FR2488337A1

FR2488337A1 - Eolienne a roues multiples d'axe horizontal, carenees et juxtaposees

Info

Publication number: FR2488337A1
Application number: FR8017543A
Authority: FR
Inventors: Michel Cotton De Bennetot
Original assignee: MATERIEL MAGNETIQUE
Current assignee: MATERIEL MAGNETIQUE
Priority date: 1980-08-08
Filing date: 1980-08-08
Publication date: 1982-02-12

Abstract

EOLIENNE COMPORTANT PLUSIEURS TURBINES 1 A 6 D'AXE HORIZONTAL, LOGEES DANS DES TUYERES JUXTAPOSEES ET ENTRAINANT CHACUNE UNE GENERATRICE ELECTRIQUE. DES ELEMENTS DE CARENAGE 7 A 11 FERMENT LES INTERVALLES ENTRE LES SURFACES D'ENTREE DES TUYERES ET L'ENSEMBLE EST MONTE SUR UN PILIER 16 ET ORIENTABLE DANS LE LIT DU VENT.

Description

Dans certaines applications, il serait intéressant de pouvoir réaliser, pour la production d'énergie électrique, en particulier destinee a être utilisée localement, des éoliennes de puissance intermédiaire entre celle des petites machines, qui sont technologiquement au point et fiables, mais dont la puissance ne dépasse pas 5 KW environ pour des vents ayant une vitesse de tordre de 8 a 12 m/s, et celle des grandes machines ayant des puissances de 100 KW et plus.

Ces dernieres sont encore des installations expérimentales dont la plupart connaissent des difficultés notamment en ce qui concerne la tenue mécanique des pales. Elles comportent habituellement des hélices tournant autour d'un arbre horizontal auto-orientable et dont les diamètres sont supérieurs à une quinzaine de mètres. Il est, en effet, nécessaire d'utiliser une grande surface d'hélice pour obtenir une puissance importante de façon régulière, la vitesse des vents se situant le plus souvent entre les valeurs indiquées cidessus.

Il en résulte des risques considérables de détérioration des pales par l'effet des déformations et des vibrations, en raison notamment des perturbations de l'écoulement de l'air provoquées par le pylône supportant l'hélice.

Pour réaliser des éoliennes de puissance égale ou supérieure à 50 KW, susceptibles de fonctionner de manière fiable pendant au moins une dizaine d'années, l'invention propose de faire agir en parallèle sur des génératrices électriques, plusieurs roues mécaniquement indépendantes ayant chacune des pales de dimensions moyennes.

A cet effet, et suivant une particularité essentielle de l'invention, chacune desdites roues est logée dans une tuyère et entraîne mécaniquement une génératrice électrique ces différentes tuyères étant juxtaposées et disposées paral lèlement les unes aux autres suivant une ou plusieurs rangées contiguës, de façon que l'ensemble offre au vent une surface d'entrée continue fermée dans les intervalles entre les entrées des tuyères, une carène étant prévue sur les faces extérieures de l'ensemble, lequel est monté de façon à pouvoir s'orienter dans le lit du vent.

Suivant un mode d'exécution préferé, lesdites tuyères sont montées dans des bâtis parallélépipédiques juxtaposés et l'ensemble présente une surface d'entrée plane coopérant avec un dispositif d'obturation partielle qui permet d'augmenter ou de réduire la section d'entrée de l'air dans les tuyères.

Suivant une autre particularité de l'invention, ledit ensemble est fixé au sommet d'un pylône avantageusement monté pivotant à sa base par rapport au sol
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après.

Au dessin annexé :
La figure 1 est une vue schématique, en coupe suivant II-II de la figure 2, d'une éolienne conforme a l'invention; dont
La figure 2 est une vue de bout;
La figure 3 est une vue de dessus ;
La figure 4 représente le détail d'une tuyere équipée d'un groupe bulbe;
La figure 5 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 4;
La figure 6 est une vue en perspective de la surface d'entrée du vent dans l'ensemble des tuyères et
La figure 7 représente une variante d'exécution de l'éolienne de la figure 1.

On a simplement représenté, à la figure 2 chacune des tuyères 1 a 6 que comporte l'éolienne dans l'exemple non limitatif decrit par deux cercles concentriques, le cercle extérieur figurant la section d'entrée de la tuyère et le cercle intérieur, la section étroite de ladite tuyère.

Ces tuyères sont ici juxtaposees en deux rangées et forment un ensemble parallélépipédique caréné sur ses faces latérales 7 - 8 - 9 - 10 et, sur sa face avant 11, dans les intervalles entre les surfaces d'entrée des tuyères.

La présence des éléments de carénage est essentielle pour assurer l'indépendance du fonctionnement de chaque tuyère vis-à-vis des tuyères voisines. En leur absence, les tourbillons engendrés réduiraient considérablement le rendement et empêcheraient le fonctionnement correct de l'éolienne.

On voit, à la figure 6, que le carenage de chacun des intervalles entre les surfaces d'entrée des tuyères forme une pointe pyramidale en saillie vers l'avant par rapport au plan desdites surfaces d'entrée, lequel est un peu en retrait par rapport au carénage; cette disposition est destinée à faciliter le guidage des filets d'air vers les tuyères.

Les figures 1, 2 et 3 montrent par ailleurs que la partie supérieure du carenage est munie de dérives 12a-12b convenablement profilées, dont le rôle sera explique plu loin.

Enfin, la surface d'entrée du vent peut être partiellement ou complètement obturée par des volets constitués chacun par une seule pièce ou télescopiques 13-14 entraînés par des moteurs électriques 130-140 et guidés par une ossature métallique 15. Ces volets permettent de régler la section d'entrée de l'air en fonction de la vitesse du vent, afin de limiter le débit dans les tuyères lorsque la vitesse du vent dépasse, par exemple, 18 ou 20 m/s. La forme aérodynamique figurée évite les turbulences.

D'autres moyens de limiter le flux d'air à l'entrée des tuyeres pourront être imaginés, mais la presence de tels moyens est indispensable, compte tenu des énergies considerables qui peuvent être deployées par le vent lorsque sa vitesse est grande, l'énergie cinétique étant proportionnelle au cube de la vitesse.

On voit, aux figures 4 et 5, que dans chaque tuyère est loge un groupe bulbe, c'est-à-dire l'ensemble, bien connu en soi, constitué par une turbine 20 et une génératrice 21. La tuyère est avantageusement du type convergent-divergent, ce qui, de façon également connue en soi, augmente la vitesse de l'air dans la partie convergente.

Il est essentiel, pour obtenir un rendement satisfaisant, que l'ensemble constitue par les turbines, leurs éléments de carenage et les volets d'obturation puisse s'orienter dans le lit du vent. A cet effet, dans le mode d' exé- cution des figures 1 et 2, il est monté pivotant sur un py lône fixe au moyen d'un roulement à billes 17. Des bagues 18 permettent de réaliser un contact tournant entre les fils de sortie de l'aérogénérateur et les fils raccordés aux géné- ratrices.Ces bagues peuvent être placees dans un plan horizontal, comme il est indique sur la figure 1, ou sur deux surfaces cylindriques coaxiales dont l'une est solidaire du pylône fixe et l'autre de l'ensemble caréné pivotant, l'- axe commun de ces surfaces étant celui autour duquel tourne cet ensemble.

Dans la variante préférée de la figure 7, l'ensemble susvisé est monté solidaire du sommet du pylône 17, mais ce dernier est monté pivotant par rapport au sol, au moyen de roues 171-172-173. Des bagues 18 sont également prévues pour réaliser un contact electrique tournant. Elles peuvent être placées suivant l'une ou l'autre des dispositions décrites ci-dessus. L'avantage de cette variante est qu'il est plus facile de placer à la base du pylône - plutôt qu'au sommet des dispositifs de pivotement capables d'encaisser les efforts, ici tres importants, compte tenu du poids de la structure et des très grandes variations de l'énergie du vent.

Dans l'une ou l'autre des variantes, l'orientation de l'éolienne dans le lit du vent est obtenue au moyen de dispositifs connus comportant un moteur electrique. Toutefois, elle est facilitee au point de pouvoir même s'effectuer spon tanément, par les effets conjugués d'auto-orientation des turbines lorsqu'elles sont en régime et, au démarrage, ou par vent faible, par les dérives. On notera que, grâce au carénage les dérives sont situées dans une zone qui n'est pas perturbée par des tourbillons engendres par les turbines.

L'aérogénérateur décrit permet d'obtenir des puissances élevées avec des vitesses non excessives des pales.

A titre d'exemple, pour une vitesse de vent de 1'ordre de 14 à 15 m/sec. et une surface totale d'entrée d'air de 200 à 250 m2, pour l'ensemble des turbines, les roues d'un tel ensemble tourneront à des vitesses ne dépassant pas 100 à 150 m/sec., ce qui est tout à fait acceptable.

Il va de soi que diverses modifications de détail pourront être apportees au dispositif décrit et représenté sans s'écarter de l'esprit de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Eolienne du type à roue(s) à pales d'axe horizontal, caractérisée par plusieurs roues (3-8) juxtaposees chacune dans une tuyère et entraînent mécaniquement une génératrice electrique, ces différentes tuyeres étant juxtaposées et disposées (en 17) parallelement les unes aux autres suivant une ou plusieurs rangées contiguës, de façon que l'ensemble offre au vent une surface d'entrée continue fermée dans les intervalles (11) entre les entres des tuyeres, une carène étant prevue sur les faces extérieures (7 à 10) de l'ensemble, lequel est monté de façon à pouvoir s'orienter dans le lit du vent.

2. Eolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites tuyères sont montées dans des bâtis paral lélépipédiques juxtaposes et l'ensemble présente une surface d'entree plane coopérant avec un dispositif d'obturation partielle (13-14-15) qui permet d'augmenter ou de réduire la section d'entrée du vent dans les tuyères.

3. Eolienne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit ensemble est fixé au sommet d'un pylône avantageusement monté pivotant à sa base par rapport au sol.

4. Eolienne selon la revendication 1 ou 3, caractérisée en ce que ledit dispositif d'obturation est constitué par deux volets télescopiques (13-14) guidés par une ossature (15) de forme profilée.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits intervalles (11) entre les surfaces d'entrée des tuyères sont fermés par des éléments de carenage présentant une surface profilée de façon à guider les filets d'air vers lesdites surfaces d'entrée.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par des dérives (12a-12b) montées à la partie supérieure du carénage.