Brevet FR2312665A1 — publié le 19761224

La présente invention concerne un dispositif tournant (ou rotor) permettant de capter une fraction de l'énergie d'un fluide en mouvement (air ou-e u par exemple.) En fonctionnement inverse, la rotation d'un tel dispositif provoquée par une source énergétique extérieure permettra d'augmenter l'énergie d'une masse fluide en mouvement. Pour capter ou augmenter l'énergie d'une messe fluide (liquide ou gazeuse) eh mouvement, il existe de nombreux précédés : hélice, turbine axiale ou centripète,compresseur-axial ou centrifuge, roue à aubes, rotor de Savonius.etc... Tour ces procédées ont pour caractéristique de dévier le courant fluide, et de créer ainsi par rEactin un couple-moteur ou un couple-résistant sur l'organê qui assure cette déflection. Certains dispositifs nécessitent le guidage de la veine fluide, car ils engendrent de grandes différences de-pressions statiques (ce cas est celui des turbines axiales ou centripètes, et des compresseurs axiaux ou centrifuges.) -- D'autres dispositifs fonctionnent en veine libre : ils n'engendrent pas de variation importante de la pression statique de la veine fluide au cours de son passage a travers le dispositif, et captent ou augmentent ainsi uniquement une-fraction de l'énergie dynamique de ce fluide. Ce cas est en particulier celui des hélices et du rotor de Savonius. Dans le cas de l'hélice, son axe de rotation est sensiblement parallèle au Vecteur vitesse de la masse fluide en mouvement. Dans le cas du rotor de Savonius, l'axe de rotation est perpendiculaire a ce vecteur vitesse. Le rot or propose dans la présente invention se rapproche du rotor de Savonius (voir fig. 1) dans le fait que la veine fluide reste libre et que l'axe de rotation est perpendiculaire au vecteur vitesse de la masse fluide en mouvement. Dans le rotor à fente faisant l'objet de la présente invention (voir fig. 2), le courent fluide dévié par l'une des aubes, provoque un effet de "soufflage" sur la 2ème aube (tout compc dans les ailes à fente utilisées en aviation pour créer un effet d'hypersustentation). Le courant fluide est ainsi dévié de façon continue, en créant par réaction un couple moteur sur le rotor. Pour simplifier la construction de ce rotor à fente, les surfaces courbes du rotor de Savonius ont été avantageusement remplacées par des surfaces planes inscrites dans ces dernières (voir fig. 2) Les essais auxquels il a été procédé ont montré qu'un rotor comprenant 2 aubes planes symétriques par rapport 9 l'axe, ayant un angle voisin de 145 et une largeur relative de fente voisine de 15% du diamètre du rotor (voir fig.3) présentait des caractéristiques de fonctionnement particulièrement remarquables, permettant not ~ ent d'obtenir un couple moteur dans toutes les configurations du vecteur vitesse de la masse fluide en mouvement. On limitera avantageusement la veine fluide traversant le rotor au moyen de 2 flasques d'extrémité dont le contour enveloppe sensiblement le tracé des aubes. Les applications de ce rotor å fente sont nombreuses : éolienne pour la captation de l'énergie du vent, rotor destine à capter l'énergie de le houle, moteur hydraulique ou pn & matique, propulseur aérien ou marin, etc... La construction de ce rotor restant très simple, permettra des réalisations très économiques. Un tel rotor fente trouvera, entre autres, une application remarquable dans la construction d'éoliennes (voir fig.4) dans lesquelles les aubes (1) seront réalisées au moyen de voilures en toile ou en film plastique, tendues sur une ossature (2) réalisée par exemple au moyen d'éléments tubulaires en acier assemblés par des colliers de serrage, analogues à ceux qui sont utilisés pour la construction d'échafaudages. Deux flasques d'extrémité (3) en tle renforcée par des cornières participent, avec une poutre-treillis tubulaire (4) établie au voisinage de l'axe de rotation, à la rigidité de l'ensemble.L'axe de rotation est vertical, et le rotor est maintenu dans cette position grâce à des cibles (5) reliés à un palier supérieur (6) venant s'engager-dans un dpau- lement de l'axe tubulaire (7) soudé sur le flasque supérieur. Un palier de butée et une plaque de base (8) transmettent au sol les efforts verticaux du rotor. En cas de tempête, un dispositif de sécurité très simple peut transformer le rotor en girouette : l'ensemble se présente alors dans le lit du vent avec le minimum de résistance aérodynamique. les efforts sur l'ossature et les câbles se trouvent ainsi réduits au minimum. Pour le passage à la fonfiguration de girouette, deux solutions sont avancées a) Si le rotor est de dimensions faibles ou moyennes, on procédera tout simplement au dégarnissage de voilure de la moitié d'un profil (voir fig.5) b) Si le rotor est de grande dimension, on prévoira utilement un dispositif automatique déclanché par la force centrifuge, évitant ainsi tout emballement du rotor.Ce dispositif automatique assurera le dégarnissage partiel de voilure, ou encore le repli vers l'axe de rotation d'une portion de voilure (voir fig. 6) La puissance disponible sur l'axe de rotation pour une vitesse de vent déterminée pourra entre considérablement augmentée au moyen d'un convergent place à l'extérieur du rotor, convergent qui a l'avantage dextre constitué uniquement de surfaces planes, et qui, par suite, sera lui aussi, de construction très économique (fig. 7) Ce convergent pourra entre éventuellement complété par un divergent placé symétriquement par rapport à l'axe de rotation. L'adoption d'un convergent sera particulièrement indiquée dans les endroits où le vent a une direction dominante ; sa construction peut alors être envisagée sous la forme de 2 murs plans verticaux, fixes, réunis par une toiture plane horizontale ou inclinée. REVENDICATIONS 1. Rotor à fente destiné à capter ou à augmenter l'énergie d'une masse fluide en mouvement et dont l'axe de rotation est perpendiculaire au vecteur vitesse dudit fluide, caractérisé en ce que les parois actives dudit rotor sont constituées de deux dièdres dont les arêtes sont parallèles å l'axe de rotation,dont les faces sont deux à deux parallèles èntre elIes; et disposés symétriquement par rapport a cet axe de rotation. 2. Rotor a fente selon revendication 1 caractérisé en ce que 1.' angle de chacun des deux dièdres est compris entre 120 et l70. 3. Rotor a fente selon revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le rapport entre l'ouverture de la fente et le diamètre maximal du rotor est compris entre 0,10 et 0,20. 4. Rotor a fente selon revendications 1 a 3 caractérisé en ce que les surfaces actives des dièdres sont limitées par deux flasques d'extrémités perpendiculaires susdites surfaces. 5. Rotor a fente selon revendications 1 å 4 caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour dégarnir la face la plus externe d'un des dièdres, de façon a transformer le rotor en girouette. 6. Rotor a fente selon revendications 1 å 5 caractérisé en ce qu'un dispositif réalise selon des surfaces planes permet de faire converger la masse fluide sur le rotor.