CA2317189C - Moulin hydraulique pour fabriquer de l'electricite - Google Patents
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Abstract
Un pouvoir à eau pour récupérer l'énergie d'un cours d'eau dans une chute, comprend une canalisation d'eau disposée face à la chute, avec un mur aval et un mur amont ayant au bas un talon de colonne. La canalisation peut couvrir toute la largeur d'une chute ou une sortie de celle-ci. Une paire de cylindres concentriques est placée en aval de la chute selon un axe horizontal: un cylindre rotatif pourvu d'aubes situées sur sa face extérieure pour recueillir l'eau de la canalisation, et un cylindre fixe à l'intérieur du cylindre rotatif et fixé dans le roc dans les côtés de la chute. Des rouleaux d'entraînement et de support recouverts de caoutchouc sont montés à la périphérie du cylindre rotatif fixe et maintiennent le cylindre en position rotative ou stable centrée. Une aube du côté amont est en contact successif avec le mur amont et avec le talon pour garder un corridor de récupération de colonne d'eau. La friction sur la face intérieure du mur rotatif engage une génératrice.
Description
TITRE: äSSEMBLAGE D'UN POUVOIR D'EAU
MÉMOIRE DESCRIPTIF
DOMAINE DE L'INVENTION
Cette invention appartient au domaine des pouvoirs d'eau, particulièrement de ceux qui peuvent être construits par modules en usine pour être assemblés et fixés sur place.
ART ANTÉRIEUR
La recherche de moyens permettant d'adapter des pouvoirs d'eau comprenant des turbines construites en usine, à toute la largeur d'un cours d'eau possédant une dénivellation importante, m'a amené à
rechercher parmi des turbines à axe horizontal. Une revue de l'art antérieur nous a révélé des brevets existants. Ces brevets sont les suivants:
US 4,948,985 illustre un manchon télescopique qui s'adapte à une falaise derrière une chute et un jet eau, au bas, dirigé contre des aubes d'une roue à axe horizontal elle-même montée à une plate-forme rattachée à la falaise.
US 6,064,123 illustre une turbine éolienne à axe horizontal.
CA 2,234,224 & CA 2,067,327 & CA 1,201,982 illustrent aussi des éoliennes à axe horizontal, comprenant un autoréglage des rotors et une autre un régulateur de pas.
OBJECTIFS DE L'INVENTION
Le but général de l'invention est de construire en usine tous les éléments d'un pouvoir à eau pour faire de l'électricité, éléments et qui seront assemblés sur place dans un cours d'eau.
Plus particulièrement, il s'agit de concevoir une canalisation verticale, adaptée sur un cours d'eau, coulant entre deux falaises canalisées, dont la dénivellation est variable et qui forme une colonne d'eau. Au pied de cette colonne d'eau sera installé un système d'entraînement (générateur, poulie, etc. ) mu par une roue cylindrique portant des aubes allongées Ib5q8440.doc 1 recevant l'eau dre la colonne d'eau. La roue est concentrique à un cylindre à axe horizontal et fixé dans le roc. La roue est située en aval de la colonne d'eau et fonctionne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, c'est à dire vers l'amont.
DESSINS
Voici les différents dessins qui illustrent l'invention proposée:
La FIG.l est une perspective d'une coupe partielle du pouvoir d'eau.
La FIG.2 est une vue de dessus du pouvoir d'eau de la FIG.1.
La FIG.3A est une vue selon la ligne 3A-3A de la FIG. 2.
La FIG.3B est une vue selon la ligne 3B-3B de la FIG.3A.
La FIG.3C est une vue agrandie de la région 3C de la FIG.3A.
La FIG.3D est une coupe selon la ligne 3D-3D de la FIG.3B.
La FIG.4 est une vue selon la ligne 4-4 de la FIG. 2.
La FIG.S est une vue selon la ligne 5-5 de la FIG. 2.
La FIG.6 est une coupe selon la ligne 6-6 de la FIG. 2 La FIG.7 est une coupe selonla ligne de la FIG. 2 La FIG.8 est une coupe selonla ligne de la FIG. 2.
La FIG.9 est une vue selon ligne 9-9 la FIG. 2 la de DESCRIPTION
Dans la descrption qui et dans dessins qui l'accompagnent suit les les chiffres identiques réfèrent aux mêmes parties dans les diverses figures.
La FIG.1 illustre un pouvoir à eau 20 modulaire (sectionne) ou en sections) qui peut être installé dans une chute d'eau. Le pouvoir à eau 20 est constitué d'une canalisation d'eau 22 faisant tourner un cylindre rotatif 24 autour d'un cylindre fixe 46 contenant le contrôle et la mécanique faisant fonctionner le pouvoir électrique (générateurs, poulies, etc.). La canalisation d'eau 22 est comprise entre deux murs latéraux 26.
Un panneau 28 descend du dessus 30 du pouvoir à eau 20 et guide une colonne d'eau 32 à partir d'une entrée d'eau 36 jusqu'à une base 38, qui accueille le cylindre rotatif 24. Cette colonne d'eau 32 doit avoir une 1b5q8440.doc 2 2711 )/2000 hauteur suffisante pour causer la rotation du cylindre rotatif 24. La hauteur du pouvoir à eau 20 est donc variable. Le cylindre rotatif 24 est allongé et porte un nombre d'aubes 40 localisées sur une face extérieure 42 du cylindre rotatif 24. Les aubes 40 sont incurvées pour recevoir l'eau de sortie 34 et ainsi tourner le cylindre rotatif 24 vers le derriére du pouvoir. Le cylindre rotatif 24 supporte les aubes 40 sur sa face extérieure 42 et possède aussi une face intérieure 48. L'extrémité d'une aube 40 suit un cercle de parcours 50 qui vient caresser au passage la base 38. L'eau de sortie 34 sortira ensuite par la sortie d'eau 51 placée à
l'aval de la base 38 du pouvoir à eau 20. Les aubes 40 ont des renforts 52 triangulaires posés sur le dessus de tablette 54 de la tablette 56 d'une aube 40 et qui vont jusqu'à la tablette pour support de générateurs 58 de l'aube 40 précédente. Le cylindre rotatif 24 est disposé dans un anneau 44 autour du mur de cylindre fixe 46. Des portes d'accès 60 et 62 sont placées au bout du cylindre rotatif 24 et à la partie supérieure du mur latéral 26 pour permettre d'accéder à l'intérieur de ceux-ci. La canalisation d'eau 22 et le cylindre rotatif 24 sont recouverts d'une paroi 64 de métal couverte d'asphalte ou de béton. Avec les murs latéraux 26, la paroi 64 forme une chute de surplus 66 où s'écoule le surplus d'eau.
La FIG.2 montre le dessus 30 du pouvoir à eau 20 (FIG.1 ). On y voit le cylindre fixe 46 se prolongeant de chaque côté du cylindre rotatif 24 celui qui porte les aubes 40. Une prise 68, au bout du cylindre fixe 46, sera ancrée dans le roc, béton ou dans la terre, dépendamment de l'endroit où
le pouvoir à eau 20 (FIG.1 ) est installé.
La FIG. 3A illustre en détail le cylindre rotatif 24. Le cylindre rotatif 24 soutient les aubes 40 (FIG.2) qui prennent la forme de godets rectangulaires 70. Le cylindre fixe 46 a des arbres de support avec coussinets à billes 72 qui retiennent des rouleaux sur coussinets à billes 74. Ces rouleaux sur coussinets à billes 74 sont en contact avec des bandes de caoutchouc 76 qui suivent la circonférence de la face intérieure 1 b5q8440.doc 48. Ces bandes de caoutchouc 76 sont des bandes de caoutchouc qui donnent une certaine rugosité pour l'entraînement. Une paire de poulies d'entraînement 78, sont reliées à une génératrice 80 tandis que d'autres sont des rouleaux de supports libres 82 et ont pour rôle de maintenir le cylindre rotatif 24 en équilibre. Des courroies d'entraînement 84 suivent le mouvement des poulies d'entraînement 78 et font tourner l'arbre 86 de la génératrice 80. Le cylindre fixe 46 est fait de cloisons 88 et sa face intérieure 90 a des tablettes de charpentes 92. Les cloisons 88 entre lesquelles sont placées les rouleaux sur coussinets à bille 74 de façon à
avoir une succession de compartiments étroits 94 et larges 96. Les poulies d'entraînement 78 sont fixés dans les compartiments étroits 94 par les arbres de support avec coussinets à billes 72 et traversent le cylindre fixe 46 pour s'appuyer sur les bandes de caoutchouc 76 de la face intérieure 48 du cylindre rotatif 24 et en suivre le mouvement. Les génératrices 80 sont fixées sur les tablettes de charpente 92 présentes dans les compartiments larges 96. Les poulies d'entraînement 78 et la génératrice 80 sont donc situés de part et d'autre d'une cloison 88. L'arbre 86 de la génératrice 80 traverse la cloison 88. Un coussinet 98 est présent au niveau de la cloison 88 et accueille l'arbre 86. On voit aussi une tablette élevée 128 et un mur de fin de godet 126.
La FIG.3B montre le rouleau d'entraînement 78 sur coussinets 74 de côté.
Cinq courroies d'entraînement 84 tournent autour de poulies. Les rouleaux d'entraînement 78 servent de poulies d'entraînement et appliquent le mouvement aux courroies d'entraînement 84. Une attache 72 tient le rouleau d'entraînement 78 en place. Un sabot de contact 76 monté
à l'intérieur du cylindre rotatif 24 vient toucher à la courroie d'entraînement 84 pour l'entraîner. Un embrayage 79, au niveau de la génératrice 80, transmet le mouvement à l'arbre 86 de la génératrice 80.
Un raidisseur de petite poulie 102 maintient la tension de la courroie 84.
On voit une bande de caoutchouc 76 positionnée a l'intérieur du cylindre 1b5q8440.doc rotatif 24 afin d'aider l'entraînement de la poulie motrice. Lorsque le débit de la rivière diminue, certains embrayages 79 se désengagent.
La FIG.3C montre l'espace 101 entre le cylindre rotatif 24 et le cylindre fixe 46. La bande de caoutchouc 76 est fixée à la face intérieure 48 du cylindre rotatif 24 par de la colle 105 et des vis 103. La bande de caoutchouc 76 est de la même largeur que le compartiment étroit 94 entre les cloisons 88 qui accueillent les rouleaux sur coussinets à billes 74. I1 peut y avoir plusieurs sabots de contacts.
La FIG.3D montre une poulie d'entraînement 78, en aluminium de préférence pour la combinaison force et légêreté, de même construction que le rouleau de support 82 et comprenant un moyeu central 81, une semelle 83 et une âme en disque 85. La semelle 83 reçoit sur sa face extérieure une courroie d'entraînement 84 qui comprend un mufti-v 87 et un support externe 89. Le moyeu 81 comprend un arbre mufti-palier 72 soutenu par un support 89 monté sur la cloison d'acier 88, en acier pour la force. Une paire de coussinets 98 sont montés entre l'arbre 72 et le moyeu 81. Un bloc d'ajustement 91 vient relier le support 89 à la cloison d'acier 88. Une barrure 93 vient serrer en place le coussinet 98 et un couvert 95.
La FIG.4 montre le côté du pouvoir à eau 20 et la position du cylindre fixe 46 (FIG.3A) et des portes d'accès dans le mur latéral 26. Le mur latéral 26 a une forme qui rappelle un cône renversé sur une base 38. La porte d'accès au pouvoir 60, permet d'accéder au mécanisme interne des cylindres rotatifs 24 et fixe 46 (FIG.3A) tandis que la porte d'accès au contrôle 62 permet de contrôler le débit de l'eau. Une porte de contrôle avant 104 peut être présente dans le mur latéral 26 (FIG.1 ) pour accéder à
l'avant de la canalisation d'eau 22 (FIG.1 ).
La FIG.S montre l'avant du pouvoir à eau 20 avec sa sortie d'eau 51 et la chute de surplus 66 pour l'eau qui n'entre pas dans le pouvoir à eau 20.
On note que le cylindre fixe 46 traverse les murs latéraux 26 et 26'.
1b5q8440.doc La FIG.6. montre le système contrôlant la quantité d'eau qui entre dans le pouvoir à eau 20. L'entrée d'eau 36 est divisée en plusieurs sections 106 par des murs de division 108. Ces murs 108 commencent au dessus 30 du pouvoir à eau 20 et traversent la canalisation d'eau 22 pour descendre jusqu'à un plancher 110, solidement fixé par des supports métalliques 112 aux murs de la canalisation d'eau 22, au niveau de la porte d'accès au contrôle 62. Chacune des sections 106 peut s'ouvrir et se refermer indépendamment par un panneau d'ajustement en acier 114 mu par un cylindre hydraulique 116. Une échelle 118 à la porte d'accès 62, permet d'accéder au plancher 110.
La FIG.7 montre le fonctionnement du système de rouleaux sur coussinets à billes 74 du cylindre fixe 46. L'eau de sortie 34 sort de la canalisation d'eau 22 et frappe les aubes 40 du cylindre rotatif 24. La force de l'eau de sortie 34 entraîne les aubes 40 et le cylindre rotatif 24 tourne. L'eau de sortie 34 sort ensuite par la sortie d'eau 51. On voit les poulies d'entraînement 78 passant à travers le cylindre fixe 46 tourner selon le cercle de parcours 50 du cylindre rotatif 24 et dont les courroies d'entraînement 84 transmettent le mouvement à des génératrices 80 (FIG.3A). Un rouleau de support et d'entraïnement 82 est présent sur une section opposée aux poulies d'entraînement 78 pour maintenir le cylindre rotatif 24 à même distance du cylindre fixe 46 sur toute leur circonférence.
La FIG.8 montre une coupe du cylindre fixe 46 au niveau d'une porte 120 de cloison 88; on voit l'ouverture 122, le rouleau 74 et un plancher 110.
La FIG.9 montre le pouvoir à eau 20 de côté. On y voit bien l'emplacement de la canalisation d'eau 22 et des cylindres fixe 46 et rotatif 24. On doit aussi noter l'emplacement des cylindres hydrauliques 116 (FIG.6) qui contrôlent l'ouverture des panneaux d'ajustement en acier 114, sur le plancher 110, derrière la canalisation d'eau 22. On voit aussi un grillage 124.
Ib5q8440.doc 6 MODE D'UTILISATION
La hauteur du panneau d'ajustement an acier 114 détermine le niveau d'eau dans la canalisation 22. Le poids de l'eau de sortie 34 est en fonction de la profondeur de la canalisation d'eau 22, de sa hauteur et de sa largeur. Par exemple: trois pieds de profondeur par vingt pieds de large par une hauteur de quarante pieds, ce qui fait 20x3x40= 2400 pi.cu x 62.4 lbs=150,000 lb d'eau ou 75 tonnes. La vitesse de l'eau au bas de la chute est de (2gh)1/2. Ainsi pour une hauteur h de 40 pieds, le débit d'eau au bas de la canalisation est d'environ 50 pieds par seconde. Si le diamètre du cylindre rotatif 24 est de 10 pieds et que les aubes 40 ont 3 pieds, formant un diamtre moyen de 13 pieds, ceciconstitue 1,25 tours par seconde ou 75 tours par minute pour la extrieure du cylindre face 42 rotatif 2 4. Les poulies d'entranement 78 normalement 3 pieds ont de diamtre et sont en contact troit avec toutle parcours intrieur du cylindre rotatif 24. Leur vitesse est obtenuele ratio x75 soit par 10/3 250 tours. Pour obtenir 1200 rpm, la réduction entre les poulies d'entraînement 78 et l'arbre de la génératrice 80 devra être de 4,8 pour 1 soit environ un diamètre de rouleau de 8 pouces ou davantage. Il est aussi possible d'installer un troisième rouleau intermédiaire. Les courroies d'entraînement 84 sont préférablement en V, mufti V redoublé et le diamètre est préférablement de 10" et plus.
Le dispositif est modulaire et peut être assemblé sur place au pied d'une chute. Le dispositif comprend un cylindre rotatif horizontal muni d'aubes 40 qui reçoivent une quantité d'eau agissant de haut en bas, sur les aubes 40. Les aubes 40 sont montées sur un cylindre rotatif 24 de 10 pieds de diamètre intérieur et tracent un cercle de parcours 50 autour de la base 38 du pouvoir à eau 20.
Le système a l'avantage d'être simple et ne requiert pas de bâtisse. La pesanteur d'eau dépend de la hauteur de la chute, on peut contrôler le niveau d'eau dans la canalisation, par des panneaux d'ajustements en acier 1b5q8440.doc 7 114. Des blocs d'étanchéité en Nylon montrés sur le dessin permettent de garder l'étanchéité lors de la variation du niveau d'eau par le déplacement du cylindre rotatif 24.
Le cylindre fixe 46 a deux prises 68 supportées sur les côtés de la chute.
Le cylindre rotatif 24 est situé à l'aval de la chute et la direction de rotation se fait vers l'amont. L'eau tombe librement ou est canalisée dans un réservoir formant une colonne d'eau 32 dont la hauteur est variable selon la dénivellation du cours d'eau. L'aube 40 rejoint le mur extérieur de la colonne d'eau 32 et est plus étroite que la largeur de la colonne d'eau 32.
On peut ajouter un couvercle qui laisse passer la glace, les débris ou les surplus d'eau vers l'aval de la chute.
Le pouvoir à eau 20 est caractérisé par un double cylindre dont l'un est fixe 46 à l'intérieur et l'autre est rotatif 24 et actionne au moins trois rouleaux sur coussinets à billes 74, deux poulies d'entraînement 78 connects des gnratrices 80, un troisime 82 tant un rouleau de support et d'entranement.
Parmi les moyens d'entraner la gnratrice 80, on inclutune bande continue colle l'intrieur du cylindre rotatifde faon entraner d'abord poulie d'entranement 78. S'l y a si d'eau, gnratrice la trop une va embarquer; si pas assez d'eau une génératrice est débranchée.
Il est du reste bien entendu que le mode de réalisation de la présente invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à titre indicatif et nullement limitatif, et que des modifications et adaptations peuvent être apportées sans que l'on 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:
1b5q8440.doc 1.EGEND
20 pouvoir d'eau, pour . ru godet rectangulaire fabr iquer de l'lectricit 72 arbre de support 22 canalisation d'eau 74 rouleaux sur coussinets 24 cylindre rotatif 76 bande de caoutchouc 26 mur latral 35 78 poulie d'entranement 26' mur latral 79 embrayage 28 panneau 80 gnratrice 30 dessus (plafond ?) 81 moyeu central 32 colonne d'eau 82 rouleau de support libre 34 eau de sortie 40 83 semelle 36 entre d'eau 84 courroie d'entranement 38 base 85 me en disque 40 aube (bordure de la palette) 86 arbre 42 face extrieure 87 mufti-v 44 anneau 45 88 cloison 46 cylindre fixe 89 support externe 48 face intrieure 90 face intrieure 50 cercle de parcours 91 bloc d'ajustement 51 sortie d'eau 92 tablette de charpente 52 renfort 50 (support de gnrateur) 54 dessus de tablette 94 compartiment troit 56 tablette 95 couvert 58 tablette pour support de 96 compartiment large gnrateurs 98 coussinet 60 porte d'accs au pouvoir 55 101 espace 62 porte d'accs au contrle 102 raidisseur de petite poulie 64 paroi 103 vis 66 chute de surplus 104 porte de contrle avant 68 prise 105 colle C:\Bureaul\Clients ERL\1ac8440\1b5q8440.doc 1 L
106 section ' 108 mur de division 110 plancher 112 support mtallique 114 panneau d'ajustement 116 cylindre hydraulique 118 chelle 120 porte 122 ouverture, passage central 124 grillage, FIG. 9 126 mur de fin de godet 128 tablette leve C:\Bureaul\Clients ERL\Lac8440\1b5q8440.doc
MÉMOIRE DESCRIPTIF
DOMAINE DE L'INVENTION
Cette invention appartient au domaine des pouvoirs d'eau, particulièrement de ceux qui peuvent être construits par modules en usine pour être assemblés et fixés sur place.
ART ANTÉRIEUR
La recherche de moyens permettant d'adapter des pouvoirs d'eau comprenant des turbines construites en usine, à toute la largeur d'un cours d'eau possédant une dénivellation importante, m'a amené à
rechercher parmi des turbines à axe horizontal. Une revue de l'art antérieur nous a révélé des brevets existants. Ces brevets sont les suivants:
US 4,948,985 illustre un manchon télescopique qui s'adapte à une falaise derrière une chute et un jet eau, au bas, dirigé contre des aubes d'une roue à axe horizontal elle-même montée à une plate-forme rattachée à la falaise.
US 6,064,123 illustre une turbine éolienne à axe horizontal.
CA 2,234,224 & CA 2,067,327 & CA 1,201,982 illustrent aussi des éoliennes à axe horizontal, comprenant un autoréglage des rotors et une autre un régulateur de pas.
OBJECTIFS DE L'INVENTION
Le but général de l'invention est de construire en usine tous les éléments d'un pouvoir à eau pour faire de l'électricité, éléments et qui seront assemblés sur place dans un cours d'eau.
Plus particulièrement, il s'agit de concevoir une canalisation verticale, adaptée sur un cours d'eau, coulant entre deux falaises canalisées, dont la dénivellation est variable et qui forme une colonne d'eau. Au pied de cette colonne d'eau sera installé un système d'entraînement (générateur, poulie, etc. ) mu par une roue cylindrique portant des aubes allongées Ib5q8440.doc 1 recevant l'eau dre la colonne d'eau. La roue est concentrique à un cylindre à axe horizontal et fixé dans le roc. La roue est située en aval de la colonne d'eau et fonctionne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, c'est à dire vers l'amont.
DESSINS
Voici les différents dessins qui illustrent l'invention proposée:
La FIG.l est une perspective d'une coupe partielle du pouvoir d'eau.
La FIG.2 est une vue de dessus du pouvoir d'eau de la FIG.1.
La FIG.3A est une vue selon la ligne 3A-3A de la FIG. 2.
La FIG.3B est une vue selon la ligne 3B-3B de la FIG.3A.
La FIG.3C est une vue agrandie de la région 3C de la FIG.3A.
La FIG.3D est une coupe selon la ligne 3D-3D de la FIG.3B.
La FIG.4 est une vue selon la ligne 4-4 de la FIG. 2.
La FIG.S est une vue selon la ligne 5-5 de la FIG. 2.
La FIG.6 est une coupe selon la ligne 6-6 de la FIG. 2 La FIG.7 est une coupe selonla ligne de la FIG. 2 La FIG.8 est une coupe selonla ligne de la FIG. 2.
La FIG.9 est une vue selon ligne 9-9 la FIG. 2 la de DESCRIPTION
Dans la descrption qui et dans dessins qui l'accompagnent suit les les chiffres identiques réfèrent aux mêmes parties dans les diverses figures.
La FIG.1 illustre un pouvoir à eau 20 modulaire (sectionne) ou en sections) qui peut être installé dans une chute d'eau. Le pouvoir à eau 20 est constitué d'une canalisation d'eau 22 faisant tourner un cylindre rotatif 24 autour d'un cylindre fixe 46 contenant le contrôle et la mécanique faisant fonctionner le pouvoir électrique (générateurs, poulies, etc.). La canalisation d'eau 22 est comprise entre deux murs latéraux 26.
Un panneau 28 descend du dessus 30 du pouvoir à eau 20 et guide une colonne d'eau 32 à partir d'une entrée d'eau 36 jusqu'à une base 38, qui accueille le cylindre rotatif 24. Cette colonne d'eau 32 doit avoir une 1b5q8440.doc 2 2711 )/2000 hauteur suffisante pour causer la rotation du cylindre rotatif 24. La hauteur du pouvoir à eau 20 est donc variable. Le cylindre rotatif 24 est allongé et porte un nombre d'aubes 40 localisées sur une face extérieure 42 du cylindre rotatif 24. Les aubes 40 sont incurvées pour recevoir l'eau de sortie 34 et ainsi tourner le cylindre rotatif 24 vers le derriére du pouvoir. Le cylindre rotatif 24 supporte les aubes 40 sur sa face extérieure 42 et possède aussi une face intérieure 48. L'extrémité d'une aube 40 suit un cercle de parcours 50 qui vient caresser au passage la base 38. L'eau de sortie 34 sortira ensuite par la sortie d'eau 51 placée à
l'aval de la base 38 du pouvoir à eau 20. Les aubes 40 ont des renforts 52 triangulaires posés sur le dessus de tablette 54 de la tablette 56 d'une aube 40 et qui vont jusqu'à la tablette pour support de générateurs 58 de l'aube 40 précédente. Le cylindre rotatif 24 est disposé dans un anneau 44 autour du mur de cylindre fixe 46. Des portes d'accès 60 et 62 sont placées au bout du cylindre rotatif 24 et à la partie supérieure du mur latéral 26 pour permettre d'accéder à l'intérieur de ceux-ci. La canalisation d'eau 22 et le cylindre rotatif 24 sont recouverts d'une paroi 64 de métal couverte d'asphalte ou de béton. Avec les murs latéraux 26, la paroi 64 forme une chute de surplus 66 où s'écoule le surplus d'eau.
La FIG.2 montre le dessus 30 du pouvoir à eau 20 (FIG.1 ). On y voit le cylindre fixe 46 se prolongeant de chaque côté du cylindre rotatif 24 celui qui porte les aubes 40. Une prise 68, au bout du cylindre fixe 46, sera ancrée dans le roc, béton ou dans la terre, dépendamment de l'endroit où
le pouvoir à eau 20 (FIG.1 ) est installé.
La FIG. 3A illustre en détail le cylindre rotatif 24. Le cylindre rotatif 24 soutient les aubes 40 (FIG.2) qui prennent la forme de godets rectangulaires 70. Le cylindre fixe 46 a des arbres de support avec coussinets à billes 72 qui retiennent des rouleaux sur coussinets à billes 74. Ces rouleaux sur coussinets à billes 74 sont en contact avec des bandes de caoutchouc 76 qui suivent la circonférence de la face intérieure 1 b5q8440.doc 48. Ces bandes de caoutchouc 76 sont des bandes de caoutchouc qui donnent une certaine rugosité pour l'entraînement. Une paire de poulies d'entraînement 78, sont reliées à une génératrice 80 tandis que d'autres sont des rouleaux de supports libres 82 et ont pour rôle de maintenir le cylindre rotatif 24 en équilibre. Des courroies d'entraînement 84 suivent le mouvement des poulies d'entraînement 78 et font tourner l'arbre 86 de la génératrice 80. Le cylindre fixe 46 est fait de cloisons 88 et sa face intérieure 90 a des tablettes de charpentes 92. Les cloisons 88 entre lesquelles sont placées les rouleaux sur coussinets à bille 74 de façon à
avoir une succession de compartiments étroits 94 et larges 96. Les poulies d'entraînement 78 sont fixés dans les compartiments étroits 94 par les arbres de support avec coussinets à billes 72 et traversent le cylindre fixe 46 pour s'appuyer sur les bandes de caoutchouc 76 de la face intérieure 48 du cylindre rotatif 24 et en suivre le mouvement. Les génératrices 80 sont fixées sur les tablettes de charpente 92 présentes dans les compartiments larges 96. Les poulies d'entraînement 78 et la génératrice 80 sont donc situés de part et d'autre d'une cloison 88. L'arbre 86 de la génératrice 80 traverse la cloison 88. Un coussinet 98 est présent au niveau de la cloison 88 et accueille l'arbre 86. On voit aussi une tablette élevée 128 et un mur de fin de godet 126.
La FIG.3B montre le rouleau d'entraînement 78 sur coussinets 74 de côté.
Cinq courroies d'entraînement 84 tournent autour de poulies. Les rouleaux d'entraînement 78 servent de poulies d'entraînement et appliquent le mouvement aux courroies d'entraînement 84. Une attache 72 tient le rouleau d'entraînement 78 en place. Un sabot de contact 76 monté
à l'intérieur du cylindre rotatif 24 vient toucher à la courroie d'entraînement 84 pour l'entraîner. Un embrayage 79, au niveau de la génératrice 80, transmet le mouvement à l'arbre 86 de la génératrice 80.
Un raidisseur de petite poulie 102 maintient la tension de la courroie 84.
On voit une bande de caoutchouc 76 positionnée a l'intérieur du cylindre 1b5q8440.doc rotatif 24 afin d'aider l'entraînement de la poulie motrice. Lorsque le débit de la rivière diminue, certains embrayages 79 se désengagent.
La FIG.3C montre l'espace 101 entre le cylindre rotatif 24 et le cylindre fixe 46. La bande de caoutchouc 76 est fixée à la face intérieure 48 du cylindre rotatif 24 par de la colle 105 et des vis 103. La bande de caoutchouc 76 est de la même largeur que le compartiment étroit 94 entre les cloisons 88 qui accueillent les rouleaux sur coussinets à billes 74. I1 peut y avoir plusieurs sabots de contacts.
La FIG.3D montre une poulie d'entraînement 78, en aluminium de préférence pour la combinaison force et légêreté, de même construction que le rouleau de support 82 et comprenant un moyeu central 81, une semelle 83 et une âme en disque 85. La semelle 83 reçoit sur sa face extérieure une courroie d'entraînement 84 qui comprend un mufti-v 87 et un support externe 89. Le moyeu 81 comprend un arbre mufti-palier 72 soutenu par un support 89 monté sur la cloison d'acier 88, en acier pour la force. Une paire de coussinets 98 sont montés entre l'arbre 72 et le moyeu 81. Un bloc d'ajustement 91 vient relier le support 89 à la cloison d'acier 88. Une barrure 93 vient serrer en place le coussinet 98 et un couvert 95.
La FIG.4 montre le côté du pouvoir à eau 20 et la position du cylindre fixe 46 (FIG.3A) et des portes d'accès dans le mur latéral 26. Le mur latéral 26 a une forme qui rappelle un cône renversé sur une base 38. La porte d'accès au pouvoir 60, permet d'accéder au mécanisme interne des cylindres rotatifs 24 et fixe 46 (FIG.3A) tandis que la porte d'accès au contrôle 62 permet de contrôler le débit de l'eau. Une porte de contrôle avant 104 peut être présente dans le mur latéral 26 (FIG.1 ) pour accéder à
l'avant de la canalisation d'eau 22 (FIG.1 ).
La FIG.S montre l'avant du pouvoir à eau 20 avec sa sortie d'eau 51 et la chute de surplus 66 pour l'eau qui n'entre pas dans le pouvoir à eau 20.
On note que le cylindre fixe 46 traverse les murs latéraux 26 et 26'.
1b5q8440.doc La FIG.6. montre le système contrôlant la quantité d'eau qui entre dans le pouvoir à eau 20. L'entrée d'eau 36 est divisée en plusieurs sections 106 par des murs de division 108. Ces murs 108 commencent au dessus 30 du pouvoir à eau 20 et traversent la canalisation d'eau 22 pour descendre jusqu'à un plancher 110, solidement fixé par des supports métalliques 112 aux murs de la canalisation d'eau 22, au niveau de la porte d'accès au contrôle 62. Chacune des sections 106 peut s'ouvrir et se refermer indépendamment par un panneau d'ajustement en acier 114 mu par un cylindre hydraulique 116. Une échelle 118 à la porte d'accès 62, permet d'accéder au plancher 110.
La FIG.7 montre le fonctionnement du système de rouleaux sur coussinets à billes 74 du cylindre fixe 46. L'eau de sortie 34 sort de la canalisation d'eau 22 et frappe les aubes 40 du cylindre rotatif 24. La force de l'eau de sortie 34 entraîne les aubes 40 et le cylindre rotatif 24 tourne. L'eau de sortie 34 sort ensuite par la sortie d'eau 51. On voit les poulies d'entraînement 78 passant à travers le cylindre fixe 46 tourner selon le cercle de parcours 50 du cylindre rotatif 24 et dont les courroies d'entraînement 84 transmettent le mouvement à des génératrices 80 (FIG.3A). Un rouleau de support et d'entraïnement 82 est présent sur une section opposée aux poulies d'entraînement 78 pour maintenir le cylindre rotatif 24 à même distance du cylindre fixe 46 sur toute leur circonférence.
La FIG.8 montre une coupe du cylindre fixe 46 au niveau d'une porte 120 de cloison 88; on voit l'ouverture 122, le rouleau 74 et un plancher 110.
La FIG.9 montre le pouvoir à eau 20 de côté. On y voit bien l'emplacement de la canalisation d'eau 22 et des cylindres fixe 46 et rotatif 24. On doit aussi noter l'emplacement des cylindres hydrauliques 116 (FIG.6) qui contrôlent l'ouverture des panneaux d'ajustement en acier 114, sur le plancher 110, derrière la canalisation d'eau 22. On voit aussi un grillage 124.
Ib5q8440.doc 6 MODE D'UTILISATION
La hauteur du panneau d'ajustement an acier 114 détermine le niveau d'eau dans la canalisation 22. Le poids de l'eau de sortie 34 est en fonction de la profondeur de la canalisation d'eau 22, de sa hauteur et de sa largeur. Par exemple: trois pieds de profondeur par vingt pieds de large par une hauteur de quarante pieds, ce qui fait 20x3x40= 2400 pi.cu x 62.4 lbs=150,000 lb d'eau ou 75 tonnes. La vitesse de l'eau au bas de la chute est de (2gh)1/2. Ainsi pour une hauteur h de 40 pieds, le débit d'eau au bas de la canalisation est d'environ 50 pieds par seconde. Si le diamètre du cylindre rotatif 24 est de 10 pieds et que les aubes 40 ont 3 pieds, formant un diamtre moyen de 13 pieds, ceciconstitue 1,25 tours par seconde ou 75 tours par minute pour la extrieure du cylindre face 42 rotatif 2 4. Les poulies d'entranement 78 normalement 3 pieds ont de diamtre et sont en contact troit avec toutle parcours intrieur du cylindre rotatif 24. Leur vitesse est obtenuele ratio x75 soit par 10/3 250 tours. Pour obtenir 1200 rpm, la réduction entre les poulies d'entraînement 78 et l'arbre de la génératrice 80 devra être de 4,8 pour 1 soit environ un diamètre de rouleau de 8 pouces ou davantage. Il est aussi possible d'installer un troisième rouleau intermédiaire. Les courroies d'entraînement 84 sont préférablement en V, mufti V redoublé et le diamètre est préférablement de 10" et plus.
Le dispositif est modulaire et peut être assemblé sur place au pied d'une chute. Le dispositif comprend un cylindre rotatif horizontal muni d'aubes 40 qui reçoivent une quantité d'eau agissant de haut en bas, sur les aubes 40. Les aubes 40 sont montées sur un cylindre rotatif 24 de 10 pieds de diamètre intérieur et tracent un cercle de parcours 50 autour de la base 38 du pouvoir à eau 20.
Le système a l'avantage d'être simple et ne requiert pas de bâtisse. La pesanteur d'eau dépend de la hauteur de la chute, on peut contrôler le niveau d'eau dans la canalisation, par des panneaux d'ajustements en acier 1b5q8440.doc 7 114. Des blocs d'étanchéité en Nylon montrés sur le dessin permettent de garder l'étanchéité lors de la variation du niveau d'eau par le déplacement du cylindre rotatif 24.
Le cylindre fixe 46 a deux prises 68 supportées sur les côtés de la chute.
Le cylindre rotatif 24 est situé à l'aval de la chute et la direction de rotation se fait vers l'amont. L'eau tombe librement ou est canalisée dans un réservoir formant une colonne d'eau 32 dont la hauteur est variable selon la dénivellation du cours d'eau. L'aube 40 rejoint le mur extérieur de la colonne d'eau 32 et est plus étroite que la largeur de la colonne d'eau 32.
On peut ajouter un couvercle qui laisse passer la glace, les débris ou les surplus d'eau vers l'aval de la chute.
Le pouvoir à eau 20 est caractérisé par un double cylindre dont l'un est fixe 46 à l'intérieur et l'autre est rotatif 24 et actionne au moins trois rouleaux sur coussinets à billes 74, deux poulies d'entraînement 78 connects des gnratrices 80, un troisime 82 tant un rouleau de support et d'entranement.
Parmi les moyens d'entraner la gnratrice 80, on inclutune bande continue colle l'intrieur du cylindre rotatifde faon entraner d'abord poulie d'entranement 78. S'l y a si d'eau, gnratrice la trop une va embarquer; si pas assez d'eau une génératrice est débranchée.
Il est du reste bien entendu que le mode de réalisation de la présente invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à titre indicatif et nullement limitatif, et que des modifications et adaptations peuvent être apportées sans que l'on 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:
1b5q8440.doc 1.EGEND
20 pouvoir d'eau, pour . ru godet rectangulaire fabr iquer de l'lectricit 72 arbre de support 22 canalisation d'eau 74 rouleaux sur coussinets 24 cylindre rotatif 76 bande de caoutchouc 26 mur latral 35 78 poulie d'entranement 26' mur latral 79 embrayage 28 panneau 80 gnratrice 30 dessus (plafond ?) 81 moyeu central 32 colonne d'eau 82 rouleau de support libre 34 eau de sortie 40 83 semelle 36 entre d'eau 84 courroie d'entranement 38 base 85 me en disque 40 aube (bordure de la palette) 86 arbre 42 face extrieure 87 mufti-v 44 anneau 45 88 cloison 46 cylindre fixe 89 support externe 48 face intrieure 90 face intrieure 50 cercle de parcours 91 bloc d'ajustement 51 sortie d'eau 92 tablette de charpente 52 renfort 50 (support de gnrateur) 54 dessus de tablette 94 compartiment troit 56 tablette 95 couvert 58 tablette pour support de 96 compartiment large gnrateurs 98 coussinet 60 porte d'accs au pouvoir 55 101 espace 62 porte d'accs au contrle 102 raidisseur de petite poulie 64 paroi 103 vis 66 chute de surplus 104 porte de contrle avant 68 prise 105 colle C:\Bureaul\Clients ERL\1ac8440\1b5q8440.doc 1 L
106 section ' 108 mur de division 110 plancher 112 support mtallique 114 panneau d'ajustement 116 cylindre hydraulique 118 chelle 120 porte 122 ouverture, passage central 124 grillage, FIG. 9 126 mur de fin de godet 128 tablette leve C:\Bureaul\Clients ERL\Lac8440\1b5q8440.doc
Claims (6)
- REVENDICATIONS
Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est demandé, sont définies comme suit:
l.Un moulin à eau pour récupérer l'énergie d'un cours d'eau ayant une chute d'une hauteur et d'une largeur variables, en fonction dudit cours d'eau, ledit moulin à eau comprenant:
- un bâtiment installé contre et le long de ladite chute et comprenant:
a) un mur intérieur amont situé parallèlement à ladite chute, b) un mur intérieur intermédiaire, parallèle audit mur intérieur amont, c) un mur extérieur aval, - d) un mur extérieur dans une partie supérieure dudit bâtiment, ledit mur extérieur ayant un axe disposé perpendiculairement audit mur intérieur amont, - e) un mur extérieur situé dans une partie inférieure et ayant un axe perpendiculaire à ladite chute d'eau, - f) deux murs latéraux définissant des limites extérieures dudit bâtiment et des moyens de support pour lesdits murs latéraux, - g) une canalisation d'eau disposée à l'intérieur dudit bâtiment et définie par ladite partie supérieure et ladite partie inférieure, entre ledit mur intérieur amont, ledit mur intermédiaire et lesdits murs latéraux, ladite canalisation étant raccordée à une entrée d'eau et conduisant l'eau dudit cours d'eau vers une sortie dudit bâtiment, h) une paire de cylindres concentriques localisés dans ladite partie inférieure dudit bâtiment, au pied de ladite canalisation d'eau et orientés selon un axe horizontal parallèle audit mur intérieur amont et selon un axe perpendiculaire à la direction de l'eau, un cylindre concentrique étant fixe et disposé intérieurement par rapport audit second cylindre, ledit second cylindre concentrique étant rotatif et définissant une surface extérieure, une surface intérieure, un nombre d'aubes situées sur ladite surface extérieure, lesdites aubes étant destinées à recueillir l'eau de ladite canalisation d'eau, provoquant ainsi la rotation dudit cylindre rotatif, ledit cylindre concentrique fixe disposé à l'intérieur dudit cylindre rotatif ayant des extrémités délimités par lesdits murs latéraux, ledit cylindre fixe définissant une chambre intérieure abritant des moyens de transformation d'énergie mécanique, des moyens d'étanchéité situés auxdites extrémités et entre lesdits cylindre rotatif et cylindre fixe, des moyens de maintenir ledit cylindre rotatif en position rotative à l'extérieur et autour dudit cylindre fixe, des moyens de friction sur ladite surface intérieure dudit cylindre rotatif pour causer un engagement rotatif desdits moyens de transformation d'énergie mécanique. - 2. Ledit moulin à eau de la revendication 1 dans laquelle les moyens de maintenir ledit cylindre rotatif en position rotative comprennent des rouleaux alignés sur la périphérie dudit cylindre fixe et dont au moins deux rouleaux d'entraînement et au moins un rouleau de support, lesdits rouleaux étant en contact avec lesdits moyens de friction dudit cylindre rotatif.
- 3. Le moulin à eau de la revendication 2 dans laquelle lesdits rouleaux d'entraînement sont reliés auxdits moyens de transformation d'énergie mécanique par un ensemble de poulies et courroies.
- 4.Le moulin à eau de la revendication 2 dans lequel lesdits moyens de friction comprennent une bande de caoutchouc collée sur ladite paroi intérieure dudit cylindre rotatif.
- 5. Le moulin à eau de la revendication 1 comprenant une série de panneaux d'ajustement placés côte à côte à l'entrée de ladite canalisation'd'eau à l'extérieur et le long dudit mur amont de ladite canalisation.
- 6.Le moulin à eau de la revendication 5 dans lequel ledit bâtiment comprend une plaque de déflexion située au haut dudit mur aval de ladite canalisation permettant de contourner un surplus d'eau à
l'extérieur de ladite canalisation.
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