BE1008859A6 - Turbine eolienne a pale oscillante ou tournante. - Google Patents

Abstract

L'éolienne proposée ici est du type à axe vertical. Cette invention, évite l'inconvénient majeur de ce type d'éolienne qui est la force négative des pales remontant le vent. La force du vent, est transmise en un moment de force de rotation autour de l'axe vertical (1), par sa pression sur une pale (2) en forme de secteur de cercle. Ce secteur (2) oscille ou tourne dans une fourche (3) autour d'un l'axe horizontal (4). La pale passe de l'autre côté de la fourche (3) à chaque demi-rotation autour de l'axe vertical (1), de façon que le vent entraîne la pale (2) toujours dans le même sens autour de l'axe vertical (1). Ce passage se fait au moment ou la pale (2) est parallèle à la direction du vent. Le mécanisme de passage est constitué d'un deuxième axe horizontal (5) liè à l'axe (4), par des poulies (6 & 7) et une chaîne ou une courroie (8) liant les deux poulies. Deux roues dentées solidaires de l'axe (5) sont entraînées par une crémaillère (10) posée sur une plaque (11), libre par rapport à l'axe vertical (1). Cette plaque est solidaire d'une tige (12) et une plaque (13) permettant l'orientation de la plaque (11) par rapport au vent. Le passage de la pale (2)...

Description

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  Description. 



   Turbine éolienne à pale oscillante ou tournante. 



  Domaine technique. 



  L'invention présentée, fait partie des éoliennes, c'est à dire des machines transformant   F   énergie du vent en électricité, chaleur, ou mouvement. 



  Technique antérieure. 



  Si l'on excepte certaines éoliennes d'un type tout à fait particulier, les turbines éoliennes sont généralement divisées en 2 types principaux : les éoliennes à axe vertical, et les éoliennes à axe horizontal. 



  L'éolienne proposée ici est du type à axe vertical. Cette invention, évite l'inconvénient majeur de ce type d'éolienne qui est la force négative des pales remontant le vent. 



  Exposé de l'invention. 
 EMI1.1 
 



  La prise de la force du vent. 



  La partie supérieure de l'axe de rotation vertical (1) est composée d'une fourche (3), qui supporte un axe horizontal (4). Autour de cet axe horizontal (4), oscille ou tourne une pale en forme de secteur de cercle (2). Une autre forme est acceptable si la partie remontant le vent est de surface négligeable. 



  La rotation ou l'oscillation de la pale (2) autour de l'axe horizontal (4) fait passer la pale (2) d'un côté à l'autre de la fourche (3) et de l'axe vertical (1) à chaque demi-rotation de cet axe (1). Ceci permet la transmission de la force du vent, qui en poussant sur la pale (2), génère un moment de force sur l'axe vertical (1) toujours dans le même sens. 



  Les dimensions de la fourche (3) et de la pale (2), la largeur angulaire de la pale (2) dépendent de la puissance de l'installation prévue. Des renforcements de la pale (2) peuvent être prévus, aussi que des supports du bord circulaire de cette pale (2). Voir la   rubrique"variantes".   



  Le mouvement d'oscillation ou de rotation de la pale (2). 



  La transmission entre le mouvement de rotation autour de l'axe vertical (1) et le mouvement de rotation ou d'oscillation de la pale (2), peut s'effectuer par l'intermédiaire d'un axe horizontal secondaire (5), parallèle au premier axe horizontal (4) Ces deux axes (4 & 5) sont solidaires par des poulies (6 & 7), des chaînes, engrenages ou courroies (8). 



  Dans le cas d'oscillation, l'axe (5) est muni de deux roues dentées (9), s'engageant chacune à chaque rotation de l'axe (1) dans une crémaillère (10) Un va et vient de la pale (2) s'effectue donc à chaque demi-rotation autour de l'axe   (1)   La crémaillère est intégrée à une plaque (11), centrée sur l'axe (1), mais libre de celui-ci Cette plaque (11) tourne autour de l'axe (1), et s'oriente au vent a cause de la plaque de prise au vent   (13),   tenue à la plaque (11), par la tige (12) 

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 Dans le cas de rotation complète de la pale (2) autour de l'axe (4) une seule roue dentée (9) est nécessaire, et la   crémaillère   (10) doit faire le pourtour de la plaque   (11).   La circonférence de la crémaillère (10),

   doit dans ce cas être de même longueur que la circonférence de la roue dentée (9). Le principe d'alignement au vent est le même qu'avec une pale oscillante. 



  Dans le cas de la pale oscillante, (figs 2a & 2b) la régulation par rapport au vent peut se faire par une plaque (14) située, vers le haut dans le prolongement de la pale (2). Cette plaque (14) de prise au vent est solidaire de la pale (2) par une tige (15). 



  Un moteur peut également assurer le mouvement de la pale (2) étant actionné par un système intégrant électroniquement la position de la pale et la direction du vent. 



  Equilibrages. 



  L'équilibrage par rapport à l'axe horizontal (4), doit être réalisé par un balourd (16) équilibrant la pale (2). 



  Dans le cas de la pale oscillante un léger surpoids assure le calage contre la fourche (3), entre les oscillations. Des lames de ressort (17) amortiront les chocs. 



  Dans le cas de la pale tournante l'équilibrage doit être rigoureux, et le balourd (16) doit passer dans la fourche (3). 



  Il sera de bonne pratique, d'équilibrer les axes horizontaux (4 & 5) par rapport aux poulies (6 & 7) qu'ils supportent. 



  Transmission de la puissance. 



  La transmission du mouvement autour de l'axe vertical (1), vers une génératrice ou une dynamo (20), est un problème classique. Cette transmission peut se faire par engrenages, chaînes, ou courroies (18 & 19). 



  La transmission peut être en position haute (sous la plaque 11), ou en position basse comme dans la figure la. 



  Fixation et ancrage. (Fig. 3). 



  La fixation des supports dépend de la taille de l'installation :   - Cylindre (21)   enserrant l'arbre de l'axe (1), pris dans du béton (22) - Haubanage (23) sous la fourche (3). 



  - Haubanage (24) au-dessus de la fourche (3), cette fourche doit alors être fermée dans sa partie supérieure (26). 



  Freinage. (Fig. 4). 



  Le long du support (11), de la crémaillère (10), deux plaques (28 & 29), à angle droit pivotent autour de l'axe (27) En cas de vent violent la plaque (28) est poussée, la plaque (29) freine la pale et puis bloque la sortie de la crémaillère et bloque finalement la pale dans le sens parallèle au vent La résistance au vent de la plaque (28), doit être calibrée par la position et la tension d'un ressort (30) 

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 Variantes. 



  Il a déjà été mentionné que la pale (2) peut effectuer une rotation complète plutôt qu'une oscillation. 



  Suivant les résultats énergétiques escomptés, les tailles et les résistances des différents composants varieront. En particulier, la pale sera épaissie ou renforcée par des raidisseurs Les bords circulaires de la pale (2), peuvent glisser ou rouler à l'intérieur d'une cornière, elle aussi circulaire et solidaire de la fourche. La pression du vent, dans ce cas se transmet à l'axe (1), par la fourche (3) et par l'intermédiaire de cette cornière. 



  Une variante plus particulière, mais du même concept inventif est décrite ci-dessous. 



  Eolienne à voilure. (Figs 5a, 5b & 5c). 



  Un axe vertical   (51)   est muni de 2 à 6 tendeurs de voile (3 dans l'exemple de la figure 5a), un tendeur est dessiné dans les figures 5b & 5c. 



  Ce tendeur se compose d'une cornière (52) dans laquelle est repliée une voile (53) à l'état de repos. Cette voile se déploie en éventail (54), à chaque demi-rotation de l'axe (51), lors de son passage dans la direction du vent. La voile (54) à ce moment est tirée par la tige (55), à laquelle elle est accrochée. La tige (55) tourne autour de l'axe horizontal (60) solidaire d'une autre tige (56), au bout de laquelle est fixée la plaque de prise au vent (57) La longueur de la tige (56), et la surface de la plaque (57) seront calibrées au moment de l'installation Avantages. 



  Cette éolienne est remarquable par sa simplicité, en particulier la simplicité du mécanisme d'escamotage de la partie remontant le vent, supprimant ainsi sa force négative Par rapport aux éoliennes à axe horizontal, pas de profil d'aile nécessaire, pas de mécanismes complexes de transmission, de calage des hélices, de protection contre le décrochage, etc. 



  La fabrication et l'installation sont faciles, pour des tailles petites et moyennes, (le gigantisme conduirait aux mêmes problèmes que pour les autres types d'éolienne) La sensibilité à la variation de direction du vent est faible, le mécanisme de régulation à la direction du vent est simple et efficace La sensibilité à la force du vent, dépendra bien sur des matériaux et de leur mise en oeuvre, le mécanisme de blocage de la pale dans la direction du vent s'il est violent, est très simple Les coûts de fabrication, d'entretien, de surveillance, sont réduits, le rapport énergie/coûts est tres favorable C'est son avantage majeur 

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Description sommaire des dessins. 



   Les figures la et Ib décrivent une éolienne à pale oscillante. L'oscillation de la pale (2) est provoquée par l'engagement d'une roue dentée dans une crémaillère (10). 



   L'oscillation se produit au passage de la pale (2) parallèlement au vent. Cette crémaillère (10) est orientée par rapport au vent par une plaque de prise au vent (13). 



   Les figures 2a et 2b décrivent une éolienne à pale oscillante, dont l'oscillation est provoquée par une plaque de prise au vent   (14).   Cette plaque (14) dont la surface est perpendiculaire à la pale (2) fera passer la pale (2), d'un côté à l'autre de la fourche (3) au moment ou le vent est perpendiculaire à cette plaque (14), et donc parallèle à la pale (2). 



  La figure 3 montre diverses possibilités de haubanage La figure 4 décrit le frein disposé sur la crémaillère (10). Ce frein permet par vent trop fort, de freiner et ensuite d'arrêter la pale (2) dans une position parallèle au vent Les figures 5a, 5b et 5c, décrivent une variante, pour laquelle la pale est remplacée par des voilures (54). Ces voilures se déploient sous le vent grâce à l'action d'une plaque de prise au vent (57). Chaque voilure se replie et rentre dans une cornière au moment de tourner dans le sens opposé au vent. 



  Manières de réaliser l'invention. 



  La description a déjà introduit plusieures façons de réaliser l'invention. 



  Il a déjà été mentionné que la pale (2) peut effectuer une rotation complète plutôt qu'une oscillation. 



  Suivant les résultats énergétiques escomptés, les tailles et les résistances des différents composants varieront. En particulier, la pale sera épaissie ou renforcée par des raidisseurs. 



  Les bords circulaires de la pale (2), peuvent glisser ou rouler à l'intérieur d'une cornière, elle aussi circulaire et solidaire de la fourche La pression du vent, dans ce cas se transmet à l'axe (1), par la fourche (3) et par l'intermédiaire de cette cornière. 



  Dans tout les cas, les matériaux nécessaires sont"classiques". La fabrication des différentes pièces peut être réalisée, ou non, en série Possibilités d'applications industrielles Comme toutes les éoliennes, le but de cette machine est de produire de l'électricité, de la chaleur, ou du mouvement. Le mouvement peut, entre autre, servir au pompage

Claims (4)

Revendications.

1. Une éolienne à axe de rotation vertical (1) composé d'une fourche (3), qui supporte un axe horizontal (4). Autour de cet axe horizontal (4), oscille ou tourne une pale en forme de secteur de cercle (2) Une autre forme est acceptable si la partie remontant le vent est de surface négligeable.

La rotation ou l'oscillation de la pale (2), autour de l'axe horizontal (4) fait passer la pale (2) d'un côté à l'autre de la fourche (3) et de l'axe vertical (1) à chaque demi-rotation de cet axe (1). Ceci permet la transmission de la force du vent, qui en poussant sur la pale (2), génère un moment de force sur l'axe vertical (1) toujours dans le même sens.

2. Une éolienne, selon la revendication 1, dont la transmission entre le mouvement de rotation autour de l'axe vertical (1) et le mouvement de rotation ou d'oscillation de la pale (2), peut s'effectuer par l'intermédiaire d'un axe horizontal secondaire (5), parallèle au premier axe horizontal (4).

Ces deux axes (4 & 5) sont solidaires par des poulies (6 & 7), des chaînes, engrenages ou courroies (8)

3. Une éolienne selon, les revendications 1 et 2, dont la pale (2) oscille autour de l'axe (4), et dont l'axe (5) est muni de deux roues dentées (9), s'engageant chacune à chaque rotation de l'axe (1) dans une crémaillère (10). Un va et vient de la pale (2) s'effectue donc à chaque demi-rotation autour de l'axe (1). La crémaillère est intégrée à une plaque (11), centrée sur l'axe (1), mais libre de celui-ci.

Cette plaque (11) tourne autour de l'axe (1), et s'oriente au vent à cause de la plaque de prise au vent (13), tenue à la plaque (11), par la tige (12)

4. Une éolienne selon les revendications 1 et 2, dont la pale (2) effectue une rotation complète autour de l'axe (4) Une seule roue dentée (9) est nécessaire, et la crémaillère (10) doit faire le pourtour de la plaque (11). La circonférence de la crémaillère (10), doit dans ce cas être de même longueur que la circonférence de la roue dentée (9) Le principe d'alignement au vent est le même qu'avec l'éolienne à pale oscillante, décrite dans la revendication 3 5.

Une éolienne à pale oscillante (figs 2a & 2b), selon les revendications 1,2 et 3, dont la régulation par rapport au vent peut se faire par une plaque (14) située, vers le haut dans le prolongement de la pale (2) Cette plaque (14) de prise au vent est solidaire de la pale (2) par une tige (15) 6. Une éolienne à pale oscillante, selon les revendications 1,2 et 3, ou à pale tournante, selon les revendications 1, 2 et 4, pour laquelle un moteur peut également assurer le mouvement de la pale (2) Ce moteur est actionné par un système intégrant électroniquement la position de la pale et la direction du vent <Desc/Clms Page number 6> 7. Une éolienne selon les revendications 1,2, 3,4, et 5, munie d'un dispositif de freinage et d'arrêt, consistant en deux plaques (28 & 29) solidaires situées le long du support (11), de la crémaillère (10).

Ces deux plaques (28 & 29), à angle droit pivotent autour de l'axe (27). En cas de vent violent la plaque (28) est poussée, la plaque (29) freine la pale (2), puis bloque la sortie de la crémaillère et bloque finalement la pale dans le sens parallèle au vent.

La résistance au vent de la plaque (28), doit être calibrée par la position et la tension d'un ressort (30) 8. Une éolienne à voilure. (Figs 5a, 5b & 5c), variante de l'éolienne à pale oscillante, selon les revendications 1,2, 5,6 et 7, composée d'un axe vertical (51) muni de 2 à 6 tendeurs de voile (3 dans l'exemple de la figure 5a), un tendeur est dessiné dans les figures 5b & 5c.

Ce tendeur se compose d'une cornière (52) dans laquelle est repliée une voile (53) à l'état de repos. Cette voile se déploie en éventail (54), à chaque demi rotation de l'axe (51), lors de son passage dans la direction du vent. La voile (54) à ce moment est tirée par la tige (55), à laquelle elle est accrochée. La tige (55) tourne autour de l'axe horizontal (60) solidaire d'une autre tige (56), au bout de laquelle est fixée la plaque de prise au vent (57).

La longueur de la tige (56), et la surface de la plaque (57) seront calibrées au moment de l'installation.