Brevet FR2291379A1 — publié le 19760611

La présente invention a trait à une turbine éolienne à axe vertical. On sait que la turbine éolienne, répondant aussi au terme générique dlaérogénérateur, a reu de nombreuses solutions technolo giques, allant du moulin à vent aux hélices dites américaines et récemment aux types de rotors à axe vertical. Tous ces dispositifs utilisent le principe de l'action du vent sur une surface inclinée liée mécaniquement à un axe de rotation actionnant soit un générateur électrique soit directement des engins mécaniques d'utilisation. Une caractéristique de la présente invention est de prévoir un rotor monté sur un aie vertical fixe; le dit rotor est muni d'ail- lettes mobiles se présentant perpendiculairement à l'action du vent dans la zone d'un demi cylindre et se repliant dans l'autre zone du demi cylindre présentant la forme d1un diffuseur centri Fugue de turbine. Une autre caractéristique de l'invention est de caler sur l'axe de chaque ailette un levier, muni à son extrémité libre d'un galet s'appuyant sur un chemin de roulement, en forme de gorge, excentré par rapport à l'axe du rotor, orientant les ailettes successivement, dans leur zone de déploiement et dans leur zone de retrait. Une caractéristique de la présente invention est de réaliser la base intérieure du rotor, munie d'une denture actionnant un pignon solidaire de l'axe d'un variateur de vitesse lequel actionne une génératrice asynchrone de courant électrique alternatif. Une autre caractéristique de l'invention est de prévoir une plateforme horizontale située au-dessous du rotor supportant, le chemin de roulement des galets de commande des ailettes, un dispositif de liaison avec l'empennage de direction de la turbine, et un dispositif de masque pour le rotor afin de réguler la rotation de la turbine et enfin le variateur de vitesse et la généra trice de courant électrique alternatif. D'autres caracteristiques de l'invention pourront ressortir de la description qui va en être faite en regard du dessin annexé qui représente schématiquement et simplement à titre d'exemple une turbine éolienne à axe vertical avec rotor de quatre ailettes se mouvant dans deux zones de demi cylindre, une recevant l'action du vent et l'autre agissant comme diffuseur centrifuge. Sur ce dessin La figure I, représente une vue en élévation de la turbine, la figure 2, représente une vue en plan coupe suivant II - II' eorrespondante à la figure I. En I, le socle, solidaire de l'axe fixe 2, de la turbine, autour duquel tourne le rotor moteur composé de quatre ailettes 3, situées entre la flasque supérieure 4, et la flasque inférieure 5, reliées par les entretoises 6. Chaque ailette 3, de forme connue type "GOUPIL" est solidaire d'un axe 7, dont la partie inférieure est solidaire d'un levier 8, soutenant un galet 9, à son extrémité libre. le galet 9, s'appuye dans une gorge IO, de forme horizontale appropriée solidaire du plateau circulaire II. le rotor moteur est fermé suivant un demi cylindre I2, solidaire d'un plateau supérieur I3, et une plateforme inférieure I4. La plateforme inférieure I4, tourne librement autour de 11 axe fixe 2, ets'appuye sur le socle I, par l'intermédiaire de quatre galets I5, montés sur leur chape I6. Â l'intérieur du rotor et entre les ailettes 3, et les entretoises 6, se trouve un cylindre I7, limitant avec la flasque I2, en forme de demi cylindre un espaee I8, en foame de diffnseur centrifuge. les axes du tambour cylindre I7, et du plateau circulaire II, de le gorge IO, se trouvent suivant une meme direction et excentrés par rapport à l'axe de la flasque I2, formant avec l'axe de ee demi cylindre un angle A, dit de calage., le vent arrivant suivant la direction de la flèche V, étant perpendiculaire au plan vertical passant par l'ase du demi cylindre 12. le cylindre I7, est supporté par un fourreau I9, tournant autour de l'axe fixe 2 ; le dit cylindre I7, le Platezu 11, porteur de la gorge IO, et la plateforme inférieure I4, sont solidaires et dans leurs mouvements présentent t 4 ours l'angle A, par rapport à l'axe de symétrie de la flasque I2. le plateau supérieur I3, de la flasque I2, et la plateforme inférieure 14, solidaires, sont reliés à l'empennage 20, par le bras supérieur 21, et le bras inférieur 22. l'empennage 20, porte un axe libre 23, solidaire d'un anémomètre 24, à sa partie supérieure, et d'un régulateur centrifuge à boules 25, à sa partie inférieure. la flasque inférieure 5, du rotor porte à sa circonférence extérieure une denture, dont le diamètre primitif est représenté par des tirets, s'engrenant avec la denture du pignon 26, porté par l'axe d'admission d'un variateur de vitesse 27, actionnant par son axe de sortie une génératrice 28, à courant alternatif tri phasé asynchrone, appropriée, cet ensemble générateur s'appuyant sur la plateforme inférieure 14. À l'intérieur de la flasque I2, en demi cylindre se trouve un volet 29, concentrique suivant un quart de cercle, pouvant occulter une partie de la zone de développement des ailettes 3, est solidaire d'un bras 30, lui même solidaire dTun secteur denté 31, recevant des impulsions de mouvement par l'intermédiaire d'un groupe moto réducteur à vis sans fin 32, groupe à alimentation électrique propre, lequel reçoit ses contacts électriques, conii- dés, dans un sens ou dans l'autre, par les élongations du dgula- teur à boules 25. On voit que le vent V, à l'aide de l'empennage 20, dirige toujours la turbine de manière à présenter l'axe de symétrie du demi cylindre I2, perpendieulairement à la direction du vent VO Le dit vent venant frapper les ailettes 3, qui actionnent le rotor, les dites ailettes orientées par leur levier 8, et leur galet 9, s'appuyant dans la gorge IO, viennent se placer perpendiculairement au vent en assurant la force maximum. les leviers 8, et.les galets 9, arrivant dans la zone du demi cylindre I2, ramènent les ailettes 3, tangentiellement à leur sens de rotation et pdnêtrent dans le dif- fuseur centrifuge I8, en utilisant au maximum leur force dite de tratnée, venant s'ajouter à la force maximum du vent sur les ailettes lorsque celles-ci sont perpendiculaires à lui. Si 11andmomètre 24, enregistre des vitesse de vent supérieures à celles correspondantes aux caractéristiques de fonctionnement normal de la turbine, le régulateur à boules 25, commande le groupe moteur- roue et vis sans fin 32, qui fait tourner le volet 29, qui roulant à l'intérieur de la flasque I2, vient se mettre dans la zone de développement des ailettes 3, en réduisant l'action du vent et freinant la turbine ; dés que le vent redevient normal et approprié au fonctionnement type de la turbine, le régulateur à boules 25, commande le mouvement inverse au volet 29, qui s'efface, en libérant la zone des ailettes soumises au vent. Il est aisé de voir que l'invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et non limitatif et que l'on pourrait en màdi- fier quelques détails sans en changer l'esprit, c'est ainsi par exemple que la force motrice pourrait être agencée de façon à l'utiliser directement pour le pompage de liquides ou tout autre utilisation mcanique. REVED7DICATIOUS I- Turbine éolienne caractérisée par le fait qu'elle est constituée par un axe vertical fixe autour auquel tourne un rotor muni d'ai lettes verticales. 2- Turbine éolienne, selon la revendication I, caractérisée par le fait que le rotor, support d'ailettes, est formé de deux plateaux horizontaux, reliés par des entretoises, formant une cage dans laquelle se meuvent les ailettes, chacune d'elles ayant un axe dont elle est solidaire, l'extrémité inférieure de l'axe est por teur d'un levier dont 1' extrémité libre porte un galet prévu / ée pour venir s'appuyer dans une gorge horizontale de forme appropri pratiquée dans un plateau. 3- Turbine éolienne selon les revendications I, et 2, prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que le rotor vertical est fermé extérieurement suivant un demi cylindre, par une flasque, et que le deuxième demi cylindre imaginaire sert au développement des ailettes; ce développement qui vient présenter les dites ai lettes perpendiculairement à la direction du vent, est obtenu gra ce à l'orientation provoquée par leur levier et galet suivant la gorge, dont l'axe est convenablement déterminé, par rapport à l'axe de symétrie du demi cylindre, représentez par la flasque, et suivant un certain angle dit de calage. 4 - Turbine éolienne selon les revendications I, 2, et 3, prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait qulà l'intérieur de la cage du rotor se trouve un cylindre, orienté horizontalement suivant l'angle de calage, de manière à former avec la flasque du demi cylindre, un diffuseur centrifuge dans lequel se replient les ailettes en utilisant leur force, dite de travlnée, venant s'ajou- ter i a force de poussée du vent sur les ailettes lorsque cellesci se présentent perpendiculairement au vent. 5- Turbine éolienne selon les revendications I, 2, 3, et 4, prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que la flasque du de mi cylindre est solidaire dlun plateau supérieur horizontal et d'une plateforme horizontale onférieure; ce plateau et cette pla teforme sont reliés par des bras à un empennage vertical servant à 11 orientation de la turbine suivant le vent et présentant auto matiquement la zone de développement des ailettes sous l::action du vent 6 - Turbine éolienne selon les revendications de I, à 5, prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que ltempennage ver tical servant à l'4rientation de la turbine présente un axe ver tical libre dont la partie supérieure porte un anémomètre et la partie inférieure un régulateur à boules , solidaires du dit axe. Chacune des positions du régulateur centrifuge à boules corres a pond des .contacts électriques,dans un sens ou dans l'autre communiqués à un groupe moteur autonome électrigueLent, lequel par lrintermédiaire d'une roue et vis sans fin commande un sec teur et un levier actionnant un volet , situé concentriquement et intérieurement à la flasque du demi cylindre, suivant un quart de cercle, permettant d'obturer la zone de développement des ai lettes ou de libérer la dite zone suivant que le vent dépasse les normes de fonctionnement de la turbine ou revient normal / bine. obturation servant ainsi à la régulation de la vitesse de la tur7 - Turbine éolienne selon les revendications de I, à 6, prises dans leur ensemble, caractorisée par le fait que le plateau infé rieur ou plateforme reposant sur le socle par l'intermédiaire de galets est solidaire du cylindre intérieur du rotor et du plateau porte gorge, ces éléments se déplaçant conjointement suivant la direction donnée par l'empennage ; la situation du volet d'occul tation étant déterminé par rapport à cet ensemble par la commande du rzgulateur centrifuge à boules, permettant la régulation de la vitesse. 8 - Turbine éolienne selon les revendications de I, à 7, prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que le plateau infé rieur du rotor présente une denture suivant ses génératrices ac tionnant un pignon à axe vertical monté sur l'axe d'entrée, d'un variateur de vitesse, dont l'axe de sortie connminique à une géné- ratrice à courant alternatif triphasé asynehrone, sa vitesse nor male pour production d'énergie électrique ; le ait ensemble mo teur reposant sur la plateforme inférieure de la turbine.