FR2822891A1

FR2822891A1 - Device supplied by waterfall recovering energy of part of flow utilizes turbine to drive pump which raises pressure of other part of flow

Info

Publication number: FR2822891A1
Application number: FR0104221A
Authority: FR
Inventors: Gilbert Collombier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-04
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: FR2822891B1

Abstract

The device when supplied by a waterfall is able to recover the energy of one part of the flow by means of a turbine (10) which transmits it to a pump which raises the pressure of the other part of the water flow. The turbine and pump circuits are grouped inside a sealed casing (1) in which the turbine drives a single rotor (9). A central part with a helical screw (8) propels a part of the water inside a smaller cylinder (3), concentric with the casing, which rejoins the outside with a pressure greater than the inlet pressure to the device.

Description

La présente invention concerne un dispositif capable lorsqu'il est alimenté par une chute d'eau de récupérer l'énergie d'une partie de ce débit par l'intermédiaire d'une turbine pour la transmettre à une pompe qui élèvera la pression de l'autre partie du débit d'eau afin de pouvoir en disposer à une altitude supérieure à celle de l'origine de la chute d'eau. The present invention relates to a device capable, when it is supplied by a waterfall, of recovering the energy of part of this flow rate via a turbine to transmit it to a pump which will raise the pressure of the 'other part of the water flow in order to be able to dispose of it at an altitude higher than that of the origin of the waterfall.

Dans des régions présentant des dénivellations consécutives au relief, des besoins en eau se situent souvent à des altitudes supérieures alors que l'eau coule en abondance dans les parties plus basses. La solution qui consiste à employer une pompe traditionnelle nécessite la présence d'une énergie onéreuse et pas toujours aisément disponible. In regions with unevenness due to the relief, water requirements are often at higher altitudes while water flows in abundance in the lower parts. The solution which consists in using a traditional pump requires the presence of expensive energy and not always readily available.

Le dispositif selon l'invention permet, en se servant de l'énergie apportée par le débit d'eau, d'en prélever une partie et de l'élever à une altitude supérieure sans apport d'énergie extérieure. Il peut de ce fait fonctionner continuellement de façon autonome. The device according to the invention makes it possible, by using the energy provided by the water flow, to take part of it and to raise it to a higher altitude without any external energy supply. It can therefore operate continuously independently.

Le dispositif est caractérisé en ce que les deux circuits turbine et pompe sont groupés à l'intérieur d'une enveloppe étanche dans laquelle un rotor unique assure les deux fonctions : - une couronne périphérique formée d'ailettes assure sa rotation avec une énergie qui est fonction du débit qui la traverse et de la pression de l'eau à l'entrée du dispositif. The device is characterized in that the two turbine and pump circuits are grouped inside a sealed envelope in which a single rotor performs the two functions: - a peripheral ring formed of fins ensures its rotation with an energy which is function of the flow through it and the water pressure at the inlet of the device.

- une partie centrale munie d'un système à hélice ou vis hélicoïdale propulse une partie de l'eau à l'intérieur d'un cylindre plus petit, fixé concentriquement à l'enveloppe et qui rejoint l'extérieur à travers celle-ci, avec une pression supérieure à la pression d'entrée du dispositif. - a central part fitted with a propeller or helical screw system propels part of the water inside a smaller cylinder, fixed concentrically with the envelope and which joins the exterior through it, with a pressure higher than the inlet pressure of the device.

Le débit d'eau en entrant dans le dispositif se répartit entre les deux circuits, une partie périphérique traversant les ailettes assure la rotation de l'ensemble et ressort du dispositif en ayant perdu de son énergie initiale, énergie transmise à la pompe centrale qui augmente la pression de l'autre partie du débit qui ressort du dispositif dans un circuit secondaire où la pression sera supérieure à la pression d'entrée du dispositif. The water flow entering the device is distributed between the two circuits, a peripheral part passing through the fins ensures the rotation of the assembly and leaves the device having lost its initial energy, energy transmitted to the central pump which increases the pressure of the other part of the flow which emerges from the device in a secondary circuit where the pressure will be greater than the inlet pressure of the device.

L'augmentation de pression pouvant être obtenue à la sortie du dispositif dépendra de la différence de débit entre les deux The increase in pressure that can be obtained at the outlet of the device will depend on the difference in flow between the two.

circuits, les diamètres respectifs de chacun des deux cylindres pourront être ajustés en fonction des performances à obtenir compte tenu de la pression et du débit d'eau disponibles à l'entrée du dispositif. circuits, the respective diameters of each of the two cylinders may be adjusted according to the performance to be obtained taking into account the pressure and the water flow available at the inlet of the device.

Les forces longitudinales exercées sur le rotor par la pression de l'eau, dirigées de haut en bas sur les ailettes de la turbine sont orientées de bas en haut dans le cylindre contenant la partie pompe. Elles sont de ce fait en opposition et ont tendance à s'annuler, les points d'appui de l'axe du rotor n'auront donc pas de contraintes importantes à subir et quelles que soit les pressions d'utilisation du dispositif les problèmes d'usure et de lubrification seront réduits et les pertes de rendement évitées. The longitudinal forces exerted on the rotor by the pressure of the water, directed from top to bottom on the blades of the turbine are oriented from bottom to top in the cylinder containing the pump part. They are therefore in opposition and tend to cancel each other out, the support points of the rotor axis will therefore have no significant constraints to undergo and whatever the operating pressures of the device the problems of wear and lubrication will be reduced and yield losses avoided.

Les supports de l'axe du rotor se trouvant à l'intérieur du corps du dispositif, aucune partie mobile ne nécessite de liaison avec l'extérieur de l'enveloppe évitant ainsi tous les problèmes d'étanchéité qui pourraient limiter la pression d'utilisation du dispositif. The supports of the axis of the rotor being inside the body of the device, no movable part requires connection with the outside of the envelope thus avoiding all the sealing problems which could limit the pressure of use of the device.

La figure 1 représente le schéma du dispositif : - le corps cylindrique (1) est formé de deux éléments assemblés hermétiquement en (2) de façon à permettre le montage et démontage du dispositif. Ses deux extrémités sont conçues pour recevoir les vannes de raccordement d'entrée (A) et de sortie (B) de l'eau. Figure 1 shows the diagram of the device: - the cylindrical body (1) is formed of two elements hermetically assembled in (2) so as to allow the mounting and dismounting of the device. Its two ends are designed to receive the inlet (A) and outlet (B) water connection valves.

- Un cylindre de plus petit diamètre (3) est fixé concentriquement au corps par l'intermédiaire d'un support en étoile (4) et sa partie inférieure rejoint l'extérieur à travers l'enveloppe. Son extrémité (C) recevra le raccordement pour le départ d'eau sous pression. - A smaller diameter cylinder (3) is fixed concentrically to the body by means of a star support (4) and its lower part joins the outside through the envelope. Its end (C) will receive the connection for the flow of pressurized water.

- Le rotor est formé d'un axe (5) prenant appui d'une part à l'intérieur du petit cylindre sur un support en étoile (6) laissant le libre passage à l'eau et tenu d'autre part dans sa partie haute par un autre support en étoile (7) fixé à l'enveloppe extérieure. Autour de cet axe est fixé une vis hélicoïdale (8) ayant une partie pénétrant à l'intérieur du petit cylindre, sa partie haute étant soudée à l'intérieur d'une portion de tube (9) sur laquelle sont fixées les ailettes de la couronne périphérique (10). - The rotor is formed by an axis (5) bearing on the one hand inside the small cylinder on a star support (6) allowing free passage to water and held on the other hand in its part high by another star support (7) fixed to the outer casing. Around this axis is fixed a helical screw (8) having a part penetrating inside the small cylinder, its upper part being welded inside a portion of tube (9) on which the fins of the peripheral crown (10).

Le débit d'eau pénètre dans le dispositif en (A) et se répartit entre les deux circuits : - une partie traverse le dispositif entre les parois de l'enveloppe extérieure (1) et du petit cylindre (3) en agissant sur les ailettes de la turbine (10) fait tourner le rotor et ressort du dispositif en (B) en ayant perdu sa pression initiale. The water flow enters the device at (A) and is distributed between the two circuits: - a part passes through the device between the walls of the outer casing (1) and the small cylinder (3) by acting on the fins of the turbine (10) rotates the rotor and leaves the device at (B) having lost its initial pressure.

- une deuxième partie pénètre à l'intérieur du petit cylindre où elle est accélérée par la vis hélicoïdale (8) et rejoint l'extérieur du dispositif en (C) avec une pression supérieure à la pression d'entrée. - A second part penetrates inside the small cylinder where it is accelerated by the helical screw (8) and joins the outside of the device at (C) with a pressure higher than the inlet pressure.

Les dimensions ainsi que la nature des différents constituants du dispositif seront choisis de façon à satisfaire les débits et résister aux contraintes de pression imposés par les conditions particulières d'utilisation du dispositif. The dimensions and the nature of the various components of the device will be chosen so as to satisfy the flow rates and withstand the pressure constraints imposed by the particular conditions of use of the device.

Le dispositif suivant l'invention est susceptible de multiples applications domestiques par exemple dans le domaine de l'arrosage ou pour l'alimentation en eau d'habitations situées au dessus du point de captage de sources ou encore pour le remplissage d'une réserve d'eau située en altitude, mais il peut aussi être susceptible d'applications plus industrielles dans les domaines hydroélectriques. The device according to the invention is capable of multiple domestic applications, for example in the field of sprinkling or for the supply of water to dwellings situated above the point of collection of springs or also for the filling of a reserve of water located at altitude, but it can also be susceptible of more industrial applications in the hydroelectric fields.

Claims

1) Device capable, when it is supplied by a waterfall, of recovering the energy of part of this flow through a turbine to transmit it to a pump which will raise the pressure of the another part of the water flow characterized in that the two turbine and pump circuits are grouped inside a sealed envelope (1) in which a single rotor (9) performs the two functions: - a peripheral ring formed of 'fins (10) ensures its rotation with an energy which is a function of the flow through it and the pressure of the water at the inlet of the device.

- a central part provided with a propeller or helical screw system (8) propels part of the water inside a smaller cylinder (3), fixed concentrically to the envelope (1) and which joins the exterior through it, with a pressure higher than the inlet pressure of the device.

2) Device according to claim 1 characterized in that the longitudinal forces exerted on the rotor by the pressure of the water, directed from top to bottom on the blades of the turbine (10) are oriented from bottom to top in the cylinder containing the pump part (8). They are therefore in opposition and tend to cancel each other out.