FR3145387A3 - Rotational energy generator by creating and operating a vortex - Google Patents
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Abstract
L’invention est un dispositif de production d’énergie de rotation en deux parties. La première comporte un générateur de vortex ayant pour effet de provoquer le tourbillon d’un fluide, et la seconde comporte des obstacles à la rotation de ce fluide qui la font entrer en rotation par rapport audit stator sous l’effet de la rotation dudit fluide. Cette rotation peut être utilisée pour faire fonctionner un générateur électrique. Figure de l’abrégé : Fig. 2 The invention is a two-part rotational energy production device. The first comprises a vortex generator having the effect of causing the swirl of a fluid, and the second comprises obstacles to the rotation of this fluid which cause it to rotate relative to said stator under the effect of the rotation of said fluid . This rotation can be used to operate an electrical generator. Abstract Figure: Fig. 2
Description
L’invention est un générateur d’énergie par exemple sous forme d’électricité, en utilisant le courant d’un fluide comme un gaz, un liquide ou un plasma.The invention is a generator of energy, for example in the form of electricity, using the current of a fluid such as a gas, a liquid or a plasma.
On connait WO2016055370A2 du 14 avril 2016 de David Jesús Yañez Villareal [ES] qui décrit un générateur d'énergie électrique, comprenant un rotor qui oscille sous l’effet d’un déplacement d’un fluide, ce qui provoque la génération de tourbillons, lesquels sont utilisés pour produire de l’électricité.We know WO2016055370A2 of April 14, 2016 by David Jesús Yañez Villareal [ES] which describes an electric energy generator, comprising a rotor that oscillates under the effect of a displacement of a fluid, which causes the generation of vortices, which are used to produce electricity.
On connait aussi WO2022166317A1 du 11 août 2022 de Wang Gang [CN] qui décrit un dispositif de production d'énergie combinant une énergie d'air comprimé, une énergie éolienne auxiliaire, une énergie de conversion photoélectrique photo-thermique, une utilisation cyclique de ressource d'eau, etc. pour permettre à une source d'eau à faible volume d'eau et à bas niveau d'eau de produire de l'énergie avec un rendement énergétique élevé.Also known is WO2022166317A1 of August 11, 2022 by Wang Gang [CN], which describes a power generation device combining compressed air energy, auxiliary wind energy, photoelectric photo-thermal conversion energy, cyclic utilization of water resource, etc. to enable a water source with low water volume and low water level to generate power with high energy efficiency.
On connait aussi WO2010109169A2 du 30 septembre 2010 de Robert Mackay [GB] qui décrit un générateur d'énergie comprenant une turbine que l’écoulement de l’eau fait tourner. Cette turbine a deux parties solidaires l’une de l’autre, dont les aubes sont d’incidences opposées.We also know WO2010109169A2 of September 30, 2010 by Robert Mackay [GB] which describes an energy generator comprising a turbine that the flow of water makes turn. This turbine has two parts integral with each other, whose blades have opposite incidences.
On connait enfin WO2017097943A1 du 2 juin 2017 de Geert Slachmuylders [BE] qui décrit un ensemble turbine hydraulique à vortex gravitationnel dans lequel une turbine hydraulique est disposée en dessous du fond d’un bassin à vortex avec une ouverture tangentielle dans lequel le flux entrant est introduit.Finally, we know WO2017097943A1 of June 2, 2017 by Geert Slachmuylders [BE] which describes a gravitational vortex hydraulic turbine assembly in which a hydraulic turbine is arranged below the bottom of a vortex basin with a tangential opening into which the incoming flow is introduced.
Il est connu d’obtenir une énergie, par exemple sous forme électrique, en provoquant la rotation d’une turbine par la circulation d’un fluide parallèlement à son axe de rotation. On sait aussi augmenter la vitesse de rotation de la turbine par une augmentation de la vitesse du fluide la traversant, en jouant sur l’effet Venturi, par exemple en disposant un cône à l’entrée de la turbine et/ou à sa sortie.It is known to obtain energy, for example in electrical form, by causing a turbine to rotate by circulating a fluid parallel to its axis of rotation. It is also known to increase the speed of rotation of the turbine by increasing the speed of the fluid passing through it, by playing on the Venturi effect, for example by placing a cone at the turbine inlet and/or outlet.
Le principal objectif de la présente invention est d’augmenter la vitesse du fluide en provoquant sa rotation autour de l’axe de son déplacement longitudinal, ce qui a l’avantage d’appliquer aux pales du rotor de la turbine une force plus importante puisque cette force croit avec le carré de la vitesse du fluide.The main objective of the present invention is to increase the speed of the fluid by causing it to rotate around the axis of its longitudinal movement, which has the advantage of applying a greater force to the blades of the turbine rotor since this force increases with the square of the speed of the fluid.
Dans certaines versions, trois autres objectifs sont poursuivis :
- limiter l’usure des aubes ou gorges et leur risque de détérioration lorsque le flux comporte des particules solides ou qu’elles tournent à une vitesse telle qu’elle provoque une cavitation dans le cas où le fluide est liquide,
- limiter le bruit provoqué par la rotation de la turbine,
- et ne pas blesser les animaux qui pourraient entrer dans la turbine.In some versions, three other objectives are pursued:
- limit the wear of the blades or grooves and their risk of deterioration when the flow contains solid particles or when they rotate at a speed such as to cause cavitation in the case where the fluid is liquid,
- limit the noise caused by the rotation of the turbine,
- and not to injure animals that could enter the turbine.
L’invention sera bien comprise, et d’autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 9.The invention will be well understood, and other objects, advantages and characteristics thereof will appear more clearly from reading the description which follows, which is illustrated by Figures 1 to 9.
L’invention est un dispositif de production d’énergie de rotation, caractérisé en ce qu’il comprend d’amont en aval :
- un stator 1 comportant une entrée de fluide, et un dispositif dit générateur de vortex 10 ayant pour effet de provoquer un tourbillon dudit fluide dans ledit stator,
- et un rotor 2 dont l’entrée reçoit le flux de fluide sortant du stator 1, comportant un obstacle 20 à la rotation du fluide, afin de faire entrer ledit rotor en rotation sous l’effet de la rotation dudit tourbillon dudit fluide.The invention is a device for producing rotational energy, characterized in that it comprises from upstream to downstream:
- a stator 1 comprising a fluid inlet, and a device called a vortex generator 10 having the effect of causing a swirl of said fluid in said stator,
- and a rotor 2 whose inlet receives the flow of fluid leaving the stator 1, comprising an obstacle 20 to the rotation of the fluid, in order to cause said rotor to rotate under the effect of the rotation of said vortex of said fluid.
Le principe de la présente invention est de provoquer un tourbillon dans le stator du dispositif, et d’utiliser ce tourbillon pour faire tourner un rotor afin d’obtenir une énergie de rotation.The principle of the present invention is to cause a vortex in the stator of the device, and to use this vortex to rotate a rotor in order to obtain rotational energy.
Ce stator peut être un tuyau souple ou rigide, dont le diamètre peut être plus large en amont qu’en aval pour bénéficier de l’effet Venturi. Ce stator peut aussi être précédé en amont par un collecteur 4 dont la sortie est de préférence cylindrique mais dont l’entrée peut être plus grande et de forme quelconque.This stator can be a flexible or rigid pipe, the diameter of which can be larger upstream than downstream to benefit from the Venturi effect. This stator can also be preceded upstream by a collector 4 whose outlet is preferably cylindrical but whose inlet can be larger and of any shape.
Dans le cas d’usage du dispositif selon l’invention comme hydrolienne, ce stator ou la partie amont dénommée collecteur qui lui est associée comporte avantageusement une partie basse 6 lestée pour se placer au fond de l’eau, et une partie haute munie d’un flotteur 5 pour l’élever et ouvrir l’entrée d’eau dans le collecteur. L’entrée du collecteur est avantageusement munie d’une grille inclinée par rapport à une perpendiculaire à l’axe longitudinal du dispositif, pour que les corps étrangers présents dans le fluide soient évacués vers l’extérieur de l’entrée. Sur les figures 5 et 6, cette grille dévie les corps étrangers vers le haut.In the case of using the device according to the invention as a hydro turbine, this stator or the upstream part called collector associated with it advantageously comprises a lower part 6 weighted to be placed at the bottom of the water, and an upper part equipped with a float 5 to raise it and open the water inlet into the collector. The inlet of the collector is advantageously equipped with a grid inclined relative to a perpendicular to the longitudinal axis of the device, so that the foreign bodies present in the fluid are evacuated to the outside of the inlet. In Figures 5 and 6, this grid deflects the foreign bodies upwards.
Ce stator peut être muni d’une ou plusieurs hélices classiques, mais dans une version préférée, il est muni d’aubes de turbine ou de gorges qui peuvent être solidaires de sa paroi, pour faire tourbillonner le fluide autour de l’axe de son déplacement longitudinal. Avantageusement, ces aubes laissent passer librement le fluide longitudinalement dans la partie centrale du stator.This stator may be provided with one or more conventional propellers, but in a preferred version, it is provided with turbine blades or grooves which may be integral with its wall, to swirl the fluid around the axis of its longitudinal movement. Advantageously, these blades allow the fluid to pass freely longitudinally in the central part of the stator.
Ce stator est avantageusement immobile en rotation, pour que les animaux qui le traversent ne risquent pas de se blesser sur ses hélices, aubes ou gorges.This stator is advantageously immobile in rotation, so that animals crossing it do not risk injuring themselves on its propellers, blades or grooves.
Dans le même objectif, ces hélices, aubes ou gorges peuvent être arrondies à l’entrée du stator. Le stator laisse avantageusement passer le fluide dans sa partie centrale sans qu’il rencontre d’obstacle.For the same purpose, these propellers, blades or grooves can be rounded at the entrance of the stator. The stator advantageously allows the fluid to pass through its central part without it encountering any obstacle.
Le pas des hélices, aubes ou gorges peut diminuer progressivement d’amont en aval pour accélérer la vitesse de rotation du fluide au fur et à mesure de son passage dans le stator.The pitch of the propellers, blades or grooves can gradually decrease from upstream to downstream to accelerate the rotation speed of the fluid as it passes through the stator.
L’incidence des hélices, aubes ou gorges par rapport à l’axe longitudinal du stator peut augmenter progressivement d’amont en aval pour tenir compte de la vitesse de rotation croissante du fluide au fur et à mesure de son entrée dans le stator.The incidence of the propellers, blades or grooves relative to the longitudinal axis of the stator can increase progressively from upstream to downstream to take into account the increasing rotational speed of the fluid as it enters the stator.
A la différence de ce qui est décrit par le document précité WO2010109169A2, le rotor 2 peut tourner par rapport au stator 1, et il est mis en rotation par la rotation du fluide. Cela est rendu possible parce qu’il comprend des obstacles à la rotation du fluide.Unlike what is described by the aforementioned document WO2010109169A2, the rotor 2 can rotate relative to the stator 1, and it is rotated by the rotation of the fluid. This is made possible because it comprises obstacles to the rotation of the fluid.
L’obstacle peut être une ou plusieurs hélices classiques mais avantageusement, il s’agit d’aubes ou gorges de forme de préférence hélicoïdale dont l’incidence par rapport à l’axe longitudinal diminue progressivement d’amont en aval pour tenir compte de la vitesse de rotation décroissante du fluide au fur et à mesure de son entrée dans le rotor.The obstacle may be one or more conventional propellers but advantageously, they are blades or grooves of preferably helical shape whose incidence relative to the longitudinal axis decreases progressively from upstream to downstream to take into account the decreasing rotation speed of the fluid as it enters the rotor.
Avantageusement, ces aubes laissent passer librement le fluide longitudinalement dans la partie centrale du rotor.Advantageously, these blades allow the fluid to pass freely longitudinally in the central part of the rotor.
Il est possible de disposer à l’intérieur du stator et/ou du rotor un corps central 9 pour qu’il n'y ait pas de chemin linéaire permettant au fluide de s’écouler en ligne droite, et l’oblige à emprunter les canaux en spirale formés par les aubes ou gorges hélicoïdales et ce corps central. Dans une version perfectionnée représentée à la
La rotation du rotor par rapport au stator peut entraîner un générateur électrique, de façon à produire de l’électricité. La
Le stator et le rotor peuvent être distants l’un de l’autre, reliés par un tube solide ou rigide.The stator and rotor can be spaced apart, connected by a solid or rigid tube.
Dans le cas d’usage du dispositif comme hydrolienne, le rotor peut ainsi être disposé sur la berge d’une rivière ou sur un bateau pour être plus facilement entretenu. Son extrémité aval peut alors être reliée à la rivière ou à la mer par un autre tuyau.In the case of using the device as a hydro turbine, the rotor can be placed on the bank of a river or on a boat to be more easily maintained. Its downstream end can then be connected to the river or the sea by another pipe.
Aussi dans ce cas d’usage du dispositif comme hydrolienne, cette rotation peut aussi être utilisée pour pomper directement l’eau dans laquelle se trouve le rotor et la faire remonter à un niveau supérieur à celui dans laquelle se trouve ce dispositif.Also in this case of using the device as a hydro turbine, this rotation can also be used to directly pump the water in which the rotor is located and raise it to a level higher than that in which this device is located.
Le dispositif selon l’invention peut être muni à son extrémité aval d’une troisième partie en aval du rotor dite sortie 3, s’élargissant d’amont en aval, pour augmenter la vitesse de sortie du fluide en sortie du rotor.The device according to the invention can be provided at its downstream end with a third part downstream of the rotor called outlet 3, widening from upstream to downstream, to increase the outlet speed of the fluid leaving the rotor.
Cette partie 3 peut aussi rendre le dispositif utilisable lorsque le courant du fluide s’inverse. On obtient alors un moyen de création d’énergie par les courants de marée qui peuvent s’inverser, mais on ne peut plus jouer sur la variation d’incidence des pales ou aubes du rotor.This part 3 can also make the device usable when the fluid flow reverses. We then obtain a means of creating energy by the tidal currents which can reverse, but we can no longer play on the variation of incidence of the rotor blades or vanes.
Le principe de la présente invention s’applique aussi bien aux hydroliennes qu’aux éoliennes. Dans ce second cas, le dispositif est avantageusement muni d’une aile de cerf-volant 40, et le collecteur d’entrée 4, qui utilise l’effet venturi pour accélérer le fluide, peut alors être en tissu. L’ensemble peut être fixé par un câble en haut d’un mât qui est vertical lorsqu’il n’y a pas de vent, mais qui peut s’incliner élastiquement ensuite sous l’effet de la traction du dispositif en fonctionnement. Le câble s’enroule pour maintenir le générateur en haut du mât par temps calme, mais dès que le vent souffle, il se déroule élastiquement ou par un moteur asservi à une mesure de la vitesse du vent ou à la force de traction du câble, pour permettre au générateur de s’élever afin de bénéficier des vents plus forts et plus réguliers en altitude. En supplément de ne pas risquer de blesser les oiseaux, cette éolienne est aussi beaucoup plus silencieuse que celles à pales que l’on connait, ce qui devrait favoriser leur acceptation par le public.The principle of the present invention applies to both hydro turbines and wind turbines. In the latter case, the device is advantageously equipped with a kite wing 40, and the inlet collector 4, which uses the venturi effect to accelerate the fluid, can then be made of fabric. The assembly can be fixed by a cable at the top of a mast which is vertical when there is no wind, but which can then tilt elastically under the effect of the traction of the device in operation. The cable is wound to keep the generator at the top of the mast in calm weather, but as soon as the wind blows, it unwinds elastically or by a motor controlled by a measurement of the wind speed or the traction force of the cable, to allow the generator to rise in order to benefit from the stronger and more regular winds at altitude. In addition to not risking injuring birds, this wind turbine is also much quieter than those with blades that we know, which should promote their acceptance by the public.
Les dispositifs selon l’invention peuvent être assemblés en série comme illustré par les figures 6 et 7 ou en parallèle comme illustré par les figures 8 et 9. Deux dispositifs assemblés en parallèle ont avantageusement des stators provoquant des tourbillons de sens de rotation opposés de telle sorte que l’ensemble n’est pas soumis à un moment de rotation par le passage du fluide. Ceci est illustré par la
L’invention est aussi le procédé consistant à générer une énergie de rotation par un dispositif selon l’invention.The invention is also the method of generating rotational energy by a device according to the invention.
La principale application de la présente invention est la conversion de l’énergie des courants d’eau d’air et de plasma en électricité.The main application of the present invention is the conversion of energy from air, water and plasma streams into electricity.
Claims (10)
- un stator (1) comportant une entrée de fluide, et un dispositif dit générateur de vortex (10) ayant pour effet de provoquer un tourbillon dudit fluide dans ledit stator,
- et un rotor (2) dont l’entrée reçoit le flux de fluide sortant du stator (1), comportant un obstacle (20) à la rotation du fluide, afin de faire entrer ledit rotor en rotation sous l’effet de la rotation dudit tourbillon dudit fluide.Rotational energy production device, characterized in that it comprises from upstream to downstream:
- a stator (1) comprising a fluid inlet, and a device called a vortex generator (10) having the effect of causing a swirl of said fluid in said stator,
- and a rotor (2) whose inlet receives the flow of fluid leaving the stator (1), comprising an obstacle (20) to the rotation of the fluid, in order to cause said rotor to rotate under the effect of the rotation of said vortex of said fluid.
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Family Applications (1)
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ST | Notification of lapse |
Effective date: 20241006 |