FR2993939A1

FR2993939A1 - Dispositif hydraulique de production d'energie

Info

Publication number: FR2993939A1
Application number: FR1257283A
Authority: FR
Inventors: Philippe Lacoste
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-01-31
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: FR2993939B1

Abstract

La présente invention concerne un dispositif (1) hydraulique de production d'énergie, comprenant au moins une première enceinte (2) étanche pourvue intérieurement d'un bac (4) étanche en partie inférieure et ouvert en partie supérieur, ledit bac (4) étant prévu mobile verticalement au sein de ladite première enceinte (2), depuis une position basse jusqu'à une position haute, et inversement, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un vérin (5), relié intérieurement audit bac (4), ledit vérin (5) ayant une course de sorte que sa position déployée correspond à ladite position basse dudit bac (4) et que sa position de compression correspond à ladite position haute.

Description

La présente invention entre dans le domaine de la conversion et de la production énergétique. L'invention concerne particulièrement un dispositif hydraulique de production d'énergie.

Un tel dispositif trouvera une application préférentielle, mais aucunement limitative, dan production d'électricité, mais aussi d'un travail mécanique, en utilisant le principe de la poussée d' Archimède.

De manière connue, la production hydrau que d'énergie s'effectue en utilisant l'écoulement d'un fluide, en particulier l'eau. De nombreux dispositifs existants utilisent une roue ou une turbine, entraînée en rotation par l'écoulement de l'eau, pour produire de l'électricité ou un travail mécanique, comme c'est le cas réciproquement au sein d'un barrage ou d'un moulin. L'inconvénient de tels systèmes réside dans la nécessité de leur positionnement géographique dans une zone induisant le déplacement de l'eau, d'un point en aval vers un point en amont située à une altitude moindre, la gravité autorisant l'écoulement depuis l'un vers l'autre desdits points. D'autres systèmes existants utilisent le déplacement de l'eau, comme la marrée.

La présente invention a pour but d'offrir une alternative aux systèmes hydraulique de l'état de la technique, en proposant un dispositif basé sur le principe phyaique naturel de la poussée d'Archimède. Dès lors, un tel dispositif peut être implanté sans tenir compte du relief ou de la zone géographique, i partir du moment où il peut être approvisionné en eau. Pour ce faire, le dispositif hydraulique de production énergétique, comprenant au moins une première enceinte étanche pourvue intérieurement d'un bac étanche en partie inférieure et 35 ouvert en partie supérieur, ledit bac étant prévu mobile verticalement au sein de ladite première enceinte, depuis une position basse jusqu'à une position haute, et inversement, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un vérin, relié intérieurement audit bac, ledit vérin ayant une course de sorte que sa position déployée correspond à ladite position basse dudit bac et que sa position de compression correspond à ladite position haute. Ainsi, un tel dispositif se sert de la poussée d'Archimède de l'eau remplissant l'enceinte pour soulever naturellement le bac et manoeuvrer ledit vérin, sans apport énergétique 10 extérieur. De plus, selon d'autres caractéristiques, ledit vérin peut être fixé à la paroi intérieure inférieure dudit bac par l'intermédiaire d'une liaison articulée multiaxiale. En outre, ledit vérin peut être pneumatique, ledit 15 dispositif comprenant, d'une part, un circuit de récupération du fluide compressé relié en sortie dudit vérin et, d'autre part, reliés audit circuit des moyens de conversion énergétique dudit fluide compressé. Selon un mode de réalisation, un tel dispositif peut 20 comprendre au moins une deuxième enceinte similaire reliée à ladite première enceinte par des moyens de transmission d'un fluide de remplissage. Préférentiellement, ladite deuxième enceinte peut être située à un niveau plus élevé que ladite première enceinte et 25 que lesdits moyens de transmission se présentent sous la forme, d'une part, de moyens de pompage depuis ladite première enceinte vers ladite deuxième enceinte et, d'autre part, d'au moins un canal d'écoulement depuis ladite deuxième enceinte vers ladite première enceinte. 30 Par ailleurs, ledit canal d'écoulement peut comprendre au moins une turbine de production énergétique. Ainsi, ledit vérin peut être relié à des moyens de transmission mécanique du travail fournit lors de sa 35 compression, ou bien à un circuit de compression d'un fluide, par exemple comme de l'air. Dans ce dernier cas, le vérin est pneumatique et l'air ainsi compressé peut alors servir, lors de sa compression ou de sa détente, à produire de l'énergie électrique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue schématisée en coupe 10 verticale d'un mode théorique de réalisation du dispositif selon l'invention, dans une première position déployée ; - la figure 2 représente une vue similaire à la figure 1, dans une seconde position de compression ; et - la figure 3 représente une vue en perspective, de trois 15 quarts avant, selon une coupe verticale d'un mode particulier de réalisation du dispositif selon l'invention. La présente invention concerne un dispositif hydraulique 1 de production énergétique. 20 Un tel dispositif 1 comprend au moins une première enceinte 2. Selon différents modes de réalisation, plusieurs enceintes peuvent être reliées ensemble, de préférence une première enceinte 2 et une deuxième enceinte 3, comme visible sur la figure 3. 25 De telles enceintes 2,3 sont prévues étanches, à savoir qu'elles constituent des caissons fermés au moins en partie inférieure et dont le revêtement des parois intérieures n'est pas perméable à l'eau. De plus, chaque enceinte 2,3 peut comprendre une ouverture 30 vers l'extérieur, de préférence située en partie haute, autorisant la circulation de l'air qu'elle contient. Ainsi, il est possible de remplir intégralement chacun de ses enceintes 2,3. Paz ailleurs, selon les modes préférentiels de 35 réalisation, lesdites enceintes 2,3 peuvent présenter une forme générale parallélépipédique rectangle, mais aussi sensiblement cylindriques. De plus, lesdites enceintes 2,3 peuvent être constituées de blocs en tout type de matériau, de préférence maçonné ou bétonné, voire métallique. En outre, les parois intérieures peuvent être traitées ou recouvertes d'un revêtement imperméable adapté. Avantageusement, l'invention prévoit d'utiliser le principe physique de la poussée d'Archimède et de la flottabilité d'un corps, afin de produire de l'énergie. En 10 particulier, au travers de la poussée d'Archimède, la flottabilité d'un corps correspond à une force verticale ascendante pour un corps plongé en partie au sein d'un fluide, cette force étant proportionnelle au volume de fluide déplacé. La mise en oeuvre de cette théorie est appliquée au sein du 15 dispositif 1 selon l'invention. Pour ce faire, ladite première enceinte 2 étanche est pourvue intérieurement d'au moins un bac 4. Ce dernier est prévu étanche en partie inférieure et ouvert en partie supérieur. En d'autres termes, les parois extérieures et le fond dudit bac 4 sont imperméables, tandis 20 la face supérieure opposée audit fond est au moins partiellement ajourée, de préférence totalement ouverte. De plus, lors du remplissage, le fond est au contact de l'eau, ainsi qu'une partie de la hauteur de ses parois périphériques, tandis que l'autre partie, la face supérieure et 25 l'intérieur dudit bac 4 sont soumis à la pression atmosphérique. Dès lors, le remplissage de l'enceinte 2 par un fluide, tel que de l'eau, fait flotter et monter ledit bac 4, et inversement. Ce bac 4 pré-ente donc une flottabilité positive. 30 En outre, on notera que ledit bac 4 est prévu mobile verticalement au sein de ladite première enceinte 2, depuis une position basse jusqu'à une position haute, et inversement. A ce titre, la position basse correspond à l'enceinte 2 lorsqu'elle est vide ou partiellement vidée, comme visible sur la figure 1, 35 tandis que la position haute correspond à l'enceinte 2 lorsqu'elle est remplie ou partiellement remplie, comme visible sur la figure 2. On entend par partiellement vide le fait que l'enceinte 2 enferme un volume de fluide de remplissage inférieur à 10% de son volume total, et par partiellement remplie lorsqu'elle enferme un volume de fluide supérieur à 50% de son volume total. En outre, ladite enceinte 2 n'est jamais totalement remplie pour ne pas provoquer un débordement au dezus des parois du bac 4, qui se remplirait alors et serait susceptible de couler.

Selon une caractéristique essentielle, le dispositif 1 comprend au moins un vérin 5, de préférence plusieurs, relié intérieurement audit bac 4. Ce vérin 5 permet de récupérer la force de poussée verticale ascendante lors que remplissage de l'enceinte 2 et du déplacement vertical dudit bac 4. Pour ce 15 faire, ledit vérin 5 a une course de sorte que sa position déployée correspond à ladite position basse dudit bac 4, visible sur la figure 1, et que sa position de compression correspond à ladite position haute, visible sur la figure 2. Ainsi, lorsque l'enceinte 2 se remplit, alors le bac 4 est 20 repoussé vers le haut, du fait de sa flottabilité, et ledit vérin 5 se compresse au fur et à mesure dudit remplissage. A ce titre, les différents éléments constituant le dispositif 1 sont dimensionnés pour autoriser l'ascension du bac 4 simplement du fait de sa flottabilité. Il en va de même 25 pour le nombre de vérins 5. De plus, le taux de compression est adapté en conséquence, à savoir la pression du fluide comprimé lors du fonctionnement du dispositif 1. En outre, la masse du bac 4 est prise en considération, ainsi que la résistance des vérins 5, en particulier les 30 frottements, mais aussi la force nécessaire à sa compression, de sorte que la somme de ces contraintes négatives est strictement inférieure à la force de poussée de ladite flottabilité. 35 On notera que ledit vérin 5 peut être hydraulique, compressant un liquide, notamment de l'huile. Selon le mode préférentiel de réalisation, ledit vérin 5 est pneumatique. De plus, ledit dispositif 1 peut alors comprendre, d'une part, un circuit 7 de récupération du fluide compressé relié en sortie dudit vérin 5 et, d'autre part, reliés audit circuit 7 des moyens 8 de conversion énergétique dudit fluide compressé. outre, selon un mode particulier de réalisation, représenté sur la figure 3, lesdits moyens de conversion énergétique 8 se présentent sous la forme d'un réservoir de stockage 80 du fluide issu de la compression par le vérin 5, notamment un réservoir d'air comprimé. De plus, lesdits moyens de conversion 8 peuvent comprendre des moyens de production énergétique 81, à partir de la libération de l'air comprimé contenu dans ledit réservoir 80, notamment par détente. De tels moyens de production 81 peuvent se présenter sous la forme d'un groupe électrogène à air comprimé. En outre, l'air comprimé peut être utilisé comme énergie directement pour entrainer des actions mécaniques, à savoir que le dispositif 1 peut être utilisé en mode pour alimenter en énergie tout type de matériel pneumatique.

Comme évoqué précédemment, chaque vérin 5 est relié intérieurement au niveau du fond dudit bac 4. Pour ce faire, ledit vérin 5 est fixé à la paroi intérieure inférieure dudit bac 4 par l'intermédiaire d'une liaison articulée multiaxiale 6. En d'autres termes, ladite liaison autorise le déplacement dudit bac 4 selon au moins trois directions, lui permettant de compenser un remplissage non homogène de l'enceinte 2 et les légères fluctuations d'angles ainsi que des déplacements transversaux lors de sa montée ou de sa descente.

Plus précisément, le piston 50 dudit vérin 5 est relié à son extrémité basse au niveau de ladite articulation 6, tandis que son cylindre 51 est fixé à son extrémité haute au niveau de la paroi supérieure intérieure de ladite enceinte 2. En outre, ledit cylindre 51 comprend une connexion avec 35 ledit circuit 7, pour permettre l'extraction du fluide comprimé vers lesdits moyens de conversion 8. En particulier, cette connexion peut s'effectuer sous la forme d'un manchon, traversant la paroi supérieure de ladite enceinte 2 pour relier de manière étanche l'intérieur du cylindre 51 du vérin et l'extrémité du circuit 7.

On notera que les déplacements transversaux et angulaires dudit bac 4 peuvent être minimisés par l'intermédiaire de moyens de guidage 9 lors de ses translations verticales ascendantes et descendantes.

Pour ce faire, lesdits moyens de guidage 9 peuvent être ménagés en saillie le long d'au moins une des parois intérieures de ladite enceinte 2, tandis que des moyens de réception, notamment sous forme d'une gorge, sont ménagés au sein dudit bac 4 au niveau de sa paroi latérale extérieure située en vis-à-vis. Selon le mode préférentiel de réalisation, ces moyens de guidage 9 se présentent sous la forme de butées 90 oblongues ménagées en saillie et alignées verticalement. De plus, ces butées 90 peuvent présenter des faces supérieures et inférieures conformées en pointe ou en v, afin de faciliter l'insertion de la gorge et le guidage dudit bac 4 lorsque le fond ou le haut de ce dernier arrive au niveau desdites butées 90. Selon le mode de réalisation spécifique, représenté sur la 25 figure 3, ledit dispositif 1 comprend au moins une deuxième enceinte 3 similaire à ladite première enceinte 2. En somme, cette deuxième enceinte 3 peut être totalement identique, ou bien présenter des dimensions différentes et un nombre de pistons 5 plus ou moins importants en fonction de ses 30 dimensions. Toutefois, son fonctionnement est similaire pour compresser de l'air par remplissage de l'enceinte 3, soulèvement d'un bac 4 et compression d'air récupéré par les mêmes moyens de conversion 8. Cette deuxième enceinte 3 peut servir de vase communiquant 35 avec ladite première enceinte 2. En somme, lors du remplissage de l'enceinte 2, c'est cette deuxième enceinte 3 qui se vide, et inversement. Pour ce faire ladite deuxième enceinte 3 est reliée à ladite première enceinte 2 par des moyens de transmission d'un fluide de remplissage, notamment de l'eau. On notera que plusieurs autres enceintes peuvent ainsi 5 être connectées aux enceintes 2,3, afin d'augmenter la taille de la génératrice ainsi constituée. Selon une caractéristique additionnelle supplémentaire, ladite deuxième enceinte 3 est située â un niveau plus élevé 10 que ladite première enceinte 2. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 3, lesdites enceintes 2,3 sont superposées. Dès lors, lesdits moyens de transmission se présentent sous la forme, d'une part, de moyens 10 de pompage depuis 15 ladite première enceinte 2 vers ladite deuxième enceinte 3 et, d'autre part, d'au moins un canal Il d'écoulement depuis ladite deuxième enceinte 3 vers ladite première enceinte 2. On notera que l'écoulement alors s'effectue naturellement sous l'effet gravit aire naturel.

20 Ainsi, tout d'abord, la première enceinte se remplit d'eau jusqu'à ce que le bac 4 arrive en position haute, en fin de course de compression des vérins 5. Puis, les moyens de pompage 10, sous forme d'au moins une pompe et d'au moins une gaine, pompent l'eau pour l'envoyer vers la deuxième enceinte 3 25 dont le bac 4, au fur et à mesure de son remplissage, monte jusqu'à sa position haute, en fin de course de remplissage de ses vérins 5. En même temps que la première enceinte 2 se vide, son bac 4 redescend alors jusqu'à arriver en position basse. Puis, une vanne équipant ledit canal 11 est ouverte, autorisant 30 l'écoulement de l'eau depuis la deuxième enceinte 3 pour de nouveau remplir la première enceinte 2. Une fois le remplissage effectué, la vanne est refermée et le cycle peut être répété. On notera que ledit canal d'écoulement 11 peut aussi comprendre au moins une turbine de production énergétique.

35 Cette dernière permet de récupérer de l'énergie lors de l'écoulement de l'eau depuis la deuxième 3 vers la première enceinte 2. Selon un mode additionnel non limitatif de réalisation, chaque enceinte 2,3 peut présenter un fond ajouré surélevé, sur 5 lequel vient reposer son bac 4 en position basse. Un tel fond ajouré assure un niveau minimum d'eau à l'intérieur de chaque enceinte 2,3, pour le bon fonctionnement du dispositif 1, en particulier pour l'opération de pompage. En d'autres termes, l'entrée de la pompe est située sous ce niveau minimum, de 10 sorte qu'elle est toujours totalement immergée. De plus, il permet de faire déboucher et cheminer le circuit 7 relié à la première enceinte 2 et sortant de sa paroi supérieure. Enfin, il permet aussi de faciliter la diffusion du flux d'eau sous mes bacs de chaque enceinte.

15 Par ailleurs, on notera que le dispositif 1 selon l'invention peut être alimenté par un cours d'eau ou bien par les fluctuations de niveau d'eau, comme les marées, de sorte que le remplissage de l'une ou l'autre des enceintes 2,3 est 20 effectué naturellement, sans dépense énergétique.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (1) hydraulique de production d'énergie, comprenant au moins une première enceinte (2) étanche pourvue intérieurement d'un bac (4) étanche en partie inférieure et ouvert en partie supérieur, ledit bac (4) étant prévu mobile verticalement au sein de ladite première enceinte (2) , depuis une position basse jusqu'à une position haute, et inversement, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un vérin (5), 10 relié intérieurement audit bac (4), ledit vérin (5) ayant une course de sorte que sa position déployée correspond à ladite position basse dudit bac (4) et que sa position de compression correspond à ladite position haute.
2. Dispositif (1) hydraulique selon la revendication 1, 15 caractérisé par le fait que ledit vérin (5) est fixé à la paroi intérieure inférieure dudit bac (4) par l'intermédiaire d'une liaison articulée multiaxiale (6).
3. Dispositif (1) hydraulique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit vérin (5) est pneumatique, 20 ledit dispositif (1) comprenant, d'une part, un circuit (7) de récupération du fluide compressé relié en sortie dudit vérin (5) et, d'autre part, reliés audit circuit (7) des moyens (8) de conversion énergétique dudit fluide compressé.
4. Dispositif (1) hydraulique selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une deuxième enceinte (3) similaire reliée à ladite première enceinte (2) par des moyens de transmission d'un fluide de remplissage.
5. Dispositif (1) hydraulique selon la revendication 4, 30 caractérisé par le fait que ladite deuxième enceinte (3) est située à un niveau plus élevé que ladite première enceinte (2) et que lesdits moyens de transmission se présentent sous la forme, d'une part, de moyens (10) de pompage depuis ladite première enceinte (2) vers ladite deuxième enceinte (3) et, 35 d'autre part, d'au moins un canal (11) d'écoulement depuis ladite deuxième enceinte 3) vers ladite première enceinte (2).
6. Dispositif (1) hydraulique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit canal (11) d'écoulement comprend au moins une turbine de production énergétique.