FR2624211A1 - Capteur pour machine eolienne, a pales inclinees - Google Patents

Abstract

Chaque pale 1 comprend un pied 11, monté sur un moyeu d'axe de rotation sensiblement horizontal 20, pour pivoter autour d'un axe 10 perpendiculaire à l'axe de rotation 20, et un corps 12 dont l'axe longitudinal est incliné par rapport à l'axe de pivotement 10. Lorsque le capteur est en rotation, les pales 1 pivotent sous l'action de la force centrifuge et contre des ressorts 2, 3 de rappel, pour réduire leurs calages afin de procurer une autorégulation de vitesse. Le capteur de l'invention est utilisé en particulier dans les aérogénérateurs.

Description

La présente invention a pour objet un capteur pour machine éolienne comprenant un moyeu dlaxe de rotation sensible- ment horizontal, pourvu de pales pivotantes agencées pour pivoter, lorsque le capteur est en rotation, sous l'action de la force centrifuge et contre l'action de moyens élastiques de rappel de façon à réduire leurs calages, afin de procurer une autorégulation de vitesse.

Une telle machine éolienne est utilisée en particulier dans les aérogénérateurs pour la production dténergie électrique à partir de l'énergie éolienne.

On connais déjà de tels capteurs, par le brevet français 1 553 046. Pour ces capteurs, l'autorégulation permet le maintien, à une valeur sensiblement constante, de la vitesse de rotation du capteur, même en cas de fluctuations importantes de la vitesse du vent. En effet, le calage étant l'angle que fait la corde de portance nulle de la pale avec le plan de rotation de lthélice, pour une vitesse donnée du vent, la vitesse de rotation du capteur est liée à l'angle de calage.

Dans ces capteurs de type connu, les pales sont disposées perpendiculairement à l'axe de rotation sensiblement horizontal, ce qui limite pratiquement l'utilisation de ces capteurs à des machines éoliennes où le capteur est disposé en amont de son support. Or, il est connu que les machines éoliennes dans lesquelles le capteur est disposé en aval du support présentent l'avantage de ne pas nécessiter de eou- verne pour l'orientation par rapport au vent, à condition que les pales soient disposées pour faire un angle aigu avec la projection horizontale de la direction du vent. Dans ce cas, les pales décrivent en tournant autour de l'axe de rotation sensiblement horizontal un cône dont le sommet est tourné vers le vent, et le capteur prend donc, de lui-même, la meilleure orientation.

Lorsque llon cherche à adapter le système dtautorégulation connu à un capteur destiné à fonctionner avec un support disposé en amont, il apparat des difficultés du faithque les pales ne sont pas perpendiculaires à l'axe de rotation.

Ceci oblige à employer un dispositif mécanique relativement complexe, comportant des pièces en mouvement dans des plans disposés de façon quelconque les uns par rapport aux autres.

De plus, il est très difficile de modifier un tel dispositif pour que les calages des différentes pales soient identiques, de façon à éviter, aux grandes vitesses de rotation, des vibrations préjudiciables au bon fonctionnement du capteur.

La présente invention vise à pallier les inconvénients précédents.

A cet effet, elle a pour objet un capteur du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait que chacue pale comprend un pied pivotant autour dun axe perpendiculaire audit axe de
rotation et un corps dont l'axe longitudinal est incliné par rapport audit axe de pivotement, de façon à permettre le montage du capteur sur un support disposé en amont.

Dans le capteur de l'invention, du fait de l'inclinaison de l'axe longitudinal de chaque corps de pale avec l'axe de pivotement de chaque pied de pale, le dispositif mécanique d'autorégulation peut être simple, car chaque pied de pale peut être disposé perpendiculairement à l'axe de rotation, de façon à ce que les pièces en mouvement se déplacent toutes dans des plans parallèles à cet axe.

Avantageusement, chaque pied de pale est solidaire d'un levier perpendiculaire audit axe de pivotement et il est prévu autant de biellettes que de pales, disposées entre chacun desdits leviers et une unique pièce mobile on translation le long dudit axe de wotation, de telle sorte que les calages desdites pales sont identiques, au moins quand la vitesse de rotation du capteur dépasse un certain seuil.

Dans ce cas le calage collectif des pales est obtenu, de façon simple du fait que chaque biellette transforme le mouvement de translation de l'unique pièce mobile le long de l'axe de rotation, en un mouvement de pivotement de la pale correspondante. La "synchronisation" des pales est ainsi assuree.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante de quelques formes de réalisation du capteur de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente, de façon schématique, le capteur pour machine éolienne de l'invention, et, - la figure 2 représente une variante de réalisation du capteur de la figure 1.

En se référant à la figure 1, un capteur pour machine éolienne est maintenant décrit. La machine éolienne dont il s'agit est par exemple un aérogénérateur destiné à la production d'électricité.

L'hélice du capteur comprend ici deux pales 1, diamétralement opposées et supportées par un moyeu d'axe 20 ici horizontal, moyeu non représenté dans un souci de simplicité. Chaque pale 1 comprend un pied Il et un corps 12. Le pied Il est monté sur le moyeu pour être pivotant autour d'un axe 10 perpendiculaire à l'axe horizontal 20. L'axe longitudinal du corps 12 de pale est incliné par rapport à l'axe de pivotement 10. De plus, chacune des pales 1 est conçue pour pivoter, sous faction de la force centrifuge accompagnant la rotation de l'hélice, de façon à réduire son angle de calage, comme l'enseigne le brevet français 1 553 046. Ceci est par exemple obtenu grâce à des masselottes centrifuges, non représentées car connues.

Chaque pied il est solidaire d'un levier 13, perpendiculaire à l'axe de pivotement 10.

Une pièce 5 comprenant ici principalement une tige 51, perpendiculaire à l'axe horizontal 20,est guinée L lng db cet axe 20 un trou ovalisé 61 pratiqué dans une pièce 6 solidaire du moyeu. La pièce 5, qui est donc mobile en translation le long de l'axe horizontal 20, est rappelée par un ressort de tension 2, accroché par une de ses extrémités à la pièce 5, et par l'autre extrémité à un point A solidaire du moyeu non représenté. Le point A est situé sur l'axe horizontal 20but de façon à ce que le ressort 2 rappelle la tige 51 contre l'extrémité du trou 61 la plus éloignée des pales 1.

Deux biellettes identiques 4 sont disposées entre chacun des leviers 13 et la pièce 5 mobile en translation. Chaque biellette 4 est reliée par une de ses extrémités au levier 13, l'autre extrémité étant pourvue d'un trou ovalisé 41 qui coopère avec la tige 51 de la pièce 5 mobile en translation. Deux ressorts de tension 3 rappellent les leviers 13. Chaque ressort 3 est accroché par une de ses extrémités au levier 13 et par l'autre extrémité à la tige 51, de telle sorte que, au repos, c'est l'extrémité du trou ovalisé 41 la plus proche du levier 13 qui se trouve contre la tige 51.

Le capteur qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante.

Au repos, les pales 1 et la pièce 5 sont dans la position représentée sur la figure 1. Cette position correspond à un angle de calage des pales relativement important ce qui, comme cela est connu, favorise la mise en rotation de l'hélice lors du démarrage.

Lorsque l'hélice commence à tourner, l'action de la force centrifuge sur les masselotes des pales 1 a tendance à les faire pivoter pour réduire leurs calages, ce qui sollicite les ressorts 3 rappelant les leviers 13 et provoque le déplacement des biellettes 4 de façon à ce que les extrémités des trous ovalisés 41 les plus proches des leviers 13 quittent la tige 51. Tant que la vitesse de rotation du capteur est inférieure au seuil pour lequel les extrémités des trous ovalisés 41 les plus éloignés des leviers 13 viennent en contact avec la tige 51, la pièce 5 reste immobile et seuls les ressorts 3 rappelant les leviers 13 sont sollicités. Dans cette phase de démarrage, les angles de calage de chacune des pales peuvent être différents.

Cependant, lorsque la vitesse de rotation du capteur atteint le seuil pour lequel les extrémités des trous ovalisés 41 les plus éloignées des leviers 13 viennent en contact avec la tige 51, la pièce 5, rappelée par le ressort 2, est soumise à l'action de la force centrifuge par ltintermédiaire des biellettes 4 et lorsque cette action devient supérieure à la force de rappel du ressort 2, la pièce 5 se déplace. Du fait que c'est alors la position de la pièce 5 qui détermine les calages des pales 1, ces calages sont tous identiques, c'està-dire que le calage est collectif, et les pales sont alors dites "synchronisées". Le ressort 2 est de plus prévu pour qu'une autorégulation ait lieu, conformément à ltenseigne- ment du brevet français 1 553 046.

La figure 2 représente une variante de réalisation du capteur de l'invention, dans laquelle des pales l',identiques aux pales 1 de la figure 1, comprennent chacune un pied llt et un corps 12'. Chaque-pied ll' est solidaire d'un levier 13t, ici en forme dféquerre disposée dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement 10.

Deux pièces 5', comprenant ici principalement une tige verticale 51' sont guidées par un support 6' solidaire du moyeu non représenté, pour être mobiles en translation horizontale. Les pièces 52 sont rappelées par des ressorts de tension 2', Chaque ressort 2' est accroché par une de ses extrémités à la pièce 5' correspondante et par l'autre extrémité à un point A' solidaire du moyeu non représenté.

Les deux points A1 sont disposés de façon à ce que les deux pièces 5' soient rappelées par les ressorts 2' en appui sur le support 6' formant ainsi butée.

Deux biellettes identiques 4' sont disposées entre chacun des leviers 13' et chacune des pièces 5' mobiles en translation. Chaque biellette 4' est reliée par une de ses extrémités au levier 13', l'autre extrémité étant pourvue d'un trou ovalisé 41' qui coopère avec la tige 51' de la pièce 5' correspondante. Deux ressorts de tension 3' rappellent les leviers 13'. Chaque ressort 3' est accroché par une de ses extrémités au levier 13' et par l'autre extrémité à un point B' solidaire du moyeu non représenté, de telle sorte que, au repos, c'est l'extrémité du trou ovalisé 41' la plus proche du levier 1-3' qui se trouve contre la tige 51'.

Le capteur qui vient d'être décrit fonctionne comme le capteur de la figure 1, à ceci près que, conune il comporte une pièce 5' pour chaque pale 1', les pales 1' sont indépendantes et il n'y a pas de calage collectif des pales lt, qui ne sont donc pas synchronisées.

Naturellement, la portée de la présente demande n'est pas limitée aux formes de réalisation qui viennent d'être décrites. c'est ainsi que les ressorts de tension 2 et 3 peuvent être remplacés par des ressorts de compression, ou par tous autres dispositifs élastiques de rappel, disposés pour produire les mêmes effets.

De même lue dispositif de démarrage formé par les ressorts 3 ou 3' et les trous ovalisés 41 ou 41' n'est pas obligatoire, et les ressorts 3 ou 3' peuvent être supprimés, tandis que les trous ovalisés 41 ou 41' sont remplacés par des trous cylindriques.

Enfin, le nombre de pales du capteur de l'invention n'est évidemment pas limité à deux et peut être égal à trois ou quatre, par exemple, ou a toute autre valeur. susceptible de convenir à l'application souhaitée.

Claims (5)

Revendications

1. Capteur pour machine éolienne comprenant un moyeu d'axe de rotation sensiblement horizontal (20), pourvu de pales pivotantes (1; 1') agencées pour pivoter, lorsque le capteur est en rotation, sous l'action de la force centrifuge et contre l'action de moyens élastiques de rappel (2, 3; 2', 3s), de façon à réduire leurs calages, afin de procurer une autorégulation de vitesse, capteur caractérisé par le fait que chaque pale (1; 1') comprend un pied (11; îî') pivotant autour dtun axe (10) perpendiculaire audit axe de rotation (20), et un corps (12; 12') dont l'axe longitudinal est incliné par rapport audit axe de pivotement (10), de façon à permettre le montage du capteur sur un support disposé en amont.

2. Capteur selon la revendication 1, dans lequel chaque pied (11) de pale est solidaire d'un levier (13) perpendiculaire audit axe de pivotement (10) et il est prévu autant de biellettes (4) que de pales, disposées entre chacun desdits leviers (13) et une unique pièce (5) mobile en translation le long dudit axe de rotation (20), de telle sorte que les calages desdites pales sont identiques, au moins quand la vitesse de rotation du capteur dépasse un certain seuil.

3. Capteur selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens élastiques comprennent un ressort (2) disposé pour rappeler ladite pièce (5) mobile en translation.

4. Capteur selon ltune des revendications 2 ou 3, dans lequel lesdits moyens élastiques comprennent, de plus, autant de ressorts (3) que de pales, disposés chacun pour rappeler un desdits leviers (13), et chacune desdites biellettes (4) est pourvue d'un trou ovalisé (41) coopérant avec une tige (51) prévue sur ladite pièce (5) mobile de façon à ce que, lorsque la vitesse de rotation du capteur est inférieure audit seuil, seuls les ressorts (3) rappelant lesdits leviers (13) soient sollicités, le ressort (2) rappelant ladite pièce (5) mobile n'étant soumis à l'action desdites biellettes (4) que lorsque la vitesse de rotation dépasse ledit seuil.

5. Capteur selon la revendication 1, dans lequel chaque pied (11') de pale est solidaire d'un levier (13') perpendiculaire audit axe de pivotement (10), il est prévu autant de biellettes (4') que de pales, disposées entre chacun desdits leviers (13') et autant de pièces (5') mobiles en translation horizontale, lesdits moyens élastiques comprennent des ressorts (2') pour rappeler chacune desdites pièces (5') mobiles et des ressorts (3') pour rappeler chacun desdits leviers (13'), chaque biellette (4') est pourvue d'un trou ovalisé (41') coopérant avec une tige (51') prévue sur la pièce (5') mobile correspondante, de façon à ce que, lorsque la vitesse de rotation du capteur est inférieure à un certain seuil, seuls les ressorts (3') rappelant lesdits leviers (13') soient sollicités, les ressorts (2') rappelant lesdites pièces (5') mobiles n'étant soumis à l'action desdites biellettes (4') que lorsque la vitesse de rotation dépasse ledit seuil.