FR2979675A1 - Mechanical device i.e. squirrel cage shaped heliocentripeted wheel turbine, for e.g. pumping drinking water, has divergent cylindro-rectangular drains bent backward to support control surfaces to create wind vane effect - Google Patents

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Abstract

The device has blades (6, 8) ducted by partitioned volutes (9), and divergent cylindro-rectangular drains (11) bent backward to support orientation control surfaces and site for creating wind vane effect around one or two axes of freedom provided with silent blocks on bearings. A convergent rectangular drain (3) collects, accelerates and guides the wind toward a vertical distributor (5) at top of a turbine. A multipolar asynchronous alternator (7) is placed between bearings of wheels of the turbine to transmit energy through orientation bushel.

Description

La présente invention concerne un dispositif de type panémone à canalisations formant tube de venturi orientées face au vent moyen à fort par des gouvernes et des volutes carénant la turbine à deux roues héliocentripètes pour recueillir l'énergie cinétique du vent à vitesse circonférencielle par les bords d'attaque des aubes à profil évolutif nautile. The present invention relates to a panemone-type device with venturi tube ducts oriented towards the medium to strong wind by control surfaces and scrolls careening the two-wheel turbine heliocentripetes to collect the kinetic energy of the wind at circumferential speed by the edges of the attack of blades with evolutive nautilus profile.

Par volonté d'économie d'énergie, de réduction de gaz à effet de serre et de contribution à la production autonome d'électricité, le vent étant disponible pour tous, cet élément naturel est capté, accéléré et détendu pour actionner une turbine à écoulement circonvolutif montée sur un axe horizontal et perpendiculaire au sens du vent. Son profil aérodynamique ou aéronautique assure un rendement trois fois supérieur au 10 rendement des hélices sans les nuisances et évite l'autodestruction en cas de tempêtes par la mise en turbine libre pour protéger l'équipement électrique et le système de régulation. La construction des éléments mobiles constituants cet aérogénérateur est en matériaux légers (Duralumin - titane - composite) pour une bonne maniabilité d'orientation par les gouvernes autour d'un ou deux axes de liberté. 15 Afin de remédier aux phénomènes de résonance dus aux diverses vibrations pouvant créer des harmoniques nuisibles à la cellule, à la mécanique et à l'environnement ; tous les axes d'articulation et de rotation sont pourvus de silentblocs amortisseurs. Ce dispositif éolien est souhaitable pour les vents réguliers de vitesse supérieure à 25 kilomètres/heure soufflant à une hauteur minimum de 12 mètres sans obstacle pour éviter le 20 masquage aérodynamique du à l'effet de sol (construction - végétation - forte dénivellation). Un support par pylône, poteau cylindrique haubané ou non, tripode ou quadripode en acier anticorrosion permet son élévation. Afin de préserver l'harmonie des formes et protéger l'environnement, le design impose un encombrement tridimensionnel de l'ensemble relatif à la puissance désirée par l'utilisateur, la 25 hauteur du support élévateur, du pylône technique et le gabarit doivent rester directement proportionnels. Un premier brevet français fut déposé par moi-même sous le numéro 8514164 du 23 septembre 1985 décrivant cette invention d'aérocapteur dynamique et statique éolien abandonné en septembre 1997 pour cause de désintérêt commercial trop futuriste, un dépôt de 30 marque effectué sous le numéro 93/46 du 19 novembre 1993 non reconduit en 2003 et un dépôt de dessins et modèles sous le numéro 981426 du 04 mars 1998. Ainsi ces rectifications dans ce brevet modifient l'écoulement de l'air par un carénage d'attaque et de fuite adapté (4, 14) autour des coudes de détente (10) fixés latéralement sur la canalisation rectangulaire convergente (3) pour rassembler les filets d'air ayant contournés la 35 cellule à moindre turbulences. Un tube pitot (1) fixé à l'avant d'une traverse horizontale dans l'entrée de la canalisation rectangulaire convergente (3) informe le régulateur de tension sur la vitesse du vent afin de limiter la charge des accumulateurs en cas de forte demande d'énergie et permettre la disjonction pour la mise en turbine libre. 40 Les paliers d'arbre (24) des roues de la turbine sont à rapprocher pour leur fixation de chaque côté de la cloison du distributeur (5). Un pylône technique tronconique (17) avec ou sans fourche (18) est ajouté pour supporter l'aérogénérateur et les divers équipements électriques. Une plate-forme avec passerelle à main courante (19) assemble le pylône technique avec les 45 pieds d'élévation (22) construits en treillis. Les roues de turbine comportent un ou deux types d'aubes (6, 8) à courbure évolutive selon leurs nombres sur le pourtour du cercle afin de recueillir sans trop de traînées le maximum d'énergie cinétique du vent, formant une cage d'écureuil avec un cône (23) pour dévier le passage de l'air et loger les paliers (24) des roues montées sur silentblocs. 5 L'alternateur asynchrone multipolaire (7) est situé entre les paliers (24) de l'arbre commun des roues ou un renvoi d'angle avec sa transmission par le pivot à boisseau d'assemblage (16) avec ou sans collecteur. Un automate de régulation de charge des accumulateurs et un onduleur avec ou sans transformateur complètent l'équipement électrique pour la production personnelle ou la vente au réseau national. Cette présente invention peut offrir quelques autres avantages à la lecture du fonctionnement et des figures jointes données à titre illustratif mais non limitatif : Fig. 1 vue en perspective (2 modèles) Fig. 2 coupe AA pour dispositif de relief Fig. 3 coupe BB pour dispositif de relief Fig. 4 coupe CC pour dispositif de relief Fig. 5 coupe AA pour dispositif de plaine Fig. 6 coupe BB pour dispositif de plaine Fig. 7 coupe CC pour dispositif de plaine Fig. 8 vue de face de la roue turbine gauche Fig. 9 coupe AA de la roue turbine gauche Par vent faible ou inférieur à 25 kilomètres/heure, la turbine peut être à rotation libre, aucune production d'énergie étant prévue, l'orientation est toujours maintenue par l'effet girouette sur les gouvernes (12, 13) au moindre souffle du vent, des galets métalliques fixés sur un croisillon (20) situé entre les chemins de roulement des plateaux supportent et articulent la cellule mobile toujours face au vent. La vitesse du vent augmentant, un tube pitot (1) placé devant l'entrée sur une traverse horizontale informe l'automate de régulation de tension pour commander la conjonction du circuit de charge des batteries d'accumulation selon le besoin en énergie et la force du vent. In order to save energy, reduce greenhouse gases and contribute to the autonomous production of electricity, since wind is available to all, this natural element is captured, accelerated and expanded to drive a flow turbine. circumvolutive mounted on a horizontal axis and perpendicular to the direction of the wind. Its aerodynamic or aeronautical profile ensures a yield three times higher than the efficiency of the propellers without the nuisances and avoids the self-destruction in case of storms by setting free turbine to protect the electrical equipment and the control system. The construction of the mobile elements constituting this wind turbine is made of light materials (Duralumin - titanium - composite) for a good maneuverability of the control surfaces around one or two axes of freedom. In order to overcome the resonance phenomena due to the various vibrations that can create harmonics harmful to the cell, the mechanics and the environment; all axes of articulation and rotation are provided with shock absorbing mounts. This wind device is desirable for regular winds of greater than 25 km / hour blowing at a minimum height of 12 meters without obstacle to avoid the aerodynamic masking of the effect of soil (construction - vegetation - steep drop). A support by pylon, cable-stayed column or not, tripod or quadripode in corrosion-resistant steel allows its elevation. In order to preserve the harmony of the shapes and to protect the environment, the design imposes a three-dimensional encumbrance of the assembly relative to the power desired by the user, the height of the elevating support, the technical pylon and the template must remain directly. proportional. A first French patent was filed by myself under the number 8514164 of September 23, 1985 describing this invention of dynamic and static wind aerosensor abandoned in September 1997 because of too futuristic commercial disinterest, a trademark filed under the number 93 / 46 of November 19, 1993 not renewed in 2003 and a deposit of designs under the number 981426 of March 04, 1998. Thus these rectifications in this patent modify the flow of air by a fairing of attack and leak adapted (4, 14) around the bent elbows (10) laterally fixed on the converging rectangular duct (3) to collect the air streams having circumvented the cell with low turbulence. A pitot tube (1) fixed at the front of a horizontal crossbar in the entrance of the convergent rectangular pipe (3) informs the voltage regulator of the wind speed in order to limit the charge of the accumulators in case of high demand. of energy and to allow the disjunction for the setting in free turbine. 40 The shaft bearings (24) of the turbine wheels are to be brought together for their attachment to each side of the distributor wall (5). A frustoconical technical pylon (17) with or without a fork (18) is added to support the wind turbine and the various electrical equipment. A platform with walkway (19) assembles the technical pylon with the 45 feet of elevation (22) built lattice. The turbine wheels comprise one or two types of blades (6, 8) with progressive curvature according to their numbers on the periphery of the circle in order to collect without much drag the maximum kinetic energy of the wind, forming a squirrel cage with a cone (23) to deflect the passage of air and accommodate the bearings (24) of the wheels mounted on silentblocs. The multipolar asynchronous alternator (7) is located between the bearings (24) of the common shaft of the wheels or a bevel gear with its transmission by the connecting plug pivot (16) with or without a manifold. A battery charge controller and an inverter with or without a transformer complete the electrical equipment for personal production or sale to the national grid. This present invention may offer some other advantages to reading the operation and accompanying figures given for illustrative but not limiting: FIG. 1 perspective view (2 models) Fig. 2 AA cut for relief device Fig. 3 BB cut for relief device Fig. 4 DC section for relief device Fig. AA cut for plain device Fig. 6 BB section for plain device Fig. 7 DC section for lowland device Fig. 8 front view of the left turbine wheel Fig. 9 cut AA of the left turbine wheel In wind low or lower than 25 km / hour, the turbine can be free rotation, no energy production being provided, the orientation is always maintained by the wind vane effect on the control surfaces ( 12, 13) at the slightest breath of the wind, metal rollers fixed on a spider (20) located between the tracks of the trays support and articulate the movable cell always facing the wind. As the wind speed increases, a pitot tube (1) placed in front of the inlet on a horizontal cross-beam informs the voltage regulating automaton to control the conjunction of the charging circuit of the storage batteries according to the energy requirement and the force the wind.

En fonction de la section, l'entrée d'un volume d'air dans la canalisation rectangulaire convergente (3) est accélérée et guidée vers le distributeur (5) placé au sommet des roues de la turbine puis le courant d'air franchit le seuil ou col du venturi à l'entrée des deux volutes cloisonnées (9) carénant les deux roues puis pénètre à vitesse circonférencielle en circonvolution entre les aubes à courbure évolutive potir céder son énergie cinétique par rotation héliocentripète, formant un vortex de détente dans les coudes (10) latéraux circulaires tournés à 90° vers l'arrière, puis s'échappe en dépression dans les canalisations cylindrorectangulaires divergentes (11) à sections supérieures à l'entrée pour rejoindre le vent extérieur ayant contourné la cellule de l'aérogénérateur. Des cadres rectangulaires (2) de captage et d'échappement peuvent corriger les sections pour améliorer la dépression. L'alternateur (7) sans multiplicateur peut être commuté pour produire l'électricité ou la pompe à pistons à double effets est embrayée mécaniquement pour puiser l'eau d'un puits. -3 Ce nouveau concept d'aérogénérateur utilise le nombre d'or pour la recherche des meilleures performances sous toutes latitudes et être en harmonie avec l'environnement, il s'adapte à la plaine et aux divers reliefs avec pente montante ou descendante inférieure à 20 % par l'axe (21). Depending on the section, the inlet of a volume of air in the convergent rectangular duct (3) is accelerated and guided to the distributor (5) placed at the top of the turbine wheels and then the air flow passes the threshold or collar of the venturi at the entrance of the two septate volutes (9) careening the two wheels and then penetrates circumferentially in circumvolution between blades with evolutionary curvature can pump its kinetic energy by rotational heliocentripète, forming a vortex relaxation in the elbows (10) circular side rotated 90 ° rearward, then escapes in depression in the cylindrorectangular pipes divergent (11) to upper sections at the entrance to join the outside wind having bypassed the cell of the turbine. Rectangular (2) capture and exhaust frames can correct the sections to improve the depression. The alternator (7) without multiplier can be switched to produce electricity or the double-acting piston pump is mechanically engaged to draw water from a well. -3 This new concept of wind turbine uses the golden ratio for the search of the best performances in all latitudes and to be in harmony with the environment, it adapts to the plain and the various reliefs with rising or falling slope lower than 20% by the axis (21).

De nombreux sites terrestres ou maritimes peuvent être équipés pour satisfaire les besoins expansifs de l'humanité quand beaucoup de personnes dans le monde ne possèdent pas l'usage de la "fée électricité" pour diverses activités et loisirs ainsi que notre santé. Certaines îles et continents en voie de développement sont à pourvoir avant que l'on épuise notre richesse fossilisée pour notre confort sans contre-partie pour la remplacer dans l'avenir. Many land and sea sites can be equipped to meet the expansive needs of mankind when many people in the world do not have the use of "electricity fairy" for various activities and hobbies as well as our health. Some islands and continents under development are to be filled before we exhaust our fossilized wealth for our comfort without counterpart and replace it in the future.

Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui constitue un exemple auquel de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte de la présente invention. It is understood that the present invention is not limited to the embodiment described and shown which is an example to which many modifications can be made without departing from the present invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS1) Dispositif mécanique de captage de l'énergie éolienne par un ensemble de canalisations à tube de venturi constitué d'une turbine à deux roues héliocentripètes en forme de cage d'écureuil, tournant sur un axe commun horizontal et perpendiculaire au sens du vent, elles sont munies d'aubes principales et intermédiaires carénées par des volutes séparées et des canalisations divergentes coudées vers l'arrière pour supporter les gouvernes d'orientation et de site pour l'effet girouette autour d'un ou deux axes de liberté munis de silentblocs sur les paliers. Ce dispositif fait référence à la mécanique des fluides pour la forme aérodynamique ou aéronautique très recherchée pour favoriser une meilleure puissance sans les nuisances des éoliennes dans la production d'électricité par alternateur ou le pompage d'eau potable ou d'irrigation. CLAIMS1) Mechanical device for capturing wind energy by a set of venturi tube pipes consisting of a two-wheel turbine heliocentriform cage-shaped squirrel, rotating on a horizontal axis common and perpendicular to the direction of the wind, they are equipped with main and intermediate vanes carinated by separate volutes and divergent channels bent backwards to support the control surfaces and site for the vane effect around one or two axes of freedom provided with silentblocs on the bearings. This device refers to the mechanics of fluids for aerodynamic or aeronautic form very sought to promote better power without the nuisance of wind turbines in the generation of electricity by alternator or the pumping of drinking water or irrigation. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisée parce qu'une canalisation rectangulaire convergente formant plan incliné, capte, accélère et guide le vent vers un distributeur vertical au sommet de la turbine, une traverse horizontale supporte à l'entrée un tube pitot pour recueillir la vitesse du vent nécessaire à l'information de l'automate de régulation de tension de charge des accumulateurs. 2) Device according to claim 1 characterized because a converging rectangular pipe forming an inclined plane, captures, accelerates and guides the wind to a vertical distributor at the top of the turbine, a horizontal cross supports at the entrance a pitot tube to collect the wind speed required to inform the battery charge voltage regulator. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisée parce qu'une cloison derrière le distributeur sépare les volutes et supporte les paliers d'arbre commun de la turbine pour loger un alternateur asynchrone multipolaire ou un renvoi d'angle avec le boisseau d'orientation pour la transmission de l'énergie soit électrique ou mécanique. 3) Device according to claim 1 characterized because a partition behind the distributor separates the scrolls and supports the common shaft bearings of the turbine for housing a multipolar asynchronous alternator or a bevel gear with the orientation plug for the transmission of energy either electrical or mechanical. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisée parce que deux volutes séparées carènent les roues de la turbine pour répartir les courants d'air accélérés à vitesse circonférencielle en circonvolution à travers les aubes. 4) Device according to claim 1 characterized because two separate volutes drive the wheels of the turbine to distribute the accelerated air currents circumferentially circumferential speed through the blades. 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisée parce que la turbine comporte deux roues héliocentripètes formant une cage d'écureuil séparées portant différemment un ou deux modèles d'aubes à réduction de traînée à courbure évolutive type nautile. Elles sont munies de moyeu conique faisant saillie interne pour loger les paliers de l'arbre des roues fixés sur la cloison séparatrice et pour dévier latéralement l'air tourbillonnant vers les coudes de détente. 5) Device according to claim 1 characterized because the turbine comprises two heliocentripetous wheels forming a separate squirrel cage bearing differently one or two models of drag-reducing blades with evolutionary curvature type nautilus. They are equipped with a conical hub protruding internally to accommodate the bearings of the shaft of the wheels fixed on the separating wall and to laterally deflect the swirling air towards the bends. 6) Dispositif selon la revendication 1-5 caractérisée parce que deux coudes de détente sont cylindriques pour diriger les vortex à 90° vers l'arrière et pour un modèle de relief, ils supportent l'axe d'articulation en site pour guider la cellule vers un vent montant ou descendant une pente inférieure à 20 %. Un croisillon redresseur d'écoulement peut être adapté pour atténuer l'effet vortex en sortie des roues. 6) Device according to claim 1-5 characterized because two expansion elbows are cylindrical to direct the vortex 90 ° backwards and for a relief model, they support the axis of articulation in site to guide the cell towards a rising or falling wind a slope less than 20%. A flow straightening crosspiece can be adapted to attenuate the vortex effect at the exit of the wheels. 7) Dispositif selon la revendication 1-6 caractérisée parce que deux canalisations à section circulaire à la sortie des coudes de détente et rectangulaire à la sortie du dispositif stabilisent les turbulences pour assurer une meilleure dépression avec le vent extérieur ayant contourné la cellule. Elles supportent les diverses gouvernes à effet girouette. 7) Device according to claim 1-6 characterized because two circular section pipes at the exit of the expansion bends and rectangular at the outlet of the device stabilize the turbulence to ensure a better vacuum with the outside wind having bypassed the cell. They support the various governors effect vane. 8) Dispositif selon la revendication 1-7 caractérisée parce que les gouvernes d'orientation multidirectionnelles sont fixées en chevron dépassant sur l'arrière de chaque côté des canalisations rectangulaires divergentes pour le guidage en azimut ou en site et azimut selon le modèle. Les gouvernes verticales de dessus sont plus longues que celles du dessous (type queue de requin). 8) Device according to claim 1-7 characterized because the multidirectional orientation control surfaces are fixed chevron protruding from the rear of each side diverging rectangular ducts for azimuth guidance or site and azimuth depending on the model. The vertical control surfaces above are longer than those below (type shark tail). 9) Dispositif selon la revendication 1 caractérisée parce qu'un pylône technique tronconique circulaire ou à facette avec ou sans sa fourche support à la partie supérieure, permet l'orientation par des galets métalliques fixes sur un croisillon entre deux plateaux de roulement et abrite sur une plate-forme d'assemblage des pieds formant une passerelle à main courante, un équipement électrique constitué d'un boîtier de régulation, des accumulateurs, un onduleur et si besoin un transformateur. 9) Device according to claim 1 characterized because a truncated conical or faceted technical pylon with or without its support fork at the top, allows the orientation by fixed metal rollers on a cross between two treads and houses on a foot assembly platform forming a handrail walkway, electrical equipment consisting of a control box, accumulators, an inverter and, if necessary, a transformer. 10) Dispositif selon la revendication 1-9 caractérisées parce qu'un support élévateur en acier anticorrosion est adaptable selon le gabarit de l'aérogénérateur pour rester en harmonie visuelle avec l'environnement, la conception souhaitée peut être un pylône cylindrique ou poteau haubané ou non pour les faibles puissances et un tripode ou quadripode de type treillis ou autre en fonction de la hauteur de captage et la force du vent pour les grosses puissances. 10) Device according to claim 1-9 characterized because an anti-corrosion steel lifting bracket is adaptable according to the template of the wind turbine to remain in visual harmony with the environment, the desired design can be a cylindrical tower or post guyed or not for low power and a tripod or quadripode lattice type or other depending on the height of capture and the wind force for large powers.
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