FR2476761A1 - Multiple volute static wind power converter - uses volute trunking round vertical axis to collect wind and deliver it vertically to turbine with generator - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un aérogénérateur dont l'organisation est telle qu'il ne présente pas de parties mobiles extérieures et très peu d'éléments mobiles en dehors de sa turbine et qu'il fonctionne de façon équivalente quelle que soit la direction du vent tant que celui-ci reste quasi-horizontal
Les aérogenérateurs, utilisant la transformation directe du vent en mouvement de rotation d'un générateur, sont en gé néral de deux types
- ceux dont l'axe de rotation est parallèle à la direction du vent et dont il faut modifier l'orientation en fonction de celle-ci.The present invention relates to an aerogenerator whose organization is such that it has no external moving parts and very few mobile elements outside of its turbine and that it operates in an equivalent manner regardless of the wind direction as long that it remains almost horizontal
Wind turbines, using the direct transformation of the wind into the rotational movement of a generator, are generally of two types
- those whose axis of rotation is parallel to the wind direction and whose orientation must be modified as a function of this.
Dans cette catôgorie on trouve l'ensemble des aérogéné- mateurs à hélice a' nombre de pales de 2 et plus, à plan d'orientation et donc auto-orientable ou a orientation commandée (moulin à vent). In this category we find all of the propeller wind turbines with a number of blades of 2 or more, with an orientation plane and therefore self-orientating or with a controlled orientation (windmill).
- ceux dont l'axe de rotation est perpendiculaire à la direction du vent et, de ce lait, vertical et immuable puisque ladite direction est toujours quasi-horizontale
Dans ce domaine, on trouve les ensembles du type "tuli pe bipales à vitesse fixe ou non, ou des ensembles à pales dirigées selon les génératrices d'un cylindre, articulées et rappelées par ressort à une position tangentielle au cylindre.- those whose axis of rotation is perpendicular to the direction of the wind and, of this milk, vertical and immutable since said direction is always almost horizontal
In this area, there are sets of the "twin-blade tuli pe type with fixed speed or not, or sets with blades directed according to the generatrices of a cylinder, articulated and returned by spring to a position tangential to the cylinder.
On y trouve aussi les anônomètres et la multitude d'équi pement du type "panemone",
Tous ces types pressentent les inconvénients suivants
- la surface de captage est confondue avec la surface en rotation. Cette surface caractôrisant la puissance théorique donne des dimensions en mouvement très importantes (1m2 a' lOm. s α 415 w pour un rendement de Betz de 1).There are also anonometers and a multitude of "panemone" type equipment,
All of these types have the following disadvantages
- the collecting surface is merged with the rotating surface. This surface characterizing the theoretical power gives very large dimensions in movement (1m2 a lOm. S α 415 w for a yield of Betz of 1).
- la dimension de ces organes en rotation est importante et, en cas de destruction, sous des vents importants, donne lieu à des projections dangereuses. - The dimension of these rotating members is important and, in the event of destruction, under strong winds, gives rise to dangerous projections.
- ces organes sont onéreux et rragiles (hélices 9 pales battantes etc..)
- les vitesses linéaires aux extrômités, même si elles sont importantes, donnent finalement des vitesses angulaires assez faibles et exigent, soit des multiplicateurs mécaniques 9 soit des génératrices électriques qui, aux puissances de quelques KW sont inhabituelles. - these organs are expensive and rragile (9-blade propellers, etc.)
- the linear speeds at the extremities, even if they are important, ultimately give fairly low angular speeds and require either mechanical multipliers 9 or electric generators which, at powers of a few KW are unusual.
- I'axe de rotation vertical, qu'il soit celui du mouvement ou celui de l'orientation, conduit à des ensembles relative
ment hauts et nécessitant un haubannage sérieux augmentant notamment l'emprise au sol.- the vertical axis of rotation, whether that of movement or that of orientation, leads to relative sets
high and requiring serious guying, notably increasing the footprint.
La présente invention se propose de pallier.ces inconvénients par l'utilisation de:
- un captage statique et omnidirectionnel
- un générateur enfermé, travaillant à vitesse de rotation élevée dans un flux de vent accéléré,
- une structure autoporteuse, discrète, statique pouvant être totalement intégrée à une construction,
- des éléments en rotation de dimensions réduites.The present invention proposes to overcome these drawbacks by the use of:
- static and omnidirectional collection
- an enclosed generator, working at high speed in an accelerated wind flow,
- a self-supporting, discreet, static structure that can be fully integrated into a construction,
- rotating elements of reduced dimensions.
Le générateur objet de l'invention se compose de trois parties se succédant verticalement en ordre ascendant ou descendant à savoir
- une zone génératrice de pression
- une zone de flux vertical accéléré
- une zone génératrice de dépression
Dans une réalisation de l'invention, la zone génératrice;de pression est constituée comme représente sur la figure 1 par une série d'écopes (1), six par exemple, placées l'une à côté de l'autre de telle manière que leurs surfaces de captage se répartissent chacune sur les faces d'un polygone (2).The generator object of the invention consists of three parts successively vertically in ascending or descending order namely
- a pressure generating area
- an area of accelerated vertical flow
- a vacuum generating area
In one embodiment of the invention, the pressure generating area is constituted as shown in FIG. 1 by a series of scoops (1), six for example, placed one next to the other so that their catchment areas are each distributed on the faces of a polygon (2).
Ces écopes se prolongent chacune par un conduit vertical (3) dont la section diminue progressivement de manière à augmenter la vitesse du flux d'air et ces conduits débouchent ensuite dans une canalisation commune (4). Dans ces conditions l'ensemble placé dans un vent horizontal donnera un flux vertical dans celles des écopes placées face au vent et qui sont soumises à sa pression dynamique. Les zones opposées seront en dépression. La forme du débouché dans le conduit commun interdit à ladite dépression de générer un flux inverse (5). Cette interdiction peut aussi être le fait de clapets placés sur la section de chaque conduit et disposés pour n'autoriser le passage que dans un seul sens (6). These scoops are each extended by a vertical duct (3) whose section decreases progressively so as to increase the speed of the air flow and these ducts then open into a common pipe (4). Under these conditions, the assembly placed in a horizontal wind will give a vertical flow in those of the scoops placed facing the wind and which are subjected to its dynamic pressure. Opposite areas will be depressed. The shape of the outlet in the common conduit prevents said depression from generating a reverse flow (5). This prohibition can also be the result of valves placed on the section of each duct and arranged to allow passage in only one direction (6).
Dans une autre disposition les écopes peuvent être placées tangentiellement autour d'un cylindre comme indiqué sur la figure (2) dans ce cas 1'5 conduits au lieu d'être seul.ement coudés sont hélicoïdaux. Le fonctionnement est le même, la répartition des prewslolls autour de; l'axe vertical étant différente. D'une manière @@@@ @@@@ @@@@ @@@@@@@@@ @@@ des écopes au droit de sa face ouverte au vent définira, pour une vitesse donnée du vent incident, la puissance maximale de l'appareil. In another arrangement the scoops can be placed tangentially around a cylinder as shown in Figure (2) in this case 1'5 conduits instead of being only bent are helical. The operation is the same, the distribution of prewslolls around; the vertical axis being different. In a way @@@@ @@@@ @@@@ @@@@@@@@@@@@@ scoops facing its face open to the wind will define, for a given speed of the incident wind, the power maximum of the device.
D'autres dispositions peuvent être utilisées pour aboutir au meme résultat, c'est-à-dire pour générer un flux d'air vertical ascendant ou descendant en disposant régulièrement ou non des surfaces verticales ou quasi-verticales autour de l'axe d'un conduit vertical lorsque l'ensemble est placé dans un vent horizontal et en faisant varier -progressivement les sections pour augmenter la vitesse dudit flux vertical. Ces autres dispositions ainsi décrites généralement sont incluses dans la présente invention. Other arrangements can be used to achieve the same result, that is to say to generate an upward or downward vertical air flow by regularly or not arranging vertical or quasi-vertical surfaces around the axis of a vertical duct when the assembly is placed in a horizontal wind and varying the sections gradually to increase the speed of said vertical flow. These other arrangements thus generally described are included in the present invention.
La zone de flux vertical accéléré est composée d'un conduit dans lequel est placé l'organe récepteur qui est généralement une turbine liée à un générateur électrique. Dans une réalisation particulière de l'invention, c'est une turbine utilisée grace à la diminution de section, a une vitesse suffisante pour être di rectement utilisable. Pour augmenter la vitesse de variation de flux magnétique, les pièces polaires sont placées à la périphérie de la turbine et l'induit à l'extérieur. Une solution élégante est proposée par la présente invention (figure 3) et consiste à utiliser des aimants permanents (%) disposant entre eux d'une surface discoidale (S) dans laquelle sont placés des bobinages plats MO) construits en 2, 3 ou n tranches.Cette disposition présente en outre deux avantages : elle donne une turbine à grande inertie mécanique amortissant les variations de vent de fréquence rapide et elle donne une caractéristique électrique linéaire, de rendement constant et à très faible self-induction. The accelerated vertical flow zone is composed of a conduit in which is placed the receiving member which is generally a turbine linked to an electric generator. In a particular embodiment of the invention, it is a turbine used thanks to the reduction in section, at a speed sufficient to be directly usable. To increase the speed of magnetic flux variation, the pole pieces are placed at the periphery of the turbine and the armature outside. An elegant solution is proposed by the present invention (FIG. 3) and consists in using permanent magnets (%) having between them a disc surface (S) in which are placed flat coils MO) constructed in 2, 3 or n This arrangement also has two advantages: it gives a turbine with high mechanical inertia damping variations in wind of rapid frequency and it gives a linear electrical characteristic, of constant efficiency and with very low self-induction.
La zone génératrice de dépression peut être également conçue de diverses manières, quelques unes sont décrites cidessous à titre d'exemple non limitatif. The vacuum-generating area can also be designed in various ways, some of which are described below by way of non-limiting example.
Cette zone peut entre semblable à la zone d'entrée a condition d'y placer les clapets pour autoriser le sens d'écou- lement seulement vers la sortie (figure Y
Elle peut aussi e ire prévue (figure 5) avec des entrées d'air auxiliaires organisées pour provoquer une dépression par effet de Venturi ou de Vortex.This zone can between similar to the entry zone on condition of placing the valves there to allow the direction of flow only towards the exit (figure Y
It can also be provided (Figure 5) with auxiliary air inlets organized to cause depression by the Venturi or Vortex effect.
Enfin, elle peut être prévue en fnrtne classique d'aspirateur stati que de cheminée en cylindre fermé à la partie supérieure (figure 6) perde de @@@@@ @@@@@@ @@@@@@@@, oblong et découpés ou crevés-emboutis. Evidemment la surface des ouvertures est optimisée pour la surface d'entrée de la zone génératrice de pression. Finally, it can be provided in conventional fnrtne of vacuum cleaner stati that of cylinder closed at the top (Figure 6) lost @@@@@ @@@@@@ @@@@@@@@, oblong and cut or punctured. Obviously the surface of the openings is optimized for the entry surface of the pressure generating zone.
L'invention concerne aussi évidemment le cas où l'une des deux zones entourant la zone centrale est supprimée c'est-à-dire pour des ensembles comportant une zone génératrice de pression et une zone de transformation en énergie électrique ou mécanique ou une zone de transformation électrique ou mécanique et une zone déprimogène. The invention also obviously relates to the case where one of the two zones surrounding the central zone is eliminated, that is to say for assemblies comprising a pressure generating zone and a zone for transformation into electrical or mechanical energy or a zone electrical or mechanical transformation and a depressive area.
Dans une autre réalisation réservée particulièrement aux équipements de grande puissance, les capteurs peuvent être intégrés par exemple selon quatre directions principales, sur les faces d'un immeuble, conçu uniquement pour cela ou non, et le flux de vent dirigé vers la partie centrale dudit immeuble, avec échappement à la partie supérieure , les canaux de vent pouvant alors avoir une longueur importante. In another embodiment reserved particularly for high power equipment, the sensors can be integrated for example in four main directions, on the faces of a building, designed only for this or not, and the wind flow directed towards the central part of said building, with exhaust at the top, the wind channels can then have a significant length.
Dans le cas des ensembles de petite puissance, on peut parvenir à un ensemble modulaire fixé au sol, entièrement statique et dont l'entretien se limite aux paliers du générateur lequel peUt être aisément démontable. Dans les zones à forte densité de construction les aérogénérateurs peuvent strie placés sur les immeubles. In the case of low power assemblies, it is possible to achieve a modular assembly fixed to the ground, entirely static and the maintenance of which is limited to the bearings of the generator which can be easily dismantled. In areas with a high density of construction, wind turbines can streak placed on buildings.
Claims (4)
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Family Applications (1)
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