BE859981A - Appareil pour capter la force vive d'un fluide en mouvement ou deplacer un fluide ou pour engendrer une force motrice - Google Patents

Appareil pour capter la force vive d'un fluide en mouvement ou deplacer un fluide ou pour engendrer une force motrice

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    • F03D3/06Rotors
    • F03D3/062Rotors characterised by their construction elements
    • F03D3/066Rotors characterised by their construction elements the wind engaging parts being movable relative to the rotor
    • F03D3/067Cyclic movements
    • F03D3/068Cyclic movements mechanically controlled by the rotor structure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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Description


  Appareil pour capter la force vive d'un fluide en mouvement ou pour déplacer un fluide ou pour engendrer une force motrice. 

  
La présente invention est relative à un appareil servant à capter la force vive d'un fluide

  
en mouvement. En particulier, l'appareil sert à

  
capter la force vive du vent.

  
En substance, l'appareil de captage comprend des pales montées sur un support commun tournant autour d'un arbre de rotation à axe immobile.

  
Des appareils du type précité sont déjà

  
bien connus. En effet, il existe des roues à aubes

  
dont les pales sont solidarisées à au moins un plateau commun calé sur l'arbre de rotation. Dans ce premier cas, les pales ne sont pas rotatives sur elles-mêmes. Il existe aussi des anémomètres à pales incurvées, montées sur des bras "fixés à une couronne commune tournant librement autour de l'arbre de rotation. Dans ce deuxième cas, les pales ne tournent pas sur elles-mêmes et ne sont

  
pas orientables. La fraction utile de leur circonférence de révolution autour de l'arbre de rotation est  <EMI ID=1.1> 

  
appareil. Il existe encore des moulins à vent particilièrement encombrants, dont les pales peuvent être orientables, mais restent identiquement orientées toutes de la même façon sans tourner sur elles-mêmes, au cours de leur rotation d'ensemble autour de l'arbre de rotation.

  
L'objet de l'invention est un nouvel appareil de captage du genre susdit, dont les pales sont montées en étant mobiles sur elles-mêmes d'une manière contrôlée, en sorte de capter au maximum la force vive du fluide, respectivement du vent. Dans ce cas, les pales présentent grâce à leur rotation individuelle adéquate, une plus grande surface de prise de cette force vive, lors de leur rotation générale autour de l'arbre de rotation. De la sorte, les pales peuvent capter plus d'énergie que celles des appareils connus pour des mêmes dimensions et pour une même révolution d'ensemble autour d'un axe principal. Ainsi, le nouvel appareil présente un meilleur rendement qu'un appareil analogue connu de mêmes dimensions et peut être appliqué à une plus grande diversité d'utilisations.

  
A cet effet, dans un nouvel appareil selon l'invention, les pales sont rotatives sur elles-mêmes respectivement autour des axes de pivots s'étendant parallèlement à l'arbre de rotation immobile et portés par le support commun tournant librement autour de l'axe

  
de cet arbre de rotation. La rotation individuelle des pales est contrôlée par un moyen de liaison de ces pales à l'arbre de rotation faisant tourner continuement chaque pale d'un demi-tour autour de l'axe de son pivot lors de la rotation d'un tour complet du support commun avec l'ensemble des pales autour de l'axe de l'arbre de rotation.

  
En outre, l'invention concerne aussi un appareil servant à véhiculer un fluide, en particulier de l'air. L'appareil comprend des pales montées sur un support commun tournant autour d'un arbre de rotation commandé par un organe moteur.

  
Des appareils du genre susdit de mise en mouvement d'un fluide et notamment d'air sont également bien connus. Dans ces appareils, les pales sont fixées à deux plateaux parallèles montés rotatifs dans un carter sur l'arbre de rotation. De ce fait, les pales ne sont pas orientables sur elles-mêmes.

  
Le nouvel appareil de mise en mouvement du fluide et notamment d'air comporte des pales rotatives sur elles-mêmes grâce à un moyen de liaison adéquat à l'arbre de rotation, comme dans le nouvel appareil de captage précité. Cependant dans le nouvel appareil de mise en mouvement du fluide, le support commun des pales est solidarisé à l'arbre de rotation et tourne avec lui.

  
De plus, l'invention concerne encore un appareil servant à engendrer une force motrice par combustion

  
 <EMI ID=2.1>  prend dans un carter, des éléments montés sur un support commun tournant autour d'un arbre de rotation. Le carter est équipé de moyens d'admission d'un carburant dans un comburant et de moyens d'allumage ou d'autoallumage du mélange carburant-comburant. Les éléments mobiles compriment le comburant ou le mélange carburantcomburant avant l'allumage et subissent la poussée des gaz brûlés après cet allumage tout en assurant leur échappement du carter.

  
Des appareils moteurs de ce type existent déjà et par rapport à ceux-ci, le nouvel appareil moteur se distingue en ce que ses éléments mobiles sont des pales rotatives sur elles-mêmes sous le contrôle d' un moyen de liaison approprié à l'arbre de rotation, comme dans le nouvel appareil de captage précité et comme dans le nouvel appareil susdit de mise en mouvement d'un fluide. Toutefois, dans le nouvel appareil moteur, le support commun des pales est solidarisé à 1' arbre de rotation et tourne avec lui.

  
Pour maintenir constant le rendement du nouvel appareil de captage de la force vive d'un fluide

  
ou celui du nouvel appareil de mise en mouvement d'un fluide, indépendamment de la direction variable de ce fluide, il-est prévu un moyen d'orientation du moyen de liaison des pales à l'arbre de rotation pour régler la position angulaire de ces pales de manière qu'il y ait régulièrement une pale dirigée perpendiculairement à la direction du fluide en mouvement, respectivement à la direction du vent, et la pale diamétralement opposée dirigée parallèlement à cette direction.

  
Selon une caractéristique constructive du nouvel appareil, le moyen de liaison des pales à l'arbre de rotation comporte une couronne dentée librement rotative autour de l'axe de l'arbre de rotation. La couronne dentée engrène avec des pignons dentés satellites mobiles qui engrenent eux-mêmes respectivement avec des roues dentées mobiles commandant les rotations individuelles de ces pales. Avantageusement, les pignons satellites sont montés sur des pivots s'étendant parallèlement à l'arbre de rotation et solidarisés à un plateau supérieur tournant conjointement au support commun alors inférieur, tandis que les roues dentées sont calées sur les pivots des pales lesquels tournent dans des paliers fixés respectivement à ce plateau supérieur et à ce support commun inférieur.

   En outre, le moyen d' orientation comporte un gouvernail éventuellement amovible monté sur la couronne dentée.

  
Généralement, dans le nouvel appareil de captage, la prise de force due à la rotation d'ensemble des pales sous l'effet du fluide en mouvement, respectivement du vent, est réalisée à partir de leur support commun.

  
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description et des dessins annexés au présent mémoire qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement, une forme de réalisation de l'invention.

  
La figure 1 est une vue en élévation d'une forme de réalisation d'un appareil selon l'invention. La figure 2 montre la disposition des pales de l'appareil autour de l'axe immobile de l'arbre de rotation.. La figure 3 est une vue en plan du plateau supérieur de l'appareil portant les moyens de liaison des pales à l'arbre de rotation. La figure 4 est une vue en plan du support commun inférieur des pales de l'appareil. La figure 5 illustre schématiquement les noyens de liaison des pales à l'arbre de rotation de l'appareil.

  
Dans ces différentes figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.

  
L'appareil représenté sert à capter la force vive du vent. Toutefois, un appareil identique ou analogue peut être utilisé pour capter la force vive d'un fluide quelconque en mouvement.

  
L'appareil comporte essentiellement des pales 1 destinées à subir l'effet du vent pour en recevoir la force vive et pour la transmettre ensuite à d'autres éléments mécaniques.

  
Les pales 1 par exemple en métal sont montées entre un plateau supérieur 2 et un support plat inférieur 3 qui tous deux sont horizontaux et de construction sem-blable. Le plateau 2 et le support commun 3 peuvent tourner librement autour d'un arbre de rotation 4 vertical qui est monté par exemple sur un socle 5 fixe et dont l'axe longitudinal 6 est immobile.

  
A cet effet, chaque pale 1 est fixée à un pivot vertical 7 pouvant tourner autour de son propre-  axe longitudinal 8.L'extrémité supérieure de chaque pivot 7 est rotative dans un palier supérieur solidarisé au plateau 2, tandis que l'extrémité inférieure l'est dans un palier inférieur fixé au support commun 3,

  
ces paliers n'étant pas représentés.

  
Ainsi, les axes verticaux 8 des pivots 7 des

  
 <EMI ID=3.1> 

  
lement à l'axe vertical 6 de l'arbre de rotation 4.

  
Conformément à l'idée inventive, la disposition et l'orientation des pales 1 autour de l'axe immobile 6 sont particulières et non symétriques.. Les axes mobiles 8 sont répartis régulièrement autour de l'axe immobile 6 mais les pales 1 ne sont pas orientées radialement et ne font pas des angles égaux avec les directions radiales réunissant l'axe immobile 6 aux axes mobiles 8. En fait, les pales 1 font des angles continuement varia-

  
 <EMI ID=4.1> 

  
Les figures 2 et 5 illustrent suffisamment les variations des angles en question au cours de la rotation d'ensemble des pales 1 autour de l'axe immobile 6 de l'arbre de rotation 4.'  Ainsi les pales 1 sont rotatives sur ellesmêmes et tournent continuement d'un demi-tour autour des axes mobiles 8 de leurs pivots 7, lors de leur rotation d'ensemble d'un tour complet autour de l'axe immobile 6 de l'arbre de rotation 4.

  
Pour pouvoir tourner sur elles-mêmes, les

  
 <EMI ID=5.1> 

  
arbre de rotation 4. Dans l'exemple choisi, le moyen

  
de liaison comporte une couronne dentée 9 ayant un diamètre d. La couronne 9 est montée sur la partie supérieure de l'arbre de rotation 4 et peut tourner librement autour de ce dernier. Des pignons dentés satellites 10 ayant un diamètre par exemple égal à 2d/3 engrenait constamment avec la couronne dentée 9. Les pignons satellites
10 sont montés respectivement sur des pivots 11 qui sont fixés au plateau supérieur 2 et dont les axes longitudinaux 12 sont verticaux et donc parallèles aux axes 6 et

  
8 précités. En outre, des roues dentées 13 ayant un diamètre 2d engrènent respectivement et constamment avec les pignons satellites 10. Les roues dentées 13 sont calées sur les pivots 7 des pales 1.

  
Ainsi, l'ensemble du moyen de liaison des pales 1 à l'arbre de rotation 4 est un train d'engrenages plan et horizontal contrôlant la rotation individuelle de ces pales 1 autour des axes mobiles 8 de leurs pivots 7.

  
En fait, au cours de la rotation d'ensemble des pales 1, c'est-à-dire lors de la rotation simultanée du plateau supérieur 2 et du support commun 3. par exem-  ple de 60[deg.], autour de l'axe immobile 6, dans le sens de 

  
 <EMI ID=6.1> 

  
angle de 30[deg.] dans le sens de la flèche P3. De ce fait, chaque pale 1 tourne sur elle-même autour de son axe mobile 8 avec une vitesse angulaire moitié moindre que celle du plateau supérieur 2 ou du support commun inférieur 3 autour de l'axe immobile 6 et en outre, la pale

  
 <EMI ID=7.1> 

  
ensemble des pales 1 autour de l'axe immobile 6. Il en

  
 <EMI ID=8.1> 

  
de son axe mobile 8 d'un demi tour, dans le sens antihorlogique par exemple, pendant que l'ensemble des pales

  
1 tourne autour de l'axe immobile 6 d'un tour complet

  
dans le sens horlogique. De la sorte, chaque pale 1

  
présente une surface effective de prise du vent qui est

  
plus longtemps plus grande que celle correspondant à

  
une pale identique mais non rotative sur elle-même, pendant la rotation d'ensemble de l'appareil de captage. 

  
 <EMI ID=9.1> 

  
appareil de captage indépendamment de la direction du

  
vent, cet appareil comporte un moyen d'orientation du

  
moyen de liaison précité des pales 1 à l'arbre de rotation

  
4. Dans l'exemple décrit, le moyen d'orientation en

  
question est constitué simplement d'un gouvernail 14  éventuellement amovible, monté sur la couronne dentée  9 et s'étendant radialement par rapport à l'axe immobile 6. Grâce au gouvernail 14, la couronne dentée

  
9 librement rotative autour de l'axe immobile 6, peut tourner facilement autour de l'arbre de rotation 4 en fonction de la direction du vent, ce gouvernail 14 pouvant rester constamment aligné parallèlement à la flèche P4 de cette direction du vent. De ce fait, la couronne dentée 9 et l'ensemble du moyen de liaison des pales 1 à l'arbre de rotation 4 peuvent être cons- <EMI ID=10.1>  une pale sous le vent, perpendiculaire à la flèche P4, c'est-à-dire à la direction du vent, et simultanément la

  
 <EMI ID=11.1> 

  
14 permet donc d'orienter finalement les pales 1 de

  
façon à maintenir constant le rendement de l'appareil

  
de captage indépendamment de la-direction du vent.

  
Dans le cas décrit, la prise de force due à

  
la rotation d'ensemble des pales 1 est réalisée par exemple à partir du support commun inférieur 3 équipé à cet effet d'une couronne dentée 15 de transmission.

  
L'appareil décrit sert à capter la force vive du vent et plus généralement d'un fluide en mouvement.

  
Un tel appareil peut.'.aussi servir à déplacer un fluide,

  
en particulier de l'air. Dans ce cas, l'appareil est commandé par un moteur entraînant son arbre de rotation auquel le plateau et le support commun des pales sont solidarisés. 

  
Dans le même ordre d'idées, un tel appareil peut aussi engendrer une force motrice et devenir un appareil moteur rotatif. Dans ce nouveau cas, les pales tournent dans un carter annulaire particulier et y délimitent entre elles des chambres à volume variable. Ces chambres constituent en fait des espaces d'aspiration d'un comburant ou d'un mélange comburant-carburant de leur volume maximum à leur volume minimum. Lesdites chambres constituent ensuite des espaces d'allumage ou d'autoallumage à ou près de leur volume minimum. Les mêmes chambres constituent enfin des espaces de détente et de refoulement des gaz brûlés de combustion de leur valeur minimum à leur valeur maximum.

   Dans le cas de 1 ' appareil pour engendrer une force motrice, le plateau et le support commun des pales sont solidarisés à l'arbre de rotation servant de prise du couple moteur créé, tandis que la couronne dentée centrale est solidarisée au bâti et/ou au carter.

  
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée à la forme de réalisation représentée et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS.
    1.- Appareil servant à capter la force vive
    d'un fluide'en mouvement, en particulier la force vive
    du vent, comprenant des pales montées sur un support
    commun tournant autour d'un arbre de rotation à axe immobile,
    caractérisé en ce que
    les pales (1) sont rotatives sur elles-mêmes respectivement autour des axes (8) de pivots (7) s'étendant parallèlement à l'arbre de rotation (4) immobile et portés par le support commun (3) tournant librement autour de l'axe (6)
    de cet arbre de rotation (4), la rotation individuelle
    des pales (1) étant contrôlée par un moyen de liaison
    (7 à 13) de ces pales (1) à l'arbre de rotation (4) faisant tourner continuement chaque pale (1) d'un demi-tour autour de l'axe (8) de son pivot (7) lors de la rotation d'un tour complet du support commun (3) avec l'ensemble
    des pales (1) autour de l'axe (6) de l'arbre de rotation
    (4).
    2.- Appareil servant à véhiculer un fluide,
    en particulier de l'air, comprenant des pales montées
    sur un support commun tournant avec un arbre de rotation à axe immobile commandé par un organe moteur, caractérisé en ce que les pales (1) sont rotatives-sur elles-mêmes respectivement autour des axes (8) de pivots (7) s'éten-dant parallèlement à l'arbre de rotation (4) et portés par le support commun (3) tournant librement autour de l'axe (6) de cet arbre de rotation (4), la rotation individuelle des pales (1) étant contrôlée par un moyen de liaison (7 à 13) de ces pales (1) à l'arbre de rota- <EMI ID=12.1>
    un demi-tour autour de l'axe (8) de son pivot (7) lors de la rotation d'un tour complet du support commun (3)
    <EMI ID=13.1>
    arbre de rotation (4).
    3.- Appareil servant à engendrer une force motrice par combustion d'un combustible, comprenant dans
    un carter, des éléments montés sur un support commun tournant avec un arbre de rotation à axe immobile, le
    carter étant équipé de moyens d'admission d'un carburant dans un comburant et de moyens d'allumage ou d'autoallumage du mélange carburant-comburant, les éléments mobiles comprimant le comburant ou le mélange comburantcarburant avant l'allumage et subissant la poussée des
    gaz brûlés après cet allumage tout en assurant leur échappement du carter, caractérisé en ce que les éléments mobiles susdits sont des pales (1) rotatives sur ellesmêmes respectivement autour des axes (8) de pivots (7) s'étendant parallèlement à l'arbre de rotation (4) et
    portés par le support commun (3) tournant librement autour de l'axe (6) de cet arbre de rotation (4), la ro- tation individuelle des pales (1) étant contrôlée par
    <EMI ID=14.1>
    arbre de rotation (4) faisant tourner continuement chaque pale (1) d'un demi-tour autour de l'axe (8) de son pivot (7) lors de la rotation d'un tour complet du support commun (3) avec l'ensemble des pales (1) autour de l'axe (6) de l'arbre de rotation (4).
    4.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'orientation (14) du moyen de liaison (7 à 13) des
    pales (1) à l'arbre de rotation (4) pour régler la position angulaire de ces pales (1) de manière qu'il y ait régulièrement une pale (1) dirigée perpendiculairement à la direction du fluide en mouvement, respectivement à la direction du vent, et la pale (1) diamétralement opposée dirigée parallèlement à cette direction.
    5.- Appareil selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de liaison (7 à 13) des pales (1) à l'arbre de rotation (4) comporte une couronne dentée (9) librement rotative autour de l'axe (6) de l'arbre de rotation (4) et engrenant avec des pignons dentés satellites mobiles (10) engrenant eux-mêmes respectivement avec des roues dentées mobiles
    (13) commandant les rotations individuelles de ces pales
    (1). 6.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pignons satellites (10) sont montés sur des pivots (11) s'étendant parallèlement à l'arbre de rotation (4) et solidarisés à un plateau supérieur (2) tournant conjointement au support commun (3) alors inférieur, tandis que les roues dentées (13) sont calées sur les pivots (7) des pales (1) lesquels tournent dans des paliers fixés respectivement à ce plateau supérieur (2) et à ce support commun inférieur (3).
    7.- Appareil selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le moyen d'orientation comporte un gouvernail (14) éventuellement amovible mont , sur la
    <EMI ID=15.1>
    8.- Appareil selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 4 à 7, caractérisé en ce que la prise de force due à la rotation de l'ensemble des pales (1) sous l'effet du fluide en mouvement, respectivement du vent, est réalisée à partir du support commun (3).
    <EMI ID=16.1>
    dessus, en référence aux dessins annexés.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1993003277A1 (fr) * 1991-08-09 1993-02-18 Pedro Paulo Manso Do Prado Convertisseur mecanique et reversible de l'energie cinetique en energie de rotation
ITPI20130046A1 (it) * 2013-05-29 2013-08-28 Antonio Chiodo Sistema per la regolazione dell'angolo di attacco delle pale di una turbina eolica ad asse verticale

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