CH691874A5 - Eolienne à rotation autour d'un axe vertical. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne une éolienne à rotation autour d'un axe vertical. Depuis de nombreuses années, les besoins en énergie ne cessent d'augmenter alors que les sources d'énergies utilisées sont principalement des sources épuisables ou polluantes. Afin de pouvoir non seulement assurer les besoins en énergie mais également préserver l'environnement, de nombreuses études sont constamment effectuées pour mettre au point des systèmes permettant de produire de l'énergie de manière naturelle et non-polluante. L'énergie éolienne, qui se compose de la fraction de l'énergie résultant des mouvements de l'air par rapport au sol qui peut être captée à l'aide d'un rotor, fait partie de ces énergies dites naturelles et non polluantes. Cette énergie éolienne était déjà utilisée il y a fort longtemps avec les moulins à vent pour moudre le blé. Bien plus tard, on a trouvé que cette énergie éolienne pouvait être transformée en énergie électrique grâce a une génératrice. Cette forme d'énergie a été cependant peu utilisée en raison de son faible rendement. On connaît deux types d'éoliennes. Le premier type concerne les éoliennes classiques dont le rotor se déplace autour de l'axe horizontal, et qui ont fait l'objet de nombreuses recherches. Celles-ci peuvent être utilisées par exemple pour la charge de batteries et la production d'électricité. Le second type concerne les éoliennes dont le rotor se déplace autour de l'axe vertical mais où les pales sont fixées à un certain angle spécifique pour que l'éolienne se déplace avec le mouvement du vent. Celles-ci sont utilisées principalement pour la production d'électricité. Bien que ces éoliennes produisent de l'énergie de manière naturelle et non polluante, elles n'ont été que peu utilisées notamment en raison du fait qu'elles présentent encore actuellement de très nombreux désavantages qui peuvent être énumérés comme suit. Ces éoliennes nécessitent de grandes surfaces pour leur rotation car les pales, bien que peu nombreuses, sont volumineuses. Par conséquent ces éoliennes ne peuvent pas être installées proches les unes des autres. Les pales de ces éoliennes doivent être très grandes et très larges pour fournir une énergie suffisante. Ces éoliennes ne peuvent être utilisées que dans des espaces ouverts où les vents ont une vitesse suffisante pour entraîner les pales. Les zones des pales touchées par le vent sont trop petites par rapport à leur volume, de sorte que leur efficacité est limitée. Le mouvement des pales dans l'air limite la vitesse de rotation. La rotation autour de l'axe vertical ne permet pas l'utilisation d'un grand nombre de pales car cela provoque des perturbations dans le mouvement de rotation. A cause de la hauteur de ces éoliennes, il n'est pas possible d'effectuer les opérations de maintenance directement sur celles-ci. Ces éoliennes doivent par conséquent être démontées pour que les opérations de maintenance puissent s'effectuer à terre, ce qui rend les opérations de maintenance très onéreuses. La direction du vent a une grande influence sur la rotation des pales de ces éoliennes. Si les vents sont très violents la résistance des pales n'est pas suffisante et par conséquent celles-ci se cassent car elles sont fixées d'un côté seulement et aussi parce que la surface soumise à un vent fort n'est pas suffisamment renforcée. Le sens de rotation des pales dépend de la direction du vent, ce qui signifie que la rotation des pales pourra s'effectuer dans deux directions différentes. Cela est peu pratique pour la production d'électricité puisque cela implique que la génératrice devra être prévue pour fonctionner quel que soit le sens de rotation des pales, ce qui diminuera son efficacité. Le but de la présente invention est de fournir une éolienne qui n'a pas les défauts susmentionnés propres aux éoliennes connues. L'éolienne conforme à la présente invention comporte un rotor susceptible de tourner sous l'action du vent autour de son axe vertical par rapport au sol et un arbre de rotation susceptible d'être entraîné en rotation par ce rotor et capable de transmettre l'énergie captée par le rotor. Elle se caractérise par le fait que le rotor comprend un corps de forme essentiellement cylindrique vide à l'intérieur dont les parois sont formées essentiellement par des ailettes agencées verticalement d'une manière telle que le vent puisse entrer dans ledit corps cylindrique vide à l'intérieur pour entraîner le corps cylindrique en rotation, et par conséquent entraîner l'arbre de rotation auquel il est lié. Le corps cylindrique vide à l'intérieur peut comporter un ou plusieurs éléments cylindriques superposés solidairement les uns sur les autres, chaque élément comportant une partie circulaire rigide inférieure et une partie circulaire rigide supérieure entre lesquelles sont fixées verticalement des ailettes formant une rangée d'ailettes. Le corps cylindrique vide à l'intérieur comporte de préférence au moins un premier élément cylindrique comportant un élément circulaire rigide inférieur dont le centre est solidaire de l'arbre de rotation et une partie circulaire rigide supérieure entre lesquels sont fixées verticalement des ailettes formant une première rangée d'ailettes. Ce corps cylindrique vide à l'intérieur peut comporter en outre un second élément cylindrique comportant une partie circulaire rigide inférieure solidaire de la partie circulaire rigide supérieure du premier élément cylindrique et une partie circulaire rigide supérieure entre lesquelles sont fixées verticalement des ailettes formant une seconde rangée d'ailettes superposée à la première rangée d'ailettes. La partie circulaire rigide supérieure du premier élément cylindrique et la partie circulaire rigide inférieure du second élément cylindrique peuvent appartenir à un même élément circulaire rigide. Ce corps cylindrique vide à l'intérieur peut comporter en outre un troisième élément cylindrique comportant une partie circulaire rigide inférieure solidaire de la partie circulaire rigide supérieure du second élément et un élément circulaire rigide supérieur entre lesquels sont fixées verticalement des ailettes formant une troisième rangée d'ailettes superposée à la deuxième rangée d'ailettes. La partie circulaire rigide supérieure du second élément cylindrique et la partie circulaire rigide inférieure du troisième élément cylindrique peuvent appartenir à un même élément circulaire rigide. L'élément circulaire rigide inférieur du premier élément cylindrique est de préférence un disque. De préférence, l'arbre de rotation entraîné en rotation par la rotation du corps cylindrique vide à l'intérieur agit sur un engrenage pour générer un mouvement utilisable pour faire fonctionner un dispositif ou pour produire de l'énergie électrique. Cette éolienne est de préférence utilisée pour la production d'électricité, pour la charge de batterie ou pour faire fonctionner une pompe. L'invention va maintenant être décrite en détail en se référant au dessin à titre d'exemple. La figure unique représente une forme d'exécution préférée d'une éolienne conforme à la présente invention. Sur la figure l'éolienne comporte un corps 1 de forme essentiellement cylindrique vide à l'intérieur dont les parois sont formées par des ailettes 2a, 2b, 2c agencées verticalement d'une manière telle que le vent puisse entrer dans ledit corps cylindrique vide pour entraîner le corps cylindrique 1 en rotation, et par conséquent entraîner en rotation l'arbre de rotation 3 auquel il est lié. Ce corps cylindrique 1 vide à l'intérieur comprend trois éléments cylindriques 4, 5, 6. Le premier élément cylindrique 4 comporte un élément circulaire rigide inférieur 7 dont le centre est lié solidairement à l'arbre de rotation 3 et une partie circulaire rigide supérieure 8 entre lesquels sont fixées en position verticale des ailettes 2a formant une première rangée d'ailettes. Dans cet exemple, l'élément circulaire rigide inférieur 7 du premier élément est un disque. Toutefois, cet élément circulaire rigide inférieur du premier élément peut être un élément circulaire à rayons comportant un moyeu lié solidairement à l'arbre 3. Le second élément cylindrique 5 comporte une partie circulaire rigide inférieure 9 solidaire de la partie circulaire rigide supérieure 8 du premier élément 4 et une partie circulaire rigide supérieure 10 entre lesquelles sont fixées verticalement des ailettes 2b formant une seconde rangée d'ailettes 2b superposée à la première rangée d'ailettes 2a. Le troisième élément cylindrique comporte une partie circulaire rigide inférieure 11 solidaire de la partie circulaire rigide supérieure 10 du second élément 5 et une partie circulaire rigide supérieure 12 entre lesquelles sont fixées verticalement des ailettes 2c formant une troisième rangée d'ailettes 2c superposée à la deuxième rangée d'ailettes 2b. Il est à noter que la partie circulaire rigide supérieure 8 du premier élément 4 et la partie circulaire rigide inférieure 9 du second élément 5 qui sont solidaires peuvent appartenir soit à deux éléments circulaires distincts fixés entre eux de manière solidaire, soit à un seul élément circulaire. De même, la partie circulaire supérieure 10 du second élément 5 et la partie circulaire inférieure 11 du troisième élément 6 qui sont solidaires peuvent appartenir soit à deux éléments circulaires distincts fixés entre eux de manière solidaire, soit à un seul élément circulaire. Il doit également être noté que la partie circulaire rigide 12 formant la partie supérieure du corps cylindrique 1 vide à l'intérieur peut appartenir soit à un élément circulaire de type anneau laissant le sommet du corps cylindrique 1 ouvert soit à un élément circulaire de type disque fermant le sommet du corps cylindrique 1. Il a été décrit à titre d'exemple une éolienne dans laquelle le corps cylindrique 1 comporte un premier élément cylindrique 4 sur lequel sont superposés solidairement un second élément cylindrique 5 et un troisième élément cylindrique 6. Il doit toutefois être noté que le corps cylindrique 1 de l'éolienne conforme à la présente invention peut également comporter plus que deux éléments cylindriques 5, 6 superposés sur le premier élément cylindrique 4. De même, le corps cylindrique 1 de l'éolienne conforme à la présente invention peut comporter par exemple soit uniquement le premier élément cylindrique 4 soit le premier élément cylindrique 4 et le second élément cylindrique 5 superposés solidairement. Le fait de pouvoir superposer solidairement plusieurs éléments cylindrique permet d'agrandir le corps cylindrique 1 tout en le renforçant, et également permet de stabiliser les ailettes 2a, 2b, 2c lors d'une grande vitesse de rotation du corps cylindrique 1. De même, cela permet d'augmenter la prise au vent du cylindre ce qui a pour conséquence d'augmenter la force centrifuge et la résistance à cette force. En outre cela améliore son efficacité, car il faut noter que plus le cylindre est grand, plus l'énergie produite sera grande. De plus, cela facilite également son entretien. Le nombre d'ailettes variera en fonction des exigences et augmentera avec l'augmentation du diamètre du cylindre. Le cylindre pourra être réalisé en différents matériaux, avec comme seule exigence que ces matériaux aient une haute résistance à la traction et qu'ils soient légers. En effets, les matériaux utilisés doivent avoir une haute résistance pour résister à la pression du vent et aux variations de pression à l'intérieur du cylindre et ils doivent être légers pour utiliser la plus grande partie de quantité de mouvement du vent et par conséquent pour obtenir une meilleure efficacité de l'éolienne. Les ailettes pourront être fixées selon un angle spécifique tel que lorsque le courant d'air entrera dans le cylindre et entraînera le cylindre en rotation, il y aura création d'une différence de pression entre deux parties du cylindre, ce qui augmentera sa vitesse de rotation et par conséquent l'énergie produite par l'éolienne. L'éolienne selon la présente invention a beaucoup d'avantages que l'on ne peut pas trouver dans les éoliennes connues. Ces avantages peuvent être énumérés comme suit. Le corps cylindrique de la présente éolienne tourne autour de son axe vertical, ce qui permet de diminuer l'espace nécessaire pour sa rotation. Ainsi, par rapport aux éoliennes connues, on peut utiliser un plus grand nombre d'éoliennes sur une zone plus petite et utiliser plus efficacement le vent, et par conséquent produire plus d'énergie. Puisqu'elles sont fixées en position verticale, les ailettes ont toutes le même angle à toutes les hauteurs et par conséquent, la prise au vent est améliorée ce qui a pour conséquence une amélioration de l'efficacité des ailettes. Du fait que les ailettes sont en position verticale, il est possible de mettre un plus grand nombre d'ailettes que dans les éoliennes traditionnelles, ce qui augmente la quantité d'air utilisée pour le mouvement et par conséquent augmente l'utilisation des courants d'air ce qui donne une efficacité plus grande. Comme le cylindre peut tourner autour de son axe vertical, il entrera en rotation quel que soit la direction du vent. La direction du vent n'a aucune influence sur la rotation du cylindre. Les ailettes étant fixées à leurs deux extrémités, elles sont beaucoup plus efficaces et beaucoup plus résistantes que les pales des éoliennes connues. Lorsque le vent souffle, il pénètre à l'intérieur du cylindre et grâce à la présence des ailettes entraîne en rotation le cylindre 1 et par conséquent l'arbre de rotation 3 qui agira sur un engrenage (13) pour générer un mouvement utilisable soit pour faire fonctionner directement un dispositif, soit pour produire de l'énergie électrique. Ainsi, l'éolienne conforme à la présente invention peut être utilisée par exemple pour la production d'électricité, pour la charge de batterie, ou pour faire fonctionner une pompe.
Claims (12)
1. Eolienne comportant un rotor susceptible de tourner sous l'action du vent autour de son axe vertical par rapport au sol et un arbre de rotation susceptible d'être entraîné en rotation par ce rotor et capable de transmettre l'énergie captée par le rotor, caractérisée en ce que le rotor comprend un corps de forme essentiellement cylindrique (1) vide à l'intérieur dont les parois sont formées essentiellement par des ailettes (2a, 2b, 2c) agencées verticalement d'une manière telle que le vent puisse entrer dans ledit corps cylindrique (1) vide à l'intérieur pour entraîner le corps cylindrique (1) en rotation, et par conséquent entraîner l'arbre de rotation (3) auquel il est lié.
2.
Eolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps cylindrique (1) vide à l'intérieur comporte un ou plusieurs éléments cylindriques (4, 5, 6) superposés solidairement les uns sur les autres, chaque élément comportant une partie circulaire rigide inférieure et une partie circulaire rigide supérieure entre lesquelles sont fixées verticalement des ailettes formant une rangée d'ailettes.
3. Eolienne selon l'une des revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le corps cylindrique (1) vide à l'intérieur comporte au moins un premier élément cylindrique (4) comportant un élément circulaire rigide inférieur (7) dont le centre est solidaire de l'arbre de rotation (3) et une partie circulaire rigide supérieure (8) entre lesquels sont fixées verticalement des ailettes (2a) formant une première rangée d'ailettes.
4.
Eolienne selon la revendication 3, caractérisée en ce que le corps cylindrique (1) vide à l'intérieur comporte en outre un second élément cylindrique (5) comportant une partie circulaire rigide inférieure (9) solidaire de la partie circulaire rigide supérieure (8) du premier élément cylindrique (4) et une partie circulaire rigide supérieure (10) entre lesquelles sont fixées verticalement des ailettes (2b) formant une seconde rangée d'ailettes superposée à la première rangée d'ailettes.
5. Eolienne selon la revendication 4, caractérisée en ce que la partie circulaire rigide supérieure (8) du premier élément cylindrique (4) et la partie circulaire rigide inférieure (9) du second élément cylindrique (5) appartiennent à un même élément circulaire rigide.
6.
Eolienne selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que le corps cylindrique (1) vide à l'intérieur comporte en outre un troisième élément cylindrique (6) comportant une partie circulaire rigide inférieure (11) solidaire de la partie circulaire rigide supérieure (10) du second élément (5) et un élément circulaire rigide supérieur (12) entre lesquels sont fixées verticalement des ailettes (2c) formant une troisième rangée d'ailettes superposée à la deuxième rangée d'ailettes.
7. Eolienne selon la revendication 6, caractérisée en ce que la partie circulaire rigide supérieure (10) du second élément cylindrique (5) et la partie circulaire rigide inférieure (11) du troisième élément cylindrique (6) appartiennent à un même élément circulaire rigide.
8.
Eolienne selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que l'élément circulaire rigide inférieur (7) du premier élément cylindrique (4) est un disque.
9. Eolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'arbre de rotation (3) entraîné en rotation par la rotation du corps cylindrique (1) vide à l'intérieur agit sur un engrenage (13) pour générer un mouvement utilisable pour faire fonctionner un dispositif ou pour produire de l'énergie électrique.
10. Utilisation d'une éolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, pour la production d'électricité.
11. Utilisation d'une éolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, pour la charge de batterie.
12. Utilisation d'une éolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, pour faire fonctionner une pompe.
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| CN110067700A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-30 | 曲阜师范大学 | 风力磁悬浮垂直轴海水淡化系统及其控制方法 |
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1997
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- 1997-08-21 CH CH01953/97A patent/CH691874A5/fr not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110067700A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-30 | 曲阜师范大学 | 风力磁悬浮垂直轴海水淡化系统及其控制方法 |
| CN110067700B (zh) * | 2019-04-25 | 2020-10-02 | 曲阜师范大学 | 风力磁悬浮垂直轴海水淡化系统及其控制方法 |
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|---|---|---|---|
| AEN | Scope or validity of the patent modified |
Free format text: LE BREVET A ETE REACTIVE SELON LA DEMANDE DE POURSUITE DE LA PROCEDURE DU 14.03.2011. |
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| PL | Patent ceased | ||
| AEN | Scope or validity of the patent modified |
Free format text: LE BREVET A ETE REACTIVE SELON LA DEMANDE DE POURSUITE DE LA PROCEDURE DU 20.03.2012. |
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| PL | Patent ceased | ||
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