FR2583823A2 - Turbine de captation de l'energie de fluides en mouvement, en particulier de l'energie eolienne - Google Patents

Turbine de captation de l'energie de fluides en mouvement, en particulier de l'energie eolienne Download PDF

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Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UNE TURBINE DE CAPTATION DE L'ENERGIE DE FLUIDES EN MOUVEMENT, EN PARTICULIER DE L'ENERGIE EOLIENNE. TURBINE CARACTERISEE EN CE QUE LA TURBINE 8 DE TYPE DARRIEUS EST DEFORMABLE ELASTIQUEMENT ET PRESENTE A SA PARTIE INFERIEURE DEUX BRANCHES 8 RELIEES DE MANIERE MOBILE A L'AXE DE ROTATION COMMUN 2, CES BRANCHES 8 AGISSANT SUR LA TURBINE DE DEMARRAGE 7, SOIT AU MOYEN D'UN DISPOSITIF CENTRIFUGE D'EMBRAYAGE ETOU DE FREINAGE, SOIT DIRECTEMENT.

Description

Le brevet principal a pour objet une turbine de captation de énergie de fluides en mouvement, en particulier de l'énergie éolienne, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée par deux aubes en volume solidaires d'un axe de rotation, symétriques par rapport audit axe de rotation, présentant chacune une section hyperbo loyale, qui s'étend avantageusement sur un angle au centre légèrement inférieur à 1800, et une section droite sensiblement elliptique en projection plane, ces aubes étant assemblées entre elles avec décalage au niveau de leur plan de jonction, de manière à réaliser deux ouvertures en forme de croissant dont les extrémités se retre'- cissent pour forme Un banal de section semi-circulaire a' chaque point de jonction entre les sections.
La première demande de certificat d'addition a pour objet une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle la turbine est combinée avec une turbine de type
Darrieus comme turbine de démarrage de cette dernière par montage sur un axe de rotation commun, la turbine de type
Darrieus étant solidarisée avec l'axe de manière définitive, et la turbine de démarrage étant solidarisée avec l'axe de manière fixe ou de manière intermittente par un dispositif de liaison command2 ou à a^ticnnement au-tomatique, et en ce que la turbine de démarrage est montée intérieu- rement ou extérieurement à la turbine de Darrieus.
La présente demande de certificat d'addition a pour objet d'autres variantes de réalisation de l'invention.
Conformément à une caractéristique de l'invention, la turbine de type Darrieus est déformable élastiquement et présente à sa partie inférieure deux branches reliées de manière mobile à l'axe de rotation commun, ces branches agissant sur la turbine de démarrage, soit au moyen d'un dispositif centrifuge d'embrayage et/ou de freinage, soit directement.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et ex pliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels les figures 1 à 4 sont des vues en élévation de différentes variantes de réalisation de l'invention, et les figures 5 à 7 sont des vues analogues aux figures 1 à 4 d'une autre variante de réalisation de l'invention, respectivement en position de repos et de faible vitesse, en position de grande vitesse, et en position de freinage en cas de tempête.
Conformément à l'invention, et comme le montre plus particulièrement, à titre d'exemple, la figure 1 des dessins annexés, la turbine 8 de type Darrieus est déformable élastiquement et présente à sa partie inférieure deux branches 8' qui sont reliées à l'axe de rotation commun 2' et qui agissent sur la turbine de démarrage 7 au moyen d'un dispositif d'embrayage centrifuge 23.
La turbine 8 de type Darrieus est avantageusement constituée par une lame souple unique fixée en son milieu sur la partie supérieure de l'axe de rotation commun 2', et dont les extrémités forment les branches 8' qui sont reliées à des leviers 24 agissant sur la turbine de démarrage 7 (figures 1 à 7).
Selon une variante de réalisation de l'invention, non représentée aux dessins am,exés, la turbine de type
Darrieus 8 est constituée par deux lames montées symétriquement chacune par une extrémité sur la partie supérieure de l'axe de rotation commun 2', et par son autre extrémité sur les leviers agissant sur la turbine de démarrage 7. Un tel mode de réalisation de la turbine 8 permet son rangement sous un encombrement réduit particulièrement intéressant pour le colisage ou le stockage.
Les leviers 24 agissant sur la turbine de démarrage 7 sont montés avec possibilité de basculement sur des supports 25 de l'axe 2' et forment les éléments mobiles du dispositif d'embrayage centrifuge 23 et/ou de freinage.
Le dispositif d'embrayage centrifuge 23 est constitué (figure 1) par deux couronnes d'embrayage concentriques 26, 27, solidaires de l'axe de rotation 2 de la turbine 7, dont la couronne extérieure 26 coopère avec des patins d'embrayage 28 solidaires des extrémités des leviers 24, en position de démarrage de la turbine, et dont la couronne intérieure 27 coopère avec lesdits leviers 24 en position de très grande vitesse-de rotation en vue d'un réembrayage de la turbine 7, un ressort de compression 29 chargeant les leviers 24 sous une tension prédéterminée.
Ce ressort 29 permet de compenser partiellement la force exercée par les branches 8( de la turbine 8 sur l'extré- mité des leviers 24 pour réaliser l'embrayage des patins 28 avec la couronne extérieure 26 et ainsi le démarrage de la turbine 8, une augmentation de la vitesse de rotation de ladite turbine 8 provoquant, sous l'effet de la force centrifuge, un basculement des leviers 24 autour des supports 25 dans le sens d'une compression du ressort 29 jusqu t à débrayage des patins 28 et donc de la turbine de démarrage 7.En cas de tempête, l'augmentation de la force centrifuge provoque un basculement supplémentaire des leviers 24 et une compression supplémentaire du ressort 29 entrarnant l'embrayage des patins 28 avec la couronne intérieure 27, et donc un réembrayage de la turbine de démarrage 7 qui a pour effet de freiner l'ensemble de turbine, la turbine 7 formant alors frein aérodynamique.
La figure 2 représente une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle les patins d'embrayage 28 des leviers 24 coopèrent, en position de repos ou de faible vitesse de rotation avec une couronne d'embrayage 30 solidaire de la turbine de démarrage 7, les leviers étant maintenus dans ladite position de repos par un ressort de rappel 31 à tension prédéterminée, et l'extrémité opposée 32 des leviers 24 coopère, en position de très grande vitesse de la turbine 8, avec un frein 33, solidaire du mAt 34 de support, à friction, hydraulique, ou électrique. Le frein électrique peut, par exemple, êtrè sous forme d'un générateur secondaire.
Conformément à une autre variante de réalisation de l'invention, et comme le montre la figure 3, les leviers 24 solidaires de l'axe 2' coopèrent; en position de grande vitesse de rotation de la turbine 8 avec une couronne 35 solidaire d'un axe 36 d'entrainement d'un dispositif 37 de transformation d'énergie. Ainsi, en position de repos ou de faible vitesse de rotation les deux turbines 7 et 8 sont en interaction, tandis qu'â grande vitesse, la turbine 8 entrasse le dispositif 37 qui réalise simultanément la régulation de la vitesse de rotation de la turbine 8.
Selon une autre variante de réalisation de l'invention, et comme le montre la figure 47 les leviers 24 sont réalisés sous forme de lames élastiquement déformables. Un tel mode due réalisation permet, en position de très grande vitesse, c'est-à-dire en cas de force centrifuge extrême agissant surla turbine 8, de réaliser simultanément un entraSnement d'un dispositif 37 de transformation d'énergie et un freinage aérodynamique par coopération des patins 28 des leviers 24 avec une couronne d'embrayage extérieure 26' solidaire de la turbine de démarrage 7.
Les figures 5 à 7 représentent une autre variante de réalisation de I'invention, dans laquelle la turbine de démarrage 7 est constituée par deux aubes en volume 7' solidaires à leur partie supérieure d'une articulation commune 38 prévue sur l'axe commun de rotation 2' > et monté à articulation, à leur partie inférieure, sur une extrémité des leviers 24 montés sur les supports 25, et dont l'autre extrémité est reliée aux branches 8t de la turbine 8. Dans ce mode de réalisation, la turbine de démarrage 7 se trouve, au repos et à faible vitesse (figure 5), dans une configuration de résistance à l'air dans un sens d'entrai- nement de la turbine 8 de type Darrieus. A vitesse de fonctionnement normale de la turbine 8, la force centrifuge s'exerçant sur cette dernière déplace, par l'intermédiaire des leviers 24, la partie inférieure des aubes 7t en direction de l'axe de la turbine jusqu'à formation d'un volume complètement fermé de gindre résistance à 11 air (figure 6). En cas d'augmentation exagérée de la vitesse de rotation de la turbine 8, la force centrifuge tendra à écarter davantage les branches 8' en tirant sur l'extré- mité correspondante des leviers 24, de sorte que les aubes en volume 7' seront pivotées dans la position représentée à la figure 7 et donc ouverte à contre-courant, formant ainsi un frein aérodynamique.
Grâce à l'invention, il est possible de réaliser des turbines de forte puissance à autorégulation de vitesse par la force centrifuge.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (9)

-REVENDICATIONS
1. Turbine de captation de l'énergie de fluides en mouvement, en particulier de l'énergie éolienne, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 du brevet principal, combinée avec une turbine (8) de type Darrieus comme turbine de démarrage de cette dernière par montage sur un axe de rotation commun (2'), la turbine (8) de type Darrieus étant solidarisée avec l'axe (2') de manière définitive, et la turbine (7) de démarrage étant solidarisée avec l'axe (2') de manière fixe ou de manière intermittente par un dispositif de liaison commandé ou à actionnement automatique, et en ce que la turbine de démarrage (7) est montée intérieurement ou extérieurement à la turbine de Darrieus (8), caractérisée en ce que la turbine (8) de type Darrieus est deformable élastiquement et présente à sa partie inférieure deux branches (8') reliées de manière mobile à l'axe de rotation commun (2'), ces branches (8') agissant sur la turbine de démarrage (7), soit au moyen d'un dispositif centrifuge d'embrayage et/ou de freinage, soit directement.
2. Turbine, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la turbine (8) de type Darrieus est avantageusement constituée par une lame souple unique fixée en son milieu sur la partie supérieure de l'axe de rotation commun (2'), et dont les extrémités forment les branches (8') qui sont reliées à des leviers (24s agissant sur la turbine de démarrage (7).
3. Turbine, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la turbine de type Darrieus (8) est constituée par deux lames montées symétriquement chacune par une extrémité sur la partie supérieure de l'axe de rotation commun (2'), et par son extrémité sur les leviers agissant sur la turbine de démarrage (7).
4. Turbine, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les leviers (24) agissant sur la turbine de démarrage (7) sont montés avec possibilité de basculement sur des supports (25) de l'axe (2') et forment les éléments mobiles du dispositif d'embrayage centrifuge (23) et/ou de freinage.
5. Turbine, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le dispositif d'embrayage centrifuge (23) est constitué par deux couronnes d'embrayage concentriques (26, 27), solidaires de l'axe de rotation de la turbine (7), dont la couronne extérieure (26) coopère avec des patins d'embrayage (28) solidaires des extrémités des leviers (24), en position de démarrage de la turbine, et dont la couronne intérieure (27) coopère avec lesdits leviers (24) en position de très grande vitesse de rotation en vue d'un réembrayage de la turbine (7), un ressort de compression (29) chargeant les leviers (24) sous une tension prédéterminée.
6. Turbine, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les patins d'embrayage (28) des leviers (24) coopèrent, en position de repos ou de faible vitesse de rotation avec une couronne d'embrayage (30) solidaire de la turbine de démarrage (7), les leviers étant maintenus dans ladite position de repos par un ressort de rappel (31) à tension prédéterminée, et l'extrémité opposée (32) des leviers (24) coopère, en position de très grande vitesse de la turbine (8), avec un frein (33) solidaire du mât (34) de support, à friction, hydraulique, ou électrique.
7. Turbine, suivant l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisée en ce que les leviers (24) solidaires de l'axe (2') coopèrent, en position de grande vitesse de rotation de la turbine (8) avec une couronne (35) solidaire d'un axe (36) d'entraînement d'un dispositif (37) de transformation d'énergie.
8. Turbine, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les leviers (24) sont réalisés sous forme de lames élastiquement déformables.
9. Turbine, suivant l'une quelconque desrevendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que la turbine de démarrage () est constituée par deux aubes en volume (7') solidaires à leur partie supérieure d'une articulation commune (38) prévue sur l'axe commun de rotation (2'), et monté à articulation, à leur partie inférieure, sur une extrémité des leviers (24) montés sur les supports (25), et dont l'autre extrémité est reliée aux branches (8') de la turbine (8).
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