EP1295013A1 - Convertisseur d'energie bi-helicoidal a gouttieres peripheriques - Google Patents

Convertisseur d'energie bi-helicoidal a gouttieres peripheriques

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EP1295013A1
EP1295013A1 EP01933485A EP01933485A EP1295013A1 EP 1295013 A1 EP1295013 A1 EP 1295013A1 EP 01933485 A EP01933485 A EP 01933485A EP 01933485 A EP01933485 A EP 01933485A EP 1295013 A1 EP1295013 A1 EP 1295013A1
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EP
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turbine
rotation
axis
working fluid
thermal
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Withdrawn
Application number
EP01933485A
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German (de)
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Inventor
Marie-Claire De Vriendt
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Original Assignee
Individual
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    • F01D1/34—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines characterised by non-bladed rotor, e.g. with drilled holes
    • F01D1/38—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines characterised by non-bladed rotor, e.g. with drilled holes of the screw type
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a turbine operable either through the force of a MOTEU r fluid (wind, water, other fluid), either through a temperature difference between both ends of the turbine (e.g., the difference in air temperature at ground level and at a higher altitude).
  • a MOTEU r fluid wind, water, other fluid
  • This turbine, object of the invention can therefore be used as an atmospheric turbine, that is to say a wind turbine, a hydraulic turbine, or a thermal turbine, or, in a mixed manner by combination between these different modes.
  • the ideal wind turbine would therefore be a solid, stable, heavy wind turbine, turning quickly but not racing, starting in weak wind, with vertical or oblique axis allowing the installation of the generator close to the ground, with simple and therefore economical technology. during manufacture, with reduced maintenance, with larger surfaces exposed to the wind on one side of the axis of rotation relative to the other in the case where the axis is vertical or oc'ic, modular to facilitate assembly and allow to decrease or increase the sur ace of the wind turbine in a later time.
  • Turbine (1) composed of two (or more) helical surfaces (3,4) arranged symmetrically with respect to an axis of rotation (2), itself being the axis of the cylinder in which these helical surfaces (3.4) are register. Each of these helical surfaces (3,4) wraps at least 180 * (fig. 3 and 4) around the axis of rotation (2) There is no theoretical maximum.
  • Each of the helical surfaces (3.4) is bordered on the outside by a gutter, the peripheral gutter (5).
  • Different profiles can be given to this peripheral gutter (5) with or without flange (6), with or without blades (10).
  • the profile of the helical surfaces (3,4) consists of planar (fig. 8) or curved (fig. 8) surfaces whose angle formed by each of them with the axis of rotation (2) can be variable and constitutes a continuous set either of "steps / risers", or of "undulations” thus forming kinds of gutters (7) flared towards the outside, placed perpendicular or oblique with respect to the axis of rotation (2.) ( fig.9). Their number can vary from 1 to oo. In the latter case, the helical surface (3). (4) will be a smooth surface (fig. 10).
  • the lower profile of the helical surfaces (3,4) as well as that of the peripheral gutters (5) may be different from the upper profile.
  • an upper profile in "steps / counter-steps" and a smooth lower profile which will give a better performance in the case of the use of the turbine (1) as a wind turbine with axis of rotation (2) vertical, in addition to other jobs.
  • the axis of rotation (2) of the turbine (1) can be placed vertically, obliquely, or ⁇ horizontally
  • peripheral gutters (5) can be directed towards either end of the axis of rotation (?)
  • the gutters (7) formed by the helical surfaces (3,4) are intended to channel the working fluid towards the periphery of these surfaces, that is to say towards the peripheral gutters (5), where the effect of a same thrust is at its maximum, phenomenon amplified by centrifugal force as soon as the turbine (1,) sets in motion
  • the helical surfaces (3,4) being bordered externally by a peripheral gutter (5) continues, the working fluid arrives with force in this peripheral gutter (5) and, not being able to escape towards the outside of the turbine (1), it pushes on the external edge of this peripheral gutter (5) and makes turn the turbine (1)
  • This peripheral gutter ( 5) may or may not have a rim (6) intended if there is to retain even more the working fluid in the peripheral gutter (5).
  • the helical shape coupled with the existence of a peripheral gutter (5) which borders it causes a phenomenon of air vortex which continues to push on surfaces which are no longer exposed to the working fluid.
  • a large part of the working fluid ends up at the top of the turbine (1).
  • the helical surface (3) (4) is smooth, the same phenomenon has occurred.
  • the same operating principle applies when using this turbine (1) as a thermal turbine (fig 11) indeed, the fluid moves from the hottest zone to the coldest zone
  • the peripheral channels (5) can be directed in the same direction as la.direction the thrust of the working fluid (8) (fig.12) or in opposite direction (Fig 11) and obliquely pa r report celle- one way or the other, depending on the terms of employment
  • the axis of rotation (2) can be placed perpendicularly, obliquely, or parallel to the direction of the thrust of the working fluid (8), according to the instructions for use. For example :
  • the oblique position gives the best performance in the case of use in an atmospheric and / or hydraulic turbine.
  • the ideal obliquity depends on the ratio between the height and the diameter of the cylinder in which the helical surfaces (3.4) composing the turbine (1) are inscribed (fig. 2,4,7).
  • peripheral gutters (5) will be directed in the opposite direction to the direction of the thrust of the working fluid (8) (fig.11).
  • the peripheral gutters (5) should preferably be directed in the same direction approximately that the direction of the thrust of the thermal working fluid (8) if the helical surfaces (3.4) have a profile making existing openings (9) at the junction between these surfaces and the peripheral gutters (5) which border them.
  • the thermal working fluid then joins the atmospheric working fluid (wind) in the peripheral gutter (5) passing through these openings (9).
  • the peripheral gutter (5) will be split, each placed in the opposite direction to the other.
  • the direction of rotation of the turbine (1) changes according to the position of the axis of rotation (2) relative to the direction of the thrust of the working fluid (8) as well as according to the direction of the screwing pitch (fig. 13 ).
  • the turbine (1) In the case where the axis of rotation (2) of the turbine (1) is placed perpendicular to the direction of the thrust of the working fluid (8), it is not necessary to provide an orientation system, the turbine (1) being in this case multidirectional (f ⁇ g.13, c). In the case where the axis of rotation (2) of the turbine (1) is placed obliquely to the direction of the thrust of the working fluid (8), it is not necessary to provide an orientation system because the turbine ( 1) self-o ⁇ ente so as to place the top of the axis of rotation (2) towards the origin of the thrust of the working fluid (8) (fig.13, a).
  • An orientation system is only necessary in this case if it is to be the bottom of the axis of rotation (2) which is oriented towards the origin of the thrust of the working fluid (8), for example in I use in a mixed thermal and atmospheric turbine. In this case also, a pivoting system for the entire turbine (1) must be provided
  • This device is not necessary if the axis of rotation (2) is placed vertically (fig 13, d) and therefore the direction of the thrust of the working fluid (8) is from bottom to top (example turbine vertical axis) or from top to bottom.
  • This turbine (1) can be used in a mixed manner, in time and / or in space and / or simultaneously, that is to say as an atmospheric and / or hydraulic and / or thermal turbine. Advantages linked to the invention (Turbine (1) described above)
  • this turbine (I) can be manufactured in different materials, from very light to very heavy, in particular canvas or the like on a wooden, plastic, metal frame, etc. as well as in molded synthetic material or not, without forget about metal.
  • peripheral gutters (5) can be an integral part of the modules or be added during assembly.
  • the realization by modules also allows to be able to modulate in time the size of the turbine? ⁇ the axis is expected to be quite long
  • the axis of rotation (2) can have a large diameter without disadvantages II can therefore be constituted by a movable outer tube, integral with the helical surfaces, pivoting around a fixed tube of smaller diameter, these two tubes being provided with the devices necessary to constitute in themselves a generator
  • the same turbine model (1) can be used as an atmospheric turbine, that is to say wind turbine and / or hydraulic turbine and / or thermal turbine
  • This turbine (1) is multidirectional in the case where the axis of rotation (2) is placed perpendicular to the direction of the thrust of the working fluid (8). It is self-orientating in the case where the axis of rotation (2) is placed parallel or obliquely from the front (fig. 13, d, a) relative to the direction of the thrust of the working fluid (8)
  • the generator can be placed close to the ground if the axis is either vertical or oblique
  • the direction of rotation in this case is the same as the direction of the screwing pitch.
  • the same figures looked at in reverse represent views of the turbine (1) back to the working fluid, the top of the axis of rotation (2) being tilted obliquely backwards by 17.74 * relative to the vertical.
  • the direction of rotation in this case is opposite to the direction of the screwing pitch
  • This specific characteristic of the oblique positioning of the axis of rotation (2) of the turbine (1) represents an enormous advantage compared to the positioning perpendicular to the direction of the thrust of the working fluid (8) (fig 1, 3 and 6), working fluid which in this case meets two surfaces, to the left and to the right of the axis of rotation (2), identical from the point of view of the magnitude of their surface
  • the helical shape and the possible differences in profiles generate the rotational movement of the turbine (l), amplified by the peripheral gutters (5).
  • the oblique positioning of the axis of rotation (2) causes the turbine (1) to self-align so as to place the top of the axis towards the origin of the thrust of the working fluid, the direction of rotation being in this case the same as the direction of the screwing pitch
  • the direction of rotation can be changed simply by changing the orientation of the turbine (1) so as to place the bottom of the axis towards the origin of the thrust of the working fluid This can be done by the exit of a drift for example
  • the two ends of the axis of rotation can be mounted free, each on a walkway, or, one of these two ends only free and the other fixed.
  • Figures; 1,3.5 . and 6 wind turbines with bi-helical surface and vertical axis of rotation (2) composed respectively of, 3 turns of the propeller and 60 "steps / counter-steps" 1 turn of the propeller and 20 “steps / counter-steps", 1/2 turn of propeller and 10 "steps / walk-steps".
  • Figures 2,4 and . 7 wind turbines with bi-helical surface and oblique axis of rotation (2) (angle of 17.74 * forward with respect to the vertical) composed respectively of, 3 turns of propeller and 60 "steps / cost-steps ", 1 propeller turn and 20
  • Steps / counter-steps 1/2 turn of propeller and 10 “steps / counter-steps”.
  • FIGS. 11,2,3,4,5,6 and 7 hydraulic turbines produced and operating according to the same characteristics as the wind turbines described above.
  • Figures 1 3,5, .. and . 6 . thermal turbines with bi-helical surface and vertical axis of rotation (2) composed respectively of, 3 turns of propeller and 60 "steps / risers", 1 turn of propeller and 20 “steps / counter-steps” 1/2 propeller tower and 10 “steps' against steps”.
  • thermal turbines operating thanks to a temperature difference between the two ends of the turbine (1), they can be made in large dimensions to exploit the temperature difference between the air on the ground and the colder air of the higher layers of the atmosphere.
  • this turbine (1) is opposite to the direction of rotation of this same turbine used in wind turbines, except in the case where it is placed at the top of a hill. It must therefore be placed in a cylinder which will protect it from the action of the wind and at the same time create an aspiration of the fluid upwards, which will increase the yield.
  • this cylinder can be opened on 1/4 of a turn, the wind then acting on half of the turbine (right half looking at Figures 1, 3,5 and 6 and considering that 'we have the wind in the back, left half under the same conditions if the screwing pitch is reversed compared to Figures 1, 3.5 and 6.
  • This cylinder must have an orientation system (drift).
  • the temperature on the ground can be increased thanks to a set of mirrors concentrating the solar radiation for example on a metal plate placed under the turbine
  • Figures 2,4 and . 7 looked at .
  • I. 'in ers thermal turbines with bi-helical surface and axis of rotation (2) oblique (angle of 17.74 * backwards with respect to the vertical) respectively composed of, 3 propeller turns and 60 "steps / counter-steps", 1 propeller turn and 20 “steps / counter-steps", 1/2 propeller turn and 10 "steps / counter-steps”.

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Abstract

Ce convertisseur (1), composée de deux (ou plus) surfaces hélicoïdales (3, 4), disposées symétriquement par rapport à un axe de rotation (2), comporte des surfaces hélicoïdales dont au moins une face (supérieure ou inférieure) est constituée soit de 'marches/contremarches', soit d''ondulations', formant des gouttières (7) évasées vers l'extérieur, et bordées d'une gouttière périphérique (5). Ce convertisseur peut fonctionner en tant que turbine mixte atmosphérique et/ou hydraulique et/ou thermique. L'axe de rotation (2) peut être placé verticalement (fig. 1), obliquement (fig. 2), ou horizontalement.

Description

CONVERTISSEUR D ' ENERGIE BI -HELICOIDAL A GOUTTIERES PERIPHERIQUES
La présente invention concerne une turbine pouvant fonctionner, soit grâce à la force d'un fluide moteur ( vent, eau, autre fluide), soit grâce à une différence de température entre les deux extrémités de la turbine (par exemple, la différence de température de l'air au niveau du sol et à une altitude plus élevée). 5 Cette turbine, objet de l'invention, peut donc être employée en tant que turbine atmosphérique c'est a dire eolienne, turbine hydraulique, ou turbine thermique, ou, d'une façon mixte par combinaison entre ces différents modes.
En ce qui concerne les éoliennes, de nombreux modèles ont vu le jour surtout ces in dernières années dont les rendements sont difficilement, calculables et dont chacun a sans doute ses avantages et ses inconvénients. Les avantages sont lies aux principaux facteurs suivants
- la solidité qui empêcnera l'éolienne de se démantibuler par grand vent,
- la stabilité qui sera plus grande si la surface exposée au vent a une grandeur et 15 un profil identiques à chaque instant t, et qui sera d'autant plus grande encore que la force exercée sur l'axe de rotation est uniformément répartie à chaque instant t autour de l'axe de rotation,
- une régulation efficace ou une autoregulation,
- le coût réduit, lui-même souvent lié à la simplicité technique de construction dun rotor lut-même ainsi que du mécanisme annexe,
- un démarrage par vent faible et sans l'assistance d'un dispositif annexe,
- l'emploi d'un axe de Otation vertical ou oblique permettant l'installation de la génératrice près du nivuau du sol et non au sommet d'un haut pylône,
- le poids qui augmente le rendement pour une même vitesse de rotation, 5 - la vitesse qui augmente le rendement pour un même poids, - profil et orientation des pales judicieux,
- profil judicieux des surfaces exposées au vent et contre le vent dans le cas d'éolienπes a axe de rotation vertical ou oblique.
Les inconvénients sont liés aux principaux facteurs suivants
- la fragilité provoquant le démantèlement de l'eolienne par grand vent,
- la non-stabilité relative rencontrée en tout cas dans les modèles à deux ou trois pales et axe de rotation horizontal,
- le coût important lie à la solidité nécessaire pour compenser la non-stabilité relative des eolieππes à deux ou trois pales et axe de rotation horizontal,
- le placement de la génératrice en haut du pylône près de l'axe du rotor,
- des surfaces identiques exposées au vent de chaque côte de l'axe de rotation dans la plupart des modèles d'eoliennes à axe vertical, ce qui entraîne comme conséquence que seul le profil de ces surfaces permet la rotation.
L'éolienne idéale serait donc une eolienne solide, stable, lourde, tournant vite mais ne s'emballant pas, à démarrage par vent faible, à axe vertical ou oblique permettant la pose de la génératrice près du sol, à technologie simple et donc économique a la fabrication, à maintenance réduite, à surfaces exposées au vent plus importantes d'un côte de l'axe de rotation par rapport à l'autre dans le cas où l'axe est vertical ou oc'ique, modulable pour faciliter le montage et permettre de diminuer ou d'augmenter la sur ace de l'éolienne dans un temps ultérieur.
L'état de la technique en ce qui concerne les turbines hydrauliques et thermiques m'est inconnu
Le modèle de turbine expose ci-après, αoπt le même modèle peut être employé en tant que turbine atmosphérique (eolienne) et/ou turbine hydraulique et/ou turbine thermique, allie la solidité à l'efficacité et a la simplicité et réunit un grand nombre d'avantages Description de l'invention. ( Fig. 1 à 7 )
Turbine (1 ) composée de deux (ou plus) surfaces hélicoïdales (3,4) disposées symétriquement par rapport à un axe de rotation (2), lui-même étant l'axe du cylindre dans lequel ces surfaces hélicoïdales (3.4) s'inscrivent. Chacune de ces surfaces hélicoïdales (3,4) s'enroule au minimum de 180* ( fig. 3 et 4) autour de l'axe de rotation (2) Il n'y a pas de maximum théorique.
Chacune des surfaces hélicoïdales (3.4) est bordée extérieurement d'une gouttière, la gouttière périphérique (5). Différents profils peuvent être donnés à cette gouttière périphérique (5) avec ou sans rebord (6), avec ou sans pales (10).
Différents pas de vissage, plus ou moins serrés, ainsi que différents profils (fig.8) peuvent être donnés aux surfaces mais le principe général reste la forme hélicoïdale de celles-ci enroulées symétriquement autour de l'axe de rotation (2) de la turbine (1) et bordées d'une gouttière périphérique (5).
Le profil des surfaces hélicoïdales (3,4) est constitué de surfaces planes (fig.8 ) ou courbes (fig.8 ) dont l'angle formé par chacune d'elle avec l'axe de rotation (2) peut être variable et constitue un ensemble continu soit de « marches/contremarches », soit d' «ondulations » formant ainsi des sortes de gouttières (7) évasées vers l'extérieur, placées perpendiculairement ou obliquement par rapport à l'axe de rotation (2.) ( fig.9). Leur nombre peut varier de 1 à l' oo . Dans ce dernier cas, la surface hélicoïdale (3). (4) sera une surface lisse (fig.10) .
Le profil inférieur des surfaces hélicoïdales (3,4) ainsi que celui des gouttières périphériques (5) peut être différent du profil supérieur. Par exemple un profil supérieur en "marches/contre-marches" et un profil inférieur lisse, ce qui donnera un meilleur rendement dans le cas de l'emploi de la turbine (1 ) en tant qu'eolienne à axe de rotation (2) vertical, outre d'autres emplois.
L'axe de rotation (2) de la turbine (1) peut être placé verticalement, en oblique, ou^ horizontalement
Les gouttières périphériques (5) peuvent être dirigées vers l'une ou l'autre extrémité de l'axe de rotation (?)
Les gouttières (7) formées par les surfaces hélicoïdales (3,4) sont destinées à canaliser le fluide moteur vers la périphérie de ces surfaces , c'est a dire vers les gouttières périphériques (5), la où l'effet d'une même poussée est a son maximum, phénomène amplifie par la force centrifuge dès que la turbine (1 ,) se met en mouvement Les surfaces hélicoïdales (3,4) étant bordées extérieurement par une gouttière périphérique (5) continue, le fluide moteur arrive avec force dans cette gouttière périphérique (5) et, ne pouvant s échapper vers l'extérieur de la turbine (1) , il pousse sur le bord externe de cette gouttière périphérique (5) et fait tourner la turbine (1 ) Cette gouttière périphérique (5) présente ou non un rebord (6) destiné s'il existe a retenir encore plus le fluide moteur dans la gouttière périphérique (5). De plus, la forme hélicoïdale couplée a I existence d'une gouttière périphérique (5) qui la borde provoque un phénomène de tourbillon de l'air qui continue sa poussée sur des surfaces qui ne sont plus exposées au fluide moteur. Une grande partie du fluide moteur termine sa course au sommet de la turbine (1). Dans le cas ou la surface hélicoïdale (3) (4) est lisse, le même phénomène a eu. Le même principe de fonctionnement s'applique lors de l'emploi de cette turbine (1) en tant que turbine thermique ( fig 11 ) en effet, le fluide se déplace de la zone la plus chaude vers la zone la plus froide
Position de l'axe de la turbine (1) et position des gouttières périphériques (5) par rapport a la direction de la poussée du fluide moteur (8) selon l'emploi en turbine (1) atmosphérique c'est a dire eo enne et/ou hydraulique et/ou thermique.
Les gouttières périphériques (5) peuvent être dirigées dans le même sens que la.direction de la poussée du fluide moteur(8) (fig.12) ou en sens oppose (fig 11), ainsi qu'obliquement par rapport a celle-ci, dans un sens ou dans l'autre, selon les modalités d emploi L'axe de rotation (2) peut être placé perpendiculairement, obliquement, ou parallèlement, par rapport à la direction de la poussée du fluide moteur (8), selon les modalités d'emploi. Par exemple :
La position oblique donne le meilleur rendement dans le cas de l'emploi en turbine atmosphérique et/ou hydraulique.
L'obliquité idéale dépend du rapport entre la hauteur et le diamètre du cylindre dans lequel s'inscrivent les surfaces hélicoïdales (3.4) composant la turbine (1 ) (fig. 2,4,7).
La position verticale (parallèle) donne le meilleur rendement dans le cas de l'emploi en turbine exclusivement thermique.
Dans ce cas, également pour un meilleur rendement, les gouttières périphériques (5) seront dirigées en sens opposé à la direction de la poussée du fluide moteur (8) (fig.11).
En cas d'emploi en turbine thermique et atmosphérique (mixte) avec axe oblique et de dos par rapport à la poussée du fluide moteur (fig.13,b), les gouttières périphériques (5) seront dirigées de préférence dans le même sens approximativement que la direction de la poussée du fluide moteur (8) thermique si les surfaces hélicoïdales (3.4) ont un profil rendant existantes des ouvertures (9) à la jonction entre ces surfaces et les gouttières périphériques (5) qui les bordent. Le fluide moteur thermique rejoint alors le fluide moteur atmosphérique (vent) dans la gouttière périphérique (5) en passant par ces ouvertures (9). Dan le cas contraire (ex.: surfaces hélicoïdales (3,4) lisses), la gouttière périphérique (5) sera dédoublée, chacune placée en sens opposé par rapport à l'autre.
Sens de rotation.
Le sens de rotation de la turbine (1 ) change selon la position de l'axe de rotation (2) par rapport à la direction de la poussée du fluide moteur (8) ainsi que selon le sens du pas de vissage (fig. 13).
L'orientation des gouttières périphériques (5) n'a pas d'influence sur le sens de rotation de la turbine (1 ) Orientation de la turbine (1)
Dans le cas ou l'axe de rotation (2) de la turbine (1) est place perpendiculairement à la direction de la poussée du fluide moteur (8), il ne faut pas prévoir de système d'orientation, la turbine (1 ) étant dans ce cas multidirectionnelle (fιg.13,c). Dans le cas ou l'axe de rotation (2) de la turbine (1) est place obliquement par rapport a la direction de la poussée du fluide moteur (8), il ne faut pas prévoir de système d'orientation car la turbine (1) s'auto-oπente de façon a placer le haut de l'axe de rotation (2) vers l'origine de la poussée du fluide moteur (8) (fig.13, a). Un système d orientation n est nécessaire dans ce cas que si l'on veut que ce soit le bas de l'axe de rotation (2) qui soit oriente vers l'origine de la poussée du fluide moteur (8), par exemple dans I emploi en turbine mixte thermique et atmosphérique. Dans ce cas également, un système de pivotement de l'ensemble de la turbine (1) doit être prévu
Dans le cas ou l'axe de rotation (2) de la turbine (1 ) est place parallèlement à la direction de la poussée du fluide moteur (8) (fig 13,d), il ne faut pas prévoir de système d'orientation car la turbine (1) s'auto-oπente de façon a placer l'axe de rotation (2) parallèlement a la direction de la poussée du fluide moteur (8). Dans ce cas cependant, il faut prévoir un système de pivotement de l'ensemble de la turbine
0).
Ce dispositif n'est pas nécessaire si l'axe de rotation (2) est place à la verticale (fig 13,d) et que donc la direction de la poussée du fluide moteur (8) se fait de bas en haut (exemple turbine thermique a axe vertical) ou de haut en bas.
Emploi mixte de la turbine (I)
Cette turbine (1 ) peut être employée de façon mixte, dans le temps et/ou dans l'espace et'ou simultanément, c est a dire en tant que turbine atmosphérique et/ou hydraulique et/ou thermique Avantages lies a l'invention (Turbine (1) décrite ci-avant)
1..Avantages généraux quel que soit la position de l'axe de rotation (2) de la turbine (1 ) par rapport a la direction de la poussée du fluide moteur (8).
1 1. Solidité, stabilité, et maintenance réduite
Une même surface totale et un même profil de surface sont exposes dans l'espace et à chaque instant t a la poussée du fluide moteur (fig 1 ,2 ) , ce qui donne à cette turbine (I) un fonctionnement uniforme et donc aussi une grande stabilité et, de là, une grande solidité allant de pair avec une maintenance réduite.
1.2. Démarrage facile Silencieuse
La surface importante exposée au fluide moteur rend le démarrage facile sans nécessiter I emploi d un système de démarrage annexe, et rend également la turbine (1 ) très silencieuse
1.3. Simplicité de fabrication et coût réduit.
Le principe simple de conception et de fonctionnement permet une fabrication non sophistiquée, donc a coût réduit surtout dans le cas d'emploi de matériaux bon marche , ce qui est possible
En effet, cette turbine ( I) peut être fabriquée dans différents matériaux, du très léger au très lourd, notamment en toile ou assimile sur armature en bois, en plastique, en métal, etc ainsi qu'en matière synthétique moulée ou non, sans oublier le métal.
1 4 Modulable
La simplicité technique de fabrication et/ou de montage peut être accrue par la fabrication de modules tous identiques pouvant être enfiles et/ou attachées sur l'axe de rotation (2) deux a deux avec un décalage d'angle pour obtenir les deux surfaces hélicoïdales (3,4)
Les gouttières périphériques (5) peuvent faire partie intégrante des modules ou être rajoutées lors du montage. La réalisation par modules permet également de pouvoir moduler dans le temps la grandeur de la turbine ?ι l'axe est prévu assez long
1.5. Possibilité d intégrer la génératrice a l'axe de rotation (2)
Pour ce modèle de turbine, l'axe de rotation (2) peut avoir un grand diamètre sans inconvénients II peut donc être constitue d'un tube extérieur mobile, solidaire des surfaces hélicoïdales, pivotant autour d'un tube fixe de moindre diamètre, ces deux tubes étant munis des dispositifs nécessaires pour constituer en eux-mêmes une génératrice
1.6. Emploi mixte.
Le même modèle de turbine (1 ) peut être employé en tant que turbine atmosphérique c est a dire eolienne et/ou turbine hydraulique et/ou turbine thermique
Certains de ces emplois mixtes sont évidemment dépendants du/des matériaux utιlιse(s) pour la réalisation de la turbine
La possibilité d'un emploi mixte peut être avantageuse dans certaines conditions pour maximiser les rendements Par exemple, l'emploi en eolieπne et turbine thermique en régions chaudes et venteuses
1 7. Muitidirectionnelle ou auto-oπeπtable dans certains cas
Cette turbine (1 ) est muitidirectionnelle dans le cas ou l axe de rotation (2) est place perpendiculairement a la direction de la poussée du fluide moteur (8). Elle est auto-orientable dans le cas ou l'axe de rotation (2) est place parallèlement ou obliquement de face (fig.13, d, a ) par rapport à la direction de la poussée du fluide moteur (8)
1 .8 Placement de la génératrice
Le placement de la génératrice peut se faire près du sol dans le cas où l'axe est soit vertical, soit oblique
1 .9. Fonctionnement par balancement.
Cette turoine ne fonctionne rien que par le balancement si elle est suspendue par le sommet de l'axe de rotation (2)
1 .10. Non dangereuse pour les oiseaux
Au cas où des oiseaux seraient entraînes dans la turbine (1 ), ils seraient libérés au sommet de celle-ci en même temps que le fluide moteur.
2. Avantages spécifiques de la turbine 1_) dans le cas où l'axe de rotation (2) est place obliquement par rapport à la direction de la poussée du fluide moteur (8).
2.1 . Le positionnement oblique de l'axe de rotation (2) vers ou à l'opposé de la direction de la poussée du fluide moteur (8) engendre la caractéristique, due spécifiquement a la forme hélicoïdale, de présenter une surface exposée à la poussée du fluide moteur agissant dans le sens de rotation nettement supérieure à la surface exposée a la poussée du fluide moteur agissant en sens contraire à la rotation
L'obliquité idéale dépend du rapport entre la hauteur et le diamètre du cylindre dans lequel s'inscrivent les surfaces hélicoïdales (3 4) , en tenant compte également de la largeur des gouttières périphériques (5). Les figures 2,4, et 7 représentent des vues de la turbine (1 ) face au fluide moteur, le haut de l'axe étant penche obliquement vers l'avant de 17,74* par rapport à la verticale
Le sens de rotation dans ce cas est le même que le sens du pas de vissage. Les mêmes figures regardées a I envers représentent des vues de la turbine (1) dos au fluide moteur, le haut de l'axe de rotation (2) étant penche obliquement vers l'arrière de 17,74* par rapport à la verticale. Le sens de rotation dans ce cas est contraire au sens du pas de vissage Cette caractéristique spécifique du positionnement oblique de l'axe de rotation (2) de la turbine (1 ) représente un énorme avantage par rapport au positionnement perpendiculaire a la direction de la poussée du fluide moteur (8) (fig 1 , 3 et 6 ), fluide moteur qui dans ce cas rencontre deux surfaces, a gauche et a droite de l'axe de rotation (2), identiques du point de vue de la grandeur de leur surface Dans ce cas, seule la forme hélicoïdale et les différences de profils éventuels engendrent le mouvement de rotation de la turbιne(l), amplifie par les gouttières périphériques (5).
2.2. Le positionnement oblique de I axe de rotation (2) provoque l'auto-onentation de la turbine (1 ) de façon a placer le haut de l'axe vers l'origine de la poussée du fluide moteur, le sens de rotation étant dans ce cas le même que le sens du pas de vissage
Le sens de rotation peut être change tout simplement en changeant l'orientation de la turbine (1 ) de façon a placer le bas de l'axe vers l'origine de la poussée du fluide moteur Cela peut se faire par la sortie d'une dérive par exemple Les deux extrémités de l'axe de rotation peuvent être montées libres, chacune sur un chemin de ronde, ou, une de ces deux extrémités seulement libre et l'autre fixe.
2 3. Le positionnement oblique de I axe de rotation (2) dos au fluide moteur (fig.13, b) peut être obtenu sans système d orientation, en plaçant la turbine (1 ) verticalement au sommet d une butte De plus, ce positionnement permet l'utilisation de la turbine (i ) en turbine mixte, atmosphérique et thermique, puisque le sens de rotation dans ce cas est le même Exemples de réalisations possibles grâce au modèle de turbine (1 ) présenté ci- avant.
Le même modèle de turbine (1 ) pouvant servir à des réalisations éoiiennes, hydrauliques ou thermiques, les mêmes figures sont reprises plusieurs fois en références à des descriptions de réalisations différentes.
Figures ; 1,3,5.et 6 : éoiiennes à surface bi-hélicoîdale et axe de rotation (2) vertical composées respectivement de, 3 tours d'hélice et 60 « marches/contre-marches » 1 tour d'hélice et 20 « marches/contre-marches », 1/2 tour d'hélice et 10 « marches/coπtre-marches ».
Figures 2,4 et.7 : éoiiennes à surface bi-hélicoîdale et axe de rotation (2) oblique ( angle de 17,74* vers l'avant par rapport à la verticale) composées respectivement de, 3 tours d'hélice et 60 « marches/coπtre-marches », 1 tour d'hélice et 20
« marches/contre-marches » 1/2 tour d'hélice et 10 « marches/contre-marches ».
Figures.11,2,3,4,5,6 et 7 : turbines hydrauliques réalisées et fonctionnant selon les mêmes caractéristiques que les éoiiennes décrites ci-avant.
Figures 1 3,5, ..et.6.: turbines thermiques à surface bi-hélicoîdale et axe de rotation (2) vertical composées respectivement de, 3 tours d'hélice et 60 « marches/contremarches », 1 tour d'hélice et 20 « marches/contre-marches » 1/2 tour d'hélice et 10 « marches 'contre-marches ».
Ces turbines thermiques fonctionnant grâce à une différence de température entre les deux extrémités de la turbine (1 ), elles peuvent être réalisées en grandes dimensions pour exploiter la différence de température entre l'air au sol et l'air plus froid des couches plus hautes de l'atmosphère.
Cependant, le sens de rotation de cette turbine (1 ) est contraire au sens de rotation de cette même turbine employée en éolienne, sauf dans le cas où elle est placée au sommet d'une butte. Il faut donc la placer dans un cylindre qui la protégera de l'action du vent et créera par la même occasion une aspiration du fluide vers le haut, ce qui augmentera le rendement.
Pour profiter quand même de l'énergie éolienne, ce cylindre peut être ouvert sur 1/4 de tour, le vent agissant alors sur la moitié de la turbine (moitié droite en regardant les figures 1 ,3,5 et 6 et en considérant qu'on a le vent dans le dos, moitié gauche dans les mêmes conditions si le pas de vissage est inversé par rapport aux figures 1 ,3,5 et 6.
Ce cylindre doit avoir un système d'orientation (dérive ). La température au sol peut être augmentée grâce à un jeu de miroirs concentrant le rayonnement solaire par exemple sur une plaque métallique placée sous la turbine
(1 )-
Les turbines thermiques représentées par les figures 1 ,3,5 et 6 regardées à l'envers (n* de page dans le bas ), c'est à dire avec les gouttières périphériques dirigées vers le bas, ont un rendement sensiblement meilleur.
Figures 2,4 et .7 regardées à. I.'en ers (n* de page dans le bas) : turbines thermiques à surface bi-hélicoîdale et axe de rotation (2) oblique ( angle de 17,74* vers l'arrière par rapport à la verticale ) composées respectivement de, 3 tours d'hélice et 60 « marches/contre-marches », 1 tour d'hélice et 20 « marches/contre-marches », 1/2 tour d'hélice et 10 « rnarches/contre-marches ».
Ces turbines, positionnées tel que décrit ci-dessus et considérant, en les regardant, qu'on a le vent dans le dos, tournent sous l'action du fluide thermique dans le même sens que sous l'action du fluide éolien. Ce positionnement (fig 13, b) ne requiert donc aucun dispositif Darticulier pour fonctionner en tant que turbine mixte atmosphérique et thermique. Seule une dérive est nécessaire pour contrecarrer l'auto-orientatioπ, qui se fait en sens contraire à celui requis.

Claims

Revendications.
1. Turbine (1) composée de deux (ou plus) surfaces hélicoïdales (3,4), s'enroul ant au minimum de 180* (fig. 3 et 4) autour de i'axε de roration (2), disposées symétriquement par rapport à un axe de rotation (2), caractérisées par le fait qu'au moins une des faces (supérieure ou inférieure) de ces surfaces hélicoïdales (3,4), est constituée par un ensemble continu soit de « marches / contremarches », soit d' « ondulations », formant ainsi des sortes de gouttières (7) évasées vers l'extérieur, placées perpendiculairement ou obliquement par rapport à l'axe de rotation (2)( figure 9) et caractérisées par le fait que chacune de ces surfaces hélicoïdales (3,4) est bordée extérieurement par une gouttière périphérique (5) (avec ou sans rebord (6), éventuellement dédoublée) destinée à recevoir le fluide des gouttières (7) et servir de butée à ce fluide provoquant une poussée de celui- ci sur les parois de la gouttière c'est-à-dire sur les surfaces les plus extérieures de la turbine (1), là où une même poussée donne un plus grand effet, engendrant ainsi une rotation de la turbine (1) avec un meilleur rendement. Cette gouttière (5) se caractérise également par son aspect de continuité provoquant la continuité de la poussée du fluide moteur sur les parois de la gouttière (5), même lorsqu 'elles ne sont plus exposées directement au fluide moteur, entraînant de surplus un effet tourbillonnaire, ce qui a pour résultat que la majorité du fluide moteur ne s'échappe qu'au sommet de la turbine. Ces effets augmentent le rendement.
2.Turbine (1) suivant la revendication 1 caractérisée par la possibilité de l'employer soit en temps que turbine atmosphérique c'est-à-dire éolienne, soit en temps que turbine hydraulique, soit en temps que turbine thermique, soit en temps que turbine mixte atmosphérique et/ou hydraulique et/ou thermique.
3.Turbine (1) suivant la revendication 1 caractérisée par son placement vertical dans un cylindre creux de diamètre légèrement plus grand que le diamètre de la turbine (1). Ce cylindre, ouvert en haut et en bas, ne présente aucune ouverture ou fente latéralement. Ce dispositif permet d'employer la turbine (1) en temps que turbine thermique exclusivement, dans le cas où elle est placée à l'extérieur et donc exposée au vent, celle-ci tournant en emploi thermique dans le sens opposé à celui dans lequel elle tournerait en emploi atmosphérique. En emploi thermique, les gouttières périphériques (5) sont dirigées vers le bas (figure 11).
4. Turbine (1) suivant la revendication 1 caractérisée par son placement vertical dans un cylindre creux de diamètre légèrement plus grand que le diamètre de la turbine (1), ce cylindre étant ouvert latéralement sur un quart de tour et muni d'une dérive orientée de façon à ce que l'effet de la poussée du vent sur la moitié exposé de la turbine (1) fasse tourner celle-ci dans le sens inverse du pas de vissage. Ce sens étant le sens de rotation en emploi thermique ( figure 13d ), sens contraire au sens de rotation en emploi atmosphérique et hydraulique ( figures 13a,c ) excepté dans le positionnement oblique de l'axe de rotation (2) dos au fluide moteur ( figure 13b). Ce dispositif permet l'emploi mixte de la turbine (1) en temps que turbine atmosphérique et thermique.
5. Turbine (1) suivant la revendication 1 caractérisée par le positionnement oblique de l'axe de rotation (2) par rapport à la verticale de sorte que le haut de l'axe soit l'extrémité la plus éloignée de l'origine de la poussée du fluide moteur (figure 13b). Ainsi positionnée, la turbine (1) peut fonctionner en temps que turbine mixte atmosphérique et thermique sans requérir de dispositif particulier autre qu'une dérive nécessaire pour contrecarrer l'autb-orientation, qui se fait en sens contraire à celui requis dans ce cas-ci. Les gouttières périphériques sont dédoublées et, chacune, dirigées en sens inverse l'une de l'autre.
6. Turbine (1) suivant la revendication 1 caractérisée par sa fabrication sous forme de module tous identiques de la hauteur d'une ou deux marches/contremarches ou ondulations incluant ou non la gouttière périphérique (5), s'enfilant et/ou s'attachant sur l'axe de rotation (2) avec un décalage d'angle pour obtenir les deux surfaces hélicoïdales (3,4) et permettant ainsi de modifier dans le temps la grandeur de la turbine (1).
7. Turbine (1) suivant la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle peut être fabriquée aussi bien dans un matériau souple sur armature rigide qu'en totalité en matériau rigide.
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