rotation de la turbine hydroélectrique (7) qui est logée dans ladite chambre. Ils peuvent pivoter vers la chambre de l’enveloppe pour laisser pénétrer l’eau ou dans l’autre sens, en position repos, c’est-à-dire d’obturation. Les clapets des fentes étroites, fines, fuselées et opposées sont des clapets anti-retour (3) afin que l’eau qui est dans la chambre ne puisse pas ressortir par ces mêmes fentes (8). Ainsi lorsque l’eau s’introduit par l’une de ces fentes étroites, fines et fuselées (8), ladite eau ne peut pas ressortir par la fente identique qui se situe de l’autre côté de la chambre ni par celle d’où elle s’introduit. Les clapets (3) associés aux fentes fines, étroites et fuselées, se trouvant donc sur la partie supérieure (4) de l’enveloppe, ne peuvent pivoter qu’en direction de la chambre de l’enveloppe pour l’ouverture. Les clapets disposés le long de ces fentes fines, étroites et fuselées sont fermés par défaut et par tout moyen tel que gravité, ressort, matériau élastomérique ou tout autre moyen connu de l’Homme du Métier, car c’est par la force exercée par la cinétique de l’eau qu’ils sont poussés et rabattus dans la paroi haute de l’enveloppe, ce qui permet le passage de l’eau par lesdites fentes à la chambre de l’enveloppe. Les fentes larges et opposées (9) se trouvant sur la longueur de la partie inférieure (6) de la chambre de l’enveloppe sont munies de clapets anti-retour (5) pivotant vers l’extérieur de la chambre permettant ainsi une évacuation rapide de l’eau se trouvant dans la chambre (2) de l’enveloppe, entrée dans ladite chambre par les fentes étroites, fines et fuselées (8). Ils sont fermés par défaut et/ou pourront l’être par tout moyen tel que gravité, ressort, matériau élastomérique ou tout autre moyen connu de l’Homme du Métier, car c’est la force de l’eau présente dans la chambre qui les ouvrira de façon à la laisser sortir, avec un minimum de surpression. L'eau entrant dans un sens poussera le clapet anti retour de la fente large (9) opposée donc l'eau n'aura toujours qu'un seul point de sortie possible. Les clapets anti-retour peuvent être remplacés par tout autre système de non-retour connu de l’Homme du Métier. Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant à un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés où : la représente une vue de l’enveloppe sans turbine selon l’invention. la représente une vue en perspective d’exemple de turbine hydroélectrique logée au sein de la chambre cylindrique de l’enveloppe. la représente une vue en découpe de la afin d’y observer le mouvement des clapets dans le cas où l’eau entre du côté droit et sort du côté gauche. la [Fig. ] représente une vue en découpe de la afin d’y observer le mouvement des clapets dans le cas où l’eau entre du côté gauche et sort du côté droit. Description d’un exemple d’enveloppe: 1)lorsque l’eau est amenée à s’introduire par la fente fine,étroite et fuselée du côté droit (8a) de la chambre de l’enveloppe (2), le clapet de ladite fente (3a) se rabat en direction de la chambre (2), ainsi l’eau entraîne la rotation de la turbine hydroélectrique (7) qui est logée dans ladite chambre et ressort par la fente large située du côté gauche (9b) de l’enveloppe, en poussant le clapet de non-retour (5b) de ladite fente large. 2)l’eau s’étant introduite du côté droit de la chambre de l’enveloppe et qui entraîne la rotation de la turbine hydroélectrique (7) ne peut pas ressortir par la fente large située sur le côté droit (9a) de la chambre (2) compte tenu de la force de l’eau venant du même côté et qui maintient son clapet de non-retour (5a), pivotant uniquement vers l’extérieur de la chambre, fermé par défaut suite à ladite force exercée sur le clapet de non-retour (5a) qui le maintient en état d'impossibilité de pivoter vers l’intérieur de la chambre (2). 3)lorsque le clapet de la fente, fine, étroite et fuselée du côté droit (3a) est actionné pour permettre l’introduction de l’eau dans la chambre de l'enveloppe (2), c’est très logiquement le clapet de la fente large du côté gauche (5b) qui est actionné pour permettre son évacuation et lorsque c’est le clapet de la fente, fine, étroite et fuselée du côté gauche (3b) qui est actionné pour permettre l’introduction de l’eau dans la chambre de l’enveloppe (2) par la fente étroite, fine et fuselée du côté gauche (8b), c’est tout aussi logiquement le clapet de la fente large du côté droit ( 5a) qui est actionné pour permettre l’évacuation de l’eau par la fente large du côté droit (9a). La chambre de l’enveloppe sert à contenir une turbine hydroélectrique munie de pales (7). La chambre (2) est un volume cylindrique qui traverse l’enveloppe sur toute sa largeur et qui fait partie intégrante de ladite enveloppe. La chambre peut s’ouvrir et se fermer par des systèmes de fermeture, des couvercles et/ou des portes à chacune de ses extrémités par lesquelles on peut insérer la turbine hydroélectrique. Elle peut également n’être ouverte qu’à une seule extrémité, l’autre étant borgne par construction. Les systèmes de fermeture, couvercles et/ou portes de la chambre sont munis de systèmes mécaniques à roulement étanche intégré. La partie interne du système mécanique à roulement étanche de chaque équipement de fermeture, couvercle et/ou de chaque porte s'emboîte selon un système tenon/mortaise ou autre système adapté se trouvant sur chaque ensemble de fermeture et/ou chaque porte. La partie externe du système mécanique à roulement étanche s’emboîte dans une mortaise se trouvant à chaque extrémité de la turbine hydroélectrique. Les systèmes de fermeture, couvercles et/ou portes étant fixés à la paroi de l’enveloppe lors de leur fermeture, permettent aux parties internes des systèmes mécaniques à roulement étanche de rester fixes et aux parties externes des systèmes mécaniques à roulement étanche d’être mobiles permettant ainsi d’assurer la rotation de la turbine lors du passage de l’eau dans la chambre de l’enveloppe tout en assurant le maintien de la turbine et l’étanchéité de la partie interne de la turbine hydroélectrique. Les emboîtements peuvent être inversés, les parties externes des systèmes mécaniques de roulement étanches pouvant s'emboîter dans une mortaise dans les systèmes de fermeture, couvercles et/ou les portes et les parties internes des systèmes mécaniques de roulement étanche peuvent s'emboîter avec la turbine hydroélectrique. La turbine hydroélectrique (7) se trouvant dans la chambre de l’enveloppe et maintenue par ses deux extrémités par les systèmes de fermetures et/ou les portes munis de leur système mécanique à roulement étanche respectif est ainsi maintenue par ses deux extrémités (1) avec un minimum de contraintes pour sa rotation. La chambre peut également être un couloir n’ayant qu’une seule ouverture par laquelle on peut disposer la turbine hydroélectrique. Une des extrémités de la chambre sera alors fermée par la paroi de l’enveloppe. La paroi de l’enveloppe du fond de la chambre est munie d’un système mécanique de roulement interne ou externe étanche qui s’emboîte par un système tenon/mortaise lié à la paroi du fond de la chambre et la partie interne ou externe s’emboîte également par un système tenon/mortaise lié à la turbine. L’équipement de fermeture et/ou la porte de la chambre muni de son système tenon/mortaise se fixe à la partie interne ou externe de roulement étanche de l’autre extrémité de la turbine. L’ensemble est donc composé in fine : a)de deux parties fixes, la chambre (externe) et le stator du générateur hydroélectrique (interne), b)ces deux parties sont concentriques et obturées de façon étanche et aux deux extrémités, soit par deux couvercles ou portes, soit d’un côté par le fond de la chambre et de l’autre par un système de couvercle ou porte, c)une partie mobile et concentrique est composée de la turbine hydraulique à pales, pouvant tourner indifféremment dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans l’autre sens, d)les deux extrémités internes de la chambre sont munies de roulements étanches empêchant l’eau de pénétrer dans le circuit électrique, e)une des extrémités, ou les deux, sont reliées à un équipement électrique étanche permettant de collecter l’énergie produite, f)ce principe dans son ensemble, peut être décliné dans de multiples dimensions en fonction, i)de la nature de la source hydraulique ii)de l’état des lieux iii)de la puissance de la turbine hydroélectrique L’ensemble de ces éléments définissant la structure et son encombrement. Cette structure peut être réalisée à partir de tous les matériaux connus de l’Homme du Métier. La présente invention concerne une enveloppe munie de quatre fentes et d’une chambre contenant une turbine hydraulique réversible, elle-même associée à un générateur d’électricité. Les deux fentes supérieures sont fines et fuselées pour permettre d’accentuer la pression de l’eau qui accède à la chambre où se situe la turbine hydroélectrique réversible, et les deux autres fentes sont plus larges pour permettre une évacuation rapide de l’eau se situant dans ladite chambre. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la présente invention est une enveloppe contenant une chambre de confinement cylindrique permettant un haut rendement de production d’énergie hydroélectrique, spécialement dans les cas de mouvements alternatifs de l’eau. L’enveloppe contient en son sein une chambre de forme cylindrique disposée sur toute sa largeur servant à accueillir une turbine hydroélectrique pouvant fonctionner dans le sens des aiguilles d’une montre ou en sens inverse. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’ il s’agit d’une enveloppe qui possède une chambre de forme cylindrique (2) en son sein et deux fentes étroites, fines, fuselées (8) et opposées sur la partie supérieure (4) de ladite chambre de l’enveloppe de sorte à se faire face, allant de l’extérieur de la chambre de l’enveloppe vers l’intérieur de la chambre de l’enveloppe, celles-ci servant à l’introduction de l’eau. La forme étroite, fine et fuselée des fentes supérieures (8) leur confère la qualité hydrodynamique nécessaire à une pression de l’eau optimale lors de son introduction dans la chambre (2) de l’enveloppe. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre de l’enveloppe sépare l’enveloppe en deux, de sorte que chaque côté de l’enveloppe ne peut communiquer avec l’autre qu’en passant par la chambre de l’enveloppe et en entraînant la rotation de la turbine. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre de l’enveloppe possède deux autres fentes plus larges (9) et opposées se trouvant sur la longueur de la partie inférieure (6) de la chambre de l’enveloppe (2) et de chaque côté, et servant à une évacuation rapide de l’eau se trouvant dans la chambre de l’enveloppe. De sorte que chaque côté de la chambre de l’enveloppe est muni d’une fente fine et fuselée (8) sur la longueur de sa partie supérieure (4) et d’une fente large (9) sur la longueur de sa partie inférieure (6). Le procédé peut consister à: 1)définir les géométries des fentes sur sensiblement toute la longueur de la chambre cylindrique, 2)définir le positionnement des fentes étroites et fuselées afin d’optimiser la rotation de la turbine hydroélectrique se situant dans la chambre de l’enveloppe, 3)déterminer l’écoulement moyen de l’eau dans la chambre. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre est dotée de quatre fentes qui sont disposées le long de son corps. Deux des quatre fentes sont étroites, fines et fuselées et se situent sur la partie supérieure (en position opposée) de la chambre. Elles servent de point d’accès pour l’eau qui s'écoule dans la chambre. Les deux autres fentes, plus larges, se situent sur la partie inférieure (en position opposée) de la chambre et servent à l’évacuation rapide de l’eau qui se trouve dans la chambre. Ainsi chaque côté de la chambre est muni d’une fente étroite, fine et fuselée sur sa partie supérieure et d’une fente plus large sur sa partie inférieure de sorte que les deux fentes de même taille se font face dans les deux cas. L’enveloppe étant traversée par la chambre cylindrique sur toute sa largeur est de fait divisée en deux par ladite chambre. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’ une telle enveloppe peut être intégrée à un dispositif d’énergie houlomotrice, marémotrice ou tout autre dispositif sujet à l’alternativité du sens d’écoulement ou de circulation de l’eau. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que sur la partie supérieure de l’enveloppe et conduisant aux fentes étroites, fines, fuselées et opposées qui elles-mêmes conduisent à la chambre de l’enveloppe sont disposés, le long de ces même fentes étroites, fines, fuselées et opposées, des clapets (3) pivotants dans le sens du point d’entré de l’eau vers la chambre et se rabattant complètement dans la paroi du haut de l’enveloppe ayant la forme creusée de l’empreinte du clapet (3) afin d’optimiser l’accès de l’eau à la chambre de l’enveloppe par les fentes étroites, fines et fuselées (8). Les clapets des fentes étroites, fines, fuselées et opposées (3) se situent avant le point d'entrée de l’eau dans la chambre de l’enveloppe afin de ne pas gêner la rotation de la turbine hydroélectrique (7) qui est logée dans ladite chambre. Ils peuvent pivoter vers la chambre de l’enveloppe pour laisser pénétrer l’eau ou dans l’autre sens, en position repos, c’est-à-dire d’obturation. Les clapets des fentes étroites, fines, fuselées et opposées sont des clapets anti-retour (3) afin que l’eau qui est dans la chambre ne puisse pas ressortir par ces mêmes fentes (8). Ainsi lorsque l’eau s’introduit par l’une de ces fentes étroites, fines et fuselées (8), ladite eau ne peut pas ressortir par la fente identique qui se situe de l’autre côté de la chambre ni par celle d’où elle s’introduit. Les clapets (3) associés aux fentes fines, étroites et fuselées, se trouvant donc sur la partie supérieure (4) de l’enveloppe, ne peuvent pivoter qu’en direction de la chambre de l’enveloppe pour l’ouverture. Les clapets disposés le long de ces fentes fines, étroites et fuselées sont fermés par défaut et par tout moyen tel que gravité, ressort, matériau élastomérique ou tout autre moyen connu de l’Homme du Métier, car c’est par la force exercée par la cinétique de l’eau qu’ils sont poussés et rabattus dans la paroi haute de l’enveloppe, ce qui permet le passage de l’eau par lesdites fentes à la chambre de l’enveloppe. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les fentes larges et opposées (9) se trouvant sur la longueur de la partie inférieure (6) de la chambre de l’enveloppe sont munies de clapets anti-retour (5) pivotant vers l’extérieur de la chambre permettant ainsi une évacuation rapide de l’eau se trouvant dans la chambre (2) de l’enveloppe, entrée dans ladite chambre par les fentes étroites, fines et fuselées (8). Ils sont fermés par défaut et/ou pourront l’être par tout moyen tel que gravité, ressort, matériau élastomérique ou tout autre moyen connu de l’Homme du Métier, car c’est la force de l’eau présente dans la chambre qui les ouvrira de façon à la laisser sortir, avec un minimum de surpression. L'eau entrant dans un sens poussera le clapet anti retour de la fente large (9) opposée donc l'eau n'aura toujours qu'un seul point de sortie possible. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la chambre peut s’ouvrir et se fermer par des systèmes de fermeture, des couvercles et/ou des portes à chacune de ses extrémités par lesquelles on peut insérer la turbine hydroélectrique. Elle peut également n’être ouverte qu’à une seule extrémité, l’autre étant borgne par construction. Les systèmes de fermeture, couvercles et/ou portes de la chambre sont munis de systèmes mécaniques à roulement étanche intégré. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la turbine hydroélectrique (7) se trouvant dans la chambre de l’enveloppe et maintenue par ses deux extrémités par les systèmes de fermetures et/ou les portes munis de leur système mécanique à roulement étanche respectif est ainsi maintenue par ses deux extrémités (1) avec un minimum de contraintes pour sa rotation. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l’ensemble est donc composé in fine : a)de deux parties fixes, la chambre (externe) et le stator du générateur hydroélectrique (interne), b)ces deux parties sont concentriques et obturées de façon étanche et aux deux extrémités, soit par deux couvercles ou portes, soit d’un côté par le fond de la chambre et de l’autre par un système de couvercle ou porte, c)une partie mobile et concentrique est composée de la turbine hydraulique à pales, pouvant tourner indifféremment dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans l’autre sens, d)les deux extrémités internes de la chambre sont munies de roulements étanches empêchant l’eau de pénétrer dans le circuit électrique, e)une des extrémités, ou les deux, sont reliées à un équipement électrique étanche permettant de collecter l’énergie produite, f)ce principe dans son ensemble, peut être décliné dans de multiples dimensions en fonction, i)de la nature de la source hydraulique ii)de l’état des lieux iii)de la puissance de la turbine hydroélectrique L’ensemble de ces éléments définissant la structure et son encombrement.