FR2808845A1 - Turbine a axe vertical avec volets regulateurs permettant la concentration des vents et la protection par forte tempete - Google Patents

Turbine a axe vertical avec volets regulateurs permettant la concentration des vents et la protection par forte tempete Download PDF

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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

L'invention concerne un dispositif permettant à une éolienne à axe vertical : 1 - d'être productive par vent faible (à partir de 4 mètres / seconde) et jusqu'à la tempête et de permettre de : concentrer les vents productifs sur les aubes de la turbine, d'éliminer, en les déviant, les vents à action négative sur les aubes au retour. 2 - de réduire la pression des vents en fermant progressivement les volets afin de protéger la turbine à partir de vents à 70 km/ heure et ainsi de continuer à être productive sans risque de détérioration de l'éolienne. Ce dispositif, selon l'invention, permet une production importante d'énergie sans risque pour mécanisme en cas de tempête - production permise par an de plusieurs dizaines de milliers de kilowatts à plusieurs mégawatts, selon le modèle réalisé.

Description

La présente invention concerne une éolienne à axe vertical située à. l'intérieur d'une tour et munie de volets réglables afin de permettre la concentration des vents (jusqu'à 20 mètres/seconde) et la fermeture progressive de ceux-ci à une vitesse supérieure. Les volets servent aussi à dévier les vents qui ont une action négative sur la turbine.
Les éoliennes a axe vertical ont la réputation d'être peu performantes et vulnérables par tempête. Certaines ont un dispositif de frein à disques permettant de limiter la vitesse de rotation pour protéger la machine<I>-</I> système compliqué <I>et</I> coüleux <I>-</I> Une partie des vents ayant une action négative sur la turbine en freinant le retour des aubes est la cause de performance limitée. Le dispositif de l'invention - permet d'utiliser l'eolienne par tous les vents sans risque pour le mécanisme - permet en plus la concentration des vents sur les aubes - productives d'énergie - dévie les vents qui agissent négativement sur la turbine au retour des aubes La turbine est munie sur 1/3 du rayon d'aubes concaves qui sont fixées sur un cylindre représentant les 2I3 du rayon et lui-même fixé sur deux disques ayant le diamètre de la turbine et qui sont lestés d'un volant pour réguler les coups de vent et permettent d'équilibrer la turbine. La tour de protection et de concentration des vents comporte une structure permettant de fixer des volets mobiles portés par des chariots circulant à l'intérieur d'un rail et qui permet d'ouvrir ou de fermer l'ensemble en avançant ou en reculant à l'aide d'un renvoi d'angle à double vis sans fin actionné par un moteur électrique commandé par une cellule qui agit dès que la turbine atteint la vitesse de un tour/seconde. La fermeture progressive permet de réguler la force du vent et ainsi de rendre la turbine très productive, que ce soit par vent faible ou par tempête. II est possible de neutraliser la turbine en commandant la fermeture complète des volets (pour intervention sur la machine par exemple). La machine peut être de différentes hauteurs - de quelques mètres pour une installation privée à une hauteur très importante permise pour la construction d'une tour pour une production industrielle Les volets ouverts concentrent le vent sur une plus grande largeur sur les aubes productrices d'énergie. Par contre, ils dévient le vents négatifs, ceux qui agissent à contre sens sur les aubes au retour de la turbine permettant ainsi un très important gain de productivité. Le renvoi d'angle à double vis sans fin à chaque étage permet une manaeuvre très lente de l'ensemble des volets quelque soit le nombre d'étages puisqu'ils sont commandés par un seul moteur, une transmission permet de relier tous les étages. Ainsi, quelque soit le nombre de volets, ils s'ouvriront ou se fermeront ensemble. Les dessins annexés illustrent l'invention.
La figure 1 représente l'ensemble "turbine et tour de protection", vu de dessus. La figure 2 représente en coupe l'ensemble "rails porteurs et directeurs les,chariots et les volets La figure 3 représente le renvoi d'angle à double vis sans fin.
La figure<B>4</B> représente la tour avec un étage "volets ouverts", l'autre "fermés" En référence à ces dessins, la figure 1 présente en pointillés la turbine (I) dont les aubes (2) représentent 1/3 du rayon et ont une forme concave pour piéger le vent.
cylindre (3) représente les 2/3 du rayon, les aubes (2) sont fixées sur le cylindre (3). Ensuite, la structure de la tour creuse est faite d'un anneau (#l) porté par quatre piliers (S). A chaque étage, un rail circulaire (6) dans lequel vont circuler les chariots, trois essieux (13) Fig. 2 qui sont reliés entre eux afin de rester solidaires et de se déplacer ensembles.
Le rail (6) est fixé au plafond formé par l'anneau (4) , un autre rail (7) dans lequel circule un chariot à un essieu (16) Fig 2 qui permet d'ouvrir ou de fermer le volet.
Le rail (7) est fixé au plafond et fait un angle de 70 par rapport au rail circulaire (6) Le volet (8) est représenté complètement ouvert, les volets ouverts sont aussi représentés en pointillés.
Le volet (9) est représenté à moitié ouvert Le volet (10) est représenté complètement fermé.
Le graphique <I>(I1)</I> représente les vents agissant positivement sur la turbine.
Le graphique (12) représente les vents déviés par les volets, ces vents auraient effet négatif sur la turbine. Fwure <U>2</U> - Présentation du vole 7) et de son mécanisme d'ouverture. Les chariots (13) circulant sur le rail circulaire<B>0</B> sont composés de trois essieux dont deux sont directeurs (14) et un au centre est porteur (15). essieu porte une partie du volet (17).
Le rail (7) est fixé à 70 par rapport au rail circulaire (6),ce qui permet au volet de s'ouvrir quand on avance les chariots <I>(13).</I> A l'intérieur du rail (7) circule un chariot (16) à un essieu, ce chariot portant l'autre partie du volet<B>(17).</B>
Ce volet (17) sera guidé en bas par un rail qui aura la même forme que rails porteurs et sera ainsi stabilisé.
Fi ure 3 - Présentation d'un renvoi d'angle 11 comprend un boitier (4) à l'intérieur duquel est prisonnier un pignon dont l'axe creux est fileté, permettant à la barre filetée (3) reliant deux chariots de se déplacer dans un sens ou dans l'autre.
Perpendiculairement à cette barre filetée (3), une autre barre filetée (1) prisonnière à l'intérieur du boitier (4) entraîne le pignon (2).
La barre filetée (1) est reliée étage par étage à un moteur commandé par une cellule réagissant à la vitesse de la turbine. Ainsi, tous les volets, quel qu'en soit le nombre, manoeuvrent ensembles.
Les cardans (5) servent à relier les étages entre eux ainsi que le moteur. <U>Figure</U> 4 - Présentation en profil de la tour de protection et de concentration des vents (à chaque étage).
On voit les anneaux porteurs des volets.
Au premier étage, les volets sont représentés totalement "ouverts" pour la concentration des vents.
Au second étage, les volets sont représentés "fermés" pour une protection totale de la turbine et son arrêt complet.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS <B>I</B> - Dispositif de régulation des vents pour actionner une éolienne à axe vertical lui permettant de fonctionner par tout type de vent, caractérisé en ce qu'il comporte 1 - une structure circulaire positionnée autour de l'éolienne comportant à chaque étage un anneau permettant de fixer les rails porteurs des volets. 2 - une série de volets occultant orientables suspendus à la périphérie de la turbine grâce à un système de rails fixés sur l'anneau support. II - Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que l'orientation des volets est commandée par le déplacement des chariots disposés sous l'anneau support. Un rail dirigé vers l'extérieur permettant l'ouverture ou la fermeture des volets. I11- Dispositif selon la revendication I ou II caractérisé en ce que l'orientation des volets est asservie à la vitesse de rotation de la turbine par l'intermédiaire de renvois d'angles à double vis sans fin actionnés par un moteur électrique. IV - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les volets en position "ouverts" : concentrent les vents sur les aubes productrices de la turbine, en position "fermés ": recouvrent toute la surface extérieure de la turbine supprimant toute prise au vent.
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