EP3249155A1 - Device for actuating an air motor - Google Patents

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Publication number
EP3249155A1
EP3249155A1 EP17172604.5A EP17172604A EP3249155A1 EP 3249155 A1 EP3249155 A1 EP 3249155A1 EP 17172604 A EP17172604 A EP 17172604A EP 3249155 A1 EP3249155 A1 EP 3249155A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vacuum
water
air
pipe
cylinder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17172604.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Mohamed Benkendil
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3249155A1 publication Critical patent/EP3249155A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B29/00Machines or engines with pertinent characteristics other than those provided for in preceding main groups
    • F01B29/02Atmospheric engines, i.e. atmosphere acting against vacuum
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/02Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid
    • F04F5/04Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid displacing elastic fluids

Definitions

  • the invention relates to a device for generating a vacuum for actuating an air motor according to the preamble of claim 1.
  • the invention aims to operate an engine according to the preamble without releasing pollutants such as gaseous waste (greenhouse gas) or radioactive waste (nuclear plant waste for example).
  • pollutants such as gaseous waste (greenhouse gas) or radioactive waste (nuclear plant waste for example).
  • Air motors have long been known to operate not under the influence of overpressure, such as steam engines, but under the effect of a vacuum.
  • an air motor consists of a cylinder closed at both ends and inside which moves a piston separating the cylinder into two chambers whose volume varies as a function of the displacement of the piston in the cylinder.
  • the piston is provided with a rod protruding from the cylinder at the end of one of the two chambers.
  • Each chamber is provided with at least one intake valve and at least one exhaust valve.
  • Each chamber can be connected through its exhaust valve to a vacuum generator and its intake valve to ambient air. When the exhaust valve of one chamber is opened, the inlet valve of this chamber is closed, while in the other chamber the intake valve is open and the exhaust valve is closed.
  • the exhaust valves are connected in turn to the vacuum generator. It is common for the intake and exhaust valves of the same chamber to be confused.
  • a distributor may be provided for alternately connecting the chambers to a vacuum generator via their exhaust valves and at atmospheric pressure via
  • the object of the invention is to operate an air motor of the type mentioned above by using a renewable and clean energy source that does not harm the environment.
  • a second objective is to improve the performance of dams.
  • Another objective is to improve the quality of river water or that coming out of dams.
  • a fourth objective of the invention is to contribute to the depollution of the air.
  • the vacuum source used to operate the air motor comprises at least one vacuum outlet placed in a Venturi effect device to be placed in a flow of gravity water.
  • the vacuum port of the Venturi device is connected to the motor valve.
  • the air sucked in to operate the piston is introduced into the stream of water that helps to oxygenate it, which has a beneficial effect on aquatic fauna and flora.
  • gravity water one understands a water which is mobilizable by gravity. This exploits the potential energy of water flow which, transformed into kinetic energy, makes it possible to generate a vacuum for operating an air motor. It can be water from a dam or water from a watercourse.
  • the Venturi effect device comprises a Venturi tube placed in a pipe made in a hydraulic dam.
  • the vacuum tap of the Venturi tube is placed in a restriction made for this purpose in the pipe.
  • the pipe may have no other function, or the restriction is placed in an existing pipe, away from a turbine so as to have no effect on the operation thereof.
  • the vacuum outlet of the Venturi tube is placed in an already existing restriction in the pipe, at a turbine.
  • the vacuum tap is placed in a restriction located downstream of a turbine of the hydraulic dam, at the beginning of the suction pipe. This solution is particularly well suited to Francis turbines.
  • the Venturi tube is placed in a dam operating with Pelton turbines which use a needle to regulate the flow out of the water supply line of the turbine.
  • the needle is attached to the end of a control rod and is movable in a nozzle.
  • the control rod and the needle are hollow and in communication with each other, the end of the needle opposite the control rod being open, and the control rod serving as a vacuum to the Venturi tube.
  • the vacuum outlet comprises several openings distributed around the periphery of the pipe and that these openings are placed in the same radial plane.
  • an air filter upstream of the Venturi tube vacuum outlet.
  • the filter can be placed for example in the engine air supply line.
  • the water is generally represented by an arrow in solid line, while the air is represented by an arrow in broken lines.
  • the object of the invention is in particular to increase the efficiency of a hydraulic power plant by operating, parallel to conventional turbines, an air motor using a vacuum source and ambient air as a source of energy.
  • the figure 1 shows the block diagram of operation of such an air motor (100).
  • This engine works much like a compressed air engine, but instead of using a source of compressed air, it uses a vacuum source.
  • the main element of the engine is a double-acting cylinder (110) closed at both end faces and in which a piston (120) moves, forming two chambers (111, 112) whose volume varies as a function of the displacement of the piston. piston inside the cylinder.
  • a rod (130) is attached to the piston and protrudes through one of the faces of the cylinder.
  • the rod is connected to a mechanism (140) that converts the translation movement of the rod (130) into a rotational movement that can be used to drive an unrepresented alternator.
  • Each chamber is provided with at least one intake valve and at least one exhaust valve, the intake valves and the exhaust valves of the same chamber being confusable (113, 114).
  • a dispensing spool alternates the vacuum intake and the ambient air inlet in the two chambers depending on the position of the piston in the cylinder.
  • the other chamber (111) is in contact with the ambient air.
  • the connections are reversed and the chamber (112) that previously was in contact with the vacuum source is now in contact with the ambient air, while the other chamber (111 ) is connected to the vacuum source.
  • the pressure difference being reversed, the piston moves towards the chamber (111) connected to the vacuum source.
  • This type of motor is known per se, but usually used vacuum sources generally need a heat or electric source.
  • the object of the invention is to create a vacuum source that does not require heat or electrical input.
  • a Venturi tube placed in a pre-existing water stream As a source of vacuum that does not require artificially created energy, such as electricity, a Venturi tube placed in a pre-existing water stream is provided. There are many existing water currents that can be exploited.
  • the advantage of a Venturi tube besides using an energy source already present, but not exploited, lies in the fact that the air sucked to operate the air motor (100) is introduced into the water flow thus promoting its aeration and increasing the rate of oxygen in the water. This oxygen supply is favorable to the aquatic fauna and flora.
  • a Venturi tube (200) consists of a main channel of continuously varying diameter and a secondary channel called a vacuum tap.
  • the main channel comprises placed one behind the other a convergent chamber (210) opening into a restriction (220) which continues with a divergent chamber (230).
  • Taking vacuum (240) is provided at the restriction (220) in the case of a single Venturi.
  • Vacuum taps usually 2 or 3 extra vacuum taps are placed one behind the other along the diverging part of the tube to exploit the entire vacuum zone.
  • the Venturi tube is the heart of the invention. Its design must be done carefully to reach very low pressures which will give it a better suction flow. It must have a very short time of evacuation of the air volume of the cylinder of the machine, which will increase the power of the machine to which it is attached. It must be well secured to withstand the force of the water. As there are no moving parts, the Venturi tube requires very little maintenance. If the water pressure drops below the saturation vapor pressure, cavitation phenomena will occur which may damage the diverging part of the tube. We rely on the massive injection of air to eliminate the cavitation, that's why we must never cut the air intake of the Venturi, we must find a right balance between the diameter of the restriction and the absence of cavitation.
  • the tube must be protected from debris carried by the water.
  • the Venturi tube can be used as an integrated flow meter. It also has the advantage of not getting in the way of the flow of water as is the case with a turbine for example. It is only a particular form of pipe with a narrowing then a widening of the diameter. Pressure losses occur at the outlet of the tube and must be taken into account, because less pressure loss means an improvement in water flow, source of conventional hydraulic energy. The fish should not be allowed to pass through a tube Venturi because of the low pressures that hurt them, as it is already the case for hydraulic dams.
  • the water accelerates substantially in the divergent portion of the Venturi tube when there is suction of air with respect to the speed of the water without suction of the air.
  • the air and the water cross the same section of the tube, the air passes in the form of microbubbles in the water and the volume which it occupies can be regarded as a reduction of the section of the pipe for the flow of water, but a decrease in the section corresponds to an acceleration of the fluid since the flow rate remains constant.
  • the invention provides several locations for positioning the venturi tube.
  • the Venturi tube is placed in a stream or a spillway, for example out of a dam.
  • the Venturi tube is placed in a forced pipe placed between a source located in height and an outlet located in the open air.
  • the device of the invention uses the potential energy of the gravity water, either directly (in a dam pipeline) or is converted into kinetic energy for example in rivers or weirs.
  • the Venturi tube is placed in a stream in the open air and uses essentially the kinetic energy of the water.
  • a first exemplary embodiment is diagrammatically shown in FIG. figure 2 , while a second example of realization is presented in Figures 13 to 15 .
  • Such a spillway placed at the outlet of a dam or reservoir, constitutes a channel with a long, gentle slope in order to reduce the energy of the water before discharging it into a watercourse. .
  • the speed of the water is moderate before entering each tube.
  • the Venturi tubes are preferably arranged one behind the other, spaced apart and parallel to the flow. For reasons of simplification, it is preferable that they share the same air supply line.
  • Another staircase configuration rather than slope, to achieve the same goal is possible, the tubes would be on the horizontal plane. In both cases, the strength of the dam water is reduced.
  • Fig 2 shows a Venturi tube embedded in the channel
  • the inlet of the tube has a ramp inclined at an angle of about 45 ° to facilitate the passage of a portion of the water above the tube.
  • This part of the water covers the tube and slides along a slab that protects the tube to reach the channel downstream.
  • the other part of the water crosses the Venturi, it slows down strongly at the entrance and its static pressure increases. When the water enters the converging part, it accelerates strongly to the strangulation, thus generating a strong depression.
  • Venturi tube The same type of Venturi tube as before can be placed in a stream or in a marine current. These currents exist naturally and can be exploited without pollution.
  • the installation of a Venturi tube in the rapids of the rivers makes it possible to benefit from the kinetic energy of the water.
  • the system appears in its best condition for the respect of landscape and nature, because the Venturi tube will be totally immersed and not visible from the surface. It is firmly attached and parallel to the flow of water at high speed and its oxygen supply at depth will be important. In this embodiment, it is not necessary to provide penstocks or dams. So there is no negative aspect for the marine flora, but on the contrary, we help nature by aerating the water.
  • the conventional Venturi tubes have been replaced by one or more hydrofoil type structures (450).
  • hydrofoil type structures 450
  • hydrofoils When there are several hydrofoils, they are placed at a distance from each other in a battery either horizontally one above the other as on the Figures 13 to 15 , either vertically next to each other.
  • hydrofoils are profiled fenders used not in the air but in the water to allow ship hulls to sift at a certain speed.
  • symmetrical hydrofoils (450) placed without inclination in the water stream have been chosen, for example NACA 0015 type profiles.
  • Each hydrofoil in its curved shape, causes on each of its faces first of all a narrowing of the available section for the flow of water between its leading edge (451) and its maximum thickness (452), then an increase between its maximum thickness (452) and the trailing edge (453).
  • a hydrofoil can be likened to Venturi tube. The restriction effect is clearly visible on the figure 13 , between two successive hydrofoils.
  • each hydrofoil there can be anti-return valves in the connecting tube (457) of each hydrofoil and / or at each opening (454).
  • the connecting tube (457) of each hydrofoil preferably extend over the entire width of the water stream. The distance separating two successive hydrofoils of the same battery must be sufficient and can be determined by tests as a function of the flow rate of the water stream in which it is immersed.
  • hydrofoil batteries one behind the other as long as a minimum distance is maintained to allow the water to regain speed.
  • Hydrofoils are protected against cavitation by injecting air into the water.
  • hydrofoil type structures can be placed not only in open water currents such as streams or weirs, but also in closed conduits such as penstocks.
  • the pipes will preferably have a rectangular section.
  • the venturi tube is placed in a pipe placed between a water reservoir placed at a height and an outlet placed lower than the water level of the reservoir.
  • the pipeline will be located in a dam.
  • the Venturi tube uses essentially the potential energy of the water due to the height difference between the source and the outlet.
  • FIG. figure 3 A first variant embodiment of the invention applied to such a pipe is shown in FIG. figure 3 .
  • the Venturi tube is placed in a pipe (311) of the dam (300).
  • the depression created at the restriction (220) of the venturi tube serves to operate the air motor.
  • This pipe may be created for the exclusive operation of the engine and have no other function, in which case it is not necessary to place it in a dam as shown here, but for example to place it as a simple penstock placed on the mountainside.
  • a second embodiment is to use the restrictions already present in the pipes of the dams, but not used.
  • the pipes, at the turbine level are in themselves restrictions in which it is possible to place vacuum taps.
  • Cavitation occurs when the vacuum reaches the saturation vapor pressure of water, which depends on the temperature of the water. Stretching a liquid with increasing strength means applying negative pressure. The negative pressure thus applied eventually "breaks" the liquid and then a change of liquid phase -> gas resulting in the appearance of bubbles of water vapor.
  • the pressure drops. The water boils if it reaches the saturation vapor pressure.
  • jet turbines are Francis turbines for medium to high waterfalls in which water penetrates radially and discharges axially, and Kaplan turbines for small waterfalls ( 2 to 25 meters high) and very high flows (70 to 800 m 3 / s).
  • Bulb type turbines in which water flows axially, are variants of Kaplan turbines.
  • the buckets with buckets of the Pelton type which are particularly well adapted to the great heights of fall (> 400 m) and the low flows of water ( ⁇ 15 m 3 / s).
  • a reaction turbine is placed at the end of a forced pipe (311, 312, 313) and is extended by a suction pipe (411, 421) which opens lower in a leakage channel.
  • the suction tube must be completely filled with the working fluid passing through it. It is made divergently to minimize the speed at the exit. Therefore, a suction tube is essentially a diffuser and must be designed correctly at an angle of about 8 degrees so as to prevent the separation of the flow from the wall and consequently to reduce the energy loss in the tube.
  • the body of the turbine in the pipe is a restriction and the pressure of the water sometimes drops to saturation vapor pressure from where the appearance of cavitation on the blades of the turbine and out of the turbine. It is in this that the invention equates this construction with a gigantic Venturi tube embryo. If one or more openings in the pipe just below the turbine are used, a strong suction of air is created. Referring to the data provided by the company Mazzei, manufacturer of Venturi tube (http://mazzei.net/venturi_injectors/), it is possible to arrive at a volume of 50% water - 50% air. If we take an average water flow of 700 m 3 / s, we will have an air suction rate of the same order of magnitude.
  • the vacuum tube must be designed to slow down enough the speed of the water which is increased due to the massive injection of air.
  • the new architecture of the dams will have to take into account in its design an effective vacuum tube in the light of the new order.
  • the injection of air must not disturb the normal operation of the turbine.
  • the figure 4 presents a first example of this second variant embodiment. It represents the duct (312) of a dam at a Francis turbine (410).
  • the water is introduced into the turbine radially via a spiral distributor (210) acting as a convergent chamber and then escaping axially in a suction pipe (411) which acts as a divergent chamber ( 230). Downstream of the turbine, there is a drop in pressure which can lead to a cavitation effect.
  • it is intended to place on the periphery of the suction pipe (411), near the outlet of the turbine, one or more openings connected to the vacuum outlet (240).
  • an open / close valve (242) in the air supply line acting as a vacuum plug for the Venturi tube. This valve is used to interrupt the air intake when necessary.
  • a check valve (241) to prevent water from flowing back to the air motor (100).
  • the figure 5 presents a second example of the second variant embodiment.
  • the pipe (313) of the dam is provided with a bulb type turbine (420).
  • Bulb type turbines are developments of Kaplan turbines whose blades are placed in the water current so that there is an axial hydraulic flow without change of direction, unlike Francis turbines.
  • the alternator While in the traditional Kaplan turbine the alternator is placed outside the pipe, the alternator of a bulb type turbine is placed in a profiled envelope immersed in the flow.
  • the conduit (313) in which the bulb-type turbine is located tapers at the end of the envelope directed towards the blades. Beyond the blades, the pipe widens again into a suction line (421).
  • the impeller placed in the pipe and the narrowing at the end of the penstock (313) is a restriction (220) that can be used to form a Venturi tube.
  • the end of the forced pipe (313) constitutes the convergent chamber (410) and the beginning of the suction pipe (421) the divergent chamber (230). According to the invention, it is intended to place on the periphery of this restriction one or more openings connected to a vacuum outlet (240).
  • the bulb turbines have a reversible operation, that is to say that the turbine is driven by the water that it flows in one direction or the other. That is why they are used especially in tidal power plants.
  • the invention can be used in this type of dam.
  • a third embodiment of the second variant, represented on the figure 6 plans to modify the nozzle of a Pelton turbine to create a Venturi tube.
  • a Pelton turbine operates with a large vertical drop, but a low flow.
  • the water is fed to the turbine by a forced pipe (314) from a reservoir placed much higher. It is projected in the radial plane on the buckets of the wheel by one or more nozzles located at the end of the penstock.
  • the force of the water jet is adjustable using a needle of substantially conical shape.
  • the needle is placed at the end of a control rod connected to a jack. The position of the needle in the nozzle is adjusted using the cylinder according to the desired flow rate.
  • a restriction is formed at the needle, which restriction is used in accordance with the invention to place a vacuum outlet.
  • the solution adopted for this embodiment is different from the traditional Venturi tube, since it is not possible to inject the air from the nozzle, since the low pressure (high speed) region is not isolated from the surrounding air.
  • the inlet of the nozzle constitutes the convergent chamber (210), the space located between the front end of the needle and the nozzle (220).
  • the control rod (431) and the needle (430) are hollow and form a channel for taking vacuum.
  • the figure 7 shows a schematic perspective view of the needle (430) of the invention.
  • the needle may consist of a rear portion (432) integral with the control rod (431) and a front portion (433) as shown in FIG. figure 8 .
  • the rear part of the needle and the control rod are hollow.
  • a cylindrical section of the rear part of the needle (432) is threaded (male), while a cylindrical section of the front part (433) is threaded (female) in order to secure the two parts, a seal (434) can be interposed between them.
  • the front portion (433) of the needle is pierced with numerous conduits (435) parallel to each other which open at the outlet of the nozzle. The air is injected into the water through these ducts.
  • the front part is conical. This design allows water to flow along this conical shape as shown in figure 9 .
  • FIG. 11 shows a back view of the front portion (433) of the needle. It is preferable to provide one-way valves (436) to prevent backflow of water in the vacuum outlet when the needle or end of some ducts are in the high pressure areas.
  • These unidirectional valves (436) can be placed in each of the ducts (435) of the front part of the needle.
  • the figure 10 shows a section through such a unidirectional valve.
  • a retaining plate (437) is placed upstream of the front portion (433) of the needle to hold the unidirectional valves (436) in place. This plate is preferably screwed on the front part (433). It is also possible to place a safety check valve (241) in the conduit of the control rod, for example at the entrance of this conduit, as shown in the Figures 2 to 6 or the figure 8 .
  • figure 12 schematically shows the connection of an air motor (100) to a vacuum outlet (240) from a Venturi tube according to the invention placed in a pipe of a dam (300) and to a crank-rod system (140) transforming the reciprocating motion of the piston into a circular motion to drive an alternator (not shown).
  • a filter 500
  • This filter removes the air sucked before injecting into the water after passing through the engine.
  • the engine itself becomes a suction pump through the displacement of the piston during the intake phase, the air admitted will be absorbed by the Venturi effect at the next suction.
  • the air intake is also important.
  • VOCs volatile organic compounds
  • the invention has many advantages. By operating an air motor driving an alternator, it helps to increase the efficiency of a dam. It can be installed during the construction of the dam, or be easily installed in an existing dam.
  • the Venturi effect as described can operate a steam engine as well as a complicated rotary engine with compressed air or steam, the Tesla turbine being a good candidate for this system.
  • the piston engine is a classic approach, but it can give an idea of the power that can be derived from such a system.
  • the atmospheric pressure provides the necessary force to operate the engine, it is important to have an idea about this force.
  • the atmospheric pressure measured at sea level is 1.01325 ⁇ 105 Pa.
  • the atmospheric pressure being substantially constant, if we want to increase its force, it is necessary to increase the surface of the piston, because it is the only variable parameter in our equation.
  • the stroke of the piston and its surface determine the volume of air to be extracted. Suppose the dam depression reached 10,000 Pa with a suction flow of 200 m3 / s.
  • the Venturi tube has no moving parts, it is very robust and does not require a large maintenance. The engine room can be placed away from the tube.
  • the invention is ecological because it uses an existing energy that is otherwise lost, it is the invisible part of the hydraulic energy, the atmospheric pressure which we forgot the importance and the Venturi effect which in the end, is not an intuitive notion.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif muni d'une source de vide pour actionner un moteur (100), lequel moteur est constitué d'un cylindre (110) à l'intérieur duquel se déplace un piston (120) séparant le cylindre en deux chambres (111, 112) dont le volume varie en fonction du déplacement du piston dans le cylindre, le piston étant muni d'une tige (130) saillant du cylindre à l'extrémité de l'une des deux chambres, chaque chambre étant munie d'au moins une soupape d'admission et d'au moins une soupape d'échappement, un distributeur étant prévu pour raccorder alternativement les chambres (111, 112) à une source de vide via leurs soupapes d'échappement et à la pression atmosphérique via leurs soupapes d'admission. Conformément à l'invention, la source de vide comprend au moins une prise de vide placée dans un dispositif à effet Venturi (200).The invention relates to a device provided with a vacuum source for actuating a motor (100), which motor consists of a cylinder (110) inside which a piston (120) separating the cylinder moves in two chambers. (111, 112) whose volume varies as a function of the displacement of the piston in the cylinder, the piston being provided with a rod (130) projecting from the cylinder at the end of one of the two chambers, each chamber being provided with at least one intake valve and at least one exhaust valve, a distributor being provided for alternately connecting the chambers (111, 112) to a vacuum source via their exhaust valves and at atmospheric pressure via their intake valves. According to the invention, the vacuum source comprises at least one vacuum outlet placed in a Venturi effect device (200).

Description

L'invention concerne un dispositif pour générer du vide en vue d'actionner un moteur à air selon le préambule de la revendication 1.The invention relates to a device for generating a vacuum for actuating an air motor according to the preamble of claim 1.

L'invention vise à faire fonctionner un moteur selon le préambule sans dégager de polluants tels que des déchets gazeux (gaz à effet de serre) ou des déchets radioactifs (déchets des usines nucléaires par exemple).The invention aims to operate an engine according to the preamble without releasing pollutants such as gaseous waste (greenhouse gas) or radioactive waste (nuclear plant waste for example).

La recherche de nouvelles énergies renouvelables s'est accélérée ces dernières décennies pour répondre aux crises énergétiques et environnementales et pour diminuer la pollution atmosphérique. Par ailleurs, le changement climatique que nous observons est dû en grande partie au rejet de gaz à effet de serre. Selon les spécialistes, les barrages hydrauliques, les éoliennes et l'énergie solaire ont aussi des effets négatifs sur l'environnement. Il est donc important de les améliorer sans cesse, car malgré tout, l'énergie qu'elles produisent est propre et sans rejets.The search for new renewable energies has accelerated in recent decades to respond to energy and environmental crises and to reduce air pollution. On the other hand, the climate change we are observing is largely due to the release of greenhouse gases. According to specialists, dams, wind turbines and solar energy also have negative effects on the environment. It is therefore important to constantly improve them, because despite everything, the energy they produce is clean and without rejections.

On connait depuis longtemps les moteurs à air qui fonctionnent non pas sous l'effet d'une surpression comme les machines à vapeur, mais sous l'effet d'un vide. Généralement, un tel moteur à air est constitué d'un cylindre fermé à ses deux extrémités et à l'intérieur duquel se déplace un piston séparant le cylindre en deux chambres dont le volume varie en fonction du déplacement du piston dans le cylindre. Le piston est muni d'une tige saillant du cylindre à l'extrémité de l'une des deux chambres. Chaque chambre est munie d'au moins une soupape d'admission et d'au moins une soupape d'échappement. Chaque chambre peut être raccordée par sa soupape d'échappement à un générateur de vide et par sa soupape d'admission à l'air ambiant. Quand la valve d'échappement d'une chambre est ouverte, la soupape d'admission de cette chambre est fermée, tandis que dans l'autre chambre la soupape d'admission est ouverte et la soupape d'échappement est fermée. Les soupapes d'échappement sont raccordées à tour de rôle au générateur de vide. Il est courant que les soupapes d'admission et d'échappement d'une même chambre soient confondues. Un distributeur peut être prévu pour raccorder alternativement les chambres à un générateur de vide via leurs soupapes d'échappement et à la pression atmosphérique via leurs soupapes d'admission.Air motors have long been known to operate not under the influence of overpressure, such as steam engines, but under the effect of a vacuum. Generally, such an air motor consists of a cylinder closed at both ends and inside which moves a piston separating the cylinder into two chambers whose volume varies as a function of the displacement of the piston in the cylinder. The piston is provided with a rod protruding from the cylinder at the end of one of the two chambers. Each chamber is provided with at least one intake valve and at least one exhaust valve. Each chamber can be connected through its exhaust valve to a vacuum generator and its intake valve to ambient air. When the exhaust valve of one chamber is opened, the inlet valve of this chamber is closed, while in the other chamber the intake valve is open and the exhaust valve is closed. The exhaust valves are connected in turn to the vacuum generator. It is common for the intake and exhaust valves of the same chamber to be confused. A distributor may be provided for alternately connecting the chambers to a vacuum generator via their exhaust valves and at atmospheric pressure via their intake valves.

L'objectif de l'invention est de faire fonctionner un moteur à air du type de celui évoqué précédemment en utilisant une source d'énergie renouvelable et propre qui ne nuise pas à l'environnement. Un second objectif est d'améliorer le rendement des barrages. Un autre objectif est d'améliorer la qualité de l'eau des rivières ou celle sortant des barrages. Un quatrième objectif de l'invention est de contribuer à la dépollution de l'air.The object of the invention is to operate an air motor of the type mentioned above by using a renewable and clean energy source that does not harm the environment. A second objective is to improve the performance of dams. Another objective is to improve the quality of river water or that coming out of dams. A fourth objective of the invention is to contribute to the depollution of the air.

Ces objectifs sont atteints du fait que la source de vide utilisée pour actionner le moteur à air comprend au moins une prise de vide placée dans un dispositif à effet Venturi destiné à être placé dans un courant d'eau gravitaire. La prise de vide du dispositif à effet Venturi est raccordée au distributeur du moteur. L'air aspiré pour faire fonctionner le piston est introduit dans le courant d'eau contribuant à l'oxygéner, ce qui a un effet bénéfique sur la faune et la flore aquatique. Par eau gravitaire, on comprend une eau qui est mobilisable par gravité. On exploite ainsi l'énergie potentielle de flux d'eau qui, transformée en énergie cinétique, permet de générer du vide servant à actionner un moteur à air. Il peut s'agir d'eau d'un barrage ou de l'eau d'un cours d'eau.These objectives are achieved because the vacuum source used to operate the air motor comprises at least one vacuum outlet placed in a Venturi effect device to be placed in a flow of gravity water. The vacuum port of the Venturi device is connected to the motor valve. The air sucked in to operate the piston is introduced into the stream of water that helps to oxygenate it, which has a beneficial effect on aquatic fauna and flora. By gravity water, one understands a water which is mobilizable by gravity. This exploits the potential energy of water flow which, transformed into kinetic energy, makes it possible to generate a vacuum for operating an air motor. It can be water from a dam or water from a watercourse.

Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif à effet Venturi comprend un tube de Venturi placé dans une conduite réalisée dans un barrage hydraulique. Dans une première variante de réalisation, la prise de vide du tube de Venturi est placée dans une restriction réalisée à cet effet dans la conduite. La conduite peut n'avoir aucune autre fonction, ou la restriction est placée dans une conduite existante, à distance d'une turbine de sorte à n'avoir aucun effet sur le fonctionnement de celle-ci.In a first embodiment of the invention, the Venturi effect device comprises a Venturi tube placed in a pipe made in a hydraulic dam. In a first variant embodiment, the vacuum tap of the Venturi tube is placed in a restriction made for this purpose in the pipe. The pipe may have no other function, or the restriction is placed in an existing pipe, away from a turbine so as to have no effect on the operation thereof.

Dans une deuxième variante, la prise de vide du tube de Venturi est placée dans une restriction déjà existante dans la conduite, au niveau d'une turbine. Dans un premier exemple, la prise de vide est placée dans une restriction située en aval d'une turbine du barrage hydraulique, au début de la conduite d'aspiration. Cette solution est particulièrement bien adaptée aux turbines Francis.In a second variant, the vacuum outlet of the Venturi tube is placed in an already existing restriction in the pipe, at a turbine. In a first example, the vacuum tap is placed in a restriction located downstream of a turbine of the hydraulic dam, at the beginning of the suction pipe. This solution is particularly well suited to Francis turbines.

Dans un deuxième exemple, la prise de vide du tube de Venturi est placée à la fin de la conduite d'alimentation en eau, ou à proximité de celle-ci, de préférence dans la zone de basse pression au voisinage des pales de la turbine. Notamment, la prise de vide pourra être placée en amont des pales d'une turbine du barrage hydraulique et/ou directement en aval de celles-ci. Cette solution est destinée par exemple aux turbines Kaplan ou aux turbines de type bulbe.In a second example, the evacuation of the Venturi tube is placed at the end of the water supply pipe, or close to it, preferably in the low pressure zone in the vicinity of the blades of the turbine. . In particular, the vacuum outlet may be placed upstream of the blades of a turbine of the hydraulic dam and / or directly downstream of these. This solution is intended for example for Kaplan turbines or bulb type turbines.

Dans un troisième exemple, le tube de Venturi est placé dans un barrage fonctionnant avec des turbines Pelton qui utilisent un pointeau pour réguler le débit au sortir de la conduite d'alimentation en eau de la turbine. Le pointeau est fixé à l'extrémité d'une tige de commande et est mobile dans une buse. Conformément à l'invention, la tige de commande et le pointeau sont creux et en communication l'un avec l'autre, l'extrémité du pointeau opposée à la tige de commande étant ouverte, et la tige de commande servant de prise de vide au tube de Venturi.In a third example, the Venturi tube is placed in a dam operating with Pelton turbines which use a needle to regulate the flow out of the water supply line of the turbine. The needle is attached to the end of a control rod and is movable in a nozzle. According to the invention, the control rod and the needle are hollow and in communication with each other, the end of the needle opposite the control rod being open, and the control rod serving as a vacuum to the Venturi tube.

Pour une meilleure répartition de l'entrée d'air dans la conduite, il est préférable que la prise de vide comprenne plusieurs ouvertures réparties sur la périphérie de la conduite et que ces ouvertures soient placées dans un même plan radial.For a better distribution of the air inlet in the pipe, it is preferable that the vacuum outlet comprises several openings distributed around the periphery of the pipe and that these openings are placed in the same radial plane.

Dans un deuxième mode de réalisation, le dispositif à effet Venturi est placé dans un courant d'eau à l'air libre, de préférence dans un cours d'eau ou dans un déversoir de barrage hydraulique. Les torrents sont particulièrement bien adaptés à ce type d'application de même que les déversoirs des barrages. Dans de tels cas, le dispositif à effet Venturi peut être constitué par au moins une structure de type hydrofoil, une ou plusieurs ouvertures étant réalisées dans chaque hydrofoil, dans une zone dans laquelle se forme une dépression lorsque l'hydrofoil est plongé dans un courant d'eau, chaque structure de type hydrofoil étant reliée à une conduite servant de prise de vide pour le moteur. Il est préférable de prévoir des valves antiretour à la jonction entre chaque structure de type hydrofoil et la conduite et/ou dans chaque ouverture. Selon la profondeur disponible, plusieurs structures de type hydrofoil peuvent être placées les unes au-dessus des autres dans le cours d'eau, à distance les unes des autres, de préférence sans inclinaison en formant une batterie.In a second embodiment, the Venturi effect device is placed in a stream of water in the open air, preferably in a watercourse or in a hydraulic dam weir. Torrents are particularly well suited to this type of application as well as the weirs of dams. In such cases, the device Venturi effect may be constituted by at least one hydrofoil type structure, one or more openings being made in each hydrofoil, in an area in which a depression is formed when the hydrofoil is immersed in a current of water, each hydrofoil type structure being connected to a pipe acting as a vacuum for the engine. It is preferable to provide check valves at the junction between each hydrofoil type structure and the pipe and / or in each opening. Depending on the available depth, a plurality of hydrofoil structures may be placed one above the other in the watercourse at a distance from each other, preferably without inclination forming a battery.

Afin d'améliorer la qualité de l'air ambiant, il est possible de placer un filtre à air en amont de la prise de vide du tube de Venturi. Ainsi, l'air aspiré est filtre avant d'être injecté dans le courant d'eau. Le filtre peut être placé par exemple dans la conduite d'alimentation en air du moteur.In order to improve the quality of the ambient air, it is possible to place an air filter upstream of the Venturi tube vacuum outlet. Thus, the sucked air is filtered before being injected into the stream of water. The filter can be placed for example in the engine air supply line.

L'invention est décrite plus en détail à l'aide des figures suivantes qui montrent des exemples de réalisation de l'invention non limitatifs :

Figure 1 :
Schéma de principe d'un moteur à air ;
Figure 2 :
vue d'un tube de Venturi de type multiétage placé dans un courant d'eau, par exemple une rivière ou un déversoir en sortie de barrage ;
Figure 3 :
coupe à travers un barrage avec une conduite munie d'une restriction et de plusieurs prises de vide pour actionner le moteur à air, à la façon d'un Venturi multiétage;
Figure 4 :
vue d'une conduite d'un barrage munie d'une prise de vide au niveau d'une turbine Francis ;
Figure 5 :
vue d'une conduite d'un barrage munie d'une prise de vide au niveau d'une turbine bulbe ;
Figure 6 :
vue d'une conduite d'un barrage munie d'une prise de vide au niveau d'un injecteur d'une turbine Pelton ;
Figure 7 :
représentation schématique d'un pointeau pour un injecteur selon la figure 6 ;
Figure 8 :
coupe éclatée du pointeau de la figure 7 ;
Figure 9 :
coupe agrandie du pointeau de la figure 7 muni de valves unidirectionnelles placé dans la buse de l'injecteur ;
Figure 10 :
coupe agrandie au niveau d'une valve unidirectionnelle ;
Figure 11 :
vue de dos de la partie avant du pointeau de la figure 7 ;
Figure 12 :
représentation schématique d'un moteur à air actionnant une roue et raccordé à une prise de vide dans une restriction située dans une canalisation d'un barrage ;
Figure 13 :
représentation schématique en coupe de côté d'une batterie de structures de type hydrofoil placées dans un courant d'eau à l'air libre ;
Figure 14 :
représentation schématique en perspective de la batterie de structures de type hydrofoil de la figure 13 ;
Figure 15 :
représentation schématique de face de la batterie de structures de type hydrofoil de la figure 13.
The invention is described in more detail with the aid of the following figures which show nonlimiting examples of embodiment of the invention:
Figure 1 :
Schematic diagram of an air motor;
Figure 2:
view of a multi-stage Venturi tube placed in a stream of water, for example a river or a spillway at the outlet of the dam;
Figure 3:
cut through a dam with a pipe with a restriction and several vacuum plugs to operate the air motor, like a multi-stage Venturi;
Figure 4:
view of a line of a dam equipped with a vacuum intake at a Francis turbine;
Figure 5:
view of a pipe of a dam equipped with a vacuum outlet at a bulb turbine;
Figure 6:
view of a pipe of a dam equipped with a vacuum outlet at the level of an injector of a Pelton turbine;
Figure 7:
schematic representation of a needle for an injector according to the figure 6 ;
Figure 8:
exploded cut of the needle of the figure 7 ;
Figure 9:
enlarged cut of the needle of the figure 7 equipped with unidirectional valves placed in the nozzle of the injector;
Figure 10:
enlarged cut at a unidirectional valve;
Figure 11:
view from the back of the front part of the needle of the figure 7 ;
Figure 12:
schematic representation of an air motor operating a wheel and connected to a vacuum intake in a restriction located in a pipe of a dam;
Figure 13:
schematic representation in side section of a battery of hydrofoil type structures placed in a stream of water in the open air;
Figure 14:
schematic representation in perspective of the hydrofoil-type structure battery of the figure 13 ;
Figure 15:
schematic front view of the hydrofoil type structure battery of the figure 13 .

Pour une meilleure compréhension des figures, l'eau est représentée généralement par une flèche en trait continu, tandis que l'air est représenté par une flèche en trait discontinu.For a better understanding of the figures, the water is generally represented by an arrow in solid line, while the air is represented by an arrow in broken lines.

L'objectif de l'invention est notamment d'augmenter le rendement d'une centrale hydraulique en faisant fonctionner, parallèlement aux turbines traditionnelles, un moteur à air utilisant une source de vide et l'air ambiant comme source d'énergie.The object of the invention is in particular to increase the efficiency of a hydraulic power plant by operating, parallel to conventional turbines, an air motor using a vacuum source and ambient air as a source of energy.

La figure 1 montre le schéma de principe de fonctionnement d'un tel moteur à air (100). Ce moteur fonctionne sensiblement comme un moteur à air comprimé, mais au lieu d'utiliser une source d'air comprimé, il utilise une source de vide. L'élément principal du moteur est un cylindre à double effet (110) fermé aux deux faces d'extrémité et dans lequel se déplace un piston (120) en formant deux chambres (111, 112) dont le volume varie en fonction du déplacement du piston à l'intérieur du cylindre. Une tige (130) est fixée au piston et saille par l'une des faces du cylindre. La tige est reliée à un mécanisme (140) qui transforme le mouvement de translation de la tige (130) en un mouvement de rotation pouvant être utilisé pour actionner un alternateur non représenté. Chaque chambre est munie d'au moins une valve d'admission et d'au moins une valve d'échappement, les valves d'admission et les valves d'échappement d'une même chambre pouvant être confondues (113, 114). Un tiroir de distribution, non représenté, permet d'alterner la prise de vide et l'entrée d'air ambiant dans les deux chambres en fonction de la position du piston dans le cylindre. Ainsi quand une chambre (112) est en contact avec la source de vide, l'autre chambre (111) est en contact avec l'air ambiant. Quand le piston est proche de sa fin de course, les raccordements sont inversés et la chambre (112) qui précédemment était en contact avec la source de vide se trouve maintenant en contact avec l'air ambiant, tandis que l'autre chambre (111) est raccordée à la source de vide. La différence de pression étant inversée, le piston se déplace vers la chambre (111) raccordée à la source de vide. Ce type de moteur est en soi connu, mais les sources de vide habituellement utilisées ont généralement besoin d'une source calorifique ou électrique. L'objectif de l'invention est de créer une source de vide qui ne nécessite pas d'apport calorifique ou électrique.The figure 1 shows the block diagram of operation of such an air motor (100). This engine works much like a compressed air engine, but instead of using a source of compressed air, it uses a vacuum source. The main element of the engine is a double-acting cylinder (110) closed at both end faces and in which a piston (120) moves, forming two chambers (111, 112) whose volume varies as a function of the displacement of the piston. piston inside the cylinder. A rod (130) is attached to the piston and protrudes through one of the faces of the cylinder. The rod is connected to a mechanism (140) that converts the translation movement of the rod (130) into a rotational movement that can be used to drive an unrepresented alternator. Each chamber is provided with at least one intake valve and at least one exhaust valve, the intake valves and the exhaust valves of the same chamber being confusable (113, 114). A dispensing spool, not shown, alternates the vacuum intake and the ambient air inlet in the two chambers depending on the position of the piston in the cylinder. Thus when a chamber (112) is in contact with the vacuum source, the other chamber (111) is in contact with the ambient air. When the piston is close to its end of travel, the connections are reversed and the chamber (112) that previously was in contact with the vacuum source is now in contact with the ambient air, while the other chamber (111 ) is connected to the vacuum source. The pressure difference being reversed, the piston moves towards the chamber (111) connected to the vacuum source. This type of motor is known per se, but usually used vacuum sources generally need a heat or electric source. The object of the invention is to create a vacuum source that does not require heat or electrical input.

Comme source de vide ne nécessitant pas d'énergie artificiellement créée, telle que de l'électricité, on a prévu un tube de Venturi placé dans un courant d'eau préexistant. Il existe de nombreux courants d'eau déjà existants pouvant être ainsi exploités. L'avantage d'un tube de Venturi, outre qu'il utilise une source d'énergie déjà présente, mais non exploitée, réside dans le fait que l'air aspiré pour faire fonctionner le moteur à air (100) est introduit dans le courant d'eau favorisant ainsi son aération et augmentant le taux d'oxygène dans l'eau. Cet apport d'oxygène est favorable à la faune et la flore aquatique.As a source of vacuum that does not require artificially created energy, such as electricity, a Venturi tube placed in a pre-existing water stream is provided. There are many existing water currents that can be exploited. The advantage of a Venturi tube, besides using an energy source already present, but not exploited, lies in the fact that the air sucked to operate the air motor (100) is introduced into the water flow thus promoting its aeration and increasing the rate of oxygen in the water. This oxygen supply is favorable to the aquatic fauna and flora.

Un tube de Venturi (200) est constitué d'un canal principal dont le diamètre varie de façon continue et d'un canal secondaire appelée prise de vide. Le canal principal comporte placés les uns derrière les autres une chambre convergente (210) débouchant dans une restriction (220) qui se poursuit par une chambre divergente (230). La prise de vide (240) est placée au niveau de la restriction (220) dans le cas d'un Venturi simple. Dans le cas d'un Venturi multiétage comme ceux représentés schématiquement aux figures 2 et 3, les prises de vide (généralement 2 ou 3 prises de vide supplémentaires) sont placées les unes derrière les autres le long de la partie divergente du tube pour exploiter toute la zone de dépression.A Venturi tube (200) consists of a main channel of continuously varying diameter and a secondary channel called a vacuum tap. The main channel comprises placed one behind the other a convergent chamber (210) opening into a restriction (220) which continues with a divergent chamber (230). Taking vacuum (240) is provided at the restriction (220) in the case of a single Venturi. In the case of a multi-stage Venturi like those shown schematically in Figures 2 and 3 Vacuum taps (usually 2 or 3 extra vacuum taps) are placed one behind the other along the diverging part of the tube to exploit the entire vacuum zone.

Un tube de Venturi exploite le principe de Bernoulli. Si un liquide incompressible s'écoule dans une canalisation, alors son débit est constant. Lorsque le diamètre de la canalisation diminue, la vitesse du liquide augmente et sa pression diminue, tandis qu'à l'inverse, lorsque la canalisation s'élargit, le fluide ralentit et sa pression augmente. Par conséquent, lorsqu'un fluide s'écoule dans un tube de Venturi depuis l'entrée de la chambre de convergente (210) jusqu'à la restriction, le diamètre du canal diminue et la pression initiale diminue tandis que la vitesse augmente. Au sortir de la restriction (220), le diamètre du canal croit à nouveau et la pression augmente tandis que la vitesse diminue. Du fait de la diminution de la pression au niveau de la restriction (220), il se crée une dépression que l'on peut utiliser pour aspirer le fluide se trouvant dans la prise de vide. Cette prise de vide peut être raccordée au moteur (100) pour le faire fonctionner.A Venturi tube exploits the Bernoulli principle. If an incompressible liquid flows into a pipe, then its flow is constant. When the diameter of the pipe decreases, the speed of the liquid increases and its pressure decreases, while conversely, when the pipe widens, the fluid slows down and its pressure increases. Therefore, when a fluid flows into a Venturi tube from the inlet of the converging chamber (210) to the restriction, the diameter of the channel decreases and the initial pressure decreases as the velocity increases. At the end of the restriction (220), the diameter of the channel increases again and the pressure increases while the speed decreases. Due to the decrease of the pressure at the restriction (220), a depression is created which can be used to suck the fluid in the vacuum outlet. This vacuum outlet can be connected to the motor (100) to operate.

Le tube de Venturi est le coeur de l'invention. Sa conception doit être faite avec soin pour atteindre de très basses pressions ce qui va lui conférer un meilleur débit d'aspiration. Il doit pouvoir disposer d'un temps très court d'évacuation du volume d'air du cylindre de la machine, ce qui augmentera la puissance de la machine à laquelle il est attaché. Il doit être bien fixé pour supporter la force de l'eau. Comme il ne comporte aucune pièce mobile, le tube de Venturi demande très peu d'entretien. Si la pression de l'eau passe en dessous de la pression de vapeur saturante, il se produira des phénomènes de cavitation qui risquent d'endommager la partie divergente du tube. Nous comptons sur l'injection massive d'air pour éliminer la cavitation, c'est pour cette raison qu'il ne faut jamais couper l'arrivée d'air du Venturi, il faut trouver un juste équilibre entre le diamètre de la restriction et l'absence de cavitation. Il faut protéger le tube contre les débris charriés par l'eau. Le tube Venturi peut être utilisé comme un débitmètre intégré. Il a en outre l'avantage de ne pas se mettre en travers de l'écoulement de l'eau comme c'est le cas d'une turbine par exemple. Il s'agit seulement d'une forme de canalisation particulière avec un rétrécissement puis un élargissement du diamètre. Des pertes de charge se produisent en sortie du tube et doivent être prises en compte, car moins de pertes de charge signifient une amélioration du débit d'eau, source de l'énergie hydraulique classique. Il convient de ne pas laisser passer les poissons à travers un tube Venturi à cause des basses pressions qui les blessent, comme c'est déjà le cas pour les barrages hydrauliques.The Venturi tube is the heart of the invention. Its design must be done carefully to reach very low pressures which will give it a better suction flow. It must have a very short time of evacuation of the air volume of the cylinder of the machine, which will increase the power of the machine to which it is attached. It must be well secured to withstand the force of the water. As there are no moving parts, the Venturi tube requires very little maintenance. If the water pressure drops below the saturation vapor pressure, cavitation phenomena will occur which may damage the diverging part of the tube. We rely on the massive injection of air to eliminate the cavitation, that's why we must never cut the air intake of the Venturi, we must find a right balance between the diameter of the restriction and the absence of cavitation. The tube must be protected from debris carried by the water. The Venturi tube can be used as an integrated flow meter. It also has the advantage of not getting in the way of the flow of water as is the case with a turbine for example. It is only a particular form of pipe with a narrowing then a widening of the diameter. Pressure losses occur at the outlet of the tube and must be taken into account, because less pressure loss means an improvement in water flow, source of conventional hydraulic energy. The fish should not be allowed to pass through a tube Venturi because of the low pressures that hurt them, as it is already the case for hydraulic dams.

L'expérience a montré que l'eau accélère sensiblement dans la partie divergente du tube de Venturi lorsqu'il y a aspiration d'air par rapport à la vitesse de l'eau sans aspiration de l'air. En effet, l'air et l'eau traversent la même section du tube, l'air passe sous forme de microbulles dans l'eau et le volume qu'il occupe peut être considéré comme une diminution de la section de la canalisation pour l'écoulement de l'eau, or une diminution de la section correspond à une accélération du fluide puisque le débit reste constant.Experience has shown that the water accelerates substantially in the divergent portion of the Venturi tube when there is suction of air with respect to the speed of the water without suction of the air. Indeed, the air and the water cross the same section of the tube, the air passes in the form of microbubbles in the water and the volume which it occupies can be regarded as a reduction of the section of the pipe for the flow of water, but a decrease in the section corresponds to an acceleration of the fluid since the flow rate remains constant.

Des simulations numériques ont été réalisées avec un tube de Venturi simple effet d'une longueur de 20 m, d'un diamètre de 1 m, le diamètre de la restriction étant de 0,45 m de diamètre, l'angle convergent de 34°, l'angle divergent de 7°.Numerical simulations were carried out with a single-acting Venturi tube 20 m long, 1 m in diameter, the diameter of the restriction being 0.45 m in diameter, the convergent angle of 34 ° , the angle diverges by 7 °.

L'invention prévoit plusieurs endroits pour positionner le tube de Venturi. Dans un premier mode de réalisation, le tube Venturi est placé dans un cours d'eau ou un déversoir, par exemple au sortir d'un barrage. Dans un deuxième mode de réalisation, le tube Venturi est placé dans une conduite forcée placée entre une source située en hauteur et une sortie située à l'air libre. Dans tous les cas, le dispositif de l'invention utilise l'énergie potentielle de l'eau gravitaire, soit directement (dans une canalisation de barrage), soit transformée en énergie cinétique par exemple dans les cours d'eau ou les déversoirs.The invention provides several locations for positioning the venturi tube. In a first embodiment, the Venturi tube is placed in a stream or a spillway, for example out of a dam. In a second embodiment, the Venturi tube is placed in a forced pipe placed between a source located in height and an outlet located in the open air. In all cases, the device of the invention uses the potential energy of the gravity water, either directly (in a dam pipeline) or is converted into kinetic energy for example in rivers or weirs.

Dans le premier mode de réalisation, le tube Venturi est placé dans un cours d'eau à l'air libre et utilise essentiellement l'énergie cinétique de l'eau. Un premier exemple de réalisation est représenté schématiquement à la figure 2, tandis qu'un second exemple de réalisation est présenté dans les figures 13 à 15.In the first embodiment, the Venturi tube is placed in a stream in the open air and uses essentially the kinetic energy of the water. A first exemplary embodiment is diagrammatically shown in FIG. figure 2 , while a second example of realization is presented in Figures 13 to 15 .

Dans l'exemple de la figure 2, un ou plusieurs tubes de Venturi sont placés sur un déversoir à l'air libre. Les déversoirs (spillway) situés au sortir des barrages rejettent l'eau sans jamais en tirer profit, un déversoir en forme de tube de Venturi ou muni de tube de venturi ou de structures provoquant un effet venturi permettrait de tirer le maximum des ressources disponibles.In the example of the figure 2 , one or more Venturi tubes are placed on a weir in the open air. Spillways at the exit of the dams discharge the water without ever taking advantage of it, a weir in the form of a Venturi tube or equipped with venturi tube or venturi-effect structures would make the most of available resources.

Un tel déversoir, placé à la sortie d'un barrage ou d'une retenue d'eau, constitue un chenal présentant une longue pente douce en vue de diminuer l'énergie de l'eau avant de la déverser dans un cours d'eau. Ainsi, la vitesse de l'eau est modérée avant de pénétrer dans chaque tube. Dans l'exemple de la figure 2, les tubes de Venturi sont disposés de préférence les uns derrière les autres, espacés et parallèles à l'écoulement. Pour des raisons de simplification, il est préférable qu'ils partagent une même conduite d'acheminement d'air. Une autre configuration en escalier plutôt qu'en pente, pour atteindre le même but est possible, les tubes seraient sur le plan horizontal. Dans les deux cas, on réduit la force de l'eau du barrage. La figue 2 montre un tube Venturi encastré dans le chenal, l'entrée du tube présente une rampe inclinée d'un angle d'environ 45° pour faciliter le passage d'une partie de l'eau au-dessus du tube. Cette partie de l'eau recouvre le tube et glisse le long d'une dalle qui protège le tube pour rejoindre le chenal en aval. L'autre partie de l'eau traverse le Venturi, elle ralentit fortement en entrée et sa pression statique augmente. Quand l'eau entre dans la partie convergente, elle accélère fortement à l'étranglement, générant ainsi une forte dépression.Such a spillway, placed at the outlet of a dam or reservoir, constitutes a channel with a long, gentle slope in order to reduce the energy of the water before discharging it into a watercourse. . Thus, the speed of the water is moderate before entering each tube. In the example of the figure 2 the Venturi tubes are preferably arranged one behind the other, spaced apart and parallel to the flow. For reasons of simplification, it is preferable that they share the same air supply line. Another staircase configuration rather than slope, to achieve the same goal is possible, the tubes would be on the horizontal plane. In both cases, the strength of the dam water is reduced. Fig 2 shows a Venturi tube embedded in the channel, the inlet of the tube has a ramp inclined at an angle of about 45 ° to facilitate the passage of a portion of the water above the tube. This part of the water covers the tube and slides along a slab that protects the tube to reach the channel downstream. The other part of the water crosses the Venturi, it slows down strongly at the entrance and its static pressure increases. When the water enters the converging part, it accelerates strongly to the strangulation, thus generating a strong depression.

Le même type de tube Venturi que précédemment peut être placé dans un torrent ou dans un courant marin. Ces courants existent naturellement et peuvent être exploités sans pollution. L'installation d'un tube de Venturi dans les rapides des rivières permet de bénéficier de l'énergie cinétique de l'eau. Le système apparaît dans sa meilleure condition pour le respect du paysage et de la nature, car le tube de Venturi sera totalement immergé et non visible de la surface. Il est fixé solidement et parallèlement à l'écoulement d'une eau à grande vitesse et son apport en oxygène en profondeur sera important. Dans ce mode de réalisation, il n'est pas nécessaire de prévoir des conduites forcées ou des barrages. Il n'y a donc aucun aspect négatif pour la flore marine, mais bien au contraire, on aide la nature en aérant l'eau. De plus, il est possible de placer plusieurs tubes les uns derrière les autres ou les uns parallèlement aux autres, multipliant ainsi l'énergie à extraire.The same type of Venturi tube as before can be placed in a stream or in a marine current. These currents exist naturally and can be exploited without pollution. The installation of a Venturi tube in the rapids of the rivers makes it possible to benefit from the kinetic energy of the water. The system appears in its best condition for the respect of landscape and nature, because the Venturi tube will be totally immersed and not visible from the surface. It is firmly attached and parallel to the flow of water at high speed and its oxygen supply at depth will be important. In this embodiment, it is not necessary to provide penstocks or dams. So there is no negative aspect for the marine flora, but on the contrary, we help nature by aerating the water. In addition, it is possible to place several tubes behind each other or parallel to each other, thereby multiplying the energy to be extracted.

Dans la quête d'aspiration maximale, on est tenté d'utiliser un goulot d'étranglement de plus en plus serré. Il peut en résulter que l'eau de plus en plus véloce provoque de fortes turbulences dans la partie divergente lesquelles freineront complètement l'écoulement à l'intérieur du tube, ce qui aura pour conséquence un contournement du tube par l'eau, le tube devient alors inopérant !In the quest for maximum suction, one is tempted to use an increasingly tight bottleneck. It can result that the increasingly rapid water causes strong turbulence in the diverging portion which will completely slow the flow inside the tube, which will result in a bypass of the tube by the water, the tube then becomes inoperative!

Dans un deuxième exemple de réalisation représenté aux figures 13 à 15, les tubes de Venturi classiques ont été remplacés par une ou plusieurs structures de type hydrofoil (450). Quand il y a plusieurs hydrofoils, ils sont placés à distance les uns des autres dans une batterie soit horizontalement les uns au-dessus des autres comme sur les figures 13 à 15, soit verticalement les uns à côté des autres. Habituellement, les hydrofoils sont des ailes profilées utilisées non pas dans l'air mais dans l'eau pour permettre à des coques de navire de déjauger à une certaine vitesse. Dans le cas présent, on a choisi des hydrofoils (450) symétriques placés sans inclinaison dans le courant d'eau, par exemple des profils de type NACA 0015. Chaque hydrofoil de par sa forme bombée provoque sur chacune de ses faces tout d'abord un rétrécissement de la section disponible pour le flux d'eau entre son bord d'attaque (451) et son épaisseur maximum (452), puis une augmentation entre son épaisseur maximum (452) et le bord de fuite (453). On voit donc qu'un hydrofoil peut être assimilé à tube de Venturi. L'effet de restriction est bien visible sur la figure 13, ente deux hydrofoils successifs. En plaçant des ouvertures (454) sur les deux faces (455, 456) de chaque hydrofoil, dans la zone dans laquelle il se produit une dépression lorsqu'il est immergé dans un courant d'eau, il est possible de créer des prises de vide menant à l'intérieur de l'hydrofoil. Dans la pratique, on placera les ouvertures (454) dans plusieurs rangées parallèles au bord d'attaque (451), et ce dans la zone où doit régner, lors de la circulation de l'eau, une dépression par rapport à la pression atmosphérique apte à créer un vide pouvant actionner le moteur (100). Chaque hydrofoil est relié par un tube de raccord (457) à une conduite d'air principale (458) reliée au moteur. Lors du fonctionnement, l'eau circulant autour de chaque hydrofoil provoque une dépression sur la partie bombée de chaque face, l'air contenu dans l'hydrofoil est aspiré dans l'eau en passant à travers les ouvertures (454). Il se crée une dépression dans l'hydrofoil, dépression qui est transmise via le tube de raccord (457) et la conduite principale (458) au moteur. Pour éviter des retours d'eau dans les hydrofoils, on peut prévoir des valves antiretour dans le tube de raccord (457) de chaque hydrofoil et/ou au niveau de chaque ouverture (454). Ainsi, si une ouverture se trouve dans une zone où ne règne pas la dépression escomptée, par exemple car la vitesse de l'eau n'est pas aussi élevée que prévu, l'eau ne rentrera pas dans l'hydrofoil. Comme le montre la figure 15, les hydrofoils s'étendent de préférence sur toute la largeur du courant d'eau. La distance qui sépare deux hydrofoils successifs d'une même batterie doit être suffisante et peut être déterminée par des essais en fonction du débit du courant d'eau dans lequel il est immergé.In a second exemplary embodiment shown in Figures 13 to 15 the conventional Venturi tubes have been replaced by one or more hydrofoil type structures (450). When there are several hydrofoils, they are placed at a distance from each other in a battery either horizontally one above the other as on the Figures 13 to 15 , either vertically next to each other. Usually, hydrofoils are profiled fenders used not in the air but in the water to allow ship hulls to sift at a certain speed. In the present case, symmetrical hydrofoils (450) placed without inclination in the water stream have been chosen, for example NACA 0015 type profiles. Each hydrofoil, in its curved shape, causes on each of its faces first of all a narrowing of the available section for the flow of water between its leading edge (451) and its maximum thickness (452), then an increase between its maximum thickness (452) and the trailing edge (453). We see that a hydrofoil can be likened to Venturi tube. The restriction effect is clearly visible on the figure 13 , between two successive hydrofoils. By placing openings (454) on both sides (455, 456) of each hydrofoil, in the zone in which a depression occurs when immersed in a stream of water, it is possible to create empty leading inside the hydrofoil. In practice, the openings (454) will be placed in several rows parallel to the leading edge (451), and this in the area where there must prevail, during the circulation of water, a vacuum with respect to the atmospheric pressure. adapted to create a vacuum that can actuate the motor (100). Each hydrofoil is connected by a connecting tube (457) to a main air line (458) connected to the engine. During operation, the water circulating around each hydrofoil causes a depression on the convex part of each face, the air contained in the hydrofoil is sucked into the water by passing through the openings (454). A depression is created in the hydrofoil, a vacuum that is transmitted via the connecting pipe (457) and the main pipe (458) to the engine. To avoid backflush in the hydrofoils, there can be anti-return valves in the connecting tube (457) of each hydrofoil and / or at each opening (454). Thus, if an opening is in an area where the expected depression does not prevail, for example because the speed of the water is not as high as expected, the water will not enter the hydrofoil. As shown in figure 15 the hydrofoils preferably extend over the entire width of the water stream. The distance separating two successive hydrofoils of the same battery must be sufficient and can be determined by tests as a function of the flow rate of the water stream in which it is immersed.

Il est également possible de placer plusieurs batteries d'hydrofoils les unes derrière les autres à condition de respecter une distance minimale pour permettre à l'eau de reprendre de la vitesse.It is also possible to place several hydrofoil batteries one behind the other as long as a minimum distance is maintained to allow the water to regain speed.

Les hydrofoils sont protégés contre la cavitation par l'injection de l'air dans l'eau.Hydrofoils are protected against cavitation by injecting air into the water.

L'homme du métier comprend que ces structures de type hydrofoils peuvent être placées non seulement dans des courants d'eau à l'air libre comme les cours d'eau ou les déversoirs, mais également dans des conduites fermées telles que des conduites forcées. Dans ce cas, les conduites auront de préférence une section rectangulaire.Those skilled in the art understand that these hydrofoil type structures can be placed not only in open water currents such as streams or weirs, but also in closed conduits such as penstocks. In this case, the pipes will preferably have a rectangular section.

Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention, le tube de Venturi est placé dans une canalisation placée entre une retenue d'eau placée en hauteur et une sortie placée plus bas que le niveau de l'eau de la retenue. Typiquement, la canalisation sera située dans un barrage. Le tube Venturi utilise essentiellement l'énergie potentielle de l'eau due à la différence de hauteur entre la source et la sortie.In the second embodiment of the invention, the venturi tube is placed in a pipe placed between a water reservoir placed at a height and an outlet placed lower than the water level of the reservoir. Typically, the pipeline will be located in a dam. The Venturi tube uses essentially the potential energy of the water due to the height difference between the source and the outlet.

Une première variante de réalisation de l'invention appliquée à une telle conduite est représentée à la figure 3. Le tube de Venturi est placé dans une conduite (311) du barrage (300). La dépression créée au niveau de la restriction (220) du tube de Venturi sert à faire fonctionner le moteur à air. Cette conduite peut être créée pour le fonctionnement exclusif du moteur et ne pas avoir d'autre fonction, auquel cas il n'est pas nécessaire de la placer dans un barrage comme représenté ici, mais par exemple de la placer comme une simple conduite forcée placée à flanc de montagne. Il est cependant envisageable de placer la restriction formant tube de Venturi dans une conduite existante, notamment bien en aval d'une turbine placée dans la conduite.A first variant embodiment of the invention applied to such a pipe is shown in FIG. figure 3 . The Venturi tube is placed in a pipe (311) of the dam (300). The depression created at the restriction (220) of the venturi tube serves to operate the air motor. This pipe may be created for the exclusive operation of the engine and have no other function, in which case it is not necessary to place it in a dam as shown here, but for example to place it as a simple penstock placed on the mountainside. However, it is conceivable to place the Venturi tube restriction in an existing pipe, especially well downstream of a turbine placed in the pipe.

Une deuxième variante de réalisation consiste à utiliser les restrictions déjà présentes dans les conduites des barrages, mais non utilisées. En effet, les conduites, au niveau des turbines, constituent en soi des restrictions dans lesquelles il est possible de placer des prises de vide. Ainsi, on observe au niveau d'une turbine hydraulique un phénomène de cavitation qui habituellement doit être évité, car avec le temps il peut endommager la turbine et la canalisation. La cavitation apparaît quand la dépression atteint la pression de vapeur saturante de l'eau, laquelle dépend de la température de l'eau. Étirer un liquide avec une force croissante, c'est lui appliquer une pression négative. La pression négative ainsi appliquée finit par "casser" le liquide et il se produit alors un changement de phase liquide -> gaz se traduisant par l'apparition de bulles de vapeur d'eau. Quand l'eau traverse une restriction de diamètre, la pression chute. L'eau bout si elle atteint la pression de vapeur saturante. Il se forme alors de multiples bulles de vapeur. Quand l'eau regagne de la pression à la sortie de la zone de restriction, ces bulles éclatent contre les parois du tube. Ces éclatements de bulles de vapeur créent de petites cavités sur la surface de la conduite, cette érosion condamne cette dernière à sa destruction au fil du temps. C'est cette dépression qui est utilisée dans la présente invention.A second embodiment is to use the restrictions already present in the pipes of the dams, but not used. In fact, the pipes, at the turbine level, are in themselves restrictions in which it is possible to place vacuum taps. Thus, it is observed at a hydraulic turbine cavitation phenomenon which usually should be avoided, because over time it can damage the turbine and the pipe. Cavitation occurs when the vacuum reaches the saturation vapor pressure of water, which depends on the temperature of the water. Stretching a liquid with increasing strength means applying negative pressure. The negative pressure thus applied eventually "breaks" the liquid and then a change of liquid phase -> gas resulting in the appearance of bubbles of water vapor. When the water passes through a diameter restriction, the pressure drops. The water boils if it reaches the saturation vapor pressure. It then forms multiple bubbles of steam. When the water regains pressure at the exit of the restriction zone, these bubbles burst against the walls of the tube. These burstings of vapor bubbles create small cavities on the surface of the pipe, this erosion condemns the latter to its destruction over time. It is this depression that is used in the present invention.

Il existe différents types de turbines hydrauliques en fonction de la hauteur de chute d'eau et/ou du débit. Les turbines sont classées en deux grandes catégories :

  • les turbines à réaction dont le rotor provoque une différence de pression entre l'entrée et la sortie de la turbine ; et
  • les turbines à impulsion dans lesquelles l'énergie potentielle de l'eau s'écoulant dans une conduite forcée est transformée en énergie cinétique par l'intermédiaire d'un jet d'eau qui agit directement sur les augets de la roue.
There are different types of hydraulic turbines depending on the height of the waterfall and / or the flow. Turbines are classified into two main categories:
  • jet turbines whose rotor causes a pressure difference between the inlet and the outlet of the turbine; and
  • impulse turbines in which the potential energy of the water flowing in a penstock is converted into kinetic energy by means of a jet of water which acts directly on the buckets of the wheel.

Parmi les turbines à réaction, on citera par exemple les turbines Francis, destinées aux chutes d'eau moyennes à hautes et dans lesquelles l'eau pénètre radialement et s'évacue axialement, ainsi que les turbines Kaplan destinées aux faibles chutes d'eau (2 à 25 mètres de hauteur) et aux très grands débits (70 à 800 m3/s). Les turbines de type bulbe, dans lesquelles l'eau s'écoule axialement, sont des variantes des turbines Kaplan. Parmi les turbines à action, on trouve notamment les turbines à augets de type Pelton qui sont particulièrement bien adaptées aux grandes hauteurs de chute (> 400 m) et aux faibles débits d'eau (< 15 m3/s).Examples of jet turbines are Francis turbines for medium to high waterfalls in which water penetrates radially and discharges axially, and Kaplan turbines for small waterfalls ( 2 to 25 meters high) and very high flows (70 to 800 m 3 / s). Bulb type turbines, in which water flows axially, are variants of Kaplan turbines. Among the turbines with action, one finds in particular the buckets with buckets of the Pelton type which are particularly well adapted to the great heights of fall (> 400 m) and the low flows of water (<15 m 3 / s).

De façon générale, une turbine à réaction est placée à l'extrémité d'une conduite forcée (311, 312, 313) et se prolonge par un tube d'aspiration (411, 421) qui débouche plus bas dans un canal de fuite. Le tube d'aspiration doit être complètement rempli avec le fluide de travail qui le traverse. Il est réalisé de manière divergente pour réduire au minimum la vitesse à la sortie. Par conséquent, un tube d'aspiration est essentiellement un diffuseur et doit être conçu correctement avec un angle d'environ 8 degrés de manière à empêcher la séparation de l'écoulement depuis la paroi et à réduire en conséquence la perte d'énergie dans le tube.In general, a reaction turbine is placed at the end of a forced pipe (311, 312, 313) and is extended by a suction pipe (411, 421) which opens lower in a leakage channel. The suction tube must be completely filled with the working fluid passing through it. It is made divergently to minimize the speed at the exit. Therefore, a suction tube is essentially a diffuser and must be designed correctly at an angle of about 8 degrees so as to prevent the separation of the flow from the wall and consequently to reduce the energy loss in the tube.

Il faut éviter que la pression en amont du tube de Venturi ne soit trop importante lorsqu'il n'y a pas de turbine, car par exemple pour abaisser cent bars à moins d'un bar, il faut rétrécir davantage le passage de l'eau à l'étranglement. Il en résultera une grande vélocité de l'eau et d'importantes turbulences dans la partie divergente du tube. De telles turbulences risquent de freiner l'écoulement de l'eau et de faire apparaître des vibrations et du bruit.It must be avoided that the pressure upstream of the Venturi tube is too great when there is no turbine, because for example to lower one hundred bars to less than one bar, it is necessary to further narrow the passage of the water to the strangulation. This will result in high water velocity and severe turbulence in the diverging part of the tube. Such turbulence can slow down the flow of water and cause vibrations and noise.

Le corps de la turbine dans la conduite constitue une restriction et la pression de l'eau chute parfois jusqu'à la pression vapeur saturante d'où l'apparition de la cavitation sur les pales de la turbine et au sortir de la turbine. C'est en ceci que l'invention assimile cette construction à un embryon de tube de Venturi gigantesque. Si l'on pratique une ou plusieurs ouvertures dans la canalisation juste en dessous de la turbine, on crée une forte aspiration d'air. En se référant aux données de fournies par la société Mazzei, fabriquant de tube de Venturi (http://mazzei.net/venturi_injectors/), il est possible d'arriver à un volume 50 % eau - 50% air. Si l'on prend un débit d'eau moyen de 700 m3/s, on aura un débit d'aspiration d'air du même ordre de grandeur. En multipliant cette valeur par le nombre de turbines dont dispose un barrage (32 pour le barrage des trois gorges en Chine) le potentiel d'énergie est phénoménal. L'emplacement exact des ouvertures dépend du type de turbine utilisé. Le tube aspirateur prend une nouvelle envergure puisqu'il devient source d'énergie en plus d'un diffuseur.The body of the turbine in the pipe is a restriction and the pressure of the water sometimes drops to saturation vapor pressure from where the appearance of cavitation on the blades of the turbine and out of the turbine. It is in this that the invention equates this construction with a gigantic Venturi tube embryo. If one or more openings in the pipe just below the turbine are used, a strong suction of air is created. Referring to the data provided by the company Mazzei, manufacturer of Venturi tube (http://mazzei.net/venturi_injectors/), it is possible to arrive at a volume of 50% water - 50% air. If we take an average water flow of 700 m 3 / s, we will have an air suction rate of the same order of magnitude. By multiplying this value by the number of turbines at the disposal of a dam (32 for the dam of the three gorges in China) the energy potential is phenomenal. The exact location of the openings depends on the type of turbine used. The vacuum tube takes on a new dimension since it becomes a source of energy in addition to a diffuser.

L'eau sort de la turbine dans un mouvement hélicoïdal, puis s'écoule sous cette forme jusqu'au en bas du tube diffuseur. Il se forme aussi une corde de vortex au milieu, juste en dessous de la turbine, laquelle corde est constituée d'oxygène non dissout et de vapeur. Cette corde est responsable de fluctuation à haute fréquence de la pression ce qui cause des vibrations et nuisances sonores et a un effet direct sur la performance des générateurs, certaines études ayant montré que l'injection d'eau ou d'air par le milieu de l'arbre (creux) de la turbine réduit efficacement les vibrations et augmente la production par la même occasion. Une entrée d'air par le tube de Venturi comme le montre la figure 4 a le même effet.The water leaves the turbine in a helical movement, then flows in this form to the bottom of the diffuser tube. There is also a vortex cord in the middle, just below the turbine, which consists of undissolved oxygen and vapor. This rope is responsible for high-frequency fluctuation of the pressure which causes vibrations and noise and has a direct effect on the performance of the generators, some studies have shown that the injection of water or air by the medium of the shaft (hollow) of the turbine effectively reduces vibration and increases production at the same time. An air inlet through the Venturi tube as shown in figure 4 has the same effect.

Il faut que le tube aspirateur soit conçu pour ralentir suffisamment la vitesse de l'eau qui est augmentée en raison de l'injection massive d'air. La nouvelle architecture des barrages devra prendre en compte dans sa conception un tube aspirateur efficace au vu de la nouvelle donne. L'injection de l'air ne doit perturber en rien le fonctionnement normal de la turbine.The vacuum tube must be designed to slow down enough the speed of the water which is increased due to the massive injection of air. The new architecture of the dams will have to take into account in its design an effective vacuum tube in the light of the new order. The injection of air must not disturb the normal operation of the turbine.

La figure 4 présente un premier exemple de cette deuxième variante de réalisation. Elle représente la conduite (312) d'un barrage au niveau d'une turbine Francis (410). L'eau est introduite dans la turbine de façon radiale en passant par un distributeur en spiral (210) jouant le rôle de chambre convergente et s'échappe ensuite axialement dans une conduite d'aspiration (411) qui joue le rôle de chambre divergente (230). En aval de la turbine, on observe une baisse de pression qui peut conduire à un effet de cavitation. Conformément à l'invention, il est prévu de placer sur le pourtour de la conduite d'aspiration (411), à proximité de la sortie de la turbine, une ou plusieurs ouvertures reliées à la prise de vide (240). Il est possible de placer une valve d'ouverture/fermeture (242) dans la conduite d'acheminement d'air jouant le rôle de prise de vide pour le tube de Venturi. Cette valve sert à interrompre l'aspiration d'air en cas de nécessité. Il est également possible de placer un clapet antiretour (241) pour éviter que l'eau ne reflue vers le moteur à air (100).The figure 4 presents a first example of this second variant embodiment. It represents the duct (312) of a dam at a Francis turbine (410). The water is introduced into the turbine radially via a spiral distributor (210) acting as a convergent chamber and then escaping axially in a suction pipe (411) which acts as a divergent chamber ( 230). Downstream of the turbine, there is a drop in pressure which can lead to a cavitation effect. According to the invention, it is intended to place on the periphery of the suction pipe (411), near the outlet of the turbine, one or more openings connected to the vacuum outlet (240). It is possible to place an open / close valve (242) in the air supply line acting as a vacuum plug for the Venturi tube. This valve is used to interrupt the air intake when necessary. It is also possible to place a check valve (241) to prevent water from flowing back to the air motor (100).

Le même principe peut être utilisé pour une turbine de type Kaplan.The same principle can be used for a Kaplan turbine.

La figure 5 présente un deuxième exemple de la deuxième variante de réalisation. Ici, la conduite (313) du barrage est munie d'une turbine de type bulbe (420). Les turbines de type bulbe sont des développements des turbines Kaplan dont les pales sont placées dans le courant d'eau de sorte qu'il se produit un écoulement hydraulique axial sans changement de direction, contrairement aux turbines Francis. Alors que dans la turbine Kaplan traditionnelle l'alternateur est placé à l'extérieur de la conduite, l'alternateur d'une turbine de type bulbe est placé dans une enveloppe profilée immergée dans le flux. Comme le montre la figure 5, la conduite (313) dans laquelle est placée la turbine de type bulbe se rétrécit au niveau de l'extrémité de l'enveloppe dirigée vers les pales. Au-delà des pales, la conduite s'élargit à nouveau en une conduite d'aspiration (421). La turbine placée dans la conduite et le rétrécissement au bout de la conduite forcée (313) constituent une restriction (220) qui peut être utilisée pour former un tube de Venturi. L'extrémité de la conduite forcée (313) constitue la chambre convergente (410) et le début de la conduite d'aspiration (421) la chambre divergente (230). Conformément à l'invention, il est prévu de placer sur le pourtour de cette restriction une ou plusieurs ouvertures reliées à une prise de vide (240).The figure 5 presents a second example of the second variant embodiment. Here, the pipe (313) of the dam is provided with a bulb type turbine (420). Bulb type turbines are developments of Kaplan turbines whose blades are placed in the water current so that there is an axial hydraulic flow without change of direction, unlike Francis turbines. While in the traditional Kaplan turbine the alternator is placed outside the pipe, the alternator of a bulb type turbine is placed in a profiled envelope immersed in the flow. As shown in figure 5 , the conduit (313) in which the bulb-type turbine is located tapers at the end of the envelope directed towards the blades. Beyond the blades, the pipe widens again into a suction line (421). The impeller placed in the pipe and the narrowing at the end of the penstock (313) is a restriction (220) that can be used to form a Venturi tube. The end of the forced pipe (313) constitutes the convergent chamber (410) and the beginning of the suction pipe (421) the divergent chamber (230). According to the invention, it is intended to place on the periphery of this restriction one or more openings connected to a vacuum outlet (240).

Les turbines bulbe ont un fonctionnement réversible, c'est-à-dire que la turbine est entraînée par l'eau que celle-ci s'écoule dans un sens ou dans l'autre. C'est pourquoi elles sont utilisées notamment dans les usines marémotrices. L'invention peut être utilisée dans ce type de barrage.The bulb turbines have a reversible operation, that is to say that the turbine is driven by the water that it flows in one direction or the other. That is why they are used especially in tidal power plants. The invention can be used in this type of dam.

Un troisième exemple de réalisation de la deuxième variante, représenté sur la figure 6, prévoit de modifier la buse d'une turbine Pelton pour créer un tube de Venturi. Une turbine Pelton fonctionne avec un grand dénivelé, mais un faible débit. L'eau est amenée à la turbine par une conduite forcée (314) depuis une retenue placée beaucoup plus haut. Elle est projetée dans le plan radial sur les augets de la roue par une ou plusieurs buses situées au bout de la conduite forcée. La force du jet d'eau est ajustable à l'aide d'un pointeau de forme sensiblement conique. Traditionnellement, le pointeau est placé à l'extrémité d'une tige de commande reliée à un vérin. La position du pointeau dans la buse est ajustée à l'aide du vérin en fonction du débit souhaité. On comprend qu'une restriction est formée au niveau du pointeau, laquelle restriction est exploitée conformément à l'invention pour placer une prise de vide. La solution retenue pour cet exemple de réalisation est différente du tube de Venturi traditionnel, étant donné qu'il n'est pas possible d'injecter l'air depuis la buse, car la région de basse pression (grande vitesse) n'est pas isolée de l'air environnant. Pour utiliser une méthode la moins invasive possible, il est donc proposé d'injecter l'air par un pointeau creux, car celui-ci est isolé de l'air ambiant par le jet d'eau qui l'entoure. L'entrée de la buse constitue la chambre convergente (210), l'espace situé entre l'extrémité avant du pointeau et la buse la restriction (220). Conformément à l'invention, la tige de commande (431) et le pointeau (430) sont creux et forment un canal pour la prise de vide. La figure 7 montre une vue schématique en perspective du pointeau (430) de l'invention.A third embodiment of the second variant, represented on the figure 6 , plans to modify the nozzle of a Pelton turbine to create a Venturi tube. A Pelton turbine operates with a large vertical drop, but a low flow. The water is fed to the turbine by a forced pipe (314) from a reservoir placed much higher. It is projected in the radial plane on the buckets of the wheel by one or more nozzles located at the end of the penstock. The force of the water jet is adjustable using a needle of substantially conical shape. Traditionally, the needle is placed at the end of a control rod connected to a jack. The position of the needle in the nozzle is adjusted using the cylinder according to the desired flow rate. It is understood that a restriction is formed at the needle, which restriction is used in accordance with the invention to place a vacuum outlet. The solution adopted for this embodiment is different from the traditional Venturi tube, since it is not possible to inject the air from the nozzle, since the low pressure (high speed) region is not isolated from the surrounding air. To use a least invasive method possible, it is proposed to inject the air by a hollow needle, because it is isolated from the ambient air by the jet of water surrounding it. The inlet of the nozzle constitutes the convergent chamber (210), the space located between the front end of the needle and the nozzle (220). According to the invention, the control rod (431) and the needle (430) are hollow and form a channel for taking vacuum. The figure 7 shows a schematic perspective view of the needle (430) of the invention.

Le pointeau peut être constitué d'une partie arrière (432) solidaire de la tige de commande (431) et d'une partie avant (433) comme le montre la figure 8. La partie arrière du pointeau et la tige de commande sont creuses. Une section cylindrique de la partie arrière du pointeau (432) est filetée (mâle), tandis qu'une section cylindrique de la partie avant (433) est filetée (femelle) dans le but de solidariser les deux parties, un joint d'étanchéité (434) pouvant être interposé entre elles. La partie avant (433) du pointeau est percée de nombreux conduits (435) parallèles entre eux qui débouchent à la sortie de la buse. L'air est injecté dans l'eau par ces conduits. La partie avant est de forme conique. Cette conception permet à l'eau de s'écouler le long de cette forme conique comme le montre la figure 9. Un exemple de la répartition géométrique des conduits est visible sur la figure 11 qui montre une vue de dos de la partie avant (433) du pointeau. Il est préférable de prévoir des valves unidirectionnelles (436) pour empêcher le reflux de l'eau dans la prise de vide quand le pointeau ou l'extrémité de certains conduits se trouvent dans les régions de haute pression. Ces valves unidirectionnelles (436) peuvent être placées dans chacun des conduits (435) de la partie avant du pointeau. La figure 10 montre une coupe à travers une telle valve unidirectionnelle. Une plaque de retenue (437) est placée en amont de la partie avant (433) du pointeau pour maintenir en place les valves unidirectionnelles (436). Cette plaque est de préférence vissée sur la partie avant (433). Il est également possible de placer un clapet antiretour de sécurité (241) dans le conduit de la tige de commande, par exemple à l'entrée de ce conduit, comme ceux montrés sur les figures 2 à 6 ou la figure 8.The needle may consist of a rear portion (432) integral with the control rod (431) and a front portion (433) as shown in FIG. figure 8 . The rear part of the needle and the control rod are hollow. A cylindrical section of the rear part of the needle (432) is threaded (male), while a cylindrical section of the front part (433) is threaded (female) in order to secure the two parts, a seal (434) can be interposed between them. The front portion (433) of the needle is pierced with numerous conduits (435) parallel to each other which open at the outlet of the nozzle. The air is injected into the water through these ducts. The front part is conical. This design allows water to flow along this conical shape as shown in figure 9 . An example of the geometric distribution of the ducts is visible on the figure 11 which shows a back view of the front portion (433) of the needle. It is preferable to provide one-way valves (436) to prevent backflow of water in the vacuum outlet when the needle or end of some ducts are in the high pressure areas. These unidirectional valves (436) can be placed in each of the ducts (435) of the front part of the needle. The figure 10 shows a section through such a unidirectional valve. A retaining plate (437) is placed upstream of the front portion (433) of the needle to hold the unidirectional valves (436) in place. This plate is preferably screwed on the front part (433). It is also possible to place a safety check valve (241) in the conduit of the control rod, for example at the entrance of this conduit, as shown in the Figures 2 to 6 or the figure 8 .

Enfin, la figure 12 montre schématiquement le raccordement d'un moteur à air (100) à une prise de vide (240) provenant d'un tube de Venturi selon l'invention placé dans une conduite d'un barrage (300) et à un système bielle-manivelle (140) transformant le mouvement de va-et-vient du piston en un mouvement circulaire pour actionner un alternateur (non représenté).Finally, figure 12 schematically shows the connection of an air motor (100) to a vacuum outlet (240) from a Venturi tube according to the invention placed in a pipe of a dam (300) and to a crank-rod system (140) transforming the reciprocating motion of the piston into a circular motion to drive an alternator (not shown).

Il est possible de placer un filtre (500) dans la conduite alimentant le moteur (100) en air ambiant. Ce filtre permet de dépolluer l'air aspiré avant de l'injecter dans l'eau après passage dans le moteur. Il faut noter une remarque importante, le moteur devient lui-même une pompe aspirante grâce au déplacement du piston pendant la phase d'admission, l'air admis sera absorbé par l'effet Venturi à la prochaine aspiration. La prise d'air a aussi son importance. On peut par exemple aspirer les COV (composés organiques volatils) dans la salle des machines et assurer ainsi un renouvellement automatique de l'air ambiant ou dans des zones particulièrement polluées et le faire passer sur des filtres avant de l'injecter dans l'eau.It is possible to place a filter (500) in the line supplying the engine (100) with ambient air. This filter removes the air sucked before injecting into the water after passing through the engine. It should be noted an important note, the engine itself becomes a suction pump through the displacement of the piston during the intake phase, the air admitted will be absorbed by the Venturi effect at the next suction. The air intake is also important. For example, VOCs (volatile organic compounds) can be sucked into the machine room and thus ensure an automatic renewal of the ambient air or in particularly polluted areas and pass it on filters before injecting it into the water. .

L'invention présente de nombreux avantages. En faisant fonctionner un moteur à air entraînant un alternateur, elle contribue à augmenter le rendement d'un barrage. Elle peut être installée lors de la construction du barrage, ou bien être facilement installée dans un barrage existant.The invention has many advantages. By operating an air motor driving an alternator, it helps to increase the efficiency of a dam. It can be installed during the construction of the dam, or be easily installed in an existing dam.

L'effet Venturi comme décrit peut faire fonctionner une machine à vapeur tout autant qu'un moteur rotatif compliqué à air comprimé ou vapeur, la turbine Tesla étant une bonne candidate pour ce système. Le moteur à piston constitue une approche classique, mais il peut donner une idée sur la puissance qu'on peut tirer d'un tel système.The Venturi effect as described can operate a steam engine as well as a complicated rotary engine with compressed air or steam, the Tesla turbine being a good candidate for this system. The piston engine is a classic approach, but it can give an idea of the power that can be derived from such a system.

La pression atmosphérique fournit la force nécessaire pour faire fonctionner le moteur, il est important d'avoir une idée sur cette force. La force et la pression sont reliées par la formule P=F/S, où P est la pression en Pa, F la force en N et S la surface du piston en m2. Autrement dit, F=P.S = P.π.D2/4 où D est le diamètre du piston.The atmospheric pressure provides the necessary force to operate the engine, it is important to have an idea about this force. The force and the pressure are connected by the formula P = F / S, where P is the pressure in Pa, F the force in N and S the surface of the piston in m 2 . In other words, F = PS = P.π.D 2/4 where D is the diameter of the piston.

La pression atmosphérique mesurée au niveau de la mer a pour valeur 1,01325·105 Pa.The atmospheric pressure measured at sea level is 1.01325 · 105 Pa.

F devient F devient F = 0 , 7958 × 10 5 × D 2

Figure imgb0001
F becomes F becomes F = 0 , 7958 × 10 5 × D 2
Figure imgb0001

La pression atmosphérique étant en première approximation constante, la force dépend donc essentiellement du diamètre du piston élevé au carré et a la forme d'une fonction du type f(x)=kx 2. La pression atmosphérique étant sensiblement constante, si nous voulons augmenter sa force, il faut augmenter la surface du piston, car c'est le seul paramètre variable dans notre équation. La course du piston et sa surface déterminent le volume d'air à extraire. Admettons que la dépression dans le barrage atteint 10 000 Pa avec un débit d'aspiration de 200 m3 /s.Since the atmospheric pressure is in first approximation constant, the force therefore essentially depends on the diameter of the piston raised squared and in the form of a function of the type f (x) = kx 2 . The atmospheric pressure being substantially constant, if we want to increase its force, it is necessary to increase the surface of the piston, because it is the only variable parameter in our equation. The stroke of the piston and its surface determine the volume of air to be extracted. Suppose the dam depression reached 10,000 Pa with a suction flow of 200 m3 / s.

Si nous prenons un piston de 10 m de diamètre et une course de 0,5 m, le volume d'air à extraire est de 78,56 m3, le temps d'évacuation de ce volume donne la vitesse linéaire du piston. Mais intéressons-nous à la force générée, 90 % de la pression atmosphérique sur la surface du piston correspond à 716,224 tonnes. Cette force atteint 2 864,88 tonnes si le piston fait 20 m de diamètre.If we take a piston of 10 m diameter and a stroke of 0.5 m, the volume of air to extract is 78.56 m3, the evacuation time of this volume gives the linear velocity of the piston. But let's look at the force generated, 90% of the atmospheric pressure on the surface of the piston is 716,224 tons. This force reaches 2,864.88 tonnes if the piston is 20 m in diameter.

Ce petit calcul donne une idée de la puissance de ce moteur, disposant d'un important couple et capable d'améliorer le rendement d'une centrale hydraulique de façon significative. Le moteur fonctionne alors en implosion et non en expansion comme tous les moteurs connus. La taille de la machine est à l'image de l'ouvrage, tout est grand dans un barrage.This small calculation gives an idea of the power of this engine, having a large torque and capable of improving the performance of a hydraulic power plant significantly. The engine then operates in implosion and not expanding like all known engines. The size of the machine is the image of the book, everything is big in a dam.

L'acheminement de l'air aspiré à travers une canalisation vers la machine et ensuite vers le tube Venturi (pompe à vide) nous amène à prendre en compte la conductance des canalisations, car dans notre système, les canalisations peuvent être très longues entre le tube Venturi et les machines. La conductance caractérise l'aptitude de la canalisation à l'écoulement de l'air et elle s'applique à tous les éléments de la pompe (tuyau, vannes, orifices, etc.). Il est préférable de tenir compte la conductance des canalisations d'acheminement d'air pour le calcul du rendement global du système qui sinon serait surestimé.The routing of the air sucked through a pipe to the machine and then to the Venturi tube (vacuum pump) leads us to take into account the conductance of the pipes, because in our system, the pipes can be very long between the Venturi tube and machines. Conductance characterizes the ability of the pipeline to flow through the air and applies to all elements of the pump (pipe, valves, orifices, etc.). It is better to take into account the conductance of the pipes air routing for the calculation of the overall system yield which otherwise would be overestimated.

En injectant de l'air dans l'eau, on améliore la qualité de celle-ci ce qui bénéficie à la flore et la faune aquatique. L'oxygène tue les bactéries anaérobies et fait respirer les poissons. Le tube de Venturi n'ayant aucune pièce mobile, il est très robuste et ne nécessite pas un grand entretien. La salle des machines peut être placée loin du tube. L'invention est écologique puisqu'elle fait appel à une énergie existante qui est sinon perdue, c'est la part invisible de l'énergie hydraulique, la pression atmosphérique dont on a oublié l'importance et l'effet Venturi qui au final, n'est pas une notion intuitive.By injecting air into the water, it improves the quality of it which benefits the flora and fauna aquatic. Oxygen kills anaerobic bacteria and makes the fish breathe. The Venturi tube has no moving parts, it is very robust and does not require a large maintenance. The engine room can be placed away from the tube. The invention is ecological because it uses an existing energy that is otherwise lost, it is the invisible part of the hydraulic energy, the atmospheric pressure which we forgot the importance and the Venturi effect which in the end, is not an intuitive notion.

Liste des références :List of references:

100100
Moteur à air
110 Cylindre à double effet
111 Première chambre
112 Deuxième chambre
113 Valve d'admission et d'échappement de la première chambre
114 Valve d'admission et d'échappement de la deuxième chambre
120 Piston
130 Tige
140 Mécanisme transformant le mouvement de translation de la tige en un mouvement de rotation
Air motor
110 Double acting cylinder
111 First room
112 Second Chamber
113 Intake and exhaust valve of the first chamber
114 Intake and exhaust valve of the second chamber
120 Piston
130 Rod
140 Mechanism transforming the translation movement of the rod into a rotational movement
200200
Tube de Venturi
210 Chambre convergente
220 Restriction
230 Chambre divergente
240 Prise de vide
241 Clapet antiretour
242 Valve d'ouverture et de fermeture
Venturi tube
210 Convergent room
220 Restriction
230 Diverging Room
240 Vacuum outlet
241 Check valve
242 Opening and closing valve
300300
Barrage
311 Conduite forcée
312 Conduite forcée
313 Conduite forcée
314 Conduite forcée
Barrage
311 Forced driving
312 Driving under duress
313 Forced driving
314 Forced driving
410410
Turbine Francis
411 Tube d'aspiration
420 Turbine de type bulbe
421 Tube d'aspiration
430 Pointeau d'une turbine Pelton
431 Tige de commande du pointeau de la turbine Pelton
432 Partie arrière du pointeau
433 Partie avant du pointeau
434 Joint d'étanchéité
435 Conduits
436 Valves unidirectionnelles
437 Plaque de retenue
450 Structure de type hydrofoil
451 Bord d'attaque
452 Épaisseur maximale
453 Bord de fuite
454 Ouvertures servant de prise de vide
455 1ère face
456 2ème face
457 Tube de raccord
458 Conduite d'air principale
500 Filtre à air
Francis Turbine
411 Suction tube
420 Bulb type turbine
421 Suction tube
430 Pointer of a Pelton Turbine
431 Pelton turbine needle control rod
432 Rear part of the needle
433 Front part of the needle
434 Gasket
435 Conduits
436 One way valves
437 Retaining plate
450 Hydrofoil type structure
451 Leading edge
452 Maximum thickness
453 Leakage
454 Openings as a vacuum outlet
455 1 st face
456 2nd face
457 Connecting tube
458 Main air line
500 Air filter

Claims (14)

Dispositif pour générer du vide pour actionner un moteur à air (100), lequel moteur est constitué - d'un cylindre (110) à l'intérieur duquel se déplace - un piston (120) séparant le cylindre en deux chambres (111, 112) dont le volume varie en fonction du déplacement du piston dans le cylindre, le piston étant muni d' - une tige (130) saillant du cylindre à l'extrémité de l'une des deux chambres, chaque chambre étant munie d' - au moins une soupape d'admission et d'au moins une soupape d'échappement, - un distributeur étant prévu pour raccorder alternativement les chambres (111, 112) à une source de vide via leurs soupapes d'échappement et à la pression atmosphérique via leurs soupapes d'admission, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins une prise de vide placée dans un dispositif à effet Venturi (200).Apparatus for generating a vacuum for operating an air motor (100), which engine is constituted a cylinder (110) inside which moves a piston (120) separating the cylinder into two chambers (111, 112) whose volume varies as a function of the displacement of the piston in the cylinder, the piston being provided with a rod (130) projecting from the cylinder at the end of one of the two chambers, each chamber being provided with at least one intake valve and at least one exhaust valve, a distributor being provided for alternately connecting the chambers (111, 112) to a vacuum source via their exhaust valves and at atmospheric pressure via their intake valves, characterized in that the device comprises at least one vacuum tap placed in a Venturi effect device (200). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à effet Venturi comprend un tube de Venturi (200) placé dans une conduite (311, 312, 313, 314) réalisée dans un barrage hydraulique (300).Device according to claim 1, characterized in that the Venturi effect device comprises a Venturi tube (200) placed in a pipe (311, 312, 313, 314) made in a hydraulic dam (300). Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la prise de vide (240) du tube de Venturi (200) est placée dans une restriction (220) réalisée à cet effet dans la conduite (311).Device according to Claim 2, characterized in that the vacuum port (240) of the venturi tube (200) is placed in a restriction (220) formed for this purpose in the pipe (311). Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la prise de vide (240) du tube de Venturi (200) est placée dans une restriction située en aval d'une turbine (410) du barrage hydraulique, au début de la conduite d'aspiration (411).Device according to claim 2, characterized in that the vacuum plug (240) of the Venturi tube (200) is placed in a restriction located downstream of a turbine (410) of the hydraulic dam, at the beginning of the driving of suction (411). Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la prise de vide (240) du tube de Venturi (200) est placée à la fin de la conduite d'alimentation en eau, ou à proximité de celle-ci, dans la zone de basse pression au voisinage des pales de la turbine (420).Device according to Claim 2, characterized in that the vacuum outlet (240) of the Venturi tube (200) is placed at the end of the water supply pipe, or close to it, in the zone of low pressure in the vicinity of the blades of the turbine (420). Dispositif selon la revendication 2 appliqué à un barrage muni d'une turbine Pelton dans laquelle le débit au sortir de la conduite d'alimentation en eau est réglé au moyen d'un pointeau fixé à l'extrémité d'une tige de commande et mobile dans une restriction, caractérisé en ce que la tige de commande (431) et le pointeau (430) sont creux et en communication l'un avec l'autre, l'extrémité du pointeau opposée à la tige de commande étant ouverte, et la tige de commande servant de prise de vide au tube de Venturi.Device according to claim 2 applied to a dam equipped with a Pelton turbine in which the flow from the water supply line is set to means of a needle attached to the end of a control rod and movable in a restriction, characterized in that the control rod (431) and the needle (430) are hollow and in communication one with the other, the end of the needle opposite the control rod being open, and the control rod serving as a vacuum outlet to the Venturi tube. Dispositif selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la prise de vide comprend plusieurs ouvertures réparties sur la périphérie de la conduite.Device according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the vacuum outlet comprises a plurality of openings distributed around the periphery of the pipe. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les ouvertures sont placées dans un même plan radial.Device according to claim 7, characterized in that the openings are placed in the same radial plane. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à effet Venturi est placé dans un courant d'eau à l'air libre, de préférence dans un cours d'eau ou dans un déversoir de barrage hydraulique.Device according to claim 1, characterized in that the Venturi effect device is placed in a stream of water in the open air, preferably in a watercourse or in a hydraulic dam weir. Dispositif selon la revendication 1 ou 9, caractérisé en ce que le dispositif à effet Venturi est constitué par au moins une structure de type hydrofoil (450), une ou plusieurs ouvertures (454) étant réalisées la structure de type l'hydrofoil, dans une zone dans laquelle se forme une dépression lorsque la structure de type hydrofoil est plongée dans un courant d'eau, la structure de type hydrofoil (450) étant relié à une conduite (458) servant de prise de vide pour le moteur, des valves antiretour étant de préférence prévues à la jonction (457) entre chaque structure de type hydrofoil et la conduite (458) et/ou dans chaque ouverture (454).Device according to claim 1 or 9, characterized in that the device Venturi effect is constituted by at least one hydrofoil type structure (450), one or more openings (454) being made of the hydrofoil type structure, in a an area in which a depression is formed when the hydrofoil type structure is immersed in a stream of water, the hydrofoil type structure (450) being connected to a pipe (458) serving as a vacuum outlet for the engine, non-return valves being preferably provided at the junction (457) between each hydrofoil type structure and the pipe (458) and / or in each opening (454). Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que plusieurs structures de type hydrofoil (454) sont placées à distance les unes des autres horizontalement les unes au-dessus des autres ou verticalement les unes à côté des autres, de préférence sans inclinaison.Device according to the preceding claim, characterized in that several structures hydrofoil type (454) are placed at a distance from each other horizontally one above the other or vertically next to each other, preferably without inclination. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un filtre à air (500) est placé en amont de la prise de vide (240) du tube de Venturi.Device according to claim 1, characterized in that an air filter (500) is placed upstream of the vacuum plug (240) of the Venturi tube. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif est muni d'un moteur à air (100) raccordé à la prise de vide (240) et constitué d'un cylindre (110) à l'intérieur duquel se déplace un piston (120) séparant le cylindre en deux chambres (111, 112) dont le volume varie en fonction du déplacement du piston dans le cylindre, le piston étant muni d'une tige (130) saillant du cylindre à l'extrémité de l'une des deux chambres, chaque chambre étant munie d'au moins une soupape d'admission et d'au moins une soupape d'échappement, les soupapes d'admission et d'échappement d'une même chambre pouvant être confondues (113, 114), un distributeur étant prévu pour raccorder alternativement les chambres (111, 112) à la source de vide via leurs soupapes d'échappement et à la pression atmosphérique via leurs soupapes d'admission.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is provided with an air motor (100) connected to the vacuum socket (240) and consisting of a cylinder (110) inside which moves a piston (120) separating the cylinder two chambers (111, 112) whose volume varies as a function of the movement of the piston in the cylinder, the piston being provided with a rod (130) projecting from the cylinder at the end of one of the two chambers, each chamber being provided with at least one intake valve and at least one exhaust valve, the intake and exhaust valves of the same chamber being merging (113, 114), a distributor being provided for connecting alternatively the chambers (111, 112) at the vacuum source via their exhaust valves and at atmospheric pressure via their intake valves. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif est muni d'un filtre (500) placé dans la conduite d'alimentation en air du moteur (100).Device according to the preceding claim, characterized in that the device is provided with a filter (500) placed in the air supply line of the engine (100).
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