FR2624212A1 - Collector for a wind machine with synchronised sails - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un capteur pour machine éolienne comprenant un moyeu d'axe de rotation sensiblement horizontal, pourvu de pales pivotantes.The present invention relates to a sensor for a wind machine comprising a hub with a substantially horizontal axis of rotation, provided with pivoting blades.
Une telle machine éolienne est utilisée en particulier dans les aérogénérateurs pour la production d'énergie électrique à partir de l'énergie éolienne.Such a wind machine is used in particular in wind turbines for the production of electrical energy from wind energy.
Dans un capteur du type défini ci-dessus, les pales sont montées pivotantes sur le moyeu, de façon à ce que leur angle de calage, ou calage, soit variable, afin de permettre la régulation de la vitesse du capteur rendue nécessaire par les fluctuations importantes de la vitesse du vent.In a sensor of the type defined above, the blades are pivotally mounted on the hub, so that their pitch angle, or pitch, is variable, in order to allow regulation of the speed of the sensor made necessary by fluctuations important wind speed.
Le calage est l'angle que fait la corde de portance nulle de la pale avec le plan de rotation de l'hélice, et, pour une vitesse donnée du vent, a' une variation de calage correspond
une variation de vitesse de rotation de l'hélice.The setting is the angle made by the zero lift rope of the blade with the plane of rotation of the propeller, and, for a given wind speed, a variation of setting corresponds
a variation in the speed of rotation of the propeller.
Dans un capteur de ce type, on peut commander les calages des pales par l'intermédiaire d'organes de réglages commandés, mais il est aussi possible de prévoir un système d'autorégulation, par exemple selon l'en,,eignement du brevet français 1 553 046.In a sensor of this type, the settings of the blades can be controlled by means of controlled adjustment members, but it is also possible to provide a self-regulation system, for example according to the teaching of the French patent. 1,553,046.
De plus, il est utile que, au moins lorsque le capteur a atteint sa vitesse de rotation nominale, les calages de ses différentes pales ne soient pas indépendants, mais tous identiques. On dit alors ce que les pales sont "synchronisées", ce qui évite en particulier des vibrations préjudiciables au bon fonctionnement du capteur.In addition, it is useful that, at least when the sensor has reached its nominal speed of rotation, the settings of its different blades are not independent, but all identical. We then say that the blades are "synchronized", which in particular avoids vibrations detrimental to the proper functioning of the sensor.
On connait déjà des capteurs du type défini ci-dessus et dont les pales sont synchronisées, mais les dispositifs mécaniques qui permettent cette synchronisation font appel soit à des engrenages, soit à des ensembles de tiges reliées entre elles. Ces systèmes sont complexes, peu fiables et de plus, il est difficile de les adapter pour obtenir un capteur à autorégulation du type décrit dans le brevet français 1 553 046 déjà cité.Sensors of the type defined above are already known, the blades of which are synchronized, but the mechanical devices which allow this synchronization use either gears or sets of rods connected to each other. These systems are complex, unreliable and, moreover, it is difficult to adapt them to obtain a self-regulating sensor of the type described in French patent 1,553,046 already cited.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients.The present invention aims to overcome these drawbacks.
A cet effet, elle a pour objet un capteur pour machine éolienne comprenant un moyeu d'axe de rotation sensiblement horizontal, pourvu de pales pivotantes, caractérisé par le fait que chaque pale comprend un pied pivotant autour d'un axe perpendiculaire audit axe horizontal et 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 en translation le long dudit axe horizontal, de telle sorte que les calages desdites pales sont identiques, au moins quand la vitesse de rotation du capteur dépasse un certain seuil.To this end, it relates to a sensor for a wind machine comprising a hub with a substantially horizontal axis of rotation, provided with pivoting blades, characterized in that each blade comprises a foot pivoting about an axis perpendicular to said horizontal axis and secured to a lever perpendicular to said pivot axis, and there are provided as many rods as blades, disposed between each of said levers and a single piece movable in translation along said horizontal axis, so that the settings of said blades are identical , at least when the speed of rotation of the sensor exceeds a certain threshold.
Dans le capteur de l'invention, du fait que chaque biellette transforme le mouvement de rotation de la pale correspondante, en un mouvement de translation de l'unique pièce mobile le long de l'axe horizontal, le calage est collectif, c'est-à-dire que les calages des différentes pales sont tous identiques, et la synchronisation des pales est assurée à l'aide d'un dispositif simple. Dans le cas d'un capteur dont on veut réguler la vitesse, un unique organe de rappel en position de la pièce mobile en translation est suffisant.In the sensor of the invention, the fact that each link transforms the rotational movement of the corresponding blade, into a translational movement of the single movable part along the horizontal axis, the setting is collective, this is that is to say that the settings of the different blades are all identical, and the blades are synchronized using a simple device. In the case of a sensor whose speed is to be regulated, a single return member in position of the moving part in translation is sufficient.
Avantageusement, lesdites pales sont 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 dits calages, afin de procurer une autorégulation de vitesse, et lesdits moyens élastiques comprennent un ressort disposé pour rappeler ladite pièces mobile en translation.Advantageously, said blades are arranged to pivot, when the sensor is in rotation, under the action of centrifugal force and against the action of elastic return means, so as to reduce their so-called stalls, in order to provide speed self-regulation , and said elastic means comprise a spring arranged to return said movable parts in translation.
Le système d'autorégulation est alors de mise en oeuvre particulièrement simple. The self-regulatory system is therefore particularly simple to implement.
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.The present invention will be better understood on reading the following description of some embodiments of the sensor of the invention, made with reference to the appended drawings, in which - FIG. 1 schematically represents the sensor for a wind machine of the invention, and, - Figure 2 shows an alternative embodiment of the sensor of 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.Referring to Figure 1, a sensor for a wind machine is now described. The wind machine in question is for example an aerogenerator intended for the production of electricity.
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 ll et un corps 12. Le pied ll 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 ici disposé dans le prolongement de l'axe de pivotement 10. De plus, chacune des pales 1 est conçue pour pivoter, sous l'action 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 obtenu par exemple grâce à des masselottes, non représentées car connues.The sensor propeller here comprises two blades 1, diametrically opposite and supported by a hub with an axis 20 here horizontal, hub not shown for the sake of simplicity. Each blade 1 comprises a foot ll and a body 12. The foot ll is mounted on the hub so as to be pivotable about an axis 10 perpendicular to the horizontal axis 20. The longitudinal axis of the blade body 12 is here arranged in the extension of the pivot axis 10. In addition, each of the blades 1 is designed to pivot, under the action of the centrifugal force accompanying the rotation of the propeller, so as to reduce its pitch angle, like the teaches the French patent 1,553,046. This is obtained for example by means of weights, not shown as known.
Chaque pied Il est solidaire d'un levier 13, perpendiculaire à l'axe de pivotement 10.Each leg It is integral with a lever 13, perpendicular to the pivot axis 10.
Une pièce 5 comprenant ici principalement une tige 51, perpendiculaire à l'axe horizontal 20, est guidée le long de l'axe horizontal 20 par 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 a 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 20, 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.A part 5 comprising here mainly a rod 51, perpendicular to the horizontal axis 20, is guided along the horizontal axis 20 by an ovalized hole 61 made in a part 6 integral with the hub. The part 5, which is therefore movable in translation along the horizontal axis 20, is recalled by a tension spring 2, hooked by one of its ends to the part 5, and by the other end to a point A secured of the hub not shown. Point A is located on the horizontal axis 20, so that the spring 2 recalls the rod 51 against the end of the hole 61 furthest from the blades 1
Two identical rods 4 are arranged between each of the levers 13 and the part 5 movable in translation. Each rod 4 is connected by one of its ends to the lever 13, the other end being provided with an ovalized hole 41 which cooperates with the rod 51 of the part 5 movable in translation. Two tension springs 3 recall the levers 13. Each spring 3 is hooked by one of its ends to the lever 13 and by the other end to the rod 51, so that, at rest, it is the end of the ovalized hole 41 closest to the lever 13 which is located against the rod 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.The sensor which has just been described operates in the following manner
At rest, the blades 1 and the part 5 are in the position shown in FIG. 1. This position corresponds to a relatively large pitch angle of the blades which, as is known, favors the rotation of the propeller during of starting.
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 éloignées 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.When the propeller begins to rotate, the action of the centrifugal force on the weights of the blades 1 tends to rotate them to reduce their stallings, which requests the springs 3 recalling the levers 13, and causes the displacement of the rods 4 so that the ends of the ovalized holes 41 closest to the levers 13 leave the rod 51. As long as the speed of rotation of the sensor is less than the threshold for which the ends of the ovalized holes 41 furthest from the levers 13 come in contact with the rod 51, the part 5 remains stationary and only the springs 3 recalling the levers 13 are stressed. In this start-up phase, the pitch angles of each of the blades can be different.
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 l'intermédiaire 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'est-à-dire que le calage est collectif, et les pales sont alors dites "synchronisées".However, when the speed of rotation of the sensor reaches the threshold for which the ends of the ovalized holes 41 furthest from the levers 13 come into contact with the rod 51, the part 5, recalled by the spring 2, is subjected to the action centrifugal force via the rods 4 and when this action becomes greater than the return force of the spring 2, the part 5 moves. Because it is then the position of the part 5 which determines the settings of the blades 1, these settings are all identical, that is to say that the setting is collective, and the blades are then said to be "synchronized".
Le ressort 2 est de plus prévu pour qu'une autorégulation ait lieu, conformément à ltenseignement du brevet fran çais 1 553 046.Spring 2 is further provided for self-regulation to take place, in accordance with the teaching of the French patent 1,553,046.
La figure 2 représente une variante de réalisation du capteur de l'invention, dans lequel chaque pale l' comprend un corps 12' incliné par rapport à l'axe de pivotement 10 autour duquel pivote le pied 11 de la pale. Un tel agencement permet de monter le capteur sur un support disposé en amont ce qui, comme cela est connu, permet de se passer de gouverne pour le capteur, et simplifie la machine.FIG. 2 shows an alternative embodiment of the sensor of the invention, in which each blade 1a comprises a body 12 ′ inclined relative to the pivot axis 10 around which the base 11 of the blade pivots. Such an arrangement makes it possible to mount the sensor on a support arranged upstream which, as is known, makes it possible to dispense with control surfaces for the sensor, and simplifies the machine.
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. Naturally, the scope of the present application is not limited to the embodiments which have just been described. Thus the tension springs 2 and 3 can be replaced by compression springs, or by any other elastic return device, arranged to produce the same effects.
De même dans les machines éoliennes où il est preférable de commander le calage collectif des pales plutôt que de laisser agir le dispositif d'autorégulation qui vient entre décrit, il est possible de remplacer le ressort 2 par un unique organe de commande de la position de la pièce 5, qui commande à son tour, par l'intermédiaire des biellettes 4, le calage collectif des pales, tout au moins dès que la vitesse de rotation dépasse le seuil défini ci-dessus, dans le cas d'un capteur pourvu du dispositif de démarrage décrit, à savoir les ressorts 3 et les trous ovalisés 41. Naturellement, ce dispositif de démarrage n'est pas obligatoire, et les ressorts 3 peuvent être supprimés et les trous ovalisés 41 remplacés par des trous cylindriques.Similarly in wind machines where it is preferable to control the collective setting of the blades rather than allowing the self-regulating device which comes between described to act, it is possible to replace the spring 2 by a single member for controlling the position of the part 5, which in turn controls, via the links 4, the collective setting of the blades, at least as soon as the speed of rotation exceeds the threshold defined above, in the case of a sensor provided with the starting device described, namely the springs 3 and the ovalized holes 41. Naturally, this starting device is not compulsory, and the springs 3 can be omitted and the ovalized holes 41 replaced by cylindrical holes.
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 à toute autre valeur susceptible de convenir à l'application souhaitée. Finally, the number of blades of the sensor of the invention is obviously not limited to two and can be equal to three or four, for example, or to any other value capable of being suitable for the desired application.
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