METTANT EN OEUVRE UN TEL DISPOSITIF DE TURBINAGE

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention concerne un dispositif de turbinage dans lequel la force motrice pour entraîner une turbine est générée par une chute d'eau.

Plus particulièrement, dans le dispositif de turbinage de l'invention, la chute d'eau est formée en eaux pleines en exploitant l'énergie d'un courant localisé.

L'invention trouve en particulier application dans la production d'électricité par la force hydraulique et permet d'améliorer la production d'une installation de production d'hydroélectricité conventionnelle mettant en œuvre un réservoir d'eau.

ETAT DE L'ART

La recherche de l'exploitation des forces de la nature pour produire une énergie mécanique utilisable pour les activités humaines est très ancienne. L'eau en écoulement des rivières et le vent ont au cours de l'histoire donné lieu à de nombreuses inventions qui sont aujourd'hui largement mises en œuvre pour répondre aux besoins continûment croissants d'énergie électrique des sociétés modernes.

La force motrice de l'eau est de nos jours encore considérée comme une source d'énergie renouvelable qui présente des qualités appréciées en termes de continuité de production et en termes de stockage. On connaît les turbines au fil de l'eau qui sont immergées pour constituer des hydroliennes.

De telles hydroliennes fonctionnent avec la force du courant qui entraîne, grâce à une roue à aubes ou à une turbine, un générateur d'électricité.

Les puissances produites par ce type de turbines sont donc liées directement à la vitesse du courant qui détermine le débit qui peut traverser la turbine.

Il est également connu d'utiliser un tube à effet Venturi pour exploiter un débit d'eau.

La demande internationale WO2016/046689 par exemple divulgue un compresseur d'air mettant en œuvre un tel tube.

Egalement, la demande de brevet espagnol ES 2 373 892 divulgue un système au moins partiellement immergé, entraîné par un courant d'eau traversant un tube primaire à effet Venturi comprenant un rétrécissement, et pouvant fournir du travail à une turbine placée dans un tube secondaire dans le but, par exemple, de produire de l'électricité.

On connaît également les turbines alimentées par l'énergie liée à des chutes d'eau. En effet, l'énergie apportée par une masse d'eau est d'autant plus importante que la hauteur de chute est élevée. Outre la puissance disponible, une hauteur de chute élevée est favorable au rendement d'une installation hydroélectrique.

Pour réguler le débit des chutes d'eau et pour stocker l'eau afin de disposer d'une réserve d'énergie utilisable, il est bien connu de construire des barrages artificiels créant des réservoirs dans lesquels l'eau est stockée puis est prélevée pour être acheminée vers des turbines hydrauliques placées à un niveau inférieur au niveau de l'eau dans le réservoir, cette différence de niveau constituant la hauteur de la chute.

De tels barrages et les réservoirs associés ne sont cependant pas sans inconvénients qui freinent aujourd'hui l'exploitation de nouveaux sites.

En effet, la densification du peuplement humain dans les zones qui seraient inondées en cas de construction d'un barrage rend de plus en plus difficile la sélection de nouveaux sites de production hydroélectrique qui seraient économiquement rentables.

En outre de telles installations ne sont pas sans poser des problèmes écologiques en perturbant le biotope de la flore et de la faune locale.

Ainsi, dans les pays soucieux de préserver l'écosystème aquatique et d'organiser la gestion de l'eau, il est maintenu au niveau d'un barrage un débit réservé non turbiné, en général de l'ordre de 10 % du débit moyen du barrage.

Ce débit non turbiné doit être assuré sans obstacle pour être ichtyo compatible.

Dans ces situations, il résulte directement que 10 % de la production possible d'énergie par un barrage ne peut pas être exploitée.

Il existe également des cas d'aménagements de fleuves ou rivières, barrages de régulation, écluses qui mettent en œuvre des chutes d'eau de moyenne hauteur qui sont inexploitées, ou peu exploitées, pour produire de l'énergie en raison d'une exploitation considérée comme économiquement non rentable ou difficilement compatible avec la vocation première de l'aménagement.

Cependant ces aménagements restent soumis aux mêmes obligations de maintenir un débit réservé qui n'est pas exploité et de leurs compatibilités avec la faune aquatique.

Dans le cas d'un barrage avec turbine intégrée, les poissons ne peuvent pas passer dans le sens contraire au courant à travers la turbine, de même pour la descente, même si c'est morphologiquement possible avec le courant et hormis les accidents.

Ceci oblige généralement à prévoir une échelle à poissons pour la montaison et l'avalaison des poissons en période de migration. L'impact écologique de ces échelles est important lors de la construction d'une part, inesthétique d'autre part et perdure jusqu'à une éventuelle démolition en cas de non usage. EXPOSE DE L'INVENTION

Le dispositif de turbinage selon la présente invention vise à produire une énergie mécanique qui respecte les contraintes liées au respect de la faune aquatique. Dans un mode de mise en œuvre, le dispositif de turbinage permet de valoriser énergétiquement le débit réservé d'une installation hydraulique dans le respect des obligations techniques et légales, et des contraintes écologiques, qui s'imposent à ce débit réservé.

A ces fins, le dispositif de turbinage, destiné à être entraîné par un écoulement d'eau d'un réservoir, comporte :

- un tube de Venturi comportant un convergent d'entrée d'eau, un divergent de sortie d'eau et un col situé entre le convergent et le divergent ;

- un premier volume, comportant une paroi latérale, dont une partie inférieure communique avec une partie intérieure du tube de Venturi dans une zone du col, et dont une partie supérieure comporte une ouverture supérieure et une ouverture d'aspiration ;

- un deuxième volume, comportant une paroi latérale, dont une partie supérieure, destinée à être immergée sous une surface du réservoir, comporte une prise d'eau et dont une partie inférieure est ouverte sur l'ouverture supérieure du premier volume ;

- un troisième volume, comportant une paroi latérale, dont une partie inférieure communique avec le premier volume par l'ouverture d'aspiration du premier volume et comporte une prise d'air destinée à introduire de l'air dans le troisième volume.

En outre, dans le dispositif de turbinage un ensemble turbine est agencé dans le deuxième volume, une turbine de l'ensemble turbine déterminant une section de passage d'eau depuis le deuxième volume vers le premier volume, et les parois latérales de chacun des premier volume, deuxième volume et troisième volume déterminent des volumes étanches, hors les ouvertures prévues pour les communications entre les différents volumes et le tube de Venturi, pour l'admission d'air et pour la prise d'eau.

Il est ainsi constitué un dispositif de turbinage dans lequel un écoulement d'eau devant être maintenu sans obstacle est mis à profit pour générer une chute intérieure au dispositif de turbinage, chute entraînant la turbine.

Dans des formes de réalisation particulières, le dispositif de turbinage comporte les caractéristiques additionnelles suivantes, prises seules ou en combinaison dans la mesure où elles sont techniquement opérables :

- le premier volume comporte un clapet supérieur d'isolement et ou de régulation agencé pour contrôler un flux d'eau entre la prise d'eau et l'ensemble turbine ;

- le premier volume comporte d'un clapet inférieur d'isolement et ou de régulation agencé pour contrôler un flux d'eau traversant ledit premier volume en direction du tube de Venturi ;

- la prise d'eau comporte une grille de filtration ;

- la grille de filtration comporte un dispositif de nettoyage comportant un dégrilleur dont un couteau racloir est agencé pour balayer une surface de ladite grille de filtration ;

- la prise d'air comporte une vanne de régulation d'entrée d'air.

- la prise d'air comporte une conduite d'air dont une extrémité proximale débouche dans le troisième volume et dont une extrémité distale, opposée à l'extrémité proximale sur ladite conduite d'air, débouche au-dessus d'une surface du réservoir ;

- la conduite d'air est une conduite souple dont l'extrémité distale est maintenue au dessus de la surface du réservoir par un flotteur ;

- la prise d'air comporte des moyens pour délivrer de l'air à une pression supérieure à la pression atmosphérique.

- le dispositif de turbinage comporte un ou des réservoirs de ballast qui assure au dispositif de turbinage une position immergée stable lorsque le ou les réservoirs de ballast sont remplis d'eau, et qui assure au dispositif de turbinage une flottabilité lorsque le ou les réservoirs de ballast sont vides d'eau et plein d'air ;

- l'ensemble turbine comporte une génératrice électrique couplée mécaniquement à la turbine dudit ensemble turbine. L'invention concerne également une installation hydraulique de production d'énergie, comportant un réservoir d'eau et un écoulement d'eau du réservoir déterminant une hauteur de chute entre une surface du réservoir et l'écoulement, et mettant en œuvre au moins un dispositif de turbinage selon l'invention tel que :

- l'axe YY' du tube de Venturi est orienté suivant la direction de l'écoulement de sorte que l'eau de l'écoulement entre dans le tube de Venturi par le convergent et ressorte par le divergent ;

- la prise d'eau est immergée sous la surface du réservoir ;

- une extrémité distale de la prise d'air débouche à l'air libre.

Suivant des formes particulières de réalisation, dans l'installation hydraulique :

- le réservoir (R) est une réserve d'eau résultant d'un barrage, et ou ;

- l'écoulement incorpore un débit réservé du barrage, et ou ;

- le dispositif de turbinage est immergé dans le réservoir en reposant sur un fond du réservoir, ou est agencé dans une structure du barrage.

- Dans une autre forme de réalisation, l'installation hydraulique de production d'énergie comporte au moins un dispositif de turbinage conforme à l'invention et le réservoir est formé par un cours d'eau en écoulement, ou un milieu marin comportant un courant naturel. L'axe YY' du tube de Venturi est orienté suivant la direction de l'écoulement, ou du courant naturel, de sorte qu'un flux de l'eau de l'écoulement, ou du courant naturel, entre dans le tube de Venturi par le convergent et ressorte par le divergent.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

Le dispositif est décrit ci-après en regard des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent des formes de réalisation non limitatives dans le cas particulier d'un barrage artificiel :

Figure 1 : une vue schématique du dispositif de turbinage agencé pour la production d'électricité ;

Figure 2 : une vue schématique de l'agencement du générateur électrique associé au dispositif de turbinage de la figure 1 ;

Figure 3 : une vue schématique illustrant le détail d'un mode de réalisation d'un dégrilleur ;

Figure 4 ; une représentation schématique d'un exemple de nouveau concept de barrage de production hydroélectrique incorporant dans sa structure le dispositif de turbinage suivant l'invention.

Sur les dessins les différents éléments du dispositif de turbinage et de son environnement ne sont pas représentés à l'échelle.

DESCRIPTION DETAILLEE

Sur la figure 1 , on a représenté un dispositif de turbinage selon la présente invention, installé sur une chute d'eau formée au moyen d'un barrage B de retenue. Cette forme de réalisation et le mode de mise en œuvre correspondant sont illustratifs et aucunement limitatifs de l'invention.

Dans la suite de la description il sera utilisé les expressions au-dessus et en-dessous, ou des mots ou expressions équivalents pour désigner des positions relatives, dans le sens commun qui leurs serait donné par un observateur du dispositif de turbinage en situation fonctionnelle, étant en particulier compris que l'invention se situe dans le domaine de l'énergie hydraulique et de son utilisation à la production d'énergie, domaine dans lequel la gravité et les écoulements de fluides jouent un rôle essentiel.

De manière conventionnelle, le barrage B, généralement construit dans le lit d'un cours d'eau, provoque la formation d'un réservoir R dont le remplissage est assuré par les eaux de surface du bassin versant en amont dudit barrage.

Suivant une caractéristique du barrage B, il est formé une hauteur de chute H par rapport à une prise d'eau, dans cet exemple correspondant sensiblement à la hauteur dudit barrage. Le barrage possède, dans la forme de réalisation illustrée, une conduite de décharge E permettant la formation d'un écoulement de l'eau depuis le réservoir vers un point situé en dessous d'une surface S supérieure du réservoir.

La conduite de décharge E est dans le cas général pourvue d'une vanne d'arrêt V qui permet de contrôler l'écoulement dans ladite conduite de décharge, en particulier de permettre ledit écoulement ou de l'interdire en ouvrant ou en fermant ladite vanne.

La conduite de décharge E correspond avantageusement, mais non nécessairement, à une conduite mise en œuvre pour maintenir un débit réservé imposé par des normes, des obligations légales ou administratives, ou un cahier des charges du réservoir.

Dans le cas de l'invention, avantageusement la conduite de décharge E prélève l'eau dans une zone profonde du réservoir, par exemple sensiblement au niveau d'un fond F du réservoir près du barrage B et rejette l'eau prélevé également dans un point bas pour maintenir une pression hydrostatique aussi élevée que possible.

Ce choix avantageux permet de créer une hauteur maximale de la colonne d'eau entre la surface du réservoir et une captation de l'eau traversant le dispositif de turbinage comme il sera compris ultérieurement dans la description et une vitesse de l'écoulement dans la conduite de décharge E aussi élevée que possible conformément à la formule de Torricelli.

Le dispositif de turbinage, dans l'exemple de forme décrite, est posé sur un fond F du réservoir dans lequel il est immergé en amont du barrage B.

Toujours en référence à la figure 1 , le dispositif de turbinage comporte :

- un support 18 assurant une interface mécanique entre le fond F du réservoir et la partie fonctionnelle du dispositif de turbinage afin d'en assurer la stabilité requise ;

- un tube de Venturi 12, agencé avec un axe orienté sensiblement suivant un axe horizontal YY' ;

- un premier volume 107B, représenté cylindrique d'axe vertical XX' sur la figure 1 , de mise en dépression ; - un ensemble turbine 10 ;

- un deuxième volume 107H, représenté cylindrique d'axe vertical XX' sur la figure 1 , d'arrivée d'eau à destination de l'ensemble turbine ;

- un troisième volume 141 , représenté cylindrique d'axe vertical XX' sur la figure 1 , enveloppant le deuxième volume 1 07H ;

- une prise d'eau 14 pour alimenter en eau du réservoir R le deuxième volume 1 07H ;

- une prise d'air 1 6, depuis la surface S du réservoir dans l'exemple illustré, vers le troisième volume 141 .

Chacun des premier, deuxième et troisième volumes comporte une enveloppe externe en déterminant une forme et une capacité, la dite enveloppe externe comportant des ouvertures avec le milieu ambiant dont le détail est exposé ci-après dans le contexte de l'agencement entre elles des différentes parties du système de turbinage.

Le tube de Venturi 1 2 présente une architecture connue d'un tel tube qui, en suivant le sens de l'écoulement d'un fluide, présente un convergent 121 suivi d'un divergent 122, lesquels convergent et divergent sont raccordés au niveau d'un col.

Dans le cas présent, une sortie du divergent 122 est raccordé à la conduite E de sorte que l'eau passant dans ladite conduite, forcée par la pression hydrostatique liée à la hauteur de chute H, traverse le tube de Venturi suivant sa direction axiale.

Le premier volume 107B comporte une ouverture de décharge inférieure 1 23 par laquelle ledit premier volume est ouvert sur l'intérieur du tube de Venturi au niveau du col.

Le premier volume 107B comporte une ouverture d'aspiration 108, située au-dessus de l'ouverture de décharge inférieure, par laquelle ledit premier volume communique avec le troisième volume 141 .

Le premier volume 107B comporte également une ouverture de recharge 1 09 situé au-dessus de l'ouverture d'aspiration 108, typiquement à une extrémité supérieure dudit premier volume.

L'ensemble turbine 10 est agencé au-dessus du premier volume 107B de sorte qu'une sortie de dudit ensemble turbine, par laquelle l'eau traversant la turbine est éjectée, correspond à l'ouverture de recharge dudit premier volume.

Le deuxième volume 1 07H comporte une ouverture d'éjection 110 située dans une partie inférieure dudit deuxième volume. Ladite ouverture d'éjection correspond également à une entrée de l'ensemble turbine 10.

De cet agencement, il ressort que le deuxième volume 107H communique avec le premier volume 107B par l'ensemble turbine 10, et que en conséquence l'eau, située dans ledit deuxième volume, lorsqu'elle s'écoule dans ledit premier volume, traverse ledit ensemble turbine.

Le deuxième volume 1 07H comporte une ouverture d'alimentation 112 située dans une partie supérieure dudit deuxième volume.

Ladite ouverture d'alimentation est associée à une prise d'eau 14, en pratique pourvue d'une grille 142 qui permet à l'eau du réservoir R de pénétrer dans le deuxième volume 107H par l'ouverture d'alimentation 112 en filtrant les débris pouvant être transportés par le flux d'eau et éviter leur entrée dans ledit deuxième volume.

Le troisième volume 141 , dont la forme d'ensemble cylindrique est agencée coaxiale avec le deuxième volume 107H pour contenir ledit deuxième volume, communique dans une partie inférieure du dit troisième volume avec une partie supérieure du premier volume 107B.

Plus particulièrement l'ouverture d'aspiration 108 forme des ouïes dans une paroi du premier volume dans une zone dépressionnaire de l'écoulement de l'eau traversant ledit premier volume de sorte que l'eau potentiellement contenue dans le troisième volume 141 soit aspirée par lesdites ouïes, comme l'illustrent les flèches représentées sur la figure 1 .

La prise d'air 16 comporte une conduite 161 débouchant à une extrémité distale 163 du troisième volume 141 dans l'atmosphère de sorte à permettre une entrée d'air à la pression atmosphérique et débouchant à une extrémité proximale 1 64 du troisième volume 141 dans ledit troisième volume de sorte que de l'air entrant par l'extrémité distale ressorte dans le troisième volume par l'extrémité proximale. Dans une forme de réalisation, la prise d'air 16 comporte une vanne V3 de régulation d'entrée d'air, par exemple située près de l'extrémité proximale 164 pour intégrer son installation à la structure du dispositif de turbinage.

Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 1 , il est agencé une vanne clapet inférieure V2 qui dans une position fermée obture le premier volume 1 07B de sorte qu'un écoulement vertical de l'eau suivant l'axe dudit premier volume est interrompu et qui dans une position plus ou moins ouverte autorise un tel écoulement en permettant le cas échéant d'en réguler le débit.

De manière similaire, il est également agencé une vanne clapet supérieure V1 qui dans une position fermée obture le deuxième volume 1 07H de sorte qu'un écoulement vertical de l'eau, vers le premier volume 107B, suivant l'axe dudit deuxième volume est interrompu et qui dans une position plus ou moins ouverte autorise un tel écoulement en permettant le cas échéant d'en réguler le débit.

La figure 2 illustre schématiquement un exemple d'ensemble turbine 10 adapté au cas de la production d'électricité. Dans cet exemple, une génératrice 11 de courant électrique est associée à une turbine 110 dont un rotor 104 est couplé à un rotor 101 de la génératrice.

Une structure fixe supporte un stator 102 de la génératrice pour maintenir un entrefer 103 avec le rotor de ladite génératrice, ceci de façon connue. Un axe XX' de rotation des parties tournantes de l'ensemble turbine est vertical, les dites parties tournantes étant maintenues libres en rotation par rapport à la structure fixe.

La turbine 110 est en elle même d'une forme conventionnelle qui sera adaptée au cas particulier du système de turbinage considéré, en particulier prenant en compte ses conditions de fonctionnement, tel que le débit et la hauteur de chute.

La turbine peut être du type à écoulement axial. La turbine peut être du type à écoulement radial.

Dans la forme illustrée sur la figure 2, la génératrice 11 est placée au- dessus de la turbine 110 et avec un rotor 101 intérieur. Cependant cet exemple n'est pas limitatif et l'homme du métier pourra appliquer toute forme connue de génératrice et de couplage entre la génératrice et la turbine qu'il considérera adaptés en fonction de ses contraintes : dimensions, refroidissement, étanchéité ...

Les accessoires du type paliers, guidages, carters de protection de l'ensemble rotor/stator, les moyens de fixation sur le châssis 18 ne sont pas représentés, étant à la portée de l'homme de l'art et dépendant de la configuration du lieu.

Le châssis 1 8 est schématiquement représenté sous forme d'une structure métallique 181 avec des pieds 182 reposant sur le fond F du réservoir R, avantageusement sur une plate-forme, non représentée, construite à cet effet pour assurer au dispositif de turbinage une position précise et stable pour laquelle il a été conçu.

Le châssis 18 supporte l'ensemble des autres éléments constitutifs du dispositif de turbinage qui vient d'être décrit de façon à constituer un ensemble monolithique.

De façon avantageuse, il est prévu des moyens de maintien au fond du réservoir sous forme de lests 183 et d'un ancrage au sol éventuel, non représenté.

Avantageusement un ou des réservoirs de ballast 185 sont formés dont le remplissage avec de l'eau, et la vidange sont contrôlés de façon à immerger et à émerger le dispositif de turbinage par remplissage, respectivement vidange, desdits réservoirs de ballast.

Dans ce mode de réalisation, lors de la vidange des réservoirs de ballast 185, l'eau est remplacé par de l'air et, par un dimensionnement adapté du volume desdits réservoir de ballast, la poussée d'Archimède produite assure le flottage du dispositif de turbinage.

De tels réservoirs de ballast 185 sont par exemple, comme illustré, réalisés sous le troisième volume 141 par un prolongement d'une paroi dudit troisième volume se poursuivant vers la bas jusqu'au châssis 18. Bien évidemment des cloisons séparent de manière étanche les différents volumes entre eux et avec le milieu ambiant. Cette paroi prolongée du troisième volume est en mesure de servir de structure verticale principale sur laquelle peuvent se fixer solidement les différentes parties du dispositif de turbinage, par exemple par des nervures et renforts non représentés.

Un tel agencement permet d'amener le dispositif de turbinage à flotter à la surface S du réservoir, sensiblement à la verticale de la position fonctionnelle, pour une intervention légère ou une inspection de routine, sans qu'il soit nécessaire de faire usage de moyens de levage complexes.

Dans tous les cas, les ancrages et réservoirs de ballast doivent permettre la mise au sec du dispositif de turbinage pour des opérations plus ou moins complexes de maintenance ou de réparation.

La flottabilité du dispositif de turbinage, dont les réservoirs de ballast ont été remplis d'air, permet de déplacer aisément le dispositif de turbinage, par remorquage par exemple, à la surface du réservoir vers des moyens de levage, non représentés, ou vers une cale sèche, non représentée. A ces fins, le dispositif de turbinage comportera autant que de besoins des anneaux ou des bollards pour être remorqué et levé en cas de besoins. Fonctionnement du dispositif de turbinage.

En complément de la précédente description détaillée d'une forme de réalisation de l'invention, la description à suivre du fonctionnement du dispositif de turbinage permet d'en comprendre plus précisément l'importance de certains éléments qui seront utiles à l'homme du métier pour en comprendre les diverses formes de réalisation possibles en reprenant les principes.

La figure 1 illustre le dispositif de turbinage décrit précédemment dans un environnement assurant son fonctionnement.

Comme il est représenté schématiquement sur cette figure 1 , le dispositif de turbinage est immergé dans un réservoir R de sorte que la prise d'eau 14 se trouve sous la surface S dudit réservoir. Cette prise d'eau 14 est donc alimentée en eau de manière continue.

L'extrémité distale 163 de la prise d'air est maintenue à l'air libre au- dessus de la surface du réservoir par un schnorchel ou un autre système équivalent, par exemple au moyen d'un flotteur 162 dans le cas d'une conduite 161 souple ou articulée.

Le divergent 122 du tube de Venturi est raccordé à la conduite de décharge E de sorte que, la vanne d'arrêt V étant ouverte, le flux d'eau, forcé dans la dite conduite de décharge par la pression hydrostatique résultant de la hauteur de chute H, traverse le tube de Venturi 12 en pénétrant par le convergent 121 ouvert dans le réservoir R.

Du fait de ce flux d'eau traversant le tube de Venturi, il se forme de manière connue une dépression dans la section du col, dépression résultant de l'accélération de l'écoulement dans cette section.

Cette dépression a pour effet d'aspirer l'eau qui se trouve dans le premier volume 107H dés lors que la vanne clapet inférieure V2 est ouverte et, par continuité des volumes communiquant par les ouïes, aspire également l'eau et ou de l'air qui se trouve dans le troisième volume 141 lorsque de l'air est admis par la prise d'air 16, ce qui suppose que la vanne V3 de régulation d'entrée d'air, si une telle vanne est mise en œuvre, est ouverte.

Le niveau d'eau dans ledit troisième volume diminue en conséquence, l'espace libéré étant alors occupé par l'air admis à la pression atmosphérique par la prise d'air 16.

L'aspiration d'eau par le tube de Venturi cessera lorsque l'équilibre des pressions sera atteint ou que toute l'eau aura été aspirée dans le premier volume et dans le troisième volume, ainsi que dans le deuxième volume 107H dont l'eau se déverse par gravité dans le premier volume 107B, ce pour autant que la vanne clapet supérieure V2 est maintenue fermée.

Lorsque la vanne clapet supérieure V2 est également ouverte, l'eau admise par la prise d'eau 14 dans le deuxième volume 107H maintien ce dernier plein en compensant le volume aspiré dans le premier volume 107B.

Dans ce mouvement descendant de l'eau à travers le second volume 107H puis le premier volume 107B, il est produit un effet d'aspiration vers le premier volume 107B depuis le troisième volume 141 au travers des ouïes laissant lesdits premier et troisième volume communiquer qui maintient un vide d'eau dans le troisième volume 141 , et aspire de l'air dudit troisième volume dans l'écoulement d'eau du premier volume 107B, ce qui a pour conséquence d'amener et maintenir la pression dans le premier volume 107B, sous l'ensemble turbine 140, à une valeur voisine de la pression atmosphérique.

II est ainsi formé au sein du dispositif de turbinage une chute d'eau dont l'eau traversant verticalement le deuxième volume 107H génère une force motrice reprise par la turbine de l'ensemble turbine 10, qui dans le cas exposé produit une énergie électrique au moyen de la génératrice couplée à la turbine.

La vanne clapet inférieure V2 et ou la vanne clapet supérieure V1 sont avantageusement mises en œuvre pour réguler le fonctionnement du dispositif de turbinage, et avantageusement pour gérer des phases d'arrêt et de démarrage dudit dispositif de turbinage.

La vanne clapet inférieur V2 assure le pilotage de l'alimentation en eau aspirée par le tube de Venturi 12, en obturant plus ou moins une section du premier volume 107B.

La vannes clapet supérieure V1 permet de régler le débit de l'eau entrant dans le deuxième volume 107H, et à l'arrêt du dispositif d'isoler ledit deuxième volume du réservoir R.

La grille 143, comme représenté sur la figure 3, peut comporter un dégrilleur sous forme d'un couteau racleur 144, monté tournant sur un axe de révolution de ladite grille, afin de racler une paroi de ladite grille et éviter son obstruction par des objets indésirables flottants. Une motorisation, non représentée, entraîne avantageusement ce couteau racleur.

L'aspiration continue d'air depuis le troisième volume lorsque le dispositif est en fonctionnement a aussi pour conséquence de produire une surface d'échange importante entre des bulles d'air et l'eau entraînant l'air aspiré, ce qui favorise l'oxygénation de l'eau favorable au développement de la vie aquatique.

Il est ainsi possible de produire de l'énergie, notamment électrique, tout en étant parfaitement ichtyo compatible, et en limitant le besoin des échelles à poissons. L'énergie produite au moyen du dispositif de turbinage de l'invention vient se cumuler à une production primaire d'énergie par les moyens conventionnels mis en œuvre par le barrage B, si ledit barrage comporte de tels moyens, sans affecter la dite production primaire et permet ainsi d'améliorer le rendement global du barrage.

En outre l'énergie produite par le dispositif de turbinage de l'invention permet d'utiliser une partie de l'eau du débit réservé sans affecter le passage laissé libre pour la faune qui peut traverser sans obstacle le tube de Venturi.

Suivant d'autres conditions d'utilisation, le dispositif de turbinage de l'invention est placé dans un courant naturel ou forcé comme seul moyen de production d'énergie, de sorte à maintenir une section de passage du courant d'eau naturel exempt d'obstacle.

Par exemple, le dispositif de turbinage peut être placé en milieu marin dans un courant permanent ou dans un courant de marée pour autant qu'il soit pris soin d'orienter l'axe horizontal YY' suivant la direction du courant.

Par exemple, le dispositif de turbinage peut être placé dans le courant d'un cours d'eau, avec lequel il sera en mesure de produire une énergie sans former un obstacle au déplacement des poissons.

Par exemple, le dispositif de turbinage peut être placé dans un réservoir en amont d'un écoulement alimentant des turbines du barrage afin de produire une énergie supplémentaire sans prélèvement d'eau spécifique. Dans ce type d'installation, il sera pris la précaution de placer le dispositif de turbinage à une distance suffisante des turbines du barrage pour que l'écoulement d'eau ayant traversé ledit dispositif de turbinage soit stabilisé, sans tourbillons critiques, et éviter ou limiter le risque de faire apparaître des phénomènes de cavitation induit par le fonctionnement du dispositif de turbinage.

La figure 4 montre schématiquement en vue de dessus, une forme de mise en œuvre dans laquelle le dispositif de turbinage est intégré dans une structure technique du barrage B.

Dans la forme représentée, le barrage incorpore aussi une installation de production d'énergie hydroélectriques dans laquelle des turbines 90, par exemple des turbines Kaplan à axe vertical, sont également installées de manière conventionnelle placée dans des trompes à eau 91 traversant le barrage de l'amont vers l'aval de l'écoulement.

Dans cette exemple, le tube de Venturi 12 du dispositif de turbinage de l'invention est dimensionné pour délivrer en continu au moins le débit de réserve et le prélèvement d'eau dans le réservoir alimentant le convergent 121 du tube de Venturi est avantageusement placé dans une zone d'accumulation des sédiments 92 qui sont ainsi évacués en continu dans le flux traversant ledit tube de Venturi sans risque d'endommager une turbine. Le dispositif de turbinage de l'invention peut être mis en œuvre pour répondre à des besoins d'énergie localisés, son installation ne nécessitant pas, dans sa version immergée, de travaux de génie civil important ce qui limite son impact écologique.

Un autre avantage du dispositif de turbinage de l'invention est de répondre à des besoins en énergie temporaire, ledit dispositif de turbinage pouvant être arrêté et remis en fonctionnement sans interrompre le flux du débit réservé.

La forme de réalisation décrite, en particulier dans son architecture d'ensemble mettant en œuvre des volumes cylindriques et coaxiaux, présente des avantages en termes de compacité et de masse du dispositif de turbinage.

Cependant toute forme dans laquelle il est mis en œuvre trois volumes interagissant comme dans le cas de l'invention pour produire une chute au moyen d'un tube de Venturi peut également être envisagée.

Par exemple les différents volumes peuvent être agencés différemment, par exemple juxtaposés pour certains ou avec des axes décalés afin de faciliter leur fabrication, leur assemblage et leur inspection.

Les dimensions de chaque élément du dispositif de turbinage seront adaptées à chaque cas d'espèce en fonction de paramètres tels que la hauteur de chute, le débit de réserve, la puissance attendue dudit dispositif de turbinage.

L'agencement de l'ensemble turbine peut également être différent en particulier en fonction du type de turbine mis en œuvre et en fonction du système entraîné par ladite turbine. Bien que l'invention soit particulièrement adaptée à l'entraînement d'une génératrice électrique, il est aussi possible d'entraîner d'autres équipements, par exemple des pompes, d'une manière générale tout équipement pouvant être entraîné par un arbre tournant, avec ou sans réducteur, l'équipement pouvant être monté au plus prés de la turbine, comme dans le cas décrit, ou l'équipement pouvant être installé au-dessus de la surface du réservoir sous réserve de mettre en œuvre un arbre de transmission de la puissance de longueur adaptée.

Dans le dispositif décrit, l'air amené par la prise d'air est à la pression atmosphérique pour une alimentation naturelle du troisième volume.

Dans d'autres formes de réalisation, l'alimentation en air du dispositif de turbinage est forcée. Dans ce cas un compresseur d'air, non représenté sur les dessins, est associé à la prise d'air 16 pour que l'air admis dans le troisième volume 141 soit à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Une telle forme offre des capacités supérieures de régulation par une plage de pression de l'air plus importante. Elle permet également d'assurer un démarrage plus rapide du dispositif de turbinage et de l'adapter à des chutes plus ou moins hautes.

La description détaillée du dispositif de turbinage et son application ont été décrites en regard d'une chute d'eau qui présente des conditions avantageuses pour installer un tel dispositif de turbinage, mais comme déjà précisé, la production d'énergie, électrique ou autre, peut être obtenue de façon identique avec un courant de fond naturel d'un cours d'eau ou marin.

A ce titre, la forme de réalisation illustrée sur la figure 1 n'est pas représentative dans ses proportions et dans les dimensions relatives des différents éléments d'une installation réelle mais seulement d'une représentation fonctionnelle.