FR2640325A2 - Technique hydraulique de mise en application de la poussee hydrostatique a l'elevation directe de l'eau et indirectement de charge a l'appui de la roue et du levier - Google Patents

Abstract

Système hydraulique appliqué à l'exhaussement de liquide et à l'élévation de charge; destiné au recyclage d'aval en amont d'eau de pisciculture, à la production d'électricité sur plan d'eau immobile sans recours à chute, au renforcement en puissance de centrale hydro-électrique, pour l'édification de pyramide d'irrigation, et autres utilisations en agriculture, hydrographie, parc d'attraction, etc. Le système est caractérisé par des dispositifs fonctionnant au moyen de forces statiques naturelles (poussée d'Archimède, pression atmosphérique, pesanteur) converties en force mécanique (roue, levier), d'une façon automatique et permanente, sans besoin en énergie artificielle ou, selon l'utilisation, avec peu d'énergie d'appoint. Il est de capacité productive importante.

Description

La description initiale concernant le brevet principal NO 88 05732, dont le titre est : Système hydraulique de refoulement de liquide en hauteur par utilisation de la poussée hy drostatique, se précise, se modifie, se complète, à la suite d'expérimentation de prototype.

La présente description concerne l'utilisation technique de l'invention, prévue à la page 1, lignes 2 et de 29 à 32, de la description initiale du brevet principal, selon des développements conformes.

L'invention, selon le présent certificat d'addition, se définit en qualité de système hydraulique actionné par les forces statiques des fluides et de la gravité, caractérisé en ce que la masse d'un corps creux rempli de liquide en immersion dans un milieu liquide est renduevariable en émersion par évacuation à l'extérieur d'un volume de liquide déterminé enfermé en bas et par vidage du volume inversement proportionnel de liquide enfermé en haut qui s'exhausse et que l'on capte en hauteur, ou qui soulève une charge constante inférieure au poids du liquide évacué en bas du corps.

le dispositif hydraulique, dit "exhausseur",est amélioré sur le plan de la forme, du guidage, de l'écoulement, de la commande.

L'exhausseur" de liquide en directe est développé en exhaus- saur" de puissance, s'appliquant à convertir le mouvement vertical créé par la poussée d'Archimède en mouvement mécanique rotatif qui est destiné à la production d'électricité et à l'élévation indirecte et basculantedes eaux à l'appui du levier.

La figure 1 de la présente description expose les caractéristiques nouvelles suivantes, attribuées à l'exhaussement direct et vertical des eaux.

Le corps de l'appareil est réalisable en matière plastique non stratifiée ou armée(formation simple et légère en PVC, polyéthylène, etc..). Sa forme de bouée est préférentiellement un tronc de cône, le grand diamètre situé au-dessus. Celle-ci permet de conserver une hauteur de liquide d'exhaussement (H) constante (Avec la forme cylindrique cette hauteur subit une baisse d'environ 1/10 ième, non prévue dans le projet initial).

Le guidage en puits périphérique, selon la version initiale, est remplacé par une colonne centrale (7) qui permet à "l'exhausseur" de se mouvoir verticalement sans "à-coup". Ce dispositif est caractérisé par un tube en cuivre poli, consolidé intérieurement par un mortier de ciment, de longueur adaptée au mouvement coulissant de la bouée. Ce tube métallique est scellé au fond du lieu d'usage à position verticale fixe ou il est d- plaçable par un bloc de béton (10) indépendant. La structure de la bouée se trouve en conséquence également renforcée par un tubage central étanche formant partie femelle pour la colonne guide, constitué de tubes en PVC courts (8) à la base et au sommet de la bouée, d'un tube médian (6) à diamètre d'emboîtement supérieur.Le glissement de la colonne (7) à l'intérieur des tubes (8) se mAtérialise sans frottement ni jeu excessif. La structure de "l'exhausseur" est encore renforcée par un profilé en matière plastique formant un triangle (9) à courte distance du sommet ouvert. Il sert de soutien au tube de pressurisation et de support au basculeur.

L'écoulement laminaire du liquide est notablement simplifié en la présente description additionnelle. Le siphon d'origine est supprimé et il est remplacé par une ou plusieurs bouches tubulaires (25) de vidage disposées à la base du compartiment haut (4). La bouche d'admission (26) du réservoir supérieur (1) est à multiple voies d'entrée, de façon que l'écoulement s'obtienne en sortie à un débit correspondant. Les tuyaux de liaison sont en matière plastique du plus souple et sont raccordés sans longueur excessive. Il faut cependant que ces tuyaux lie freinent pas l'immersion de l'appareil si trop courts. Ceci en vue du minimum de perte en charge au passage du liquide. De la sorte, et par la multiplication des tuyaux, la faible pression obtenue au transvasement du liquide est compensée par une augmentation sensible du débit.

il s'avère alors que la soupape de vidage, en référence à la description initiale du brevet principal, et son basculeur de commande dans le fond du compartiment bas, sont devenus inutiles.

L'invention se définit, d'autre part, par la mise en application technique du principe de la poussée hydrostatique associé au principe des vases communicants. Or cette poussée tonte le liauide d'abord au-dessus de la ligne de charge, lors de la première phase d'un cycle fonctionnel. Le principe des vases communi sangs s'applique ensuite, à la phase suivante, avec le captage du liquide élevé d'une manière concomitante a la poussée hydrostatique réactivée. Le cycle complet du dispositif hydraulique opère en deux temps : immersion, remplissage, émersion par éva cuation d'une partie inférieure de liquide; puis l'émersion reprend avec l'exhaussement véritable du liquide (signifiant élever plus haut) par vidage de la partie supérieure du liquide.

Un "exhausseur" se meut donc sous la pression différentielle de fluides (gaz et liquide) à l'état naturel (hors surpression thermodynamique). Et l'on utilise ce déséquilibre entre pressions statiques pour la commande hydrodynamique de l'appareil.

La commande décrite initialement, selon le brevet principal, est ainsi améliorée en ce sens caractéristique que l'on exploite la pression s'exerçant d'une part par le liquide du compartiment haut, la pression s'exerçant d'autre part par le liquide du réservoir de service - qui se manifeste par la poussée verticale-, en opposition à la pression de l'air du compartiment bas; fonctionnellement : lorsque l'évacuation du liquide a lieu et eue le compartiment du bas se trouve soudainement à la pression atmosphérique soumis à ces pressions contraires des liquides.

la présente invention concerne ainsi un nouveau dispositif de commande caractérisé par un basculeur oU deux soupapes agissent en sens opposé pour une fonction semblable (en double ouverture et fermeture). il est constitué d'un basculeur (20) animé en balance par un flotteur (lui), puis par pression. Une tringle (22) articule à un bout d'un fléau et manoeuvre la soupape (18) de communication entre les compartiments (3 et 4); une seconde tringle (21) articule entre le flotteur (11) et l'axe du fléau en manoeuvrant la soupape (17) d'admission générale solidarisée avec la soupape (16) d'évacuation à fonction inverse. La trin gle principale (21) traverse l'interface des compartiments en utilisant le passage libre du tube de pressurisation (14). Les tringles sont guidées en des supports (5). Les ouvertures de communication sont à joint torique bien souple. La soupape du haut (18) est réunie à un récipient en plastique ouvert au sommet, comportant à la base un ou deux percements calibrés. Le basculeur (20) est taré d'une façon déséquilibrée, de sorte que, avec la bouée à vide, il s'abaisse c6té flotteur (ouverture des soupapes 17 et 18) et que, lorsqu'en cet état le récipient est rempli de liquide, ce déséquilibre s'effectue dans l'autre sens (fermeture des soupapes 17 et 18).

Ce dispositif de commande apparaît fiable, apte à travailler automatiquement en longue durée. En cette condition un cycle fonctionnel de "l'exhausseurw se décompose ainsi
A vide, "l'exhausseur'1 émergé, les soupapes d'admission (17 et 18) s'ouvrent, la soupape d'évacuation (16) se ferme, suite au vidage du récipient (Le dessin de la figure le Teprésente qu'a titre indicatif; il peut être proportionnellement plus volumineux, de dimension plus haute, et de forme conique indépendante de la soupape). Par pression le liquide du réservoir (2) de service traverse le filtre mécanique (23), pénètre dans le compartiment bas (3). L'appareil s'enfonce à mesure qu'il se remplit, l'air étant chassé à la fois par l'ouverture de la soupape du haut et le tube de pressurisation.La soupape d'évacuation (16) reste en fermeture appuyée par la pression grandissante dans le compartiment bas, et ce qui maintient également l'ouverture des autres soupapes. Le liquide pénètre dans le compartiment haut (4) et la soupape (18) intégrée au récipient (ou solidaire celui-ci de la tringle) forme d'abord flotteur, ce qui tend également à la stabilité de l'état, avant de se remplir plus lentement que le compartiment pour prendre une densité d'équilibre.

Cependant la pression sur la soupape d'évacuation domine toujours et maintient l'ouverture. Lorsque le niveau (c) arrive au sommet, le liquide soulève le flotteur (11) et le basculeur (20).

actionne l'inversion des soupapes. Le tube de pressurisation(de vient indispensable et la pression atmosphérique assiste à (14) l'évacuation par gravité du liquide de compartiment bas qui crée aussitôt une différenciation nouvelle des pressions. La pression du liquide confiné dans le compartiment haut se renforce agissant sur la fermeture de la soupape du haut, comme la pression du réservoir de service (la poussée d'Archimède) agit de même sur la fermeture de la soupape du bas (La soupape d'évacuation restant conjointement ouverte, tout liquide résiduel ne peut pas alourdir et s'échappe). "L'exhausseur" est émergé d'une hauteur correspondant relativement à la hauteur du compartiment bas, avec le plein de liquide disposé en haut par-dessus le niveau(a) de flottaison ou ligne de charge.Fin de la première phase du cycle.

La dénivellation entre le niveau (c) au sommet de "l'exhaus seur" et le niveau (b) du réservoir supérieur (1) de captage du liquide se fixe au 1/10 iéme maximum de la hauteur d'exhaussement (H).

Le liquide du compartiment haut (4) 'va maintenant transvaser naturellement et son volume va diminuer (Le nivcnu(c) d'exhaus sement, sur le dessin de la figure, indique précisément ce début de la distanciation du liquide depuis le sommet). La hauteur d'exhaussement (H) reste cependant constante lors du mouvement de montée qui résulte du déséquilibre, régulé par le débit constant de transvasement, d serF la densité du corps flottant par rapport à celle du liquide dans lequel il plonge.Le volume de liquide en diminution s'accompagne d'une baisse de pression sur la soupape du haut (18), la poussée hydrostatique en diminution s'accompagne d'une baisse de pression sur la soupape du bas (17), mais le récipient encore plein fait que son poids leste la soupape du haut, les maintenant en fermeture.

Lorsque le compartiment se vide, que la poussée en-dessous de l'appareil finit et que par l'effet du faible débit de sortie le récipient désemplit avec quelque retard, le déséquilibre du basculeur reprend en changeant de sens et les soupapes de fonction.

La seconde phase fonctionnelle est terminée, un autre cycle recommence, automatiquement.

La bouée comporte deux couvercles (29) d'accès aux endroits des soupapes, à emboitement étanche.

La figure 2 indique les vecteurs en jeu. La ligne de charge représente le niveau (a) de flottaison dans le réservoir (2) de service, la ligne (b) le niveau du réservoir supérieur (1), la ligne (c) le niveau d'exhaussement dans le compartiment haut (4), la ligne (p) le niveau d'évacuation daps le compartiment bas (3) - à partir duquel le liquide peut s'évacuer par gravité; la ligne (s) représente la surface d'un cours d'eau ou piézométrique souterraine qui est la pente hydraulique. Outre la hauteur d'exhaussement (H), l'on remarque la profondeur d'évacuation (P), situées respectivement au-dessus et en-dessous du niveau (a) de flottaison. Ces deux cotes forment des constantes. Il se dégage plus significativement une constante (E) qui est l'égale de la somme des deux autres,identique pour tous les types "d'exhaussaur" à l'intérieur d'un format défini.

Déjà mentionnée dans la description du brevet principal, la division différentielle du compartimentage s'étend utilement à des "exhaussaurs" du type 4 et du type 0, dont le premier est présentement constitué d'un compartiment bas du quart de volume, dont le second indique un volume non compartimenté.

La connaissance de ces variables et ces constantes est indis pensable au choix d'un type d'exhausseur,lors de la prospection sur le terrain,dans le projet d'un système hydraulique.

il peut par exemple s' avérer plus utile de monter moins de liquide mais en plus haut (type 1) que d'élever beaucoup de liquide à moindre hauteur (type 3). Le type 1 a en effet son intérêt (comme le montre le graphique de la figure), surtout quand l'évacuation par gravité apparaît difficile, puisqu'il suffit d'une profondeur (P) moindre pour découvrir une surface de gravité nécessaire qui se situe en l'occurrence peu inférieure au niveau d'évacuation (p); ou si l'on désire permettre cette évacuation à la surface aval (s) du cours d'eau au bord duquel l'on veut installer un 11exhausseur", car la distance appropriée peut se montrer moins éloignée qu'avec le type 3, selon la pente hydraulique.

La variation possible du niveau (a) apparaît indépendante de ces trois constantes : si le niveau de flottaison (a) monte ou baisse les niveaux (c) et (p) suivent le mouvement. (E) reste également constant lors d'un retournement de (H) à hauteur de (P) : E = E' (tel que sur le graphique de la figure). La profondeur d'évacuation (P) efficace et la hauteur d'exhaussement () efficace varient en effet simultanément et proportionnellerent.

Dans le cas d'un "exhausseur" de type O (figure 7), tous les niveaux arrivent à se confondre en un seul, et ce qui explique que l'exhaussement de liquide n'est possible que par la présence distincte de ces différents niveaux; mais l'évacuation par gravité devient avantageux, considérant que la profondeur (P) est toute proche d'une surface de gravité propice. Ce type O peut alors convenir à l'élévation de solides.

La figure 3 représente la réalisation d'un "exhausseur" de puissance, apte à élever des charges restant constantes (par référence à la charge en liquide qui varie). Ce dispositif constitue dès lors un moteur hydrodynamique. il est destiné à l'exhaussement basculant des eaux (figure 6) ou à la mise en action d'un alternateur électrique (figure 4). La poussée hydrostatique apparaît en effet convertible en force mécanique rotative (Ce qui avait été signalé pour le brevet principal).

Tout "exhausseur" renferme une puissance potentielle de travail équivalente à la quantité de liquide contenue. il n'est pas indispensable de diviser le corps de l'appareil en deux parties (figure 5) concernant "l'exhausseur" de puissance. Le com partimentage reste cependant intéressant, car l'économie d'eau d'évacuation entre en ligne de compte (figure 4). Le vidage du compartiment haut d'un "exhausseur de puissance s'effectue en fait directement dans le milieu de service,après avoir été émergé suffisamment suite à l'évacuation extériorisée du com intiment bas. Il suffit que le niveau (c) dans le compartiment haut surpasse le niveau (a) de flottaison pour permettre son vidage sur place, à la façon de l'évacuation par gravité.

L'on utilise donc la technique du compartimentage,l'exhaus- saur" de type 4, consistant à évacuer la quatrième partie seulement par gravité ou par pompe, ce qui revient à une faible perte d'eau."I'exhausseur" de puissance est avantageusement con çu de forme cylindrique et plus allongé qu'un "exhausseur" en liquida, considérant que la hauteur du mouvement d'émersion intervient, avec la longueur du compartiment haut, en la hauteur de l'élévation d'une charge.

il se caractérise par une entrée de remplissage et une sortie de vidage communes du compartiment haut, constituées simplement d'une série d'orifices (25) calibrés àitués à la base. Ce compartiment (4) est traversé au centre et dans le sens de la hauteur du conduit de pressurisation (14), d'un diamètre important, ouvert au sommet. Ce conduit prolonge en quelque sorte en hauteur le volume du compartiment bas (3), ce qui avantage la dynamique de l'émersion. Son autre fonction est de servir au passage de la tringle (21), d'une tubulure annexe de pressurisation (35) et, éventuellement, d'une pompe opérant au fond.Le dessus de "l'exhausseur" contient un contacteur électrique à pression (57) qui met en fonction un électro-aimant (38) de commande des deux seules soupapes nécessaires d'admission (17) et d'évacuation (16), par l'intermédiaire d'une tringle unique (21). Ce système est protégé d'un couvercle (34) troué au centre pour emboîtement sur le conduit (14). Pour assurer la purge d'air du profil d'angle en lieu haut du compartiment bas, une petite tubulure (35) relie le conduit. La commande électrifie peut être interchangée contre un basculeur autonome.

En réunissant déjà la poussée hydrostatique de bas en haut à la superposition pondérale des volumes agissant de haut en bas dans la technique de "l'exhausseur" en liquide, le présent dispositif y inclus le principe du levier, dont l'union définit "l'exhausseur" de puissance. La caractéristique du levier est d'être constitué d'un bras de puissance (19) de forme tubulaire simple ou double, de longueur indifférente, construit en matériaux légers très résistants (fibre de carbone, etc..), dont l'intérieur est ouvert à chaque extrémité (39) formée en fourche (32).L'une de ces fourches articule sur deux ergots (31) solidaires d'un bandage centré à "ltexhausseur"; la fourche opposée articule librement sur un arbre (30) de rotation auquel est claveté un engrenage (27) disposé entre la fourche qui se prolonge au-delà du point d'appui d'arbre en bras de résistance terminé par un cliquet (28) d'encliquetage sur les dents d'engrenage.

Un dispositif de stabilisation verticale de "l'exhausseur" par rapport au niveau de flottaison (ou niveau primitif formant ligne parallèle et angle droit par rapport à "liexhausseur" et le levier) est constitué par un câble (15) en nylon à traction différentielle, d'une poulie motrice (13) qui tourne avec le mouvement du levier et d'une poulie de rappel (12) qui tourne librement à l'autre bout sur laquelle le câble se croise et s'attache à des oeillets (36) disposés symétriquement le long du corps de la bouée.

"L'exhausseur" de puissance diffère fonctionnellement de "l'ex- hausseur" en liquide dans le fait aue lorsque l'évacuation du bas a lieu et que la poussée hydrostatique fait émerger la bouée, le vidage du haut se réalise consécutivement par les orifices libres (25) et dès avant que ceux-ci émergent à l'air. "L'exhausseur" transmet sa puissance au levier qui l'accroît et elle se convertit en un mouvement rotatif (figure 4 et 6) d'angle déterminé. Après émersion l'encliquetage (28) se libère de l'en- grenage (27) et le bras court du levier se soulage de la résistance rencontrée. Le bras lopg du levier se libère d'un contenu en liquide à mesure de l'émersion de la bouée, il se remplit à mesure de l'immersion, ce qui soulage la charge.

La capacité hydraulique de "ltexhausseur" se mesure durant le temps d'émersion qui dépend du débit d'évacuation et de vidage.

La surface des sorties d'écoulement (en 24 et en 25) détermine cette durée qui peut être ramenée avantageusement à 3 minutes, comparativement à celle d'un "exhausseur" en liquide nécessairement plus longue. Le débit d'évacuation (en 24) ou "force de dégagement" de l'appareil est suivi, avant d'être relayé, du débit de vidage (en 25) ou "force de montée". Ce qui permet de vaincre plus facilement l'inertie mécanique d'ensemble.

La poussée développée avec l'évacuation en lieu bas se traduit en charge soulevable. La poussée développée avec le vidage en lieu haut se traduit en force cinétique utilisable. En référence à un modèle "d'exhausseur't de puissance dont la capacité est de 6 tonnes, l'on choisit une charge théorique de 1500 kg corresdant au partage de cette capacité à un quart; il reste donc 4500 kg de liquide pour élever cette charge plus haut, pour générer la force u la poussée développée avec le vidage du compartiment haut. L'on dispose, d'autre part, par exemple d'un levier dont le bras de puissance est 10 x plus long que son bras de résistance, et le système peut théoriquement rencontrer une charge de 15 tonnes c6té engrenage.

En pratique l'hydrodynamique de l'émersion implique une charge utile moindre. La constante (H) signale la différence entre charge théorique et charge pratique, permet de mesurer la charge à déterminer : si (H) baisse de moitié avec une charge effectivement soulevée, celle-ci pèse la moitié le poids de la charge théoriquement possible; si (H) se montre petite, la chare soulevable apparaît grande, et proportionnellement l'inverse. Ceci sans compter la hauteur, la vitesse, et le temps d'émersion qu'une charge donnée conditionne avec le débit. La capacité théorique de soulèvement est préférentiellement réduite à une capacité utile de l'ordre de la moitié au trois-quart. En ce modèle la charge efficacement élevée se situe donc entre 750 et 375 kg sur les 1500 kg disponibles.Cette charge reste alors constante du commencement à la fin de l'action ou pendant le mouvement angulaire du levier1 par-dessus la poussée développée avec le vidage du compartiment haut. Transposée en une puissance de quelques tonnes en bout de levier, voilà qui représente quelque chose
La figure 4 illustre l'application de "l'exhausseur" de puissance dans l'hydro-électricité. Ce dispositif hydraulique, selon l'invention, apparaît en effet utilisable pour accroître la puissance d'une centrale hydro-électrique installée, ou pour l'édification indépendante d'un genre de centrale de production d'électricité aux abords de tout plan d'eau immobile et suffisamment profond (retenue de barrage, lac, gravière).

L'angle que forme le mouvement du levier (19) a intérêt, dans ce cas, d'être le plus grand possible, de meme que la longueur du levier. L'on parvient aisément à satisfaire à ces exigences en proximité d'un wisr mxz ir barrage itiiî*. 'exhausseur" de puissance est choisi de la plus grande hauteur pour se mouvoir dans la plus grande profondeur; la lonp;ueur du levier est seulement limitée pour des raisons de résistance.

Le système hydraulique est caractérisé par un groupa générateur1 selon l'état de la technique, constitué d'un arbre moteur (30) entraîné par au moins trois engrenages solidarisés (27).

La rotation en continue de l'arbre s'obtient notamment au moyen de trois ou de plusieurs "exhausseurs" travaillant en parallèle.

Le mouvement vertical à trois appareils se règle de sorte qu'entre celui qui se trouve au commencement de cycle fonctionnel et celui qui s'en trouve à la fin le troisième puisse toujours être en action. L'on peut ensuite augmenter la puissance proportionnellement au nombre d'unités intercalées. Chaque évacuation de compartiment bas débouche dans un collecteur (42), par de gros tuyaux légers et souples, à débit important, d'où une canslisa- tion rigide (43) forme émissaire en aval de la retenue, en-dessous du niveau d'évacuation (p).

L'intérêt du système, selon l'invention, repose sur le fait que l'évacuation représente la quatrième partie seulement en eau par rapport à la force motrice liquide nécessaire (en réf é- rence à l'utilisation d'une chute avec turbine de puissance comparable, où l'eau représente une perte entière). Le système peut être viable partout où l'alimentation d'une retenue d'eau apparaît suffisante, et encore productif si l'on emploit un groupe de pompes qui assurent cette évacuation motrice dans le réservoir de service même, lorsque survient une baisse de niveau et qu'il faille économiser les eaux.

L'exploitation de l'énergie hydraulique de la poussée des eaux de bas en haut apparaît ainsi complémentaire à l'exploitation classique de l'énergie hydraulique opposée que génère la chute des eaux. il est possible quelle puisse s'avérer d'un intérêt économique supérieur.

La figure 5 représente une mise en oeuvre de "l'exhausseur" de puissance du type 0, qui n'est point compartimenté. Comme indiqué dans le schéma de la figure 2, l'évacuation par gravité peut se ramener à une profondeur (P) minime lorsque le niveau d'évacuation (p) arrive à se confondre avec le niveau de flottaison (a). Ceci étant facilité sur un cours d'eau rapide dont la surface (s) est à pente notable. Une tuyauterie légère et bien souple (41) est amenée par flottaison aval à serpenter à la surface du courant, retenue par des flotteurs (44,45). Un système de bélier hydraulique (46), existant en l'etat de la technique, se trouve secoué en immersion par les mouvements du tuyau du fait d'un courant et par I'oscillement éventuel de "l'exhaus- saur" par l'effet de vagues.Ce procédé permettant de raccourcir relativement la distance de sortie du liquide qui est pompé par ce moyen dans le tuyau. En cas de non recours au bélier hydrauligue, l'on emploit le mode dtimmersion à fond du tuyau, avec un lestage, plus loin en aval, contrairement au mode précédent.

Une faible dénivellation du terrain, un puits, permet d'atteindre une surface de gravité inférieure au niveau (a) ou ligne de charge, avec facilité.

"L'exhausseur" de puissance de type 0 convient ainsi partout où l'eau motrice nécessaire apparaît surabondante en permanence.

il n'y a pas d'économie d'eau à réaliser, seulement à recycler l'eau d'utilisation. Aussi la détermination de la charge utile s'effectue comme si l'appareil était compartimenté, en considérant un poids toujours inférieur au quart correspondant du volume d'eau de remplissage. Le choix du débit de lâcher d'eau intervient pour la détermination du temps et de la vitesse d'un cycle "d'exhausseur" - le débit est indépendant de la charge exploitable.

Les "exhausseurs" de puissance peuvent immerger rapidement et leur système de commande doit pouvoir répondre immédiatement au moment du plein. Pour temporiser et sécuriser cette plongée, un système de flotteur en forme de couronne se dispose dans le haut de la bouée. il a l'avantage de rester opérationnel en cas de variation du niveau de flottaison, comparativement à un système de butée mécanique.

La figure 6 aborde un ensemble hydraulique d'exhaussement basculant des eaux comptant une pyramide d'irrigation. Selon l'invention, l'on réunit ainsi pour le mieux l'aspect économique à l'aspect écologique.

la système est caractérisé en ce qu'à partir d'une surface d'alimentation pourvue (fleuve, nappe phréatioue mise à découvert par excavation), un groupe "d'exhausseurs" de puissance à levier (figure 3) élève l'eau par basculement d'un seul tenant pour la déverser à la base d'une pyramide de réservoirs disposés en gradins d'on elle remonte en directe au moyen "d'exhausseurs" en liquide (figure 1).

Les "axhausseurs" de puissance sont du type O ou du type 4; les "exhausseurs" en liquide installés sur la pyramide sont du type 3,2,1.

La construction mécanique est caractérisée en ce que des leviers (19) entraînent chacun un arbre de rotation indépendant, sur lequel se trouve calée une came dentée (50) autonome et solidarisée au levier. Le levier (19) est constitué par deux bras de puissance disposés en écartement angulaire en direction du plan d'eau, comportant un "exhausseur" identique en bout de chaque bras. Cet intervalle forme un passage libre pour un levier d'élévation (52) d'une nourrice (51) de basculement. La longueur de ce levier d'élévation peut être de moitié la longueur du levier de puissance.

Le mouvement du levier principal (19) se transmet à deux engrenages superposés et dont la came dentée (50) développe un rapport de rotation supérieure d'un engrenage basculeur auquel est solidarisé le levier d'élévation (52). L'action du levier de puissance (19) engrene ainsi, par un engrenage intermédiaire, un mouvement de l'engrenage basculeur du dessus et du levier d'élévation (52) dirigé dans le même sens, de vitesse ou d'angle proportionnellement augmenté. Ceci fait que la fin d'émersion d'ex- hausseur" correspond au basculement à la verticale en l'air de la nourrice et que la fin d'immersion "d'exhausseur" correspond à l'abaissement de la nourrice à la surface des eaux. La nourrice basculant également en bout du levier d'élévation au puisage.

La nourrice (51) est constituée d'un fût en matière plastique à corps fermé, comportant des orifices de remplissage au sommet et une bouche de vidage au fond. Le levier d'élévation (52) se termine -en fourche articulant sur ergots au tiers de ta49\auteur de la nourrice en position d'équilibre. Une tuyauterie/en plastique souple est raccordée à la base de la nourrice, fixée le long du levier d'élévation jusqu'à l'engrenage basculeur, pour se libérer et joindre le bas étage de la pyramide.

Le bâti du mécanisme rotatif se trouve soit bétonné sur rive soit mobile et disposé sur une barge amarée à la riva. Dans ces deux cas de figure le dispositif est apte à fonctionner avec une baisse ou une hausse du niveau de puisage. La pyramide d'exhaussement des eaux en altitude peut etre édifiée à proximité, ou à distance moyennant une canalisation suspendue.

La pyramide hydraulique est réalisable indifféremment, selon l'état des techniques de construction. Caractérisée selon l'invention, elle pourrait être réalisée en réservoirs préfabriqqs, chacun adapté à un unique "exhausseur" et suivant le type. Ces réservoirs s'assemblent par boulonnage, se relient horizontalement et verticalement, afin de former un ensemble structurellement stable en la mise en niveau et le dénivelé. Un enrochement, gravillonnement, formant l'assise; puis un ensablement interstitiel formant la finition.

Un réservoir est constitué en matière plastique, comportant deux tubes d'évacuation à la base pour raccordement interne et externe, d'un tube d'admission en haut et de bouches de trop plein sur trois côtés. Bye volume du réservoir doit être de contenance suffisante pour que le niveau reste stable lors d'un cycle de l'unique "exhausseur" convenant. I.e-réservoir est par con séquent formé de sorte que seul l'emplacement de "l'exhausseur" est façonné en profondeur, le plan périphérique restant de faible profondeur à surface relativement étendue.

La partie centrale de la pyramide est constituée en puits indépendant (47), accumulant des eaux destinées à l'irrigation.

Les eaux s'y trouvent en condition de fraicheur d'o elles partent canalisées et réparties selon l'état de la technique.

Comme pour les autres applications et utilisations de l'invention, le fonctionnement normal de ce système hydraulique apparaît hors énergie d'appoint ou négligeable en électricité. Le rendement financier s'avère ainsi équivalent à la productivité matérielle qui se peut importante. La capacité d'exhaussement en altitude de grande quantité d'eau seiremplit de la manière suivante, en vue d'irrigation ou autre usage
L'exhausseur de puissance doublé, travaillant en parallèle, profondément, permet de faire basculer une nourrice d'un volume important de plusieurs mètres à quelques dizaines de mètres de hauteur, selon la puissance de l'installation.Le vidage de la nourrice s'effectue automatiquement par gravité, avant que le levier d'élévation s'abaisse sous l'effet de l'immersion des "exhausseurs". Cette descente à vide est facilitCe par la démultiplication mécanique. En retour, à l'élévation, sous l'effet de l'émersion des "exhaussaurs", la puissance développée est calculée pour remonter la nourrice remplie qui se met en position d'équilibre. L'action d'ensemble du mécanisme est asservie au seul dispositif de commande automatique (figure 3).

ne mode d exhaussement des eaux
(48) en gradinsXet en pyramide est différent du mode d'exhaussement simple en gradins exposé dans le brevet principal. Le procédé consiste ici de permettre la tenue constante des niveaux des réservoirs à la fois en partant du bas et en partant du haut. Cette régulation en sens opposés se caractérise par le fait que l'on emploit un nombre'U'exhaus- seurs" décroissant d'étage en étage montants, concernant un nombre déterminé d'appareils à chaque gradin pour compenser les volumes d'évacuation de l'étage directement au-dessus, compte tenu oua l'étage ainsi équilibré de bas en haut se réalimente également de haut en bas, depuis l'évacuation par gravité des appareils situés à trois ou quatre niveaux par-dessus.Ce qui a pour résultat de limiter le nombre d'appareils qui serait excessif si la compensation partait uniquement de bas en haut.

En pratique un nombre supérieur "d'exhausseurs" à ceux en fonction nécessaire, même de types différenciés, apparaît néanmoins préférable, puisque la communication des eaux entre les étages de réservoirs peut aussi s'effectuer par débordement de trop plein pour assurer cette régulation des niveaux.

Les "exhausseurs" des deux ou trois étages à la base de la p- ramide exigent une évacuation non restituée, mais qui n'est nullement à perte puisque l'eau peut déjà servir à l'irrigation proche par gravité d'écoulement. L'on peut utiliser le mode de régulation exposé dans la description du brevet principal, et l'on priviZèg alors l'évacuation dite en descente, directement entre deux réservoirs superposés, car dans ce cas la pression différentielle est avantageuse et il suffit donc de turbines aspirantes de très faible puissance. L'on peut encore opérer par évacuation motrice à même le réservoir de service, ou en montée. Dans ce dernier cas l'on dispose d'un gain d'eau en élévation, dont le coût revient néanmoins à un tiers de la capacité.

Le système hydraulique à pyramide est prévu pour oeuvrer en permanence, les "exhausseurs" se mettant en marche ou s'arrêtant d'une manière automatique, comme indiqué dans la description du brevet principal, selon le suivi ou non des eaux en relais. La pyramide d'irrigation produit un gain en eau par exhaussement sans perte d'eau inutile par évacuation. L'édification peut s'avérer d'un coût élevé, son amortissement apparaît ensuite assurée, sdn utilité agricole certaine.

"L'exhausseur" en liquide (figure 1) convient plus particuliè rement en pisciculture, pour remonter les eaux d'aval en amont, entre bassins dénivelés, compte tenu de I'oxyénation cas ou'ap- porte l'écoulement en transitant par l'appareil et du recyclage en boucle ouverte, ou fermée en cas de manoue d'eau. La pisciculture a intérêt de compléter cette utilisation avec la "bouée hydrodynamique d'épuration" (brevet N 86 00830) qui est un filtre bactérien flottant fonctionnant également à l'appui de la poussée hydrostatique.

En raison des bassins existants généralement peu profonds en pisciculture, les "exhausseurs" sont limités en fabrication à des bouées d'un volume de 1000 litres et d'une hauteur de 1,5 m.

il suffit dès lors de creuser des fosses à fond de bassin, aux parois consolidées par un cerclage en plastique ou en pierres.

La hauteur d'exhaussement (H) étant relativement limitée, suivant le type d'appareil employé, mais le peu de dénivellation entre bassins apparaît adaptée.

L'exemple d'un seul "exhausseur" en liquide contenant 1000 1., de type 3, et dont le cycle est limitable à 5 minutes d'activité - ce qui se produit avec un débit moyen général, évacuation et exhaussement compris, de 3,3 1. seconde -, l'exhaussement efficace se situant à 0,3 m. de haut, la production est donc de 8m3 à l'heure, soit une capacité permanente du recyclage de 192 m3 en 24 h. L'on ne consomme aucune énergie, car en ce temps
La force motrice est constituée de 96 m3 d'eau évacuée dans un cours naturel duquel 192 m3 (sur un volume de 288 t3) d'eau exhaussée sont prélevés, rendant ce cours réversible. Et ceci hors coût énergétique d'appoint, ce qui permet l'oxygénation autonome de bassin d'incubation en aquaculture et de toute installation habituellement dépendante de l'énergie électrique. Cette indépendance fonctionnelle absolue touche ainsi à la fois les deux genres de courant en usage en ce domaine.

il y a l'aspect écologique du système animé par la poussée hydrostatique : fonctionnement silencieux, à écoulement laminaire, au mécanisme hydrodynamique qui ne produit ni chaleur ni odeur; il comporte par ailleurs un intérêt visuel, esthétique, scientifique quand cette technique utilise, avec la fusée thermodynamique, un combustible à masse variable mais qui est en l'occurren- ce de l'eau pour s'élever et s'arracher à la pesanteur. il convient ainsi pour parc d'agrément et d'attraction, possédant un rôle culturel à côté de sa fonction économique essentielle.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1) Système hydraulique, nommé "exhausseur" en liquide, concernant l'élévation verticale et directe de l'eau entre réservoirs disposés en gradins, selon la revendication l du brevet principal, caractérisé en ce que le dispositif à l'appui du levier et de la roue forme "exhausseur" de puissance en partant d'eau immobile profonde, pour la génération d'électricité et pour l'élévation haute de charge liquide par basculement, consistant à utiliser la poussée hydrostatique en lâché d'eau par gravité dans le rapport d'un quart de volume en dénivellation et des trois quart récupérables.
2. 2) Dispositif, selon la revendication l, caractérisé en ce que la bouée utilisée comme exhausseur en liquide est constituée de matière plastique en tronc de cône dont le compartiment (4) du haut ouvert par le grand diamètre comporte plusieurs bouches (25) de vidange et un orifice d'admission en lieu inférieur, dont le compartiment (3) du bas fermé comporte une bouche d'évacuation (24) et un orifice d'admission en lieu inférieur; et caractérisant une bouée allégée et renforcée par un tubage central en PVC qui est réuni à un support (9) en haut, à l'interface des compartiments et au fond, constitué de tubes courts (8) en haut et en bas emmanchés extérieurement à un tube intermédiaire (6).
3. 3) Dispositif, selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bouée est guidée et stabilisée en coulissement libre par son tubage centrale s'introduisant dans une colonne (7) indépendante constituée en un tube de cuivre de longueur adaptée à l'émersion complète de la bouée, immobilisée à la verticale au fond des eaux libres, d'un réservoir approprié, ou scellée dans un bloc de béton (io) pour déplacement.
4. 4) Dispositif de commande automatique, selon la revendication 2, caractérisé par un basculeur (20) disposé en haut de la bouée, constitué d'un fléau comportant un flotteur (il) à une extrémité, une tringle courte (22) articulant à l'autre extrémité qui commande une soupape d'admission (18) unie à un récipient de lestage entre les compartiments, et comportant une tringle longue (21) articulant au fléau qui se balance sur l'axe d'un support équidistant de ces tringles, dont la tringle longue commande une soupape d'admission (17) et une soupape d'évacuation (16) du compartiment bas (3) en passant librement à l'intérieur d'un tube (14) de mise à l'air.
5. 5) Dispositif, selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux soupapes d'admission (17 et 18) agissent en opposition pour la fermeture au balancement du fléau avec la levée du flotteur (11) et que cet état se maintient par la pression de liquide du compartiment haut (4) et la pression de liquide sous poussée hydrostatique rendues supérieures à la pression de l'air qui se substitue au liquide évacué dans le compartiment bas (3), ainsi que sous l'effet pesant du récipient rempli sur la soupape (18) du haut pendant que se termine le vidage du compartiment haut; et caractérisé en ce que les deux soupapes d'admission agissent- de meme en opposition pour 1 ouverture sous l'effet pondéral devenu supérieur c8té tringle (21) de soupape d'en bas par rapport au coté tringle (22) de soupape d'en haut lorsque le récipient est délesté de son liquide.
6. 6) Dispositif qualifié "exhausseur" de puissance, selon la revendication l, caractérisé par une bouée de forme cylindrique allongée et constituée avec un compartiment du bas (3) d'une contenance d'un quart de volume total (type 4) qui est prolongé jusqu'au sommet de la bouée d'un conduit central (14) de mise à lZair et de service à grand diamètre ouvert par le dessus, avec un compartiment du haut (4) comportant des orifices (25) communs d'admission et de vidange à la base, calibrés pour un débit et une vitesse d'élévation d'une charge déterminée.
7. 7) Dispositif de commande autonome selon les revendications 4, 6, ou par énergie, caractérisé en ce qu'un électro -aimant (38) est commuté par un capteur de pression (37,33) pour actionner une tringle unique (21) traversant le conduit (14) en reliant une soupape d'évacuation (16) centrale en bout et une soupape d'admission (17) latérale situées à la base de la bouée.
8. 8) Dispositif, selon la revendication 6, caractérisé par un levier (19) tubulaire simple ou doublé, constitué en fourches (32) d'extrémité d'articulation sur ergots (31) d'un bandage qui ceint la bouée au milieu de sa hauteur c8té bras de puissance et formant bras de résistance par appui et libre rotation sur un arbre (30) qu'entratne un engrenage (27) encliqueté (en 28) lors de l'émersion de la bouée; caractérisé en ce que le maintien de la bouée à la verticale de la ligne de charge est assuré, au moyen d'un câble (15) fixé en lieu bas et haut après croisement sur une poulie (12) libre sur le bras de puisssance, par traction différentielle avec la rotation d'une poulie (13) solidaire du mouvement angulaire de levier.
9. 9) Système de production d'électricité, utilisant le dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé par un groupe de trois à plusieurs "exhausseurs de puissance se trouvant en activité parallèle à hauteur de la partie profonde d'un réservoir de barrage ou autre plan d'eau, de sorte qu'un arbre commun à des engrenages (27) de traction couplés reste en rotation continue et que la puissance développée en bout des leviers (19) se transmet à un générateur (40); caractérisé, d'autre part, en ce que le lâché d'un quart du volume total d'eau des "exhausseurs" par gravité et moyennant des tuyaux souples (41) réunis à un collecteur (42) donnant sur un émissaire (43) représente la seule dénivelée d'énergie potentielle consommée quand le contenu du haut des "exhausseurs" retourne (en 25) également par gravité directement dans le plan d'eau.
10. 10) Système d'irrigation, utilisant le dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé par un levier (19) à deux bras de puissance s'écartant d'une ouverture angulaire en direction d'un plan d'eau et comportant chacun en bout un "exhausseur" de puissance identique, lequel levier s'appuie sur une came dentée (50) pour entrainer d'un développement multiplié deux engrenages superposés dont celui du haut comporte un levier d'élévation (52) qui effectue un mouvement proportionnel de même sens entre l'ouverture des bras du levier principal (19) avec une nourrice (51) en bout pour le puisage en surface de l'eau et son basculement haut à la verticale; et caractérisé en ce que la nourrice vide son contenu par gravité àu moyen d'un tuyau souple (49) suspendu jusqu'à un réservoir d'étage inférieur d'une construction en forme de pyramide constituée de réservoirs (48) dont le volume des eaux se réduit vers le sommet qui comporte un puits central (47) indépendant alimenté en direct par des "exhausseurs en liquide; caractérisé, d'autre part, en ce que le mécanisme d'engrenages est édifié au bord de l'eau ou fixé sur barge.