FR2966887A1

FR2966887A1 - Procede et dispositif de centrale hydroelectrique mobile et autonome a recuperation d'energie hydro-cinetique.

Info

Publication number: FR2966887A1
Application number: FR1004264A
Authority: FR
Inventors: Rafael Bardanca
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2012-05-04

Abstract

L'invention concerne une installation hydroélectrique qui permet une création de courant électrique grâce à un flux de débit hydraulique en circuit fermé. Ce dispositif se veut mobile car il peut être exploité n'importe où et n'importe quand. Ce dispositif se veut autonome car il ne nécessite pas une source continue d'énergie externe pour activer et gérer son fonctionnement. L'invention est composée d'un circuit primaire sous haute pression hydraulique qui actionne l'écoulement d'un circuit secondaire basse pression appelé à mettre en rotation le système motopompe hydraulique. L'installation dispose d'un moteur hydraulique par lesquels le fluide basse pression soumet une force cinétique sur la turbine et entraine deux boites mécaniques de multiplication de vitesse. La première boite de transmission entraine une pompe hydraulique assurant le fonctionnement du débit et la montée en pression du circuit primaire, la deuxième boite de transmission assure la mise en rotation d'un générateur électrique créant la source de courant électrique. Le circuit hydraulique fonctionne selon un principe de fluide hydraulique de décharge et recharge avec deux systèmes hydrauliques identiques. Ils sont rythmés par un cycle synchronisé de décharge et recharge. C'est le principe de la récupération d'énergie cinétique d'un réservoir à l'autre permettant une auto-alimentation bilatérale des deux circuits. Le procédé de cette invention peut également fonctionner en mode « double effet » sur les réservoirs du circuit secondaire pour améliorer le rendement. Par la même occasion, un deuxième générateur peut être installé.

Description

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La présente invention concerne une installation hydroélectrique à récupération d'énergie hydro-cinétique, dont la fonction est de produire une source de courant électrique selon un procédé de débit hydraulique en circuit fermé. La centrale se veut mobile pour une exploitation électrique sur n'importe quel lieu, aussi bien par des utilisateurs dans un cadre domestique que dans une exploitation industrielle pour en produire ou s'en servir. L'électricité produite peut être disponible sous forme d'électricité directe ou bien décentralisée par un moyen de batterie. Elle peut également être injectée directement dans le réseau électrique. La ressource en énergie renouvelable est classifiée en 5 sources principales ; l'énergie solaire, l'énergie éolienne, l'énergie hydraulique, la biomasse et la géothermie. Les énergies renouvelables citées en références sont naturellement conditionnées par un environnement qui peut être favorable ou non pour les exploiter. Elles peuvent êtres également complexes à la mise en oeuvre du processus global pour produire l'électricité si l'environnement est profitable. L'énergie hydraulique propose un fort rendement pour la génération de courant électrique qui peut être optimisé et décliné dans une solution microcosmique à comparaison d'une centrale «grande hydraulique ». L'objectif premier est de pouvoir répondre aux besoins électriques d'un ou des foyers, ou toute autre infrastructure dans n'importe quel lieu géographique et à n'importe quel instant que ce soit. Il paraîtra invraisemblable de construire des barrages hydroélectriques pour une exploitation privée ou personnelle chez un citoyen lambda. L'exploitation de courant électrique est traditionnellement faite sur des systèmes hydroélectriques de type « grande hydraulique » qui est donc une centrale avec barrage pour capter l'eau. L'autre application est de type «petite hydraulique » basée sans retenue et sans vidange de l'eau. Le point commun entre la grande et petite centrale réside dans l'application de la force cinétique de l'eau sur les pales d'une turbine reliée à un générateur pour produire du courant électrique. Ces deux descriptifs de centrales n'offrent donc pas de souplesse d'opportunité pour produire n'importe où, n'importe quand et n'importe quelle quantité de courant électrique.

Le procédé, selon l'invention permet de produire de l'électricité répondant aux contraintes soulevées dans la problématique. Contrairement au 2966887 -2

procédé initial, jadis appliqué sur les moulins à eau au 19 ème siècle qui fonctionnait en circuit ouvert, c'est-à-dire que le fluide n'est pas récupéré, la nouvelle solution appelée « centrale hydroélectrique mobile et autonome à énergie hydro-cinétique» fonctionne en circuit fermé. 5 L'invention comporte en effet selon une première caractéristique un circuit primaire sous haute pression hydraulique qui actionne l'écoulement d'un circuit secondaire appelé à mettre en rotation le système motopompe hydraulique. La seconde caractéristique réside dans le système motopompe composé d'un moteur hydraulique par lequel le fluide basse pression soumet une force cinétique sur la 10 turbine et entraine deux boites mécaniques de multiplication de vitesse. La première boite de transmission entraine une pompe hydraulique assurant le fonctionnement du débit et la montée en pression du circuit primaire, la deuxième assure la mise en rotation d'un générateur électrique créant la source de courant électrique. Cette source de courant est gérée sur une armoire électrique posée en façade de la centrale. 15 La gestion électrique de cette armoire permet d'utiliser le courant électrique en direct ou bien de la stocker sur une batterie, elle permet également de renvoyer le courant électrique sur le réseau. L'armoire électrique est équipée d'un transformateur pour élever la tension dans le cadre d'une application plus sévère. La centrale hydraulique fonctionne selon un principe de fluide 20 hydraulique de décharge et recharge avec deux systèmes hydrauliques identiques synchronisés. C'est le principe de la récupération d'énergie cinétique d'un réservoir à l'autre permettant une auto-alimentation bilatérale du circuit secondaire basse pression vers le circuit haute pression. La centrale est autonome dans la gestion des deux circuits. Des pré- 25 actionneurs hydromécaniques à galets positionnés sur le corps des réservoirs sont actionnés sous l'effort des vérins haute pression du circuit primaire. Ces derniers ont un rôle d'autogestion sur la commande hydraulique des distributeurs des vérins haute pression. 30 2966887 -3

Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente une vue d'implantation des principaux organes de la centrale. La figure 2 représente le schéma hydraulique de l'invention et son principe de fonctionnement. 5 La figure 3 représente une variante de l'invention avec une exploitation des groupes de décharge et recharge en mode « double effet » avec un seul générateur électrique. La figure 4 représente une variante de l'invention avec une exploitation des groupes de décharge et recharge en mode « double effet » avec deux générateurs électriques. La figure 5 représente une vue en perspective de l'invention avec sa façade avant et 10 les différents instruments de réglages et d'utilisation de l'invention. La figure 6 représente une vue du côté droit de l'installation avec l'implantation des groupes de décharge et recharge reliés au moteur hydraulique. Cette vue renseigne également le montage des circuits hydrauliques pour l'instrumentation des appareils en façade de l'installation. 15 La figure 7 représente une vue du côté gauche de l'installation avec l'implantation des groupes lanceur et de pression. La figure 8 représente une vue du dessus de l'installation avec l'ensemble des six groupes, le groupe lanceur, le groupe de pression, le groupe de décharge, le groupe de recharge, le groupe de distribution, le groupe hydromoteur. 20 La figure 9 représente une vue de coupe du groupe de décharge avec l'ensemble des appareils le constituant. La figure 10 représente une vue de coupe du groupe de recharge avec l'ensemble des appareils le constituant. La figure 11 représente une cinématique des trois applications possibles en fonction 25 du rendement recherché et avec les rapports de multiplication de vitesse en séries. La figure 12 représente le schéma hydraulique pour l'intégration d'un moteur électrique sur l'entrainement de la pompe du groupe de pression. La figure 13 représente le schéma fluide avec une source d'alimentation en air comprimé grâce à un compresseur branché sur le groupe de pression. 30 La figure 14 représente une cinématique des trois applications possibles en fonction du rendement recherché et avec les rapports de multiplication de vitesse en parallèles. 2966887 -4

La figure 15 représente une vue du dessus de l'installation avec l'implantation de la boîte de multiplication de vitesse comprenant les rapports en parallèles. La figure 16 représente la cinématique des rapports en séries de la boîte de multiplication. 5 La figure 17 représente la cinématique des rapports en parallèles de la boîte de multiplication.

Sur les figures 1 et 2, décomposition de l'invention en six fonctions: le groupe lanceur qui va permettre le démarrage de l'installation (100). Ce groupe est 10 composé de deux accumulateurs hydropneumatiques (1, 43) qui sont gonflés sous haute pression (P0x) à l'azote ou à l'air comprimé, le volume de ces appareils sous pression peut être variable selon la puissance kilowatt désirée. Les accumulateurs sont isolés du circuit par l'intermédiaire de deux vannes (2, 44). Pour protéger les appareils sous pression des contraintes intrinsèques et de l'environnement climatique, 15 un limiteur de pression à action directe (40) se charge de sécuriser le circuit en mettant à la bâche la surpression (P3x) causée par une anomalie. Les clapets antiretours (45, 46) sont obligatoires pour éviter le transfert d'énergie entre eux. Le groupe de pression (200), cette fonction permet la génération d'un débit hydraulique dans le circuit primaire haute pression et les pré-actionneurs 20 hydromécaniques. Le groupe de pression est composé d'un réservoir capacitaire (41) mis à la pression atmosphérique et d'une pompe hydraulique (37) à cylindrée fixe ou variable de type «palettes» ou «engrenage» entrainée par une boite mécanique à multiplication de rapport (46).Dès l'entrainement de la pompe hydraulique, le fluide amorce la turbine de la pompe par la pression gravitaire. La pression hydraulique, très 25 faible en sortie de pompe est fortement augmentée lors de son passage dans les multiplicateurs de pression (38, 39). La haute pression hydraulique prédéterminée en sortie des multiplicateurs va alimenter en pression et débit hydraulique le groupe de commande (500) et les pré-actionneurs hydromécaniques à galets. Les multiplicateurs de pression peuvent êtres réglables en fonction de la puissance kilowatt désirée. 30 Le groupe de décharge (300), ce groupe fonctionnera selon deux cycles dans l'invention, lors du démarrage de l'installation le groupe sera en phase de 2966887 -5-

décharge, le cycle suivant il sera en recharge. Cette fonction représente un réservoir d'énergie cinétique. Le groupe se compose d'un réservoir cylindrique (7), la liaison mécanique entre le réservoir et le vérin haute pression se fait par l'intermédiaire de la structure mécanique (4). Sur cette même structure, se trouvent fixés deux pré- 5 actionneurs hydromécaniques à galets qui se seront commutés par le déplacement d'une came (5). Cette came est solidaire de la tige de vérin hydraulique haute pression à double effet (3). Les pré-actionneurs (9, 10) sont des distributeurs hydromécaniques de rappel par ressort à deux positions et deux sens de passages, un passage pour la pression hydraulique et un passage de retour à la bâche (41). Le 10 rappel par ressort garantira la mise en origine du distributeur lorsque la came n'exercera plus de contact sur le galet. Suivant le déplacement en rentrée ou sortie de la tige du vérin haute pression, cette came donnera le pilotage de la séquence du cycle suivant. Le vérin haute pression en étant actionné, déplacera instantanément un piston (7c). Le piston est solidaire de la tige de vérin. Le piston du réservoir (7c) viendra 15 comprimer le fluide pour générer un débit variable dans le circuit secondaire basse pression. Le remplissage du réservoir se fera au travers d'un clapet anti-retour (8) à un sens de passage vers ce dit réservoir. La fonction de cet anti-retour est d'empêcher l'échappement du fluide lors de la mise sous pression par le piston (7 c). Le groupe de recharge (400), ce groupe fonctionnera selon deux cycles 20 dans l'invention, lors du démarrage de l'installation le groupe sera en phase de recharge, le cycle suivant il sera en décharge. Cette fonction représente un réservoir d'énergie cinétique. Le groupe se compose d'un réservoir cylindrique (28), la liaison mécanique entre le réservoir et le vérin haute pression se fait par l'intermédiaire de la structure mécanique (26). Sur cette même structure, se trouvent fixés deux pré- 25 actionneurs hydromécaniques à galets qui se feront commuter par le déplacement d'une came (27). Cette came est solidaire de la tige de vérin hydraulique haute pression à double effet (25). Les pré-actionneurs (23, 24) sont des distributeurs hydromécaniques de rappel par ressort à deux positions et deux sens de passages, un passage pour la pression hydraulique et un passage de retour à la bâche (41). Le 30 rappel par ressort garantira la mise en origine du distributeur lorsque la came n'exercera plus de contact sur le galet. Suivant le déplacement en rentrée ou sortie de 2966887 -6

la tige du vérin haute pression, cette came donnera le pilotage de la séquence du cycle suivant. Le vérin haute pression en étant actionné, déplacera instantanément un piston (28 c). Le piston est solidaire de la tige de vérin. Le piston du réservoir (28) viendra comprimer le fluide pour générer un débit variable dans le circuit secondaire basse 5 pression. Le remplissage du réservoir se fera au travers d'un clapet anti-retour (29) à un sens de passage vers ce dit réservoir. La fonction de cet anti-retour est d'empêcher l'échappement du fluide lors de la mise sous pression par le piston (28 c). Le groupe de distribution (500) du circuit primaire haute pression hydraulique est pilotée par la commande des pré-actionneurs embarqués sur les 10 groupes de décharge (300) et de recharge (400). La distribution est équipée de deux distributeurs hydrauliques à trois positions et quatre orifices (32, 36). Ces distributeurs sont à centres fermés, ils maintiennent donc la pression hydraulique au repos. Ils sont à commandes hydrauliques avec un verrouillage mécanique indexé sur une position en fonction de la dernière commande réalisée. Les orifices sont repérés 15 «ABP et T», les circuits A et B représentent les sens de passage du fluide en aval des distributeurs, «P» signifie la présence de pression en amont des distributeurs venant des multiplicateurs de pression (38, 39), «T» signifie le retour à la bâche (41) des distributeurs. Les pilotages hydrauliques sont représentés par les repères «a » et « b» qui symbolisent quelles actions sont commandées. Le pilotage en position «a» 20 signifie un passage de la pression et débit hydraulique du point «P» au point «A», il signifie également un retour de pression et débit du point «B» au point «T». Le pilotage en position «b» signifie un passage de la pression et débit hydraulique du point «P» au point «B», il signifie également un retour de pression et débit du point «A» au point «T». 25 Le groupe hydromoteur (600), il est constitué d'un moteur hydraulique à cylindrée fixe de type «palettes» (20). L'hydromoteur va transformer une force hydro-cinétique en force mécanique. Le débit généré dans le circuit secondaire basse pression va entrainer la turbine du moteur hydraulique. Ce moteur est à un seul sens de passage, le déclenchement du passage de débit est effectué par l'activation des 30 soupapes de séquences à action directe (11, 22) faiblement tarées, qui sont en entrée du dispositif. Le rôle des soupapes de séquences est de donner l'autorisation au 2966887 -7

passage du fluide quand les groupes de décharge et recharge ont atteint une pression prédéfinie dans le circuit secondaire au niveau des réservoirs (7, 28). Cette pression est atteinte sous l'effort des vérins haute pression qui génère la surpression et ouvre le tiroir des soupapes (11, 22). Pour visualiser et agir sur la puissance kilowatt de la 5 centrale hydroélectrique, les débits sont mesurables sur les débitmètres de chaque circuit (12) (18). Suivant les valeurs relevées, l'utilisateur peut réduire ou augmenter la vitesse d'écoulement du fluide en agissant sur le régulateur de débit (16). Le sens de passage du débit hydraulique est canalisé par des clapets anti-retours à sens unique (15, 17) sur chaque circuits basse pression, pour piloter et permuter le cycle de 10 décharge et recharge, des pilotages externes (13, 19) débloquent chacun un clapet anti-retour piloté (14, 21) qui orientera directement le débit hydraulique dans le réservoir vide. Le fluide passera par le purgeur automatique d'air (6) qui garantira un fonctionnement du système sans à-coups. En faisant varier le débit du circuit secondaire, le moteur hydraulique (20) tournera plus vite ou moins vite. Pour que 15 l'utilisateur sache la valeur instantanée en kilowatt/heure qu'il obtient après réglage du débit sur le régulateur (16), il visualisera le panneau d'affichage instrumenté sur l'armoire électrique (43). Cette puissance est la résultante du moteur hydraulique accouplé à une boite mécanique de multiplication de vitesse (45) qui entraine directement un générateur électrique (44). Le générateur est constitué d'un rotor et 20 d'un stator équipé de plusieurs pôles, afin de créer une source de courant électrique. Cette invention possède les six fonctions énumérées plus haut, disposée de la façon suivante: Sur la figure 5 ,l'utilisateur trouvera les instruments de contrôles pour la lecture des pressions en unités «bar» ou «PSI» des deux circuits primaires haute pression pour 25 chaque phases de rentrée et sortie de piston de vérin haute pression, le réglage du débit hydraulique en façade par l'action d'un volant gradué permet la régulation indirecte de la puissance kilowatt de l'invention. La gestion du réglage de puissance peut être modulée en fonction des indicateurs visuels hydrauliques qui indiquent la vitesse d'écoulement du fluide dans le circuit secondaire basse pression. 30 La gestion électrique du courant généré est représentée en façade par une armoire électrique indiquant la puissance Kilowatt/heure produite et le compteur totalisateur. 2966887 -8

Sur les figures 6 à 8: Le groupe lanceur (100), constitué de deux accumulateurs hydropneumatiques (1, 43) sont assemblés sur une chaise mécano-soudé (la) et activés selon des vannes robinet 3/4 (2, 44). La chaise supportant l'ensemble est fixée sur un châssis en acier mécano soudé (00f) et solidaire de la 5 rétention (00b), cette dernière est fixée sur le socle repère (00c). Le groupe de pression (200), constitué d'un réservoir d'un volume (41) prédéterminé et mis à la pression atmosphérique par un reniflard (42), est disposé sur la structure d'un châssis en acier mécano-soudé (00f) et solidaire d'une rétention (00b). La pompe hydraulique (37) est surélevée sur quatre pieds réglables en hauteur 10 (37a). Ces derniers (37a) sont fixés sur le châssis (00f) et solidaire de la rétention (00b). Les multiplicateurs de pression (38, 39) sont rapportés sur le pied de panoplie (00 e). Ce dernier est fixé sur le châssis (00f) et solidaire de la rétention (00b). Le groupe de décharge (300), constitué d'un réservoir (7) pour la partie basse pression est fixé sur le châssis (00f) et solidaire de la rétention (00b). Les manomètres de 15 pression hydraulique (34, 35) permettant de contrôler le bon fonctionnement de l'installation, sont implantés sur la façade de la centrale. Le groupe de recharge (400), constitué d'un réservoir (28) pour la partie basse pression est fixé sur le châssis (00f) et solidaire de la rétention (00b). Les manomètres de pression hydraulique (30, 31) permettant de contrôler le bon 20 fonctionnement de l'installation, sont implantés sur la façade de la centrale. Le groupe de distribution (500), constitué de deux distributeurs (32) (36) sont assemblés sur un pied de panoplie (00 e). Ce dernier est fixé sur le châssis (00f) et solidaire de la rétention (00b). Le groupe hydromoteur (600), est constitué d'un moteur hydraulique 25 (20) qui est surélevé sur quatre pieds réglables en hauteur (20a). Ces derniers (37a) sont fixés sur le châssis (00f) et solidaire de la rétention (00b). Le moteur hydraulique est accouplé à une boite de multiplication de vitesse (45) qui permet la transmission mécanique en rotation du générateur électrique (44). Ce générateur est posé sur quatre pieds réglables en hauteur. Ces derniers sont fixés sur le châssis (00f) et 30 solidaire de la rétention (00b). Le moteur hydraulique, transmet également par l'accouplement à une boite de multiplication de vitesse (46) une transmission 2966887 -9

mécanique en rotation à la pompe hydraulique (37). Les soupapes de séquences (11, 22) sont directement implantées sur la tuyauterie du circuit en sortie des réservoirs (7, 28). Les clapets anti-retours (15, 17) sont directement implantés sur la tuyauterie du circuit en amont du moteur hydraulique (20). Les clapets anti-retours pilotés (14, 21) 5 sont directement implantés sur la tuyauterie du circuit en aval du moteur hydraulique (20). Les débitmètres (12) (18) sont implantés en façade de la centrale. Le régulateur de débit (16) permettant le réglage pour la régulation de la puissance kilowatt est implanté en façade de la centrale. Le capotage de l'installation est constitué des panneaux avant et arrière 10 métalliques (00g, 00h), des panneaux latéraux métalliques (00i, 00j), d'un couvercle amovible métallique (00) et d'un socle métallique (00c) équipé de deux passages de fourches (00d) permettant la manutention de l'installation dans n'importe quel lieu que se soit. Sur la figure 11, la cinématique des trois possibilités en fonction du rendement 15 recherché renseigne le montage en ligne du moteur hydraulique, de la pompe et du générateur électrique qu'il faut employer. Sur la figure 2, le fonctionnement en dynamique de l'invention : Avant démarrage de l'installation, tous les composants doivent êtres dans leurs positions initiales. Les distributeurs (32, 36) doivent être centrés en positions 20 «ABPT». Les pré-actionneurs hydromécaniques à galets (9, 23, 24) doivent être fermés au repos, le pré-actionneur hydromécanique supérieur (10) du réservoir de décharge doit être commuté. La came (5) du groupe de décharge est en position haute et la came (27) du groupe de recharge est donc en position basse. Le piston du réservoir de décharge (7c) est en position haute et celui du groupe de recharge (28c) 25 est en fin de course. Les vannes du circuit (2, 33) doivent êtres fermées. Le réservoir hydraulique (41) doit être remplit au 3/4 de ça capacité volumique à l'aide d'un fluide. Des applications en huile minérales/ synthétiques ou en eau glycol peuvent convenir. Les accumulateurs hydropneumatiques (1, 43) doivent être pré-remplis en atelier sous une certaine pression influé par la pression (P0x) de la vessie des accumulateurs 30 gonflés à l'azote ou à l'air comprimé. Le réservoir du groupe de décharge (7) doit être remplit à 100% de son volume en fluide, soit en huile minérale/ synthétique, en 2966887 -10

eau glycol ou en eau adoucie. Le circuit du groupe hydromoteur (600) ne pas être obligatoirement vide. Dans un premier temps : Le démarrage de l'installation s'effectue après ouverture instantanée de la vanne (44) 5 de l'accumulateur du groupe de pression (43), la vessie libère le volume de fluide sous pression au travers de son clapet anti-retour (45). Le fluide sous pression va amorcer le moteur hydraulique (37). Le débit généré par la pompe hydraulique va se transformer en pression hydraulique à cause de la résistance à l'écoulement du fluide, cette pression prédéfinie sera P1x. Cette dernière va alimenter deux multiplicateurs 10 de pression (38, 39). L'objectif est d'augmenter la pression pour permettre le fonctionnement du groupe de distribution (500). Deux circuits vont fonctionner en alternance. Le circuit P2Ax qui va être l'alimentation en fluide pour le distributeur (32) et les pré-actionneurs hydromécaniques (23, 24) du groupe de recharge. Puis le circuit P2Bx qui va être l'alimentation en fluide pour le distributeur (36) et les pré- 15 actionneurs hydromécaniques (9, 10) du groupe de décharge. Dans cet état, le groupe de distribution est prêt à recevoir les commutations des pré-actionneurs hydromécaniques pour faire travailler les distributeurs (32, 36) dans le circuit haute pression. Dans un deuxième temps synchronisé : 20 Après ouverture instantanée de la vanne (2) de l'accumulateur du groupe de décharge (1), la vessie libère le volume de fluide sous pression. Le fluide bloqué par la fermeture temporaire de la vanne du circuit primaire (33) (dont elle sera ouverte dès que l'accumulateur terminera son cycle), vient donc pousser le piston de vérin (3). La tige de piston sort, sur cette tige se trouve assemblé le piston du réservoir basse 25 pression (7c). En effectuant la sortie du vérin haute pression (3), le piston du circuit basse pression chasse le fluide qui bute sur le clapet anti-retour unidirectionnel (8) et force le fluide en direction de la soupape de séquence (11) car cette dernière a atteint dans le circuit amont une pression P4x qui ouvre cette soupape. Elle permet le passage du fluide au travers du débitmètre (12) et traverse l'anti-retour (15). Dans ce 30 même instant, le fluide traverse le pilotage (13) pour libérer le clapet anti-retour (21). Le fluide après passage dans l'anti-retour (15) bute contre le clapet anti-retour (17) et force le passage du fluide au travers du régulateur de débit (16). Le fluide crée une force cinétique sur le moteur hydraulique (20) qui le met en rotation, l'huile en aval du moteur hydraulique bute contre le clapet anti-retour (14) et traverse l'anti-retour (21) pour remplir le réservoir de recharge (28) après que le piston (28) ne soit commandé en position haute. Dès lors que la came (5) vient activer le pré-actionneur (9) et pilote les distributeurs (32, 36) en «a», la pression devient passante aux orifices «P» vers «A». La commande en «a» n'est plus sous pression, le distributeur reste en position grâce à son indexage mécanique. Le fluide sortant de l'orifice «A» va traverser le manomètre (30) pour alimenter la sortie de la tige de vérin haute pression (25). C'est le cycle de décharge qui s'effectue sous la pression du piston (28c) et qui chasse le fluide vers la soupape de séquence (22), car cette dernière a atteint dans le circuit amont une pression P4'x qui ouvre cette soupape et permet le passage du fluide au travers du débitmètre (18) et traverse l'anti-retour (17). Dans ce même instant, le fluide traverse le pilotage (19) pour libérer le clapet anti-retour (14). Le fluide après passage dans l'anti-retour (17), bute contre le clapet anti-retour (15) et force le passage du fluide au travers du régulateur de débit (16). Le fluide crée une force cinétique sur le moteur hydraulique (20) qui le met en rotation. L'huile en aval du moteur hydraulique bute contre le clapet anti-retour (21) et traverse l'anti-retour (14) pour remplir le réservoir de recharge (7) après que le piston (7c) ne soit commandé en position haute. Le fluide dans la chambre opposée du vérin (25) s'échappe en passant par les orifices «B» vers «T» et va donc à la bâche. Dans le même temps, le pré-actionneur hydromécanique (24), donne la commande pour le pilotage en «a» du distributeur (36), la pression devient passante aux orifices «P» vers «A» et traverse le manomètre (35). Elle alimente la rentrée du vérin haute pression (3) pour le cycle de recharge du circuit basse pression dans le réservoir (7). Le fluide dans la chambre opposée du même vérin haute pression s'échappe en passant par les orifices «B» vers «T» et va donc à la bâche par T2x. Quand le piston du réservoir (28) est en position basse et que la came (27) commute le pré-actionneur hydromécanique (23), la pression pilote en «b» le distributeur (36) pour un passage de la pression hydraulique aux orifices de «P» vers «B» et «A» vers «T». Le fluide sous pression traverse le manomètre (34) et provoque la sortie de la tige de vérin 2966887 -12

haute pression (3). Un nouveau cycle de décharge démarre à cet instant. Dans le même temps, le pré-actionneur (23) pilote le distributeur (32) en «b», la pression passe aux orifices de «P» vers «B» et «A» vers «T», la pression traverse le manomètre (31) et alimente la rentrée du piston de vérin haute pression (25). Le 5 fluide dans la chambre opposée du même vérin haute pression s'échappe en passant par les orifices «B» vers «T» et va donc à la bâche par T1x. Chaque commutation des pré-actionneurs hydromécaniques provoquent deux pilotages pour chacun des deux distributeurs (32, 36) en simultané sur des positions «a» ou «b». 10 Sur la figure 3, le processus de l'invention en circuit fermé fonctionne dans un mode « double effet » sur les réservoirs précédemment appelés « décharge » et « recharge ». Cette proposition technique voit son intérêt dans le cadre d'une amélioration du rendement de la centrale à isopérimètre dans le dimensionnement des composants. La figure 11 représente la deuxième chaîne cinématique (niv2). Le 15 processus du circuit primaire reste inchangé, l'optimisation intervient sur la génération d'un débit double du circuit secondaire. Lors d'un cycle de mouvement des pistons sur les réservoirs (7, 28), au lieu d'avoir un volume de réservoir qui passe par le moteur hydraulique, dans cette application, se seront deux volumes de réservoir qui passeront par le moteur hydraulique (20). 20 Les priorités de passage du fluide seront dictées par les quatre clapets anti-retours (8, 51, 52, 53) du réservoir (7) et idem pour l'autre réservoir (28) qui permettent : Quand le piston de réservoir (7c) descend, le clapet inférieur amont (8) retient le fluide. Le clapet inférieur aval (53) laisse passer le fluide. Le clapet supérieur aval (52) bloc le fluide pour qu'il monte en pression (P4x) et actionne la soupape de 25 séquence (11). Pendant le cycle de descente le clapet (51) devient passant pour que la chambre opposée se remplisse de fluide. Quand le piston de réservoir (28c) monte, le clapet supérieur amont (48) retient le fluide. Le clapet supérieur aval (49) laisse passer le fluide. Le clapet inférieur (50) aval bloc le fluide pour qu'il monte en pression (P4'x) et actionne la soupape de 30 séquence (22), pendant le cycle de descente le clapet (29) devient passant pour que la chambre opposée se remplisse de fluide. 2966887 -13

Sur la figure 4, le processus de l'invention en circuit fermé fonctionne dans un mode « double effet » sur les réservoirs précédemment appelés « décharge » et « recharge ». Cette proposition technique voit son intérêt dans le cadre d'une amélioration du rendement en rajoutant un deuxième circuit secondaire. La figure 11 5 représente la troisième chaîne cinématique (niv3). Le processus du circuit haute pression reste inchangé, l'optimisation intervient sur l'utilisation d'un deuxième circuit base pression. Cette optimisation nécessitera donc un deuxième moteur hydraulique et un deuxième générateur électrique. Dans le principe de fonctionnement, la gestion des quatre clapets anti-retours rajoutés sur chaque 10 réservoirs reste inchangée (8, 51, 52, 53, 29, 48, 49, 50). Le fonctionnement du circuit basse pression est simplement doublé, seule la pompe hydraulique restera unique. En sortie de la boite de multiplication de vitesse, une liaison mécanique effectuera une ramification de chaque arbre sur les moteurs hydrauliques vers un seul axe d' entrainement via la pompe hydraulique. 15 Sur la figure 12, la centrale hydroélectrique peut voir son groupe de pression (200) équipé d'une motorisation électrique. L'application d'une motopompe hydraulique à la place d'une pompe sans équipement électrique est favorisée si l'utilisation de la centrale est victime des sollicitations en haute pression très sévères. Dans un cadre ordinaire, une transmission mécanique avec une boite de multiplication de vitesse 20 serait suffisante, sauf dans le cas ou les fins de cycles génèrent des chutes de débit trop importantes. Dans ce dernier cas, l'emploi d'un moteur électrique (66) accouplé à la pompe hydraulique (37) comme représenté sur la figure 11 et géré par un double manocontact (67) qui permet de maintenir un débit constant dans le circuit haute pression. La consigne de réglage du manocontact sera un déclenchement du moteur 25 pompe quand la pression minimum prédéterminée sera atteinte dans le circuit haute pression. L'autre consigne sera une coupure du moteur pompe quand la pression maximum prédéterminée sera atteinte dans le circuit haute pression. Ce moteur serait autoalimenté par la centrale elle-même, la source de courant en primaire viendrait en 24v, un transformateur élèverait le courant dans le secondaire à 230v. 30 Sur la figure 13, la centrale hydroélectrique peut voir son groupe de pression (200) équipé d'une source d'alimentation en air comprimé avec l'emploi d'un compresseur 2966887 -14

(68) accouplé à un moteur électrique (69) autoalimenté par la centrale. L'inertie en volume d'air nécessaire pour une production en air comprimé continue serait garantie par le réservoir d'accumulation selon un volume prédéterminé (70). Sur la figure 14, les trois niveaux de puissances développés plus haut, peuvent avoir 5 un assemblage des rapports de la boîte de multiplication en parallèles. L'intérêt de cette application réside dans une flexibilité de l'adaptation du groupe hydromoteur. Cette solution peut accroitre un gain de couple mécanique non négligeable. Sur la figure 15, le groupe hydromoteur reste en position centrale avec les rapports (45, 46) en parallèles selon une multiplication prédéfinie. 10 Sur la figure 16, la cinématique des rapports est linéaire. A chaque extrémités du moteur hydraulique, deux roues cylindriques hélicoïdales à dentures extérieures (76, 77) assurent des liaisons pivot (75, 78) pour transmettre des rotations aux pignons intermédiaires (73, 74), les liaisons pivot sont assurées par des roulements à billes assemblés sur le châssis du groupe hydromoteur. Ces derniers transmettent le 15 mouvement de rotation au générateur électrique et à la pompe hydraulique. Sur la figure 17, la cinématique des rapports est parallèle. A l'extrémité du moteur hydraulique, une roue cylindrique à dentures droite et intérieure (84) assure une liaison pivot (81) pour transmettre des rotations aux pignons intermédiaires (80, 83), les liaisons pivot (79, 82) sont assurées par des roulements à billes assemblés sur le 20 châssis du groupe hydromoteur. Ces derniers transmettent le mouvement de rotation au générateur électrique et à la pompe hydraulique. Décomposition détaillé des groupes de décharge et recharge: Le groupe de recharge de la figure 9 est identique au groupe de décharge de la figure 10; 25 Le réservoir (28) en acier inoxydable ou en acier traité, est de forme cylindrique avec un volume prédéterminé. Le dimensionnement du volume sera en adéquation avec la puissance kilowatt recherchée. Ce réservoir est équipé d'un couvercle en acier ou en acier-inox fixé par des vis mécaniques en périphérie de son diamètre extérieur. Sur ce même couvercle se trouve assemblé un reniflard (28a) permettant un passage d'évent. 30 Ce reniflard, constitué d'un tube métallique creux d'un diamètre prédéf nit est soudé au niveau de sa base sur un couvercle. Ce dernier est équipé d'un chapeau métallique 2966887 - 15

maintenu par trois ramages disposés à 120° chacun, cette protection permettra d'éliminer l'intrusion de corps étranger par le dessus du reniflard, l'évent permettra la mise à l'air libre des contres pressions pneumatiques venant bloquer le piston (28c) lors des remontées de piston brusque. Ce même piston (28c) sera guidé et équipé 5 d'un joint d'étanchéité (28f). Le maintient de ce dernier est assuré par une bague cylindrique métallique ajustée sur son diamètre intérieur pour assurer un montage de joint (28f) conventionnel sans ovalisation. Le diamètre extérieur sera lui aussi ajusté par rapport au couvercle et aura un décrochement pour assurer un élément de flasque concentrique sur le couvercle du réservoir. Le piston (28c) est constitué de deux 10 pièces assemblées, une tige en acier traité avec un trou taraudé qui est vissée dans la tige de vérin (25), et une pièce en acier traité également visée sur la partie supérieure formant un piston. Le piston est équipé de deux gorges équidistantes dont chacune est équipée d'un joint d'étanchéité (28d) assurant la rétention du fluide (28). Le fond du réservoir est pourvut de deux orifices symétriques permettant le branchement du 15 circuit hydraulique correspondant à l'échappement et au remplissage du réservoir. Le vérin haute pression hydraulique (25), est de type double effet avec la possibilité d'installer un amortissement en fin de course. Le piston de ce dernier est déplacé par un fluide (25a) sous haute pression P2Ax. Sur le flasque avant du vérin, quatre trous taraudés permettent l'assemblage du vérin sur la structure métallique (26), cette 20 structure est en forme de «U» dont les pieds sont solidaires par visserie sur le couvercle du réservoir (28). Sur cette même structure métallique (26), se trouvent assemblés deux pré-actionneurs hydromécaniques à galets de rappel par ressorts (23, 24). Ils sont disposés de manière à êtres commutés par une came mécanique avec chan-freinage quand le piston de vérin (25) arrive en fin de course rentrée et sortie. 25 30

Claims

REVENDICATIONS1) Procédé de fonctionnement de la centrale hydroélectrique mobile et autonome à récupération d'énergie hydro-cinétique, comprenant les étapes consistant à. alimenter en fluide l'amont de la pompe hydraulique (37) pour un amorçage du circuit avant transformation de la pression de travail en ouvrant la réserve d'énergie de l'accumulateur hydropneumatique (43) ; transformer la faible pression en aval de la pompe (37) en pression de travail (P2Ax, P2Bx) grâce aux multiplicateurs de pression (38, 39) afin d'asservir le circuit de distribution (500) et de prédisposer en énergie les distributeurs (32, 36) mettre en mouvement le circuit primaire haute pression en ouvrant la réserve d'énergie de l'accumulateur hydropneumatique (1) ; déplacer la sortie de tige du vérin haute pression (3) sous la pression issue de l'accumulateur (1) ; chasser le fluide retenu dans le réservoir de décharge (7) grâce à la liaison mécanique du tirant de vérin (3) et celle du piston (7c) en mouvement ; ordonnancer l'écoulement du fluide dans le groupe hydromoteur (600) en commutant la soupape de séquence (11) suivant la pression prédéfinie ; canaliser la circulation et le forçage du fluide via le moteur hydraulique (20) ; réguler la vitesse d'écoulement du fluide dans le circuit secondaire basse pression en ajustant le régulateur de débit (16) en fonction de la puissance kilowatt désirée ; entrainer la cinématique du groupe hydromoteur grâce à la boite de multiplication de vitesse reliant le moteur hydraulique (20) au générateur électrique (44) ; créer la source de courant électrique et la gérer sur l'armoire électrique en façade (48) ; entrainer la cinématique du groupe hydromoteur grâce à la boite de multiplication de vitesse reliant le moteur hydraulique (20) à la pompe hydraulique (37) permettant le phénomène hydro-cinétique de l'invention et maintenant la faible pression en amont des multiplicateurs de pression (38, 39); 2966887 -17 commuter le pré-actionneur hydromécanique (9) pour déclencher le cycle de sortie de vérin haute pression (25) du réservoir opposé (28) et la remontée du vérin haute pression (3) ; déplacer la sortie de tige du vérin haute pression (25) sous la pression 5 issue du distributeur (32) ; chasser le fluide retenu dans le réservoir de recharge (28) grâce à la liaison mécanique du tirant de vérin (25) et celle du piston (28c) en mouvement ; ordonnancer l'écoulement du fluide dans le groupe hydromoteur (600) en commutant la soupape de séquence (22) suivant la pression prédéfinie ; 10 canaliser la circulation et le forçage du fluide via le moteur hydraulique (20) ; réguler la vitesse d'écoulement du fluide dans le circuit secondaire basse pression en ajustant le régulateur de débit (16) en fonction de la puissance kilowatt désirée ; 15 entrainer la cinématique du groupe hydromoteur grâce à la boite de multiplication de vitesse reliant le moteur hydraulique (20) au générateur électrique (44) ; créer la source de courant électrique et la gérer sur l'armoire électrique en façade (48). 20
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit primaire appelé haute pression peut fonctionner à l'air comprimé avec le montage d'un compresseur à air (68) accouplé à une motorisation électrique (69) autoalimenté par la centrale.
3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la centrale 25 peut fonctionner avec les réservoirs (7, 28) en mode double effet, un seul circuit secondaire et un seul générateur, sera cadencé comme suit ; descendre le piston de réservoir (7c), le clapet inférieur amont (8) retient le fluide, le clapet inférieur aval (53) laisse passer le fluide, le clapet supérieur aval (52) bloc le fluide pour qu'il monte en pression (P4x) ; 30 actionner la soupape de séquence (11), pendant le cycle de descente le clapet (51) devient passant pour que la chambre opposée se remplisse de fluide ; 2966887 - 18 monter le piston de réservoir (28c), le clapet supérieur amont (48) retient le fluide, le clapet supérieur aval (49) laisse passer le fluide, le clapet inférieur (50) aval bloc le fluide pour qu'il monte en pression (P4'x) ; actionner la soupape de séquence (22), pendant le cycle de descente le 5 clapet (29) devient passant pour que la chambre opposée se remplisse de fluide.
4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la centrale peut fonctionner avec les réservoirs (7, 28) en mode double effet avec deux circuits secondaires et deux générateurs, les phases de séquences et les canalisations seront doublées et spécifiques aux deux moteur hydrauliques (20, 60). 10
5) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'invention peut fonctionner avec plusieurs réservoirs branchés en séries pour accroitre l'effort cinétique et donc le rendement globale de la centrale.
6) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 caractérisé en ce que l'invention peut fonctionner avec plusieurs réservoirs branchés en parallèles pour accroitre l'effort cinétique et donc le rendement globale de la centrale.
7) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'il est constitué de deux réservoirs (7, 28) 20 synchronisés pour générer un débit basse pression dans le circuit secondaire et accouplés à des vérins haute pression (3, 25) qui gèrent la partie commande en commutant les pré-actionneurs hydromécaniques (9, 10, 23, 24) assemblés directement sur les réservoirs par l'action des deux cames mécaniques (5, 27), le déplacement du piston des vérins haute pression va déplacer les pistons de 25 réservoirs (7c , 28c) jusqu'à créer une pression puis une libération du débit, si dans le cadre d'une perte de charge trop importante au moment de la reprise de cycle, la pression du circuit primaire faiblit, il y a possibilité d'intégrer une pompe hydraulique gérée électriquement
8) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque 30 des revendications précédentes en ce qu'il est constitué du groupe de pression (200) qui est asservie électriquement, le groupe de pression est équipé d'un moteur 2966887 - 19 électrique (66) accouplé à la pompe hydraulique (37) pour compenser les éventuelles pertes de charges générées par le moteur hydraulique (20) le moteur électrique est autoalimenté par la centrale hydroélectrique et actionné par un double manocontact (67), ce dernier donnera le cadencement pour le maintient de la 5 pression Plx en amont des multiplicateurs de pression (38, 39), étant donné l'indépendance du moteur électrique, il n'y aura pas de transmission mécanique directe sur ce dernier dans le groupe hydromoteur.
9) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'il est constitué du groupe hydromoteur 10 (600) qui est équipé d'un actionneur appelé moteur hydraulique (20) accouplé à la cinématique des rapports (45, 46) en linéaire, à chaque extrémités du moteur hydraulique sont assemblées deux roues cylindriques hélicoïdales à dentures extérieures (76, 77) qui assurent des liaisons pivot (75, 78) pour transmettre des rotations aux pignons intermédiaires (73, 74), les liaisons pivot sont assurées par 15 des roulements à billes assemblés sur le châssis du groupe hydromoteur, ces derniers transmettent le mouvement de rotation au générateur électrique (44) pour créer la source de courant et à la pompe hydraulique (37) pour créer la source de débit hydraulique, une autre cinématique de type parallèle peut être employée en fonction 20 des contraintes environnantes ou matériels.
10) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'il est constitué du groupe hydromoteur (600) qui est équipé d'un actionneur appelé moteur hydraulique (20) accouplé à la cinématique des rapports (45, 46) en parallèle, à l'extrémité du moteur hydraulique 25 est assemblé une roue cylindrique à dentures droite et intérieure (84) qui assure une liaison pivot (81) pour transmettre les rotations aux pignons intermédiaires (80, 83), les liaisons pivot (79, 82) sont assurées par des roulements à billes assemblés sur le châssis du groupe, ces derniers transmettent le mouvement de rotation au générateur électrique (44) pour créer la source de courant et à la pompe hydraulique (37) pour 30 créer la source de débit hydraulique.