FR2640000A1 - Device for producing electrical energy using all or part of the hydraulic energy available in the water supply networks - Google Patents

Device for producing electrical energy using all or part of the hydraulic energy available in the water supply networks Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de production d'énergie électrique utilisant l'énergie hydraulique disponible dans les réseaux d'adduction d'eau au cours des opérations de remplissage et de vidage des réservoirs. Il est constitué d'un montage mécanique 1,4 et 11 permettant de maintenir sur la trajectoire de l'eau une machine génératrice 26 munie d'une hélice motrice 22. Suivant certaines caractéristiques de l'invention la machine 26, qui n'est pas étanche, fonctionne indifféremment dans un sens ou l'autre. Au cours des opérations de remplissage et de vidage des réservoirs le passage de l'eau dans la conduite 5 entraîne en rotation l'hélice 22 solidaire de la machine 26, produisant ainsi de l'énergie électrique. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à alimenter, sur les sites isolés, les appareils électriques et électroniques utilisés pour l'automatisation et la télégestion des réseaux d'adduction d'eau.

Description

La présente invention concerne un dispositif autonome de production
d'énergie électrique, utilisant tout ou partie de l'énergie hydraulique disponible dans les réseaux d' adduction d'eau, au cours des opérations de remplissage et de vidage des réservoirs. -L'automatisation et la gestion centralisée des réseaux d'adduction d'eau entrainent la mise en place d'appareils électriques ou électroniques dans les ouvrages, tels que les réservoirs sur tour, semi-enterrés ou enterrés,compteurs
placés sur Ies conduites...etc. Ces appareils doivent néces-
sairement être alimentés en énergie électrique, alors que
les sites à équiper en sont généralement dépourvus.
Les solutions actuellement utilisées ne sont pas satis-
faisantes soit par leur faible autonomie, telles que piles industrielles ou batteries, qui entrainent des opérations de
maintenance fréquentes, soit par leur exposition au vanda-
lisme,tel que les panneaux solaires, soit par la dispropor-
tion de l'investissement par rapport à la puissance néces-
saire, tel que le raccordement au réseau de distribution EDF
nécessitant l'installation d'une ligne électrique de plu-
sieurs centaines de mètres, voire de plusieurs kilomètres pour une consommation de quelques dizaines de watts, et qui par surcroit augmente la susceptibilité de l'installation
aux perturbations atmosphériques.
Le dispositif, suivant l'invention,permet de remédier à
ces inconvénients. Il comporte en effet une machine tournan-
te, susceptible de fournir de l'énergie électrique, qui est
solidaire d'une hélice entrainée par le passage de l'eau.
L'ensemble est maintenu dans l'axe de la trajectoire de l'eau, par un montage mécanique adapté. Dans la plupart des cas' ce montage comportera un ou deux cones permettant de
conserver la section initiale de la conduite malgré la pré-
sence de la machine. Les différents organes sont dimention-
nés en fonction des installations existantes et de la puissance de la machine génératrice. La circulation d'eau
étant généralement intermittente, le dispositif sera avanta-
geusement complété, sans modifier l'esprit de l'invention,
par une batterie équipée des circuits régulateur et li-
miteur de charge habituels. Les dispositifs conçus suivant l'esprit de l'invention permettent de disposer d'énergie électrique permanente pendant une durée illimitée, puisque les réservoirs sont remplis et vidés régulièrement, lesdits dispositifs placés à l'intérieur des ouvrages sont protégés contre le vandalisme, restent Insensibles aux surtensions induites par les perturbations atmosphériques, et le montant
de l'investissement reste en rapport avec le but poursuivi.
Selon une forme de l'invention, la machine tournante produisant l'énergie électrique est un alternateur mono ou
multiphasé ne comportant ni collecteur, ni bagues, ni ba-
lais. L'induit est fixe de telle sorte que les deux extrémi-
tés de chaque bobine sortent de la partie immergée par un cable multiconducteurs traversant un presse-étoupe. Un
boitier de raccordements placé & proximité permet d'effec-
tuer les connexions des bobinages constituant l'induit,à des
circuits connus de redressement des courants alternatifs.
Lesdits bobinages peuvent être raccordés en série ou en parrallèle, de façon a permettre la charge de batterie 12 ou 24 volts. L'inducteur, solidaire de l'hélice et portant des aimants permanents, peut tourner indifféremment dans un sens ou l'autre. Cette caractéristique est particulièrement
intéressante dans certains ouvrages ou le sens de circula-
tion de l'eau peut-être inversé.
La conception de cet alternateur, le choix de matériaux
inoxydables, le surmoulage des bobinages font qu'il peut-
être immergé sans soucis de joints d'étanchéité tournants, cause de frottements, d'usure et de fuites. Il se remplit et fonctionne plein d'eau. La seule étanchéité à assurer est le passage du cable fixe, fonction couramment remplie par un presse étoupe. La machine ainsi conçue est particulièrement fiable et par conséquent tout à fait bien adaptée à des
installations isolées, fonctionnant sans surveillance.
D'autres particularités de l'invention apparaitront
dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple, avec
les dessins annexes: La figure 1 représente en demi-coupe, le principe selon l'invention. La figure 2 représente un principe, parmi d'autres
possibles, de fixation de la machine dans le carter.
La figure 3 représente le principe d'installation de
l'invention à un endroit quelconque d'une conduite.
La figure 4 représente le principe d'rinstallation de l'invention en bout d'une conduite de remplissage d'un réservoir. La figure 5 représente le principe d'installation de l'invention en bout d'une conduite de vidage d'un réservoir. En référence à ces dessins, le dispositif comporte le carter (1) muni à son extrémité supérieure d'une collerette
(2a) percée des trous (3f)(3g).... et à son extrémité infé-
rieure, d'une collerette (2b) percée des trous (3a)(3b)(3c)
(3d)(3e)..., un cône (4a) d'adaptation du diamètre du car-
ter à celui de la conduite (5). La grande ouverture du cône (4a) est munie d'une collerette (6b) percée des trous.(7c) (7d).., en concordance avec ceux de la collerette (2a), tandis que sa petite ouverture est munie de la collerette (6a) percée des trous (7a)(7b)..., en concordance avec ceux
percés dans la collerette (8) fixée sur la conduite (5).
L'assemblage est effectué par des boulons qui en comprimant les joints (9) (10) assure l'étanchéité du montage. Quatre trous dans le carter permettent la fixation du croisillon supportant la machine, par les boulons (12a)(12b)(12c)(12d), vissés dans chacune des extrémités des bras (11a)(llb)(11c) (11ld), dont la section ovale offre le minimun de. résistance au passage de l'eau et une rigidité maximale dans le sens de
l'effort appliqué à la machine.
La pièce (13), sur laquelle sont fixes les 4 bras (11a)(llb) (11c)(Ild) est munie à ses extrémités d'un palier (14a) et (14b), et reçoit les bobinages (15), qui associés aux pièces polaires (16), constituent l'induit de l'alternateur. Les
deux fils de chacun des bobinages sont reliés à deux conduc-
teurs du cable multiconducteur (17). L'ensemble de l'induit ainsi constitué est surmoulé de façon à former un bloc étanche. L'inducteur tournant (18) solidaire de l'axe (19), coiffe l'induit et est maintenu dans les paliers (14) par la bague d'arrêt (20). Ledit inducteur porte à l'intérieur les aimants permanents (21), et à l'extérieur l'hélice d'entrai-
nement (22). Deux capots (23a)(23b) améliorent l'hydrodyna-
misme de la Machine pour iftroduire dans la conduite la plus petite perte de charge possible. Le cable (17) fixé sur un des bras (il) du croisillon sort du carter soit directement soit par l'intermédiaire d'un pressétoupe (30) et entre
dans le boitier étanche (31) contenant des bornes de raccor-
dement et les circuits de redressement.
La figure 3 représente le principe de l'installation de l'invention à un endroit quelconque d'une conduite. Le
:5 carter (1) dans lequel est fixée la machine, par l'intermé-
diaire des bras (11), est relié aux deux extrémités (28) (29] de la conduite par les deux cônes (4a)(4b) inversés l'un par rapport à l'autre. L'étanchéité du montage est assurée par les joints (9)(lC0) et le presseétoupe (3C) qui laisse scrtir le cable (17). Dans ce type de montage, l'eau peut circuler indifféremment dans un sens ou l'autre. Le carter (1) peut avantageusement être muni d'une trappe de
visite permettant d'accéder à la machine sans démontage.
La figure 4 représente le principe de l'installation de
l'invention en bout d'une conduite de remplissage par refou-
lement (24) depuis une station de pompage, ou en bout d'une conduite de remplissage par gravitation (25) depuis un réservoir plus élevé. Le carter (1) en bas duquel est fixé le croisillon (11) portant la machine (26) est relié à la conduite (24) ou (25) par le cône (4) fixé sur sa collerette supérieure. La figure 5 représente le principe de l'installation de l'invention à l'entrée de la conduite de vidage (27). Le carter (1) en bas duquel est fixé le croisillon (11) portant la machine (26) est relié à la conduite (27) par le cône (4)
fixé sur sa collerette inférieure.
L'invention n'est pas limitée à la forme décrite et se prête à de nombreuses variantes conformes à son esprit. En particulier la forme ou la nature du carter, du cône et du croisillon, servant au montage, peut être modifiée pour des raisons de commodité de fabrication ou d'installation. De même la conception de la machine génératrice d'électricité, peut subir de nombreuses variantes, y compris l'utilisation de machines électriques classiques. On peut aussi concevoir une machine se rapprochant de celle decrite ci-dessus, mais
dont l'inducteur à aimants permanents tournerait à l'inté-
10. rieur de l'induit fixe,etc..., toutes ces modifications
restant dans le cadre des moyens principaux de l'invention.
Le dispositif, suivant l'invention, est particulière-
ment destiné à la production d'énergie électrique dans les ouvrages isolés des réseaux d'adduction d'eau. C'est une solution pratique, économique et particulièrement fiable pour assurer l'alimentation des appareillages électriques ou électroniques indispensables à l'automatisation et à la
télégestion de plus en plus fréquentes de ces installations.
264000D

Claims (2)

    R E V E N D I C A T: O N S 1' Dispositif de production d'énergie électrique utili- sant tout ou partie de l'énergie hydraulique disponible dans les réseaux d'adduction d'eau au cours des opérations de remp'issage et de vidage, caractérisé en ce qu'il comporte = un montage mécanique constitué d'un carter (il, d'un cône dadapzation des dimensions (4) et d'un croisillon (l') permettant de maintenir $sur a trajectoire de l'eau une machine (26, génératrice d'électricité m-unie d'une hé-'ce 22', à.'extrémlté de:a conduite de remplissage ou de:a I0 conduite de vidage d'un réservoir du réseau d'adduction. 2' Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le carter (1) , muni de la machine (26', est écqupé de deux cones (4a) (4b) de sens opposés permettant de placer ladite machine à un. endroit quelconque d'une conduite du réseau d'adduction d'eau. 3, Dispositif selon les revendications 1 et 2 caracté- risé en ce que:a machine génératrice (26) complètement :mmergeable ne comporte aucun joint d'étanchéité. 4] Dispositif selon les revendications précédentes ca- ractérisé en ce que la machine génératrice (26) est traver- sée par l'eau, et qu'elle fonctionne pleine d'eau. ) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'ensemble génératrice (26)-hélice (22) fonctionne indédifféremment dans un sens ou l'autre.
  1. 6) Dispositif selon les revendications 3 et 4 caracté-
    risé en ce que la machine génératrice (26) ne comporte aucun
    contact frottant.
  2. 7) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que les extrémités de chaque bobinage (15) constituant l'induit sortent séparément du dispositif, de façon que lesdits bobinages puissent être raccordés de différentes
    manières sans démontage de la machine.
    inventeur: Michel LAINe
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