CH636169A5

CH636169A5 - Appliance intended for collecting energy

Info

Publication number: CH636169A5
Application number: CH131080A
Authority: CH
Inventors: Andre Gerard Schellekens
Original assignee: Schellekens Andre G
Priority date: 1979-02-19
Filing date: 1980-02-18
Publication date: 1983-05-13
Also published as: DE3005992A1; DE3005992C2; NL7902783A; FR2449209A1; BE874276A; FR2449209B1

Description

L'invention concerne un appareil permettant de capter de l'énergie à partir d'un fluide. L'appareil est construit en particulier pour transformer, avec un haut rendement, l'énergie éolienne en une énergie mécanique ou électrique. The invention relates to an apparatus for capturing energy from a fluid. The device is built in particular to transform, with high efficiency, wind energy into mechanical or electrical energy.

Il existe nombre d'appareils de ce genre, mais ceux qui ont un rendement élevé présentent en général des surfaces compliquées, non développées et, par suite, chères à usiner. De plus, lorsqu'ils sont prévus pour travailler avec un rendement encore acceptable aux faibles vitesses d'écoulement, comme c'est le cas pour certaines hélices d'éoliennes à surfaces développables, leur encombrement est relativement grand, ce qui entraîne une construction lourde, et donc chère. There are many such devices, but those with high efficiency generally have complicated, undeveloped surfaces and are therefore expensive to machine. In addition, when they are designed to work with a yield that is still acceptable at low flow speeds, as is the case with certain wind turbine propellers with developable surfaces, their size is relatively large, which results in heavy construction. , and therefore expensive.

L'invention a pour objet la réalisation d'un appareil de construction compacte et très simple, dont la turbine réagit déjà avec un bon rendement à des vents ou à des déplacements d'air de faible importance. The subject of the invention is the production of a compact and very simple construction device, the turbine of which already reacts with good efficiency to winds or to small air movements.

Les applications évidentes de l'appareil selon l'invention sont à rechercher dans les domaines de la production de l'électricité à usage domestique, dans ceux des installations industrielles ou agricoles éloignées et privées de communication, de la transformation d'énergie mécanique en énergie thermique, en coopération ou non avec des pompes de chaleur, et des collecteurs d'énergie solaire. The obvious applications of the apparatus according to the invention are to be sought in the fields of the production of electricity for household use, in those of remote industrial or agricultural installations and deprived of communication, of the transformation of mechanical energy into energy thermal, in cooperation or not with heat pumps, and solar energy collectors.

D'autres applications ont trait à l'équipement de stations météorologiques, océanographiques, séismographiques, ainsi qu'à la protection cathodique de pipelines, etc. Other applications relate to the equipment of meteorological, oceanographic, seismographic stations, as well as the cathodic protection of pipelines, etc.

L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste en une série de disques parallèles, et en ce qu'entre deux de ces disques est monté un certain nombre d'aubes principales qui, chacune, coopèrent avec une aube de renvoi. The apparatus according to the invention is characterized in that it consists of a series of parallel discs, and in that between two of these discs is mounted a number of main blades which, each cooperate with a blade of dismissal.

Ces aubes peuvent présenter une forme arquée, dirigée vérs l'intérieur, et la projection des aubes de renvoi sur les disques présentera de préférence un demi-cercle. These vanes can have an arcuate shape, directed towards the inside, and the projection of the deflection vanes on the discs will preferably have a semicircle.

Chacune des aubes principales peut décrire un arc de cercle qui s'étend depuis un point tangent de cet arc de cercle situé sur le périmètre des disques et un point situé aux trois quarts environ du diamètre de l'aube de renvoi coopérant avec l'aube considérée, en direction du centre des disques. Each of the main vanes can describe an arc of a circle which extends from a tangent point of this arc of a circle located on the perimeter of the discs and a point located about three quarters of the diameter of the deflection vane cooperating with the vane considered, towards the center of the discs.

Les aubes principales peuvent être comprises entre deux plans radiaux déterminant un angle de 60°, et les aubes de renvoi entre deux plans radiaux déterminant un angle de 10° environ. The main vanes can be between two radial planes determining an angle of 60 °, and the deflection vanes between two radial planes determining an angle of approximately 10 °.

Les détails et avantages de l'invention résulteront de la description qui sera donnée ci-après d'une forme d'exécution de l'invention. Les notations de référence se rapportent aux figures du dessin, dans lequel: The details and advantages of the invention will result from the description which will be given below of an embodiment of the invention. The reference notations relate to the figures of the drawing, in which:

la fig. 1 est une représentation en perspective qui illustre la position des aubes et des aubes de renvoi dans l'appareil selon l'invention, et la fig. 2 est une représentation géométrique de l'unité modulaire qui détermine le rapport aube/aube de renvoi. fig. 1 is a perspective representation which illustrates the position of the vanes and deflection vanes in the apparatus according to the invention, and FIG. 2 is a geometric representation of the modular unit which determines the vane / deflection vane ratio.

L'appareil selon la fig. 1 consiste en un certain nombre de disques parallèles 1 et 2, deux d'entre eux étant représentés à la fig. 1. Entre deux disques parallèles sont montées trois aubes 3 qui coopèrent avec des aubes de renvoi 4. The device according to fig. 1 consists of a number of parallel disks 1 and 2, two of them being shown in FIG. 1. Between two parallel discs are mounted three vanes 3 which cooperate with return vanes 4.

Les aubes 3 s'étendent selon des arcs de cercle qui sont tangents dans les points T-T' au périmètre des disques 1 et 2 et qui sont recourbés vers l'intérieur. L'extrémité d'une aube dirigée vers l'aube de renvoi considérée coupe la ligne de centre d'une aube de renvoi au trois quarts de la longueur de celle-ci, mesurée en direction du centre des disques 1 et 2. The blades 3 extend in arcs of a circle which are tangent in the points T-T 'at the perimeter of the discs 1 and 2 and which are curved inwards. The end of a blade directed towards the deflection vane considered intersects the center line of a deflection vane at three-quarters of its length, measured in the direction of the center of the discs 1 and 2.

La ligne de centre de chaque aube de renvoi tombe, dans chacun des disques 1 et 2, dans un plan imaginaire normal à ces disques qui s'étend selon un rayon de ces disques. The center line of each deflection vane falls, in each of the discs 1 and 2, in an imaginary plane normal to these discs which extends along a radius of these discs.

La hauteur des aubes 3 et des aubes de renvoi 4 est égale à deux fois le diamètre des aubes de renvoi. The height of the vanes 3 and the deflection vanes 4 is equal to twice the diameter of the deflection vanes.

Dans ces conditions idéales, deux de ces plans imaginaires successifs forment des angles de 120°. En fonction des circonstances, un tel plan imaginaire peut également correspondre à une droite qui ne s'étendrait pas selon un rayon d'un des disques 1 ou 2. Under these ideal conditions, two of these successive imaginary planes form angles of 120 °. Depending on the circumstances, such an imaginary plane may also correspond to a straight line which would not extend along a radius of one of the disks 1 or 2.

La demi-surface de révolution que constituent les aubes de renvoi est, en effet, déterminée par le rayon du demi-cylindre et se trouve en rapport avec le rayon des disques 1 et 2. The half-surface of revolution constituted by the deflection vanes is, in fact, determined by the radius of the half-cylinder and is in relation to the radius of the discs 1 and 2.

Ainsi qu'il a déjà été dit plus haut, chaque aube courbe 3 coupe la ligne de centre d'une aube de renvoi aux trois quarts de sa distance, mesurée en direction du centre des disques 1 et 2. As already mentioned above, each curved blade 3 intersects the center line of a deflection blade at three quarters of its distance, measured towards the center of the disks 1 and 2.

De préférence, l'appareil est conçu de telle sorte que l'axe 5' soit vertical; cet axe peut toutefois également s'étendre horizontalement. Preferably, the device is designed so that the axis 5 'is vertical; this axis can however also extend horizontally.

Dans la description qui en a été donnée ci-dessus, l'appareil ne comporte pas deux disques 1 et 2 et trois aubes 3 coopérant avec des aubes de renvoi 4. Lorsqu'on prévoit un second jeu d'aubes entre l'un des disques 1 ou 2 et un troisième disque disposé en dehors de ceux-ci, les aubes 3 et les aubes de renvoi 4 sont prévues, chaque fois, entre les aubes et les aubes de renvoi prévues actuellement. In the description which has been given above, the apparatus does not include two discs 1 and 2 and three blades 3 cooperating with deflection vanes 4. When a second set of vanes is provided between one of the discs 1 or 2 and a third disc disposed outside of them, the vanes 3 and the deflection vanes 4 are provided, each time, between the vanes and the deflection vanes currently provided.

Pour ce qui est du rapport entre les aubes de renvoi et la hauteur de=ces éléments entre les disques, il y a encore lieu de tenir compte de ce qui suit pour ce qui est de l'unité de base ou modulaire de l'appareil: Regarding the relationship between the deflection vanes and the height of = these elements between the discs, the following should also be taken into account with regard to the basic or modular unit of the device :

Si, en se référant à la fig. 2, lors du calcul de ce moule, R est considéré comme le rayon d'un cercle à l'intérieur duquel est inscrit le triangle ABC, on obtient les valeurs suivantes: If, referring to fig. 2, during the calculation of this mold, R is considered as the radius of a circle inside which is inscribed the triangle ABC, the following values are obtained:

diamètre des disques: 16 R disc diameter: 16 R

distance entre les disques: 16 R distance between discs: 16 R

diamètre de l'aube de renvoi: 2 R diameter of the deflection vane: 2 R

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

636 169 636,169

Un module construit sur la base d'une ligne de centre ou diamètre d'une aube de renvoi 4 est représenté à la fig. 2. A module constructed on the basis of a center line or diameter of a deflection vane 4 is shown in FIG. 2.

La place occupée dans les aubes de renvoi est définie de la façon suivante: The space occupied in the deflection vanes is defined as follows:

a) tangente à la circonférence du disque, 5 a) tangent to the circumference of the disc, 5

b) tangente à la circonférence simusoïdale de la surface totale du module. b) tangent to the simusoidal circumference of the total surface of the module.

Il s'ensuit que la courbure des aubes 3 variera en fonction des aubes de renvoi qui, elles-mêmes, doivent être aussi tangentes que possible à la surface modulaire totale. io It follows that the curvature of the vanes 3 will vary as a function of the deflection vanes which, themselves, must be as tangent as possible to the total modular surface. io

Pour chaque disposition, les rapports indispensables devront être observés pour obtenir un rendement optimal. Lors de vents plus violents ou lors d'une poussée plus forte du fluide, les aubes de renvoi seront placées sur le pourtour extérieur des disques. Dans certains cas, plus d'une aube pourra coopérer avec une aube de renvoi. For each arrangement, the necessary ratios must be observed to obtain optimal performance. In stronger winds or during a stronger thrust of the fluid, the deflection vanes will be placed on the outer periphery of the discs. In some cases, more than one blade may cooperate with a return blade.

Ce n'est pas la position absolue des aubes 3 qui est importante, mais leur position par rapport aux aubes de renvoi. Un même rapport doit toujours exister entre les aubes et les aubes de renvoi, attendu que ces éléments ne peuvent fonctionner de manière optimale que lorsqu'elles sont complémentaires. Il est à remarquer que le mouvement du fluide entre les disques en mouvement est un mouvement relatif. Chaque compartiment est influencé en même temps par deux vitesses: la vitesse d'écoulement du fluide à travers l'appareil et la vitesse dite vitesse de transfert. Cette considération est essentielle pour la détermination de l'unité modulaire précitée et le rapport aube/aube de renvoi. It is not the absolute position of the vanes 3 which is important, but their position relative to the deflection vanes. The same relationship must always exist between the vanes and the deflection vanes, since these elements can only function optimally when they are complementary. It should be noted that the movement of the fluid between the moving disks is a relative movement. Each compartment is influenced at the same time by two speeds: the speed of fluid flow through the device and the speed called transfer speed. This consideration is essential for determining the aforementioned modular unit and the dawn / deflection vane ratio.

R R

1 feuille dessins 1 sheet of drawings

Claims

636,169

1. Apparatus for capturing the energy of a fluid, in particular wind, characterized in that it consists of a series of parallel discs, and in that between two of these discs is mounted a number of blades main which each cooperate with a deflection vane.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the main blades have an arcuate shape directed inward.

2

3. Apparatus according to one of claims 1 or 2, characterized in that the projection of the deflection vanes on the discs represents a semicircle.

4. Apparatus according to one of claims 1 to 3, characterized in that each of the main blades describes a circular arc which extends from a tangent point of this circular arc located on the perimeter of the discs and a point located at about three quarters of the diameter of the deflection angle cooperating with the main blade in question, in the direction of the center of the discs.

5. Apparatus according to one of claims 1 to 4, characterized in that the main blades are between two radial planes determining between them an angle of about 60 °, and in that the deflection vanes are between two radial planes determining an angle of approximately 10 °, measured from the center of the discs.

6. Apparatus according to one of claims 1 to 5, characterized in that the deflection vanes have their concave side directed towards the main vanes.

7. Apparatus according to one of claims 1 to 6, characterized in that, between each of the main vanes and the convex side of a deflection vane cooperating with a vane located upstream of said main vane, considering the direction of rotation of the apparatus, there remains an arc of a circle of approximately 48 °, said arc of circle being comprised between a radius which takes the circumference of a disc at the place where a main vane arises on the periphery of said disc and a radius tangent to the aforementioned deflection vane.

8. Apparatus according to one of claims 1 to 7, characterized in that the height of a main blade or a deflection vane, measured between two discs, corresponds to twice the diameter of a deflection vane.