FR2983537A1

FR2983537A1 - Wind turbine or wind mill i.e. hydro-wind mill, for generating electricity, has turbine installed in horizontal/vertical position such that turbine is operated without resorting auxiliary energy for rotation during starting process

Info

Publication number: FR2983537A1
Application number: FR1103713A
Authority: FR
Inventors: Jean Bertucat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2013-06-07

Abstract

The mill has a turbine for driving a current generator (6) or a hydraulic lifting pump, and multiple blades (7) conically oriented toward a central rotation axis (4). The blades are completely placed in a framework (1). The turbine is installed in a horizontal position or a vertical position such that the turbine is operated without resorting auxiliary energy for rotation during a starting process. An end of each blade is fixed on a conical deflector (2), which directs a flow inside the turbine. A hoop (8) is installed on the blades at regular intervals.

Description

DESCRIPTION La présente invention concerne une hydro-éolienne permettant de récupérer l'énergie des courants marins sous forme hydraulique ou l'énergie du vent sous foinie éolienne, composée d'une turbine conique entraînant une génératrice de courant ou une pompe hydraulique de relevage, et fonctionnant grâce à des pales en rotation formant un cône. Quelques modèles existent déjà pour récupérer l'énergie de la houle en mer, des hydroliennes (turbines) ou hélices. D'autres modèles concernent des turbines hydroélectriques qui décrivent une 10 turbine composée de pales fixées sur un tambour en rotation et qui sont parallèles entre elles. La présente invention propose une amélioration car elle décrit une turbine composée de pales profilées inclinées selon un angle et dirigées vers un axe 15 central de façon conique. L'utilisation de cette turbine sera éolienne ou hydraulique. - Dans l'eau : elle sera entièrement immergée, pourra être placée dans le sens du courant, ce qui n'altère pas ce courant, disponible à nouveau quelques 20 mètres en aval, la multiplication des turbines peut être sans fin. Donc la possible utilisation en série de cette turbine. - Pour l'utilisation des grands courants marins (disposant d'une énergie phénoménale) : on pourra intégrer des vidanges et remplissage de bassins, genre Arcachon. Les possibilités sont tellement phénoménales, qu'à elles 25 seules elles peuvent rendre toutes les centrales superflues, par des installations, à des prix de revient très faible. - Grâce au vent : elle pourra être placée dans une zone de vents continus, plutôt en hauteur. Elle sera disponible à nouveau quelques mètres en aval, la multiplication des turbines peut être sans fin. Donc la possible utilisation en 30 série de cette turbine. Il est possible d'envisager, l'utilisation de cette turbine, en position verticale, dans un flux de vent, par exemple sur un voilier pour assurer une énergie 35 supplémentaire, éventuellement pour remplacer les voiles. Il sera également possible de l'installer sur un immeuble, horizontalement ou verticalement. -2- En mer, la disposition en ligne sera souhaitable. Le dispositif devra être complété, par sécurité, de bouées flottantes lumineuses visibles en haute et basse mer, et portant un éclairage à éclat de façon à éviter les accrochages avec les bateaux, ou des filets de pécheurs. DESCRIPTION The present invention relates to a hydro-wind turbine for recovering the energy of marine currents in hydraulic form or wind energy wind turbine, consisting of a conical turbine driving a current generator or a hydraulic pump lift, and operating thanks to rotating blades forming a cone. Some models already exist to recover the energy of the swell at sea, turbines (turbines) or propellers. Other models relate to hydroelectric turbines which describe a turbine composed of blades fixed on a rotating drum and which are parallel to each other. The present invention provides an improvement since it describes a turbine consisting of profiled blades inclined at an angle and directed towards a conically central axis. The use of this turbine will be wind or hydraulic. - In the water: it will be completely immersed, can be placed in the direction of the current, which does not alter this current, available again some 20 meters downstream, the multiplication of turbines can be endless. So the possible use in series of this turbine. - For the use of large ocean currents (with a phenomenal energy): we can integrate drainages and filling ponds, like Arcachon. The possibilities are so phenomenal that they alone can make all the plants superfluous, with installations, at very low cost. - Thanks to the wind: it can be placed in a zone of continuous winds, rather in height. It will be available again a few meters downstream, the multiplication of turbines can be endless. So the possible use in series of this turbine. It is possible to envisage the use of this turbine, in a vertical position, in a wind flow, for example on a sailboat to provide additional energy, possibly to replace the sails. It will also be possible to install it on a building, horizontally or vertically. At sea, the online layout will be desirable. The device must be completed, for safety, floating buoys visible high and low sea, and carrying bright lighting so as to avoid clashes with boats, or nets of sinners.

Ainsi que l'utilisation de réflecteurs radar en surface, et d'un bruiteur sous la surface de l'eau pour les poissons et surtout les sous-marins. Des bornes seront placées sur le rivage pour la récupération du courant électrique et évacuées par des câbles enterrés. Cette construction est très limitée au point de vue mécanique, nécessitant peu d'intervention pour la maintenance. Pour utiliser et installer cette turbine dans les meilleures conditions, dans une rivière, un léger dragage pourra être prévu pour la mise en place de l'ossature de la turbine, permettant de recevoir plusieurs turbines côte à côte et éventuellement sur plusieurs niveaux. Cette installation sera répétée, en amont ou en aval à faible distance, le courant se rétablissant très rapidement avec peu de perturbation. La ou les turbines, étant de grandes dimensions, seront de préférence construites 20 en bordure de fleuve ou ports, de façon à pouvoir être chargées directement sur bateau de haute mer ou sur barges sans avoir à utiliser les transports routiers, les dimensions pouvant être très importantes et non divisibles, donc impossibilité d'utiliser la route pour les grosses unités. 25 Selon des modes particuliers de réalisation, - La turbine sera comparable à un cône avec des pales fixes ou variables selon un angle prédéterminé, en contact avec l'axe de rotation ; l'ensemble des pales forme un cône de un à plusieurs mètres de diamètre, et d'une longueur 30 de deux à 5/17 mètres éventuellement plus. - L'ensemble de pales décrit un cercle de façon qu'en rotation elles forment un cône. Cette rotation entraîne l'arbre au centre de rotation, et grâce à un angle a fixe d'inclinaison des pales par rapport aux rayons, cela provoque la mise en mouvement de la turbine du moment qu'on se trouve dans un flux, que ce 35 soit liquide ou gazeux. L'angle a paraît optimal entre 40° et 85° (70° préconisé) (figure 8) pour obtenir le meilleur rendement et récupérer la plus grande puissance du flux. L'expérience permettra de modifier cet angle. - Les pales auront une forme plan convexe (profil porteur du type aile d'avion) pour des raisons aérodynamiques, et seront fabriquées par extrusion, -3- moulage ou chaudronnées. - Les pales pourront être construites de plusieurs façons, soit en faisant appel à la métallurgie (chaudronnerie) avec des matériaux peu oxydant, soit en faisant appel à la plasturgie et éventuellement à l'extrusion, tous les vides intérieurs recevront une injection de mousse, pour éviter la pénétration de l'eau. - Des frettes (internes ou externes) sont installées sur les pales à intervalle plus ou moins régulier afin d'éviter le flambage sous la pression du flux : ces frettes sont composées d'une tige d'acier ou d'un câble qui relie les pales entre elles de façon à maintenir l'angle d'attaque, tout en ne perturbant que très peu l'écoulement du flux. Eventuellement des rayons (ou câble) tendus à la façon des rayons de bicyclettes pour obtenir une orbitation parfaitement circulaire. Ce montage neutralisera la déformation due à la poussée du flux et permettra d'avoir des pales plus minces. As well as the use of radar reflectors on the surface, and a sounder below the surface of the water for fish and especially submarines. Terminals will be placed on the shore for the recovery of the electric current and evacuated by buried cables. This construction is very limited from the mechanical point of view, requiring little intervention for maintenance. To use and install this turbine in the best conditions, in a river, a slight dredging may be provided for the establishment of the frame of the turbine, to receive several turbines side by side and possibly on several levels. This installation will be repeated, upstream or downstream at a short distance, the current recovering very quickly with little disturbance. The turbine or turbines, being of large size, will preferably be built at the edge of the river or ports, so that they can be loaded directly onto sea-going vessels or barges without having to use road transport, the dimensions being very small. important and not divisible, so impossibility to use the road for large units. According to particular embodiments, the turbine will be comparable to a cone with fixed or variable blades at a predetermined angle, in contact with the axis of rotation; the set of blades forms a cone from one to several meters in diameter, and a length of two to five to seventeen meters possibly longer. - The set of blades describes a circle so that in rotation they form a cone. This rotation drives the shaft to the center of rotation, and thanks to a fixed angle of inclination angle of the blades relative to the rays, it causes the movement of the turbine of the moment that one is in a flow, that this Either liquid or gaseous. The angle appears optimum between 40 ° and 85 ° (70 ° recommended) (Figure 8) to obtain the best performance and recover the greatest power of the flow. The experiment will modify this angle. - The blades will have a convex plane shape (airfoil type carrier profile) for aerodynamic reasons, and will be manufactured by extrusion, -3- molding or boiler. - The blades can be built in several ways, either by using metallurgy (boilermaking) with low-oxidizing materials, or by using plastics and possibly extrusion, all the interior voids will receive an injection of foam, to prevent the penetration of water. - Frets (internal or external) are installed on the blades more or less regular intervals to avoid buckling under the pressure of the flow: these frets are composed of a steel rod or a cable that connects the blades. blades so as to maintain the angle of attack, while disturbing only very little flow flow. Possibly spokes (or cable) stretched like bicycle spokes to achieve a perfectly circular orbit. This assembly will neutralize the deformation due to the thrust of the flow and will allow to have thinner blades.

L'ensemble est positionné dans une ossature, de façon à pouvoir être transporté, et être sur le site assemblé en groupe, à la manière des conteneurs sur les bateaux, côte à côte et éventuellement sur plusieurs niveaux. - La turbine sera ancrée sur place et également relié par des câbles immergés et ancrés, en formant un V de façon à compenser la force du courant, chaque turbine actionnera une dynamo, le câble électrique étant posé sur le fond de l'eau. En mer, cet ensemble pourra être immergé pour profiter des courants marins. Il sera également possible de le maintenir à des hauteurs variables en disposant à sa partie supérieure de balastes rigides ou souples. Plusieurs points d'encrage seront nécessaires. The whole is positioned in a framework, so it can be transported, and be on the site assembled in groups, like containers on the boats, side by side and possibly on several levels. - The turbine will be anchored in place and also connected by cables immersed and anchored, forming a V so as to compensate for the force of the current, each turbine will operate a dynamo, the electric cable is placed on the bottom of the water. At sea, this set can be immersed to enjoy the sea currents. It will also be possible to maintain it at variable heights by having at its upper part rigid or flexible balasts. Several inking points will be needed.

Les dessins annexés illustrent l'invention : en coupe La figure '1' représente l'hydro-éolienne en vue générale. - La figure '2' représente la turbine de l'hydro-éolienne vue de coté. 30 - La figure '3' représente la turbine de l'hydro-éolienne vue de face. - La figure '4' représente la turbine de l'hydro-éolienne vue de face 'AB'. La figure '5' représente une pale vue de profil. 35 En référence à ces dessins, Figure 1 : La figure 1 représente l'ensemble de l'hydro-éolienne : une turbine composée de -4- pales profilées inclinées et fixées à l'une de ses extrémités (à l'entrée du flux) sur un déflecteur conique en rotation et à l'autre extrémité sur un chapeau centralisateur tournant sur l'axe de rotation, l'ensemble étant positionné dans une ossature pour peiinettre la reprise des paliers et support de l'ensemble y compris la génératrice électrique. Figure 2 : La figure 2 montre la turbine de l'hydro-éolienne vue de coté, constituée de pales (7) fixées sur le déflecteur conique (2) et dirigées vers l'axe de rotation (4) de façon conique. A l'entrée du flux, le déflecteur conique (2) canalise et dirige ce flux à l'intérieur de la turbine, faisant office de venturies. Un rayonnage (3) est fixé sur le déflecteur conique (2) pour le rigidifier et homogénéiser les forces exercées sur le déflecteur. The accompanying drawings illustrate the invention: in section FIG. 1 represents the hydro-wind turbine in general view. - Figure '2' represents the turbine of the hydro-windmill seen from the side. 30 - Figure '3' represents the turbine of the hydro-wind turbine seen from the front. - Figure '4' represents the turbine of the hydro-windmill seen from the front 'AB'. Figure '5' shows a blade seen in profile. With reference to these drawings, FIG. 1: FIG. 1 represents the entire hydro-wind turbine: a turbine composed of profiled blades inclined and fixed at one of its ends (at the inlet of the flow ) on a conical deflector in rotation and at the other end on a centralizer cap rotating on the axis of rotation, the assembly being positioned in a frame to peiinettre the resumption of the bearings and support of the assembly including the electric generator . Figure 2: Figure 2 shows the turbine of the hydro-wind turbine seen from the side, consisting of blades (7) fixed on the conical deflector (2) and directed towards the axis of rotation (4) conically. At the inlet of the flow, the conical deflector (2) channels and directs this flow inside the turbine, acting as venturies. A rack (3) is fixed on the conical deflector (2) to stiffen and homogenize the forces exerted on the baffle.

Les pales (7) sont fixées par une extrémité sur le déflecteur conique (2) et par l'autre extrémité sur le chapeau (5) centralisateur, accolé à une génératrice de courant (6). Une frette (8) est installée sur la pale (7) à intervalle plus ou moins régulier afin 20 d'éviter le flambage des pales (7) sous la pression du flux. Ces frettes (8) sont composées d'une tige d'acier qui relie les pales (7) entre elles de façon à maintenir l'angle d'attaque, tout en ne perturbant que très peu l'écoulement du flux. 25 L'ensemble des éléments composant cette turbine étant placé dans une ossature (1) protégeant la turbine des éléments extérieurs. En rotation, les éléments tournant de la turbine sont : le déflecteur conique (2), le rayonnage (3), les pales (7) et le chapeau (5) centralisateur. 30 Les pales (7) sont poussées par le flux liquide ou gazeux, ce qui provoque la mise en mouvement de la turbine. Un espace suffisant entre les pales (7) doit être laissé pour que le flux ressorte de façon optimale à l'extérieur de la turbine. 35 Figure 3 : La figure 3 montre la zone d'entrée du flux constitué du déflecteur conique (2) pour diriger le flux à l'intérieur de la turbine et sur lequel sont fixées les pales (7) de la turbine, et du rayonnage (3) venant rigidifier le déflecteur conique (2). -5- La turbine est en rotation selon un axe central (4) ; l'ensemble des éléments composant cette turbine étant placé dans l'ossature (1). The blades (7) are fixed at one end to the conical deflector (2) and at the other end to the centralizing cap (5), which is attached to a current generator (6). A hoop (8) is installed on the blade (7) at a more or less regular interval in order to avoid buckling of the blades (7) under the pressure of the flow. These frets (8) are composed of a steel rod which connects the blades (7) to each other so as to maintain the angle of attack, while disturbing only very little flow flow. All the components of this turbine being placed in a frame (1) protecting the turbine of the outer elements. In rotation, the rotating elements of the turbine are: the conical deflector (2), the rack (3), the blades (7) and the cap (5) centralizer. The blades (7) are pushed by the liquid or gaseous flow, which causes the turbine to move. Sufficient space between the blades (7) must be left for the flow to emerge optimally outside the turbine. Figure 3: Figure 3 shows the inlet zone of the flow constituted by the conical baffle (2) for directing the flow inside the turbine and on which are fixed the blades (7) of the turbine, and the racking (3) rigidifying the conical deflector (2). The turbine is rotated along a central axis (4); all the components of this turbine being placed in the frame (1).

Figure 4 : La figure 4 montre, en coupe 'AB', les pales (7) de la turbine vues de profil, fixées sur le contour du déflecteur conique, lui-même en rotation selon l'axe de rotation. Les pales (7) sont dirigées vers l'axe de rotation. Figure 4: Figure 4 shows, in section 'AB', the blades (7) of the turbine profile views, fixed on the contour of the conical deflector, itself rotated along the axis of rotation. The blades (7) are directed towards the axis of rotation.

Les pales (7) sont inclinées d'un angle a par rapport aux rayons du déflecteur conique. Les frettes (8) relient les pales (7) entre elles pour augmenter la résistance des pales (7) sous la pression du flux. The blades (7) are inclined at an angle with respect to the rays of the conical deflector. The frets (8) connect the blades (7) together to increase the resistance of the blades (7) under the pressure of the flow.

Les pales (7) sont poussées par le flux liquide ou gazeux, ce qui provoque la mise en mouvement de la turbine. L'angle oc paraît optimal entre 40° et 85° (70° préconisé) pour obtenir un très 20 bon rendement et récupérer une grande puissance du flux d'eau ou d'air. L'expérience permettra de modifier cet angle. Le nombre de pales peut varier de trois à trente pales ou plus selon la dimension de la turbine et la vitesse du flux.The blades (7) are pushed by the liquid or gaseous flow, which causes the movement of the turbine. The oc angle seems optimal between 40 ° and 85 ° (70 ° recommended) to obtain a very good performance and recover a great power of the flow of water or air. The experiment will modify this angle. The number of blades can vary from three to thirty blades or more depending on the size of the turbine and the speed of the flow.

25 Figure 5 : La figure 5 montre une pale (7) vue de profil profilée de forme plan convexe (profil porteur du type d'une aile d'avion).Figure 5: Figure 5 shows a blade (7) profile profile profiled convex plane (carrier profile of the type of an aircraft wing).

30 A titre d'indication : - Les pales pourront être en aluminium pour diminuer le poids des éléments en rotation de la turbine. - La turbine envisagée aura une grande longueur de pales : 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 35 mètres voir plus. - Le diamètre d'entrée du flux dans le déflecteur conique peut varier de 3 mètres à 15 mètres ou plus. - La longueur des pales sera fonction du diamètre d'entrée du flux pour conserver la conicité de la turbine. 2983 5 3 7 -6- - L'angle a d'inclinaison des pales par rapport aux rayons paraît donner un très bon rendement et permet de récupérer une grande puissance du flux pour un angle de 70°. L'expérience permettra de modifier cet angle.As an indication: - The blades may be aluminum to reduce the weight of the rotating elements of the turbine. - The proposed turbine will have a large length of blades: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 35 meters see more. - The inlet diameter of the flow in the conical deflector can vary from 3 meters to 15 meters or more. - The length of the blades will depend on the inlet diameter of the flow to maintain the taper of the turbine. The angle of inclination of the blades with respect to the spokes seems to give a very good yield and makes it possible to recover a great power of the flux for an angle of 70 °. The experiment will modify this angle.

5 L'invention pourra être utilisée par les communes disposant d'un cours d'eau afin d'assurer la fourniture électrique pour l'éclairage public. L'invention est particulièrement destinée à des entreprises, organismes ou collectivités producteurs d'électricité et aux particuliers souhaitant produire leur 10 propre électricité. 15 20 25 30 35 The invention may be used by municipalities having a watercourse to provide electrical supply for public lighting. The invention is particularly intended for companies, organizations or communities producing electricity and individuals wishing to produce their own electricity. 15 20 25 30 35

Claims

The invention relates to a tidal turbine or wind turbine called hydroeolienne for recovering the energy of marine currents under hydraulic foime or wind energy in wind-like form, consisting of a turbine driving a current generator (6) or a pump hydraulic lifting, and operating by means of blades (7) in rotation oriented towards a central axis (4) conically; the assembly being placed in a frame (1); the use of this turbine can be done in a horizontal or vertical position and operates at startup without using extra energy for rotation.

2) Hydro-wind turbine according to claim 1 characterized in that the turbine is composed of sloping profiled blades (7) and fixed at one of its ends (at the inlet of the flow) on a conical deflector (2) in rotation acting as a venturi and at the other end on a cap (5) centralizing rotating on the axis of rotation (4); at the inlet of the flow, the conical deflector (2) channels and directs this flow inside the turbine; a shelf (3) is fixed on the conical deflector (2) to stiffen and homogenize the forces exerted on the baffle; the blades (7) are pushed by the liquid or gaseous flow, which causes the turbine to move; sufficient space between the blades (7) must be left for the flow to emerge optimally outside the turbine.

3) Hydro-wind turbine according to claims 1 and 2 characterized in that the blades (7) of the turbine are fixed or variable, profiled convex plane shape (carrier profile of the type of an aircraft wing) and are inclined d an angle α with respect to the rays of the conical deflector; the angle cc seems optimum between 40 ° and 85 ° (70 ° recommended) to obtain a very good performance and recover a great power of the flow of water or air; experience will modify this angle; the number of blades can vary from three to thirty blades or more depending on the size of the turbine and the speed of the flow.

4) hydro-wind turbine according to any one of the preceding claims characterized in that one or more frets (8) connect the blades (7) together to increase the resistance of the blades (7) under the pressure of the flow; the frets (8) are installed on the blade (7) at a more or less regular interval in order to avoid buckling of the blades (7) under the pressure of the flow; the frets (8) are composed of a steel rod which connects the blades (7) to one another so as to maintain the angle of attack, while disturbing only very little the flow of the flow; this assembly will neutralize the deformation due to the thrust of the flow and will allow to have thinner blades.

5) Hydro-wind turbine according to claims 1 and 2 characterized in that all the components of the turbine is placed in a frame (1) protecting the turbine from the outer elements and allowing the recovery of the bearings and support of the assembly y including the electric generator. 15 20 25 30 35