Brevet FR2303178A1 — publié le 19761001

La présente invention concerne les Eoliennes destinées à utiliser l'énergie cinétique du vent. L'Eolienne faisant l'objet de l'invention tend à améliorer très sensiblement le rendement des Eoliennes classiques productrices d'énergie électrique. Les éoliennes classiques sont conçues pour fonctionner à plein rendement pour des vitesses du vent voisines de 5 mètres/seconde, c'est-à-dire la vitesse moyenne des vents constatée en France à l'intérieur des terres. Par vents faibles, de l'ordre de 2 m./sec. à 4 m./sec., le conjoncteurdisjoncteur du générateur électrique ne conjoncte pas et le rendement de l'Eolien- ne est nul. Lorsque la vitesse du vent dépasse 6 à 7 m./sec., un régulateur de vitesse intervient afin de maintenir le régime du générateur en nombre de tours/ minute prévu par son constructeur. Le rendement du générateur électrique demeure alors constant alors que l'énergie transmise par l'hélice est fonction de la vitesse du vent. C'est ainsi que cette énergie est exactement doublée lorsque la vitesse de rotation de l'hélice est doublée, soit pour un vent de 6 Beaufort (10 mètres/sec. environ). Le dispositif faisant l'objet de l'invention tend à récupérer l'énergie éolienne - ainsi perdue conae il est dit à l'alinéa précédent - selon l'un des deux modes de réalisation décrits ci-après. Les dessins annexés (fig. 1 à 5) illustrent, à titre d'exemples indicatifs mais non limitatifs, ces deux modes de réalisation. Selon un premier mode, l'énergie éolienne est mise en réserve grâce à des accumulateurs massiques ~ mettant en jeu des masses solides (fig. 1 à 3) et, selon un second mode, des masses liquides (fig. 4 et 5). Selon le premier mode de réalisation (fig. 1 à 3), le gros oeuvre est cons- titué par une tour 1, métallique ou en béton. Les accumulateurs massiques sont constitués par deux masses Ml, M2 en matériaux pondéreux - plomb, fonte, béton armé par exemple - dont la course peut Qtre augmentée par un puits 2, prévu à cet effet. Elles coulissent le long de glissières de sécurité 23 et 24. Ces masses sont suspendues à deux chaines de Salle 25 - 26. Ces chaînes, à doubles triple ou quadruple rangs de maillons, transmettent aux axes récepteurs 16 - 22, les seuls mouvements utiles des masses, par l'intermédiaire de deux jeux de couronnes concentriques 14 - 15 et 20 - 21, de conception identique à celle des moyeux de bicyclette dits "à roue libre". Dans le cas d'espe'ce, les deux couronnes primaires 14 - 20, tournent libre- ment autour des couronnes secondaires 15 - 21, lorsque leurs sens de rotation respectifs sont ceux indiqués par les flèches (fig. 1). Les couronnes primaires deviennent au contraire solidaires des couronnes secondaires par encliquetage, lorsque ces sens de rotation sont inversés. Les cjouronnes primaires présentent deux étases de dents d'engrenage Cl et 02. Les stases C1 engrènent, avec la vis sans fin 10, les étages C2 avec les chaînes de Galle 25 et 26. Les couronnes secondaires sont clavetées sur les axes récepteurs 16 - 22, qui actionnent les générateurs de courant électrique par l'intermédiaire de trains d'engrenages de rapport convenable. La figure 1 représente les positions initiales de fonctionnement. Les masses M1 M2 sont en position basse H1 HI. La vis sans fin 10 est embrayée avec le ler extase Cl de la couronne primaire 14. L'hélice 3, constamment dirigée faoe au vent par son gouvernail 4 transmet son mouvement de rotation,par l'intermédiaire de l'engrenage 5, à ltarbre d'entrée 6 du train d'engrenages réducteur 7 dont l'arbre de sortie 8 est accouplé à ltarbre de commande 9 de la vis sans fin 10 par l'intermédiaire de l'accouplement à la Cardan 11. L'extrémité inférieure de l'arbre 9 est maintenue en place dans un logement 12 pratiqué dans le disque de positionnement 13 pouvant pivoter autour de son axe vertical de symétrie figuré en tiretés. La vis sans fin 10 entratne la couronne primaire 14 dans le sens indiqué par la flêche en tounant librement autour de la couronne secondaire 15, et la masse M1 est élevée par l'intermédiaire de la chaîne de Galle 25. Lorsque cette masse E atteint la position haute H2 E2, son ergot 17 actionne le commutateur-inverseur 18 qui fait effectuer un demi-tour au disque de positionnement 13, ce qui a pour effet de faire passer la vis sans fin 10 au contact de la couronne primaire 20 et d'amorcer l'élevation de la masse 192. Parallelement la masse fli sollicite la couronne primaire 14j dont le sens de rotation se trouve ainsi inversé, ce qui provoque son encliquetage avec la couronne secondaire 15. L'axe récepteur 16 est alors entraîné à son tour et actionne un générateur de courant électrique d'utilisation - alternatif ou continu - par l'intermédiaire d'un train d'engrenages multiplicateur de rapports convenables. Lorsque la masse M1 est revenue en position basse H1 El, son ergot 17 actionne un commutateur-inverseur 19 qui fait effectuer un nouveau demi-tour au disque de pesitionnement 13, ce qui a pour effet de faire passer la vis sans fin 10 au contact de la couronne primaire 14 amorçant immédiatement une nouvelle élévation de la masse M1 vers la positon haute. Pendant le mouvement de descente utile de la masse XL, la masse N2 a été élevée gracie à l'action de. la vis sans fin 10 sur la couronne primaire 20 qui tourne dans le sens indiqué par la flche. Dès que la vis sans fin est débrayée comme il vient entre dit aux lignes 27 à 31 ci-dessus, la masse M2 sollicite la couronne 20 dont le sens de rotation est inversé, ce qui provoque son encliquetage avec la couronne secondaire 21, sens dans lequel elle entraxe l'axe récepteur 22 actionnant lui-même un générateur électrique de caractéristiques rigou creusement identiques à celui qui est actionné par l'axe 16 et débitant dans les mêmes conditions et dan2 le même circuit d'utilisation: une batterie d'accumulateurs électriques de capacité convenable. La mess M2 est également munis d'un ergot 27 agisssnt sur 2 conjoncteure- inverseurs 28 et 29 dans les mêmes conditions que pour la masse Ml (ligies 17 à 21 et 27 à 31 page 2). Selon un deuxième mode de réalisation, l'hélice est installée au-dessus d'un chanteau d'eau classique (fig. 4 et 5). Les particularités topographiques, l'impor- tance des dénivelées entre la moto-pompe et la nappe phréatique détermineront le choix entre les deux variantes ci-après s - tran smission mécanique directe : hélice/pompe (fig. 4) - transmission électrique indirecte 3 hélice alternateur/moto-pompe (fig. 5) Le dessin n 4 illustre, à titre indicatif, un mode de réalisation du dispo- sitif faisant l'objet de l'invention à accumulateur hydraulique et transmission mécanique directe de l'énergie fournie par l'hélice. L'hélice 52 transmet son mouvement par l'engrenage 54 à l'arbre de trenssi sion 55. Celui-ci actionne directement la poupe 56 située au-dessus de la nappe phréatique 57. L'eau aspirée par la pompe est refoulée par la canalisation 58 dans le réservoir 51 du château d'eau qui constitue, dans le cadre du second mode de réalisation du dispositif faisant l'objet de l'invention, l'accumulateur d'énergie potentielle à masse liquide. Cette énergie est utilisée en tant que de besoin, par la manceuvre de la vanne 59 alimentant une turbine 60 couplée à un générateur électrique : alternateur monophasé 127v/220v ou triphasé 220v/380v ou encore dynamo couplée à une batterie d'accumulateurs de capacité convenable. Ce mode de transmission mécanique directe est le plus simple et le plus économique. La transmission électrique indirecte de l'énergie fournie par l'hélice palliera l'impossibilité technique d'installation d'un arbre de transmission de longueur excessive eu égard à la grande profondeur de la nappe phréatique. Le dessin n 5illustre à titre indicatif, un mode de réalisation de ce tppe de tant mission. L'hélice 62 transmet son mouvement par l'engrenage 64 à l'arbre de transmis- sion 65. Celui-ci, de faible longueur, actionne un alternateur triphasé n qui alimente, par le omble électrique 72 à trois conducteurs sous gutta-percha à haut isolement - norme NF lieux humides ou éminemment conducteurs - la moto-pompe électrique 66 installée à une faible hauteur de la nappe phréatique 67 et qui refoule l'eau de cette nappe dans le réservoir du château d'eau 61 par la canalisation 68. Ce réservoir constitue, dans le cadre de la présente invention, l'accumula- teur d'énergie potentielle à masse liquide. Cette énergie est utilisée en tant de besoin par la manoeuvre de la vanne 69 de la canalisation 73 alimentant une turbine 70 couplée à un générateur électrique : alternateur monophasé 127v/220v ou triphasé 220v/380v ou dynamo à courant continu couplée à une batterie d'accumula- teurs de capacité convenable. - REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour emmagasiner l'Energie d'une Eolienne en période creuse, carac térisé par le fait que l'hélice transmet son mouvement de rotation à une vis sans fin entraînant laternativement, par l'intermédiaire d'un inverseur, deux roues dentées soulevant, grâce à des chaises, deux masses pouvant restituer ultérieurement l'énergie potentielle emmagasinée. 2 - Dispositif de récupération d'énergie selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le train d'engrenages 7 transmet l'énergie fournie par l'hélice à 2 vis sans fin 30 et 31 engrenant respectivement sur les 2 couronnes 14 et 20 primaires, un inverseur (non représenté) les embrayant successivement dans les mêmes conditions de position des masses (fig. 2) aux lieu et place du disque de positionnement 13. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le nombre et l'importance des niasses, la vitesse de leur moulent de descente et, ipso facto, l'énergie accumulée et restituée, seront fonction du régime moyen des vents dans la région considérée.