CA2219063C - Moteur a gravite - Google Patents
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- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G3/00—Other motors, e.g. gravity or inertia motors
- F03G3/02—Other motors, e.g. gravity or inertia motors using wheels with circumferentially-arranged compartments co-operating with solid falling bodies
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Abstract
Un moteur à gravité utilisant l'énergie potentielle d'une masse initiale localisée en une élévation relative, l'énergie potentielle pouvant être transformée en énergie cinétique, le moteur à gravité comprenant: - une trémie d'entreposage (26) destinée à contenir une quantité d'un matériau fragmenté (39) et avant une base (28) avec une première chute (30) pour sortir le matériau fragmenté de la base (28), - une deuxième chute (34) avec une sortie (58) et un cylindre d'orientation (32) de la sortie (38). - un récepteur rotatif (60) à aubes (61) faisant tourner un rotor d'entraînement (46), chaque aube en cours de rotation pouvant capter un volume du matériau fragmenté (39) et agir en couple par rapport à un axe central, causant ainsi la rotation autour de l'axe central, à une vitesse correspondant à l'énergie cinétique du volume du matériau, le rotor d'entraînement (46) comprenant des moyens de fixation articulés le reliant à une pièce de machinerie.
Description
MÉMOIRE DESCRIPTIF
TITRE: Moteur à gravité
DOMAINE DE L'INVENTION
Cette invention est reliée au domaine des récupérateurs d'énergie , alimentant un moteur à gravité produisant un mode particulier de travail. Plus spécifiduement celui relié aux boulettes minières, ou minerai concentré servant à actionner un moteur à
gravité.
ART ANTÉRIEUR
Certains brevets ont particulièrement attiré notre attention:
US 4,201,059, Ferler, 6 Mai 1980; montre une trémie élévateur.
FR 2,273,959, Jan. 76; Une roue d'erre actuée par un poids qui descend sous son poids.
FR 2,594,895, 28 août 1987 Dispositif mu par la pesanteur de billes.
OBJECTIFS ET AVANTAGES
C'est un objectif général de l'invention de fournir un moyen de récupérer l'énergie en produisant une unité d'énergie dont la valeur dépend de la hauteur d'une chute d'un matériau fra~~menté.
Particulièrement de permettre en l'absence de moteur électrique ou de ?0 moteur à gazoline l'utilisation de matériaux fragmentés élevés pour actionner des machineries ou générer du courant électrique.
C'est un objectif plus particulier d'utiliser l'énergie potentielle d'une masse initiale localisée en une trémie d'entreposage 26 à une élévation relative pour la transformer en énergie cinétique par, à' ?s partir d'une sortie de la trémie d'entreposage 26, - une canalisation de descente 56, - un nombre de pales sitûées au pied de la canalisation de descente et tournant autour d'un' arbre central, chaque pale en cours de rotation pouvant capter un volume du matériau fragmenté et, agissant en zazasco~
~;~_oH-~ ~ 1 couple par rapport à un axe central, causant la rotation de l'arbre central à une vitesse correspondant à l'énergie cinétique du volume du matériau, l'ensemble des pales comprenant des moyens de fixation articulés à une pièce de machinerie. Aussi de fournir un moyen pour s que le matériau fragmenté perde sa vitesse de rotation et puisse être utilisé comme tel, ou recyclé, voire être chargé sur un bateau.
DESSINS
Relativement aux dessins qui illustrent une réalisation de l'invention FIG.I est une perspective d'un moteur à gravité de l'économiseur d'énergie minier.
FIG.2 est une élévation avant de l'économiseur d'énergie minier.
FIG.3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la FIG.2.
FIG.4 est une coupe selon la ligne 4-4 de la FIG.2.
FIG.S est un détail dans la région de la flèche 5 de la FIG.3.
FIG.6 e,st une coupe selon la ligne 6-6 de la FIG.2.
FIG.7A est une perspective illustrant une première variante.
FIG.7B est une vue de côté de la variante de la FIG.7A.
FIG.7C est une vue de face selon la ligne 7C-7C de la FIG.7B.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
?0 Dans la description qui suit et dans les dessins qui l'accompagnent les chiffres semblables renvoient à des parties identidues dans les diverses figures.
La FIG.I expose un moteur à gravité économiseur d'énergie 20 particulièrement pour usage minier, en utilisant du minerai. On voit' sous un convoyeur d'entrée 21 une auge de répartition 22 ayant des tubes de répartition 23 pour distribuer des boulettes de fer 39 (FIG.6) le long d'une colonne dé récupération 24 d'énergie indiquée par une flèche et faite d'une ~ tour, du genre trémie d'entreposage 26 se terminant en une base 28 en forme d'entonnoir, et d'une première z~z~,s~,o 98-OS-31 7 .
chute 30 articulée, poussée par un cylindre d'orientation 32 et attachée à une deuxième chute 34 articulée en un point de jonction avec la première chute 30. On remarque des pales 36 d'une roue à
aubes - 38 placée sur une structure de soutien 40 où des collets d'attache 44 retiennent en place un rotor d'entraînement 46 d'un arbre de sortie 48 pour accouplement à de la machinerie, voire à une génératrice d'électricité. La, décharge de la roue à aubes 38 est située au-dessus d'un convoyeur de sortie 50.
La FIG.2 montre en élévation cinq colonnes de récupération 24 placées verticalement et parallèles entre elles, toutes faisant un angle droit avec le convoyeur de sortie 50. De la trémie d'entreposage 26 finissant dans la base 28 en forme d'entonnoir, les boulettes de fer 39 (FIG.6) sont dirigées dans la première chute 30 puis dans la deuxième chute 34 pour tomber ensuite sur les pales 36 et sur le convoyeur de sortie 50.
La I~IG.3 montre en vue du bout la colonne de récupération 24. Pour occasionner un sens de rotation des pales 36, on remarque un écart entre le centre de la roue à aubes 38 qui coïncide avec le rotor d'entraînement 46 et le centre de la deuxième chute 34 et cet écart est ?0 égal à au moins la moitié du rayon de la roue à aube 38.
La FIG.4 montre un fond en pente 25 caractérisant les murs de la base 28 et donnant à la base 28 une forme d'entonnoir. Des volets vibratoires 27 situés sur le fond en pente 25 servent de volets d'écoulement. On note dans un espace pour cylindre 29 les cylindres.
?5 d'ouverture 42, de type hydraulique, qui agissent sur les volets vibratoires 27 dont le déplacement est illustré en pointillé.
La F1G.5 est un détail montrant la première chute 30, articulée et pouvant se balancer 'sur une rotule supérieure 31. Un cylindre d'orientation 32 de type hydraulique déplace, d'une position gravitaire =;~=y;ti,i~;
)X-tl;i-i I ; a 33, illustrée en pointillé, la deuxième chute 34 vers une position forcée 35 en poussant sur une rotule inférieure 41 pour déplacer un soutien de sortie 58. Attaché à la sortie même, il y a un clapet d'orientation 59, réglé hydrauliquement.
s La FIG.6 illustre la deuxième chute 34 d'où tombent sur les pales 36, renforcées d'un renfort de pales 37, les boulettes de fer 39, occasionnant un mouvement rotatif du rotor d'entraînement 46. On remarque le convoyeur de sortie 50 qui recueille les boulettes de fer 39 tombées et retenues par une paroi avant 52 et une paroi arrière 54.
lU Des renforts de pales 37 sont placés de façon à réunir deux pales et les renforcer. La conception des renforts de pales 37 est trapézoïdale dont un côté large situé près du rotor d'entraînement 46 pour qu'un côté en pente devienne presque vertical quand le renfort de pale 37 est dans une position recevant le matériau fragmenté à sa vitesse 15 maximale, et ceci pour minimiser l'interférence.
La FIG.7A illustre un récepteur rotatif 60 prenant la forme d'un cône tronqué 62 ayant une face interne 65, une face externe 69, une longueur de cône 67 unI bout à grand diamètre 64 et un bout à petit diamètre 66. Le bout à grand diamètre 64 reçoit du matériel ?U fragmenté. Le bout à petit diamètre 66 le déchar5e et la longueur du cône 67 est en proportion avec les dimensions des diamètres. Le bout à grand diamètre 64 tourne sur des rouleaux 68 et le bout à petit diamètre 66 possède un pignon 70 qui engage une vis de commandement 71 du rotor d'entraînement 46.
La FIG.7Q illustre le cône tronqué 62 monté sur trois supports radiaux 72 faisant saillie d'un arbre intermédiaire 74 monté sur coussinets 76.
L'arbre intermédiaire 74 fait tourner un pignon 70 qui engage l'arbre de sortie 48 pour faire tourner le rotor d'entraînement 46.
La FIG.7C illustre en vue de face le cône tronqué 62, dont le bout à
2a2~~F:1,c13 ns-os-~ t 4 grand diamètre 64 et le bout à petit diamètre 66. On voit aussi des aubes 61. les supports radiaux 72, l'arbre intermédiaire 74 et un chemin de clé 78. On voit aussi la chute 34 en pointillé et le matériau fragmenté arrivant sur la pointe de l'aube 61.
SOMMAIRE ET APPLICATIONS:
Le présent moteur à gravité peut s'utiliser partout où il y a du matériau granulaire à une , certaine élévation. Par exemple sur les flancs d'une montagne, dans une carrière, dans les mines ou s'adapter à un silo existant, qui est élevé, ou encore pour un bateau dont la cale est creuse. Le système peut être aussi autonome: le matériau une fois élevé possède une énergie potentielle de gravité équivalente à rn~rh, où
m=masse, g=accélération due à la gravité, h=hauteur.
L'utilisation d'une hauteur de chute cause la transformation de l'énergie, d'énergie potentielle de hauteur en énergie cinétique à un I~ endroit correspondant à la pointe des pales d'une turbine. L'énergie cinétique est égale à 1/2 mv2. Ä l'endroit d'application de la masse, à
la vitesse obtenue par la chute, l'énergie initiale est é~~ale à l'énergie finale soit: mgh=1/2mv''~au maximum, ou v''=2gh v=(2gh)°' . Dans le système anglais, g=32 pi/sec/sec, v=8(h}°''. Pour une hauteur de 49 ?0 pieds. v=56 pi/sec. Dans le système métrique g=9.8 m/sec/sec, v=
(20x 1 6)" ' . La masse qui arrive à la pointe des pales à la vitesse de 56 pi/sec ( 1 8m/sec) correspond à peu près à une vitesse périphérique d'environ 50 pi/sec au maximum. Si une turbine a seize pieds de diamètre, un tour par seconde, 60 tours par minute, la vitesse est donnée par la formule:
v= n/60*n*d= 60/60*n* 16=SOpi/sec. Ce calcul correspond au maximum théorique. Il faudrait tenir compte d'une certaine friction.
Application dans l'Espace: si g=0, il n'y a pas de vitesse, mais si ~; est quatre fois plus grand que sur la Terre, la hauteur est ~,U quatre fois plus petite, donc au lieu de 50', on a seulement besoin de 1.~2yHCO3 ua-'~o-n, S
12 pieds.
Un autre phénomène physique explique la réaction d'une pale face à
un poids qui arrive sur le bout de la pale à une vitesse donnée, et c'est l~ moment cinétique. La particule de masse m frappe la pale' à
une vitesse v. Le poids de la pale avec son coeur ou son support multiplié par la vitesse produit un moment cinétique égal à celui de l'ensemble des particules à, une vitesse v. Par exemple, si la vitesse pour une chute de 16' est de 32 pieds/sec. et qu'il tombe un peu plus de un pied cube/minute ou 5 lb à chaque seconde, par exemple sur une pale, le moment cinétique est de 32 x 5 - 160 pi-lb/sec qui se transfère à une pale pour lui appliquer un mouvement autour d'un pivot central, suite à quoi une nouvelle impulsion est appliquée sur la pale suivante.
Une méthode sans entreposage dans la trémie d'entreposage 26 peut Is s'appliquer partout où il y a besoin d'une récupération instantanée d'énergie. Il est ainsi possible d'utiliser directement l'auge de répartition 22 et de laisser choir les boulettes directement à partir des tubes de répartition 23 et en éliminant l'utilisation de la trémie d'entreposage 26, de la base 28, de la première chute 30 et de la chute ?0 du deuxième étage 34 pour obtenir une chute sensiblement plus élevée. Dans ce cas, le clapet d'orientation 59 pourrait quand même être utilisé comme moyen d'orientation pour diriger les boulettes sur la pointe des pales. On peut aussi ajouter un mouvement alternatif pour régler le débit passant par le tube de répartition et ajouter un moyen électrique ou mécanique qui synchronise ce débit avec le' passage des aubes successives. Quant au cylindre d'ouverture 42, qui est utilisé dans la méthode avec trémie d'entreposage 26, il est préférablement un cylindre hydraulique contrôlé pour la régularisation du débit:
~0 Le matériau fragmenté 39 peut prendre la forme de boulettes de ~<W~BGO;
~oa-os-~ ~ 6 minerai de fer ou encore de concentrés lourds. On peut ajouter un peu d'humidité dans les silos pour s'assurer que le minerai se tienne en boule et ne produise pas trop de poussière. Les boulettes peuvent choir ûne à une, ou en paquets de façon intermittente. La quantité de minerai peut être ajustée en fonction du poids du récepteur rotatif, pour donner la vitesse requise. Ä une vitesse périphérique de 32 pi/sec un récepteur rotatif de 4 pieds de diamètre tourne à 160 tours/minute.
Les pales 36 peuvent prendre différentes formes et être placées en différents endroits: on peut utiliser un tambour ou récepteur rotatif 60 prenant la forme d'un cône tronqué 62 ayant des aubes 61 placées à
l'intérieur du tambour, plutôt qu'à l'extérieur d'un arbre central. Il y a un arbre intermédiaire 74 monté à l'intérieur du récepteur rotatif 60 et soutenu au moyen de supports radiaux 72. Le récepteur rotatif 60 est l~ monté au bout à grand diamètre 64 sur des rouleaux 68 et au bout à
petit diamètre 66 sur un pignon 70 qui commande l'engrenage à 90 degrés 75 solidaire au rotor d'entraînement 46 qui entraîne un arbre de sortie. Il peut y avoir un désembrayage entre chacun des tambours pour l'entretien. Les aubes peuvent prendre différentes positions ?0 angulaires de même que posséder des déflecteurs ou autres moyens de fixation pour s'assurer que le moment cinétique soit utilisé au maximum, pour causer le mouvement rotatif d'un récepteur rotatif plutôt que de rejeter les matériaux fragmentés vers l'extérieur à une vitesse supérieure à 0.
L'angle d'orientation de cône 63 peut varier selon les matériaux utilisés, en particulier considérant la densité, l'abrasion du matériau, la grosseur des grains, la conicité du cône tronqué, l'angle pouvant varier entre -5° et 35°.
Il est bien entendu que~le mode de réalisation de la présente invention _p0 qui a été décrit ci-dessus, en référence au dessin annexé, a été donné
?:, ~ast,o 98-O8-31 7 ~''' à titre indicatif et nullement limitatif, et que des modifications et adaptations peuvent ëtre apportées sans que l'objet s'écarte pour autant du cadre de la présente invention. D'autres réalisations sont possibles et limitées seulement par l'étendue des revendications qui suivent:
z,~zasf,o 9~-os-3l g , ~F
l.ccLN~lr 20. conomiseur d'nergie 30 54. paroi arrire 2l. convoyeur d'entre 58. sortie 22. uge de rpartition 59. clapet d'orientation 23. tube, de rpartition , rcepteur rotatif 60.
24. colonne de rcupration 61. aubes 25. fond en pente ' 35 62. cne tronqu 26. trmie d'entreposage 63. orientation de cne 27. volets vibratoires 64. bout grand diamtre 28. base 65. face interne 29. espace pour cylindre 66. bout petit diamtre 30. premire chute 40 67. longueur de cne 31. rotule suprieure 68. rouleaux 32. cylindre d'orientation 69. face externe 1 S 33. position gravitaire 70. pignon 34. deuxime chute 71. vis de commandement 35. position force 45 72. support radiaux 36. pales 74. arbre intermdaire 37. renfort de pales 75. engrenage 90 degrs ?0 38. roue aubes 76. coussinet 39. matriau fragment 40. structure de soutien 41. rotule intrieure 42. cylindre d'ouverture 44. collets d'attache du rotor 46. rotor d'entranement 48. arbre de sortie 50. convoyeur de srtie 52. paroi avant z<~zas c,o;
~x-uH -3 ~
TITRE: Moteur à gravité
DOMAINE DE L'INVENTION
Cette invention est reliée au domaine des récupérateurs d'énergie , alimentant un moteur à gravité produisant un mode particulier de travail. Plus spécifiduement celui relié aux boulettes minières, ou minerai concentré servant à actionner un moteur à
gravité.
ART ANTÉRIEUR
Certains brevets ont particulièrement attiré notre attention:
US 4,201,059, Ferler, 6 Mai 1980; montre une trémie élévateur.
FR 2,273,959, Jan. 76; Une roue d'erre actuée par un poids qui descend sous son poids.
FR 2,594,895, 28 août 1987 Dispositif mu par la pesanteur de billes.
OBJECTIFS ET AVANTAGES
C'est un objectif général de l'invention de fournir un moyen de récupérer l'énergie en produisant une unité d'énergie dont la valeur dépend de la hauteur d'une chute d'un matériau fra~~menté.
Particulièrement de permettre en l'absence de moteur électrique ou de ?0 moteur à gazoline l'utilisation de matériaux fragmentés élevés pour actionner des machineries ou générer du courant électrique.
C'est un objectif plus particulier d'utiliser l'énergie potentielle d'une masse initiale localisée en une trémie d'entreposage 26 à une élévation relative pour la transformer en énergie cinétique par, à' ?s partir d'une sortie de la trémie d'entreposage 26, - une canalisation de descente 56, - un nombre de pales sitûées au pied de la canalisation de descente et tournant autour d'un' arbre central, chaque pale en cours de rotation pouvant capter un volume du matériau fragmenté et, agissant en zazasco~
~;~_oH-~ ~ 1 couple par rapport à un axe central, causant la rotation de l'arbre central à une vitesse correspondant à l'énergie cinétique du volume du matériau, l'ensemble des pales comprenant des moyens de fixation articulés à une pièce de machinerie. Aussi de fournir un moyen pour s que le matériau fragmenté perde sa vitesse de rotation et puisse être utilisé comme tel, ou recyclé, voire être chargé sur un bateau.
DESSINS
Relativement aux dessins qui illustrent une réalisation de l'invention FIG.I est une perspective d'un moteur à gravité de l'économiseur d'énergie minier.
FIG.2 est une élévation avant de l'économiseur d'énergie minier.
FIG.3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la FIG.2.
FIG.4 est une coupe selon la ligne 4-4 de la FIG.2.
FIG.S est un détail dans la région de la flèche 5 de la FIG.3.
FIG.6 e,st une coupe selon la ligne 6-6 de la FIG.2.
FIG.7A est une perspective illustrant une première variante.
FIG.7B est une vue de côté de la variante de la FIG.7A.
FIG.7C est une vue de face selon la ligne 7C-7C de la FIG.7B.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
?0 Dans la description qui suit et dans les dessins qui l'accompagnent les chiffres semblables renvoient à des parties identidues dans les diverses figures.
La FIG.I expose un moteur à gravité économiseur d'énergie 20 particulièrement pour usage minier, en utilisant du minerai. On voit' sous un convoyeur d'entrée 21 une auge de répartition 22 ayant des tubes de répartition 23 pour distribuer des boulettes de fer 39 (FIG.6) le long d'une colonne dé récupération 24 d'énergie indiquée par une flèche et faite d'une ~ tour, du genre trémie d'entreposage 26 se terminant en une base 28 en forme d'entonnoir, et d'une première z~z~,s~,o 98-OS-31 7 .
chute 30 articulée, poussée par un cylindre d'orientation 32 et attachée à une deuxième chute 34 articulée en un point de jonction avec la première chute 30. On remarque des pales 36 d'une roue à
aubes - 38 placée sur une structure de soutien 40 où des collets d'attache 44 retiennent en place un rotor d'entraînement 46 d'un arbre de sortie 48 pour accouplement à de la machinerie, voire à une génératrice d'électricité. La, décharge de la roue à aubes 38 est située au-dessus d'un convoyeur de sortie 50.
La FIG.2 montre en élévation cinq colonnes de récupération 24 placées verticalement et parallèles entre elles, toutes faisant un angle droit avec le convoyeur de sortie 50. De la trémie d'entreposage 26 finissant dans la base 28 en forme d'entonnoir, les boulettes de fer 39 (FIG.6) sont dirigées dans la première chute 30 puis dans la deuxième chute 34 pour tomber ensuite sur les pales 36 et sur le convoyeur de sortie 50.
La I~IG.3 montre en vue du bout la colonne de récupération 24. Pour occasionner un sens de rotation des pales 36, on remarque un écart entre le centre de la roue à aubes 38 qui coïncide avec le rotor d'entraînement 46 et le centre de la deuxième chute 34 et cet écart est ?0 égal à au moins la moitié du rayon de la roue à aube 38.
La FIG.4 montre un fond en pente 25 caractérisant les murs de la base 28 et donnant à la base 28 une forme d'entonnoir. Des volets vibratoires 27 situés sur le fond en pente 25 servent de volets d'écoulement. On note dans un espace pour cylindre 29 les cylindres.
?5 d'ouverture 42, de type hydraulique, qui agissent sur les volets vibratoires 27 dont le déplacement est illustré en pointillé.
La F1G.5 est un détail montrant la première chute 30, articulée et pouvant se balancer 'sur une rotule supérieure 31. Un cylindre d'orientation 32 de type hydraulique déplace, d'une position gravitaire =;~=y;ti,i~;
)X-tl;i-i I ; a 33, illustrée en pointillé, la deuxième chute 34 vers une position forcée 35 en poussant sur une rotule inférieure 41 pour déplacer un soutien de sortie 58. Attaché à la sortie même, il y a un clapet d'orientation 59, réglé hydrauliquement.
s La FIG.6 illustre la deuxième chute 34 d'où tombent sur les pales 36, renforcées d'un renfort de pales 37, les boulettes de fer 39, occasionnant un mouvement rotatif du rotor d'entraînement 46. On remarque le convoyeur de sortie 50 qui recueille les boulettes de fer 39 tombées et retenues par une paroi avant 52 et une paroi arrière 54.
lU Des renforts de pales 37 sont placés de façon à réunir deux pales et les renforcer. La conception des renforts de pales 37 est trapézoïdale dont un côté large situé près du rotor d'entraînement 46 pour qu'un côté en pente devienne presque vertical quand le renfort de pale 37 est dans une position recevant le matériau fragmenté à sa vitesse 15 maximale, et ceci pour minimiser l'interférence.
La FIG.7A illustre un récepteur rotatif 60 prenant la forme d'un cône tronqué 62 ayant une face interne 65, une face externe 69, une longueur de cône 67 unI bout à grand diamètre 64 et un bout à petit diamètre 66. Le bout à grand diamètre 64 reçoit du matériel ?U fragmenté. Le bout à petit diamètre 66 le déchar5e et la longueur du cône 67 est en proportion avec les dimensions des diamètres. Le bout à grand diamètre 64 tourne sur des rouleaux 68 et le bout à petit diamètre 66 possède un pignon 70 qui engage une vis de commandement 71 du rotor d'entraînement 46.
La FIG.7Q illustre le cône tronqué 62 monté sur trois supports radiaux 72 faisant saillie d'un arbre intermédiaire 74 monté sur coussinets 76.
L'arbre intermédiaire 74 fait tourner un pignon 70 qui engage l'arbre de sortie 48 pour faire tourner le rotor d'entraînement 46.
La FIG.7C illustre en vue de face le cône tronqué 62, dont le bout à
2a2~~F:1,c13 ns-os-~ t 4 grand diamètre 64 et le bout à petit diamètre 66. On voit aussi des aubes 61. les supports radiaux 72, l'arbre intermédiaire 74 et un chemin de clé 78. On voit aussi la chute 34 en pointillé et le matériau fragmenté arrivant sur la pointe de l'aube 61.
SOMMAIRE ET APPLICATIONS:
Le présent moteur à gravité peut s'utiliser partout où il y a du matériau granulaire à une , certaine élévation. Par exemple sur les flancs d'une montagne, dans une carrière, dans les mines ou s'adapter à un silo existant, qui est élevé, ou encore pour un bateau dont la cale est creuse. Le système peut être aussi autonome: le matériau une fois élevé possède une énergie potentielle de gravité équivalente à rn~rh, où
m=masse, g=accélération due à la gravité, h=hauteur.
L'utilisation d'une hauteur de chute cause la transformation de l'énergie, d'énergie potentielle de hauteur en énergie cinétique à un I~ endroit correspondant à la pointe des pales d'une turbine. L'énergie cinétique est égale à 1/2 mv2. Ä l'endroit d'application de la masse, à
la vitesse obtenue par la chute, l'énergie initiale est é~~ale à l'énergie finale soit: mgh=1/2mv''~au maximum, ou v''=2gh v=(2gh)°' . Dans le système anglais, g=32 pi/sec/sec, v=8(h}°''. Pour une hauteur de 49 ?0 pieds. v=56 pi/sec. Dans le système métrique g=9.8 m/sec/sec, v=
(20x 1 6)" ' . La masse qui arrive à la pointe des pales à la vitesse de 56 pi/sec ( 1 8m/sec) correspond à peu près à une vitesse périphérique d'environ 50 pi/sec au maximum. Si une turbine a seize pieds de diamètre, un tour par seconde, 60 tours par minute, la vitesse est donnée par la formule:
v= n/60*n*d= 60/60*n* 16=SOpi/sec. Ce calcul correspond au maximum théorique. Il faudrait tenir compte d'une certaine friction.
Application dans l'Espace: si g=0, il n'y a pas de vitesse, mais si ~; est quatre fois plus grand que sur la Terre, la hauteur est ~,U quatre fois plus petite, donc au lieu de 50', on a seulement besoin de 1.~2yHCO3 ua-'~o-n, S
12 pieds.
Un autre phénomène physique explique la réaction d'une pale face à
un poids qui arrive sur le bout de la pale à une vitesse donnée, et c'est l~ moment cinétique. La particule de masse m frappe la pale' à
une vitesse v. Le poids de la pale avec son coeur ou son support multiplié par la vitesse produit un moment cinétique égal à celui de l'ensemble des particules à, une vitesse v. Par exemple, si la vitesse pour une chute de 16' est de 32 pieds/sec. et qu'il tombe un peu plus de un pied cube/minute ou 5 lb à chaque seconde, par exemple sur une pale, le moment cinétique est de 32 x 5 - 160 pi-lb/sec qui se transfère à une pale pour lui appliquer un mouvement autour d'un pivot central, suite à quoi une nouvelle impulsion est appliquée sur la pale suivante.
Une méthode sans entreposage dans la trémie d'entreposage 26 peut Is s'appliquer partout où il y a besoin d'une récupération instantanée d'énergie. Il est ainsi possible d'utiliser directement l'auge de répartition 22 et de laisser choir les boulettes directement à partir des tubes de répartition 23 et en éliminant l'utilisation de la trémie d'entreposage 26, de la base 28, de la première chute 30 et de la chute ?0 du deuxième étage 34 pour obtenir une chute sensiblement plus élevée. Dans ce cas, le clapet d'orientation 59 pourrait quand même être utilisé comme moyen d'orientation pour diriger les boulettes sur la pointe des pales. On peut aussi ajouter un mouvement alternatif pour régler le débit passant par le tube de répartition et ajouter un moyen électrique ou mécanique qui synchronise ce débit avec le' passage des aubes successives. Quant au cylindre d'ouverture 42, qui est utilisé dans la méthode avec trémie d'entreposage 26, il est préférablement un cylindre hydraulique contrôlé pour la régularisation du débit:
~0 Le matériau fragmenté 39 peut prendre la forme de boulettes de ~<W~BGO;
~oa-os-~ ~ 6 minerai de fer ou encore de concentrés lourds. On peut ajouter un peu d'humidité dans les silos pour s'assurer que le minerai se tienne en boule et ne produise pas trop de poussière. Les boulettes peuvent choir ûne à une, ou en paquets de façon intermittente. La quantité de minerai peut être ajustée en fonction du poids du récepteur rotatif, pour donner la vitesse requise. Ä une vitesse périphérique de 32 pi/sec un récepteur rotatif de 4 pieds de diamètre tourne à 160 tours/minute.
Les pales 36 peuvent prendre différentes formes et être placées en différents endroits: on peut utiliser un tambour ou récepteur rotatif 60 prenant la forme d'un cône tronqué 62 ayant des aubes 61 placées à
l'intérieur du tambour, plutôt qu'à l'extérieur d'un arbre central. Il y a un arbre intermédiaire 74 monté à l'intérieur du récepteur rotatif 60 et soutenu au moyen de supports radiaux 72. Le récepteur rotatif 60 est l~ monté au bout à grand diamètre 64 sur des rouleaux 68 et au bout à
petit diamètre 66 sur un pignon 70 qui commande l'engrenage à 90 degrés 75 solidaire au rotor d'entraînement 46 qui entraîne un arbre de sortie. Il peut y avoir un désembrayage entre chacun des tambours pour l'entretien. Les aubes peuvent prendre différentes positions ?0 angulaires de même que posséder des déflecteurs ou autres moyens de fixation pour s'assurer que le moment cinétique soit utilisé au maximum, pour causer le mouvement rotatif d'un récepteur rotatif plutôt que de rejeter les matériaux fragmentés vers l'extérieur à une vitesse supérieure à 0.
L'angle d'orientation de cône 63 peut varier selon les matériaux utilisés, en particulier considérant la densité, l'abrasion du matériau, la grosseur des grains, la conicité du cône tronqué, l'angle pouvant varier entre -5° et 35°.
Il est bien entendu que~le mode de réalisation de la présente invention _p0 qui a été décrit ci-dessus, en référence au dessin annexé, a été donné
?:, ~ast,o 98-O8-31 7 ~''' à titre indicatif et nullement limitatif, et que des modifications et adaptations peuvent ëtre apportées sans que l'objet s'écarte pour autant du cadre de la présente invention. D'autres réalisations sont possibles et limitées seulement par l'étendue des revendications qui suivent:
z,~zasf,o 9~-os-3l g , ~F
l.ccLN~lr 20. conomiseur d'nergie 30 54. paroi arrire 2l. convoyeur d'entre 58. sortie 22. uge de rpartition 59. clapet d'orientation 23. tube, de rpartition , rcepteur rotatif 60.
24. colonne de rcupration 61. aubes 25. fond en pente ' 35 62. cne tronqu 26. trmie d'entreposage 63. orientation de cne 27. volets vibratoires 64. bout grand diamtre 28. base 65. face interne 29. espace pour cylindre 66. bout petit diamtre 30. premire chute 40 67. longueur de cne 31. rotule suprieure 68. rouleaux 32. cylindre d'orientation 69. face externe 1 S 33. position gravitaire 70. pignon 34. deuxime chute 71. vis de commandement 35. position force 45 72. support radiaux 36. pales 74. arbre intermdaire 37. renfort de pales 75. engrenage 90 degrs ?0 38. roue aubes 76. coussinet 39. matriau fragment 40. structure de soutien 41. rotule intrieure 42. cylindre d'ouverture 44. collets d'attache du rotor 46. rotor d'entranement 48. arbre de sortie 50. convoyeur de srtie 52. paroi avant z<~zas c,o;
~x-uH -3 ~
Claims (10)
1. Un moteur à gravité comprenant:
- un trémie (26) destinée à contenir un volume d'un matériau fragmenté
(39), ladite trémie (26) ayant une base (28) permettant l'écoulement dudit matériau fragmenté (39), -une première chute (30), pivotée (31) à son bout supérieur à ladite base (28) et communiquant avec ladite base (28), - un moyen d'orientation pour régler l'inclinaison de ladite première chute.
- une deuxième chute (34) en communication avec le bout inférieur de ladite première chute et ayant son bout supérieur pivoté audit bout inférieur de ladite première chute et demeurant suspendue. ladite deuxième chute comprenant des moyens de déplacement destinés à ce duc ladite deuxième chute demeure verticale indépendamment de l'inclinaison de ladite première chute, ladite deuxième chute ayant une sortie (58) en son bout inférieur.
- un récepteur rotatif (60) à aubes (61) tournant autour d'un axe central, ladite aube (61) en cours de rotation, passant par une position de captation sous ladite sortie (58) où ladite aube peut capter un volume dudit matériau fragmenté (39), ledit volume agissant en couple par rapport audit axe central et causant la rotation autour dudit axe central, ledit récepteur rotatif (60) comprenant des moyens rotatifs d'entraînement d'un arbre de sortie.
- un trémie (26) destinée à contenir un volume d'un matériau fragmenté
(39), ladite trémie (26) ayant une base (28) permettant l'écoulement dudit matériau fragmenté (39), -une première chute (30), pivotée (31) à son bout supérieur à ladite base (28) et communiquant avec ladite base (28), - un moyen d'orientation pour régler l'inclinaison de ladite première chute.
- une deuxième chute (34) en communication avec le bout inférieur de ladite première chute et ayant son bout supérieur pivoté audit bout inférieur de ladite première chute et demeurant suspendue. ladite deuxième chute comprenant des moyens de déplacement destinés à ce duc ladite deuxième chute demeure verticale indépendamment de l'inclinaison de ladite première chute, ladite deuxième chute ayant une sortie (58) en son bout inférieur.
- un récepteur rotatif (60) à aubes (61) tournant autour d'un axe central, ladite aube (61) en cours de rotation, passant par une position de captation sous ladite sortie (58) où ladite aube peut capter un volume dudit matériau fragmenté (39), ledit volume agissant en couple par rapport audit axe central et causant la rotation autour dudit axe central, ledit récepteur rotatif (60) comprenant des moyens rotatifs d'entraînement d'un arbre de sortie.
2. Le moteur de la revendication 1 dans lequel lesdits moyens rotatifs d'entraînement comprennent un rotor d'entraînement (46), définissant ledit axe central et supportant un nombre de pales (36) rattachées en porte à faux audit un arbre d'entraînement (46).
3. Le moteur de la revendication 1 dans lequel ledit récepteur rotatif (60) est un cône tronqué (62) avant un bout à grand diamètre (64), une longueur de cône (67), un bout à petit diamètre (66), une face interne (65), une face externe (69) et une orientation de cône (63), ladite aube (61) étant montée sur ladite face interne (65) dudit cône tronqué (62), et recevant ledit volume dudit matériau (39) au niveau dudit bout à
grand diamètre (64), et ledit matériau étant dirigé par ladite aube (61) autour dudit cône tronqué (62) vers un diamètre de rotation de plus en plus petit jusqu'audit bout à petit diamètre (66), ledit matériau étant soumis à une vitesse décroissante, au fur et à mesure que ledit matériau se dirige vers ledit bout à petit diamètre (66).
grand diamètre (64), et ledit matériau étant dirigé par ladite aube (61) autour dudit cône tronqué (62) vers un diamètre de rotation de plus en plus petit jusqu'audit bout à petit diamètre (66), ledit matériau étant soumis à une vitesse décroissante, au fur et à mesure que ledit matériau se dirige vers ledit bout à petit diamètre (66).
4. Le moteur de la revendication 1 dans lequel ledit moyen d'entreposage comprend une trémie d'entreposage (26), possédant une hauteur et une largeur, superposée à ladite base (28), ladite base (28) ayant un fond en pente (25) et des volets vibratoires (27) à parois inclinées, montés sur ledit fond en pente (25) et comprenant des moyens pour contrôler un taux d'écoulement dudit matériau fragmenté
(39).
(39).
5. Le moteur de la revendication 4 dans lequel ledit moyen d'entreposage (26) comprend en plus une auge de répartition (22) comprenant un nombre de tubes de répartition (23) destinés à emplir un nombre de bennes d'entreposage (26).
6. Le moteur de la revendication 4 dans lequel lesdits volets vibratoires (27) sont au nombre de deux, chacun desdits volets possédant un angle de pente et une étendue suffisante pour supporter partiellement ledit matériau fragmenté (39), le relâchement dudit matériau fragmenté (39) en sortant, créant une variation de masse causant un déplacement vibratoire; ledit angle de pente variant entre 0 et 30 degrés et ladite étendue variant entre 25% et 50% de ladite largeur de ladite benne d'entreposage (26).
7. Le moteur de la revendication 6 dans lequel lesdits volets vibratoires (27) sont supportés par un cylindre d'ouverture (42) rattaché à une paroi dudit fond en pente (25) pour la régularisation d'un débit.
8. Le moteur de la revendication 1 dans lequel ladite première chute (30) comprend une rotule inférieure (41) rattachée de façon articulée à
ladite deuxième chute (34), un cylindre d'orientation (32) étant monté
extérieurement auxdites première et deuxième chutes et orientant ladite rotule inférieure (41) dirigeant ladite sortie (58) vers ladite position de captation de ladite aube (61).
ladite deuxième chute (34), un cylindre d'orientation (32) étant monté
extérieurement auxdites première et deuxième chutes et orientant ladite rotule inférieure (41) dirigeant ladite sortie (58) vers ladite position de captation de ladite aube (61).
9. Le moteur de la revendication 3 dans lequel ledit axe central coïncide avec un arbre intermédiaire (74) relié audit cône tronqué (62) par des supports radiaux (72).
10. Le moteur de la revendication 8 comprenant un moyen de synchronisation de ladite position de captation avec ladite sortie (58) de façon à frapper le plus longtemps possible le bout desdites aubes (61).
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| CN101603327B (zh) * | 2008-06-11 | 2011-09-07 | 马瑞志 | 黄土高原坡地房建造及水土保持方法 |
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