FR2900204A1 - Generateur d'energie mecanique a partir de l'acceleration centripete de la poussee d'archimede appliquee a un systeme de flotteur - Google Patents

Abstract

Générateur d'énergie mécanique à partir de l'accélération centripète et la poussée d'Archimède appliquée à un système de flotteurs.L'invention corcerne un dispositif permettant de générer de l'énergie mécanique à l'aide d'un système de flotteurs immergés dans un récipient remplit de liquide et animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe. L'énergie mécanique est récupérée et transformée en énergie électrique à l'aide d'un générateur.Le dispositif est constitué d'un récipient tournant (18,24) présentant un système de flotteurs (32) qui suivent une trajectoire décrite par une came (15) fixée au récipient. Le générateur (29) transforme l'énergie mécanique en énergie électrique.Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la génération d'énergie mécanique écologiquement propre, qui est transformée en énergie électrique. Ainsi il peut être utilisé pour alimenter des installations électriques.

Description

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La présente invention concerne un dispositif qui génère de l'énergie mécanique à partir de l'accélération centripète et la poussée d'Archimède appliquée à un système de flotteurs immergés dans un récipient contenant un liquide.

La génération d'une telle énergie peut être effectuée par des flotteurs immergés dans un récipient immobile, le rendement de l'appareil est dépendant de l'accélération de la gravité terrestre. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. ]:l comporte en effet selon une première caractéristique, un récipient contenant un liquide et des flotteurs immergés dans ce liquide, lorsque le récipient est animé d'un mouvement de rotation ; la poussée d'Archimède appliquée aux flotteurs immergés est proportionnelle à l'accélération centripète et à la fréquence de rotation du récipient. Cependant plus la fréquence de rotation du récipient est élevée plus l'énergie générée est importante. Les flotteurs sont remplis par un gaz et ne permettent pas l'échappement de ce dernier par l'intermédiaire des joints d'étanchéité, ces flotteurs sont constitués de deux parties : - une base apte à faire tourner tous les flotteurs par rapport au récipient autour d'un axe perpendiculaire à la direction de la poussée d'Archimède du liquide, elle comporte des tiges creuses et rigides et. sont perpendiculaires à l'axe de rotation des flotteurs. - des vérins à deux chambres qui poussent le gaz d'une chambre à l'autre, et ils sont reliés à la came par des galets qui permettent un meilleur glissement à travers le profil de la came. Ces vérins ont une densité proche de celle du liquide, des masselottes sont fixés au milieu de ce vérin pour appliquer une force supérieure à la poussée d'Archimède appliquée aux flotteurs par le liquide. Sous l'action de cette force le vérin se déplace par rapport à la base et fait circuler le volume de gaz d'une chambre à l'autre. Selon le principe d'Archimède le centre de poussée d'un solide quelconque immergé dans un liquide est le centre de gravité du liquide déplacé. Or dans notre cas la circulation du volume du gaz d'une chambre à l'autre dans les vérins permet un déplacement important du centre de poussée. Le centre de gravité des vérins varie assez peu par rapport au déplacement du centre de poussée. Donc si le centre de poussée est en dessous du centre de gravité, les flotteurs sont en déséquilibre. Les masselottes situées dans le milieu du vérin exercent un effort un peu supérieur à la poussée d'Archimède appliquée sur le flotteur. Alors le changement important du centre de poussée par rapport à celui de la -2-

gravité permet d'avoir un moment de la force - poussée d'Archimède - au niveau des flotteurs supérieurs au moment de la force au niveau des masselottes, alors un mouvement de rotation est généré autour de l'axe. Afin d'avoir un mouvement continu la mise en place de plusieurs 45 vérins est préconisé. Il seront décalés angulairement par l'équation ; décalage (degrés)= 3600/ (2 x nombre de vérins). La came permet de gérer au mieux la position des flotteurs pour avoir un mouvement de rotation complet des flotteurs autour de leur axe de rotation. Le profil de la came est conçu de façon à avoir deux demi- 50 cercles de diamètres différents et de centres concourants. Le demi-cercle de diamètre inférieur à un diamètre correspondant à la position de la course minimale d'un vérin, et le cercle de diamètre supérieur correspond à la position maximale de la course du vérin, la jonction de ces deux diamètres se fait a la verticale parallèle a la direction de la 55 poussée d'Archimède - elle est réalisée par une droite inclinée d'un angle alfa (par exemple alfa=45 ), qui relie les deux diamètres progressivement de façon à avoir un contact semi permanent - du jeu - des deux galets du vérin sur la came. Afin de permettre un mouvement stable des flotteurs d'une part, des rails son réalisés sur la came pour 60 guider les galets de chaque vérin, d'autre part chaque vérin a une lumière dans le sens de son déplacement à travers la base, cette lumière est en contact avec l'axe principal de la base qui est doté de galets pour le bon guidage des vérins, cela permet d'éliminer les mouvements parasites et inc.ésirables. 65 Le couple généré par les flotteurs est transmis à l'extérieur du récipient pour qu'il soit récupéré, un guidage en rotation étanche permet la réalisation de cette opération. Un pignon est fixé à la base du flotteur à l'extérieur des récipients afin qu'il transmette le couple à un train d'engrenage qui amplifie la fréquence de rotation, et transmet 70 le couple à un générateur de courant électrique qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. Le générateur de courant est fixe par rapport au récipient et proche au maximum de son axe de rotation afin qu'il subisse une force centrifuge minimale. Le courant électrique est acheminé par l'intermédiaire de fils conducteurs et par un système de 75 contacts électriques à faible coefficient de frottement entre le récipient et le bâti, le courant électrique est transmit à l'extérieur du champs de rotation du récipient vers le bâti fixe qui permet l'exploitation de cette énergie. L'acheminement du courant électrique à travers le bâti se fait par l'intermédiaire de fils électriques. Une partie de cette énergie 80 est transmise à la batterie qui alimente le moteur et ainsi il maintient -3-

le récipient à fréquence de rotation constante en battant la résistance de l'aire sur le récipient et les frottements du guidage en rotation, l'autre partie de cette énergie est récupérée par l'utilisateur. La gestion du courant électrique est faite par une carte électronique. Le 85 premier entraînement du récipient en rotation est fait par le moteur alimenté par la batterie. La rotation du récipient engendre une accélération centripète qui produit une poussée d'Archimède qui fait mouvoir les flotteurs immergés dans le récipient, ainsi la boucle de fonctionnement est réalisée. 90 Pour avoir une meilleure récolte de l'énergie mécanique, il faut disposer plusieurs récipients, au minimum deux (de préférence par nombres paires) disposés de (360 / nombre de récipients) degrés. Ces récipients sont fixés à un support rigide qui leur permet la rotation autour d'un axe fixe. 95 Selon des modes particuliers de réalisation : - A titre d'exemple non limitatif, la récupération de l'énergie mécanique peut se faire par l'intermédiaire d'un train d'engrenage comportant un pignon qui transmet le couple dans un seul sens à l'aide d'un système de cliquet intégré, ce couple est transmit directement à un pignon central 100 fixe par rapport au bâti. Donc à l'aide de ce couple la rotation du récipient autour de son axe est assurée. La rotation du récipient crée une accélération centripète qui engendre une poussée d'Archimède appliquée au liquide qui fait mouvoir les flotteurs immergés dans le récipient, et la boucle de fonctionnement est réalisée. 105 Une première rotation des récipients se fait par l'intermédiaire d'un moteur électrique alimenté par une batterie qui fait tourner les récipients et leurs permettra d'atteindre une vitesse de rotation constante, lors de cette opération la transmission du train d'engrenage est déconnecté momentanément par l'intermédiaire d'un embrayage. Dès que 110 les récipients atteignent une vitesse de rotation voulue, le moteur électrique n'est plus alimenté et on embraye la transmission par rapport au pignon central qui devient fixe, le mouvement n'est assuré que par le couple dû aux flotteurs. Le moteur électrique qui permet le démarrage du dispositif travaille tantôt comme moteur électrique, tantôt générateur de 115 courant, donc l'énergie mécanique est transformée en énergie électrique à l'aide de ce générateur de courant. - A titre d'exemple non limitatif, les récipients peuvent être regroupés en un nombre de récipients inférieurs au nombre des cames, par exemple un unique récipient pour huit cames. 120 - A titre d'exemple non limitatif, le nombre des cames est pair et elles -4-

sont positionnées dans le récipient ; la première est inversée par rapport à la deuxième qui est inversée par rapport à la troisième, et ainsi de suite. - A titre d'exemple non limitatif, et selon des variantes non illustrées, 125 les récipients doivent avoir une forme aérodynamique pour avoir une résistance minimale de l'aire. - A titre d'exemple non limitatif, et selon des variantes non illustrées, le moteur électrique qui maintient les récipients à fréquence de rotation constante en vainquant la résistance de l'aire sur les récipients et les 130 frottements du guidage en rotation, peut être remplacé par un moteur à aimant permanent ou autres moteurs utilisant une moindre énergie pour fonctionner. - A titre d'exemple non limitatif, et selon des variantes non illustrées, la came et le récipient peuvent former une seule pièce. 135 - A titre d'exemple non limitatif, et selon des variantes non illustrées, le récipient est remplit partiellement par le liquide de telle sorte que la force centrifuge plaque le liquide vers l'extérieur de l'axe central de rotation, donc une partie dans le récipient se retrouve non submergé par le liquide. Cependant la transmission du couple des flotteurs peut 140 être réalisée à l'aide d'un système de transmission situé à l'intérieur du récipient, et que l'axe de transmission du couple vers l'extérieur du récipient est situé dans la partie non submergé par le liquide. Donc l'utilisation d'un système de guidage en rotation étanche pour la transmission n'est plus nécessaire. 145 - A titre d'exemple non limitatif, la fixation du récipient sur son support peut être réalisé par soudage. - A titre d'exemple non limitatif, et selon des variantes non illustrées, la transmission d'énergie électrique vers le bâti fixe peut être réalisé par engrenage conducteur d'électricité ou par un système utilisant un 150 faible coefficient de frottement et conducteur d'électricité. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente les vues ; de face, de dessus et de droite d'un vérin d'un flotteur. La figure 2 représente une vue tridimensionnelle du vérin d'un 155 flotteur. La figure 3 représente une vue tridimensionnelle d'un deuxième type de vérin constituant un flotteur. La figure 4 représente les vues ; de face, de dessus et de droite de la base des flotteurs. 160 La figure 5 représente une vue tridimensionnelle de la base des 2900204 -,-

flotteurs et les différents éléments qui la constitue. La figure 6 représente une vue tridimensionnelle de l'ensemble des flotteurs. La figure 7 représente une vue en coupe des flotteurs. 165 La figure 8 représente les vues ; de face, de dessus et de droite de la came. La figure 9 représente une vue tridimensionnelle de la came. La figure 10 représente une vue tridimensionnelle de l'assemblage des flotteurs et la came dans un récipient. 170 La figure 11 représente les vues ; de face, de dessus et de droite de l'ensemble : récipient, flotteurs et la came. La figure 12 représente une vue en coupe d'un récipient et son support. La figure 13 représente une vue tridimensionnelle du dispositif de 175 l'invention. La figure 14 représente une vue tridimensionnelle des détails du dispositif de l'invention. La figure 15 représente une vue tridimensionnelle du guidage en rotation des récipients. 180 La figure 16 représente une vue tridimensionnelle de la transmission d'électricité. La figure 17 représente une vue tridimensionnelle de l'enceinte contenant le dispositif. La figure 18 représente une vue tridimensionnelle d'une variante du 185 récipient du dispositif. La figure 19 représente une vue de face du positionnement des différentes cames dans un récipient unique. La figure 20 représente une vue tridimensionnelle d'une variante du dispositif de l'invention utilisant un récipient unique. 190 La figure 21 représente une vue tridimensionnelle d'une autre variante du dispositif de l'invention. En référence à ces dessins, le dispositif comprend des vérins (1,2,3,4,5,6) qui représentent la partie coulissante dans les flotteurs. La base des flotteurs est constituée d'un axe central (10) suivant(X') 200 qui est guidé en rotation à l'aide de roulement (51) et en utilisant des joints d'étanchéité (55), la bague extérieure des roulements est fixe par rapport au récipient à l'aide de l'ensemble (11,42). L'axe central (10) est percé, des tiges creuses (8) sont introduites et collées dans les trous de l'axe (10), ces tiges reçoivent des tampons (7) comportant des 205 joints d'étanchéité (12), les tampons sont fixés aux tiges par un -6-

filetage réalisé sur ces derniers. Une fois la base des flotteurs assemblée elle reçoit les vérins (1,2,3,4,5,6). Des galets (9) sont installés sur l'axe (10) pour guider la lumière (3) des vérins. un pignon (14) est fixé à l'axe {10) à l'aide d'une clavette (52) et une vis (53).

210 Pour supporter la flexion de l'axe (10) un roulement (54) est fixé au couvercle (20) du récipient. Le liquide (17) est maintenu dans le récipient (18) à l'aide du couvercle (20) et le joint d'étanchéité (19). Les récipients (18) sont fixés au support (24) par l'intermédiaire des vis (60) et de l'axe (44). Le support (24) tourne autour de l'axe (X) 215 à l'aide de roulements (32), leurs bagues intérieures sont fixées aux éléments qui représentent le bâti (21,22,23,30,31). Un train d'engrenage (14,43,44,45,46) transmet le couple au pignon du générateur (29) fixé au support (24). Le courant généré est transmit par des fils conducteurs (26) à un système de contact (48,47) avec 220 lamelle ressort (49). Le moteur (27) alimenté par la batterie (50) fait tourner le pignon (28) qui fait tourner la roue dentée (25) fixée sur le support (24). Une pompe à vide avec vanne (34) permet de créer le vide dans l'enceinte (33) qui est centré sur le bâti (23), et maintenue en position 225 par la pression atmosphérique. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la génération d'énergie mécanique écologiquement propre, qui est transformée en énergie électrique. Ainsi il peut être utilisé pour alimenter des installations électriques.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1) Dispositif pour générer de l'énergie mécanique à partir de l'accélération centripète et la force d'Archimède caractérisée en ce qu'il comporte : -un récipient (7.8) remplit de liquide (17) et fixé au support (24) à l'aide des vis (60) et l'arbre (44). Ce récipient (18) est apte à tourner autour de l'axe (X) à l'aide de roulements (32). Un couvercle (20) et un joint d'étanchéité (19) permettent la fermeture de ce récipient (18). - Une came (15) fixée au récipient (18) et immergée dans le liquide et comportant des rails (16) qui guident les vérins (1,2,3,4,5,6) des flotteurs à l'aide des galets (2). - un système de flotteurs (32) immergés dans le liquide contenu dans le récipient (18). Il est composé de deux parties : - une base (7,8,9,12) constituée par un arbre central (10) qui reçoit des tiges creuses(8) fixées à cet arbre et aux tampons (7) qui reçoivent des joints d'étanchéité (12), les tiges (8) sont décalées d'un angle de (360 /(2 x nombre de tige)) entre eux. Cette base (7,8,9,12) est apte à tourner autour de l'axe secondaire X' qui est perpendiculaire à la direction de la poussée d'Archimède appliquée au liquide contenu dans le récipient (18), à l'aide de roulements (51).Une roue dentée (14) est fixée à l'axe (10) et permet la transmission du couple vers l'extérieur du récipient (18). - des vérins à deux chambres, en contact avec la came par l'intermédiaire des galets (2) qui suivent la trajectoire décrite par cette came (15). Ces vérins sont munis d'une lumière (3) dans le sens de leurs déplacements à travers la base (7,8,9,12), cette lumière (3) est en contact avec les galets (9) centrés sur l'axe central (10).

2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le couple de la roue dentée (14) est transmis au train d'engrenage (46,43,45) qui le communique au générateur électrique (29).

3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que le moteur (27) fait tourner le pignon (28) qui fait tourner la roue dentée (25) qui est fixée au support (24) et partage son axe de rotation.

4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le générateur de courant (29) soit proche au maximum de l'axe de rotation X.

5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le-8- courant généré par le générateur (29) est transmit à l'extérieur du 40 champs de rotation du récipient (18) vers le bâti (21,22,23) à l'aide de fils (26) et d'un support (48) fixé au support (24) et comportant des lamelles ressort (49) en contact avec un arbre (47) fixe par rapport au bâti(21,22,23) et ayant un axe confondu avec l'axe X.

6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 45 caractérisé en ce qu'une enceinte (33) sous vide permette la rotation du récipient (18) et son support. (24), sans résistance due au frottement de l'aire.

7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que plusieurs récipients (18) soient installés sur leur 50 support commun (24). Ces récipients comportant respectivement des flotteurs (32) et une came (15) et sont disposés d'un angle de (360 / nombre de récipients) degrés.

8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la batterie (50) est située à l'extérieur de 55 l'enceinte (33).