Brevet FR2300233A1 — publié le 19760903

Il est connu de réaliser des éoliennes à pas variable pour utiliser l'énergie du vent Il est connu également que toutes les éoliennes de grande puissance réalisées ont été détruites par un coup de vent. L'invention, objet du présent brevet, permet de réaliser à prix moindre des éoliennes de grande puissance tout en éliminant tout risque de destruction en cas de tempête. Elle est caractérise en ce que chaque pale est reliée au moyeu par un dispositif à double articulation savoir : une articulation perpendiculaire à l'axe de rotation ou sensiblement et à l'axe de la pale ou sensiblement et une articulation prolongeant l'axe de la pale ou sensiblement, la position de la pale par rapport à ces articulations étant déterminée par une bielle dont une extrémité est fixée sur l'axe de rotation et dont l'autre extrémité s'articu- le sur un point solidaire de la pale, sensiblement dans les plans d'un profil vers le pied de pale et de la pale et à la distance voulue du bord d'attaquez La fixation de l'éolienne sur son pylone est caractérisée en ce que l'éolienne se trouve a' l'aval du pylone relativement au vent. Cette disposition permet d'orienter l'axe dans le vent par ltéolien- ne elle-même, en même temps que toute possibilité de rencontre d'une pale avec le pylone se trouve éliminée. D'autres caractéristiques de ltinvention apparaPtront au cours de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple de réalisation A la planche unique La figure 1 est une vue de profil de 12 ensemble des liaisons des pales avec l'axe de rotation. La figure 2 est une vue de l'ensemble des liaisons des pales avec l'axe de rotation vue du côté sortie d'arbre verq le pylone. La figure 3 est une coupe de ltextrémit de l'arbre par III III de la figure 2 montrant les liaisons des axes d'extrémités de pales avec l'arbre en rotation. Aui vues t, 2 et 3, les pales t et 2 sont prolongées vers l'arbre 12 par les axes 3 et 4 . Ces axes 3 et 4 tourillent près des peds de pales I et 2 dans les taurillons 5 et 6 formant sommets des vés de liaison 7 et 8 Les extrémités des branches des vés 7 et 8 tourillonnent sur les fusées 9 et 10 situées aux extrémités de la traverse Il solidaire en rotation en son centre de l'arbre 12 Les extrémités des axes 3 et 4 coté moyeu portant les zones sphériques 13 et 14 formant appui de palier et de butée.Ces zones sphériques 13 et ll prennent appui dans la sphère creuse 15 dont le centre est situé sur l'axe de la traverse 11 et qui se prolonge par la tige 16 cRté arbre. Cette tige 16 est centrée dans l'alésage 17 de l'arbre 12 par l'anneau 18 qui est solidaire de ladite tige 16 et qui bute en 19 sur le fond de l'alésage 17 de l'arbre 12. L'alésage 77 est fermé côté sphère creuse par le fond 20. Entre l'anneau 18 et le fond 20 est monté le ressort 21, qui endessous de la vitesse de calcul porte toujours l'anneau 18 sur l'appui 19 Le pied de la pale 1 porte côté bord d'attaque et sensiblement dans le plan de la pale le levier 22 se terminant par l'articuka- tion à rotule 23. De même le pied de la pale 2 porte cEté bord d'attaque et sensiblement dans le plan de la pale le levier 24 se terminant par l'articulation à rotule 25 Sur l'arbre 12 à distance convenable de la traverse de cou- ple 11 coulisse la noix 26 rendue solidaire en rotation de l'arbre 12 par la clavette 27 la position axiale de 26 pouvant être fixe ou réglée on commandée.Cette noix 26 porte des articulations à rotules 22 et 29 diamétralement opposées. Dans les articulations à rotules u3 et 28 s'articulent les rotules d'extrémitjsde la bielle 30. De meAme dans les articulations à rotules 25 et 29 s'articulent les extrémités de la bielle 31. Les vés 7 et 8 sont identiques, les leviers 22 et 24 ont même longueur et sont à la même distance de l'axe 12, les bielles 30 et 31 ont même longueur. Les pales étant identiques, les configurations sont identiques. En fonctionnement la poussée par tranche élénentaire de pale est dP = z "z t,2r2 dr La force centrifuge exercée sur la mes e tranche de pale est 2 dFc = ss O r dr, J étant la masse linéaire de la pale. D'où dP = P gz tr, qui est constant si Cztr est constant dFc 2O ainsi que SiJ3 est l'angle de la pale avec un fikn permendiculaire à l'axe, on a alors dP = tg)3 = Constante. dFc Pour une vitesse de vent donnée et pour un nombre de tours donné, la pale prend donc une position d'équilibre point par point sans flexion suivant l'angle J3 L'ensemble de la poussée et de la force centrifuge parvient par 3 et 4 à la cage sphérique 15. Les efforts centrifuges 'équilibrent et la poussée, par la tige 16 et l'anneau 18, comprime le ressort 21. La noix 26 étant immobilisée sur l'axe, la compression du ressort 21 a pour effet d'augmenter la distance entre 15 et 26, d'où, par l'effet des bielles 30 et 31 sur es leviers 22 et 24, de diminuer l'incidence des pales 1 et 2 par rapport au vent relatif, ce qui a pour effet de maintenir une vitesse sensiblement constante et d'Vvi- ter toute possibilité de survitesse, donc de destruction, due au coup de vent. Les bielles 30 et 31 subissent les efforts dus aux couples aérodynamiques sur les pales, qui sont très faibles. La noix 26 peut donc être déplacée axialement par des variations d'efforts minimes, ce qui permet un asservissement aisé à tout programme d'utilisation programme. Dans les éoliennes de grandes dimensions, l'anneau 18 est un piston garni d'un dispositif extérieur d'étanchéité dans l'alésage 17, et la tige 16 coulisse dans un dispositif d'étanchéité du fond 20; le ressort 21 est remplacé par un fluide sous pression, réglé, par exemple, par une soupape de décharge tarée pour la pression vouez lue et une pompe d'alimentation à cette pression. R E V E N D I C A T I O N S l - Eolienne à pas variable caractérisée en ce que chaque pale est reliée au moyeu par un dispositif à double articulation, savoir: une articulation perpendiculaire à la fois à l'axe de rotation, ou sensiblement, et a l'axe de la pale elle-mEme ou sensiblement, et une articulation prolongeant l'axe de la pale ou sensiblement; la position de la pale par rapport à ces articulations étant déterminée par une bielle dont une extrémité est reliée par rotule ou cardan à l'axe rie rotation et dont l'autre extrémité s'articule par une rotule ou un cardan sur l'extrémité d'un levier solidaire de la pale et à la distance voulue du bord d'attaque. 2 - Eolienne selon la revendication i caractérisée en ce que l'articulation perpendiculaire à la fois à l'axe de rotation et à la pale est constituée par une traverse perpendiculaire à l'axe, solidaire en rotation de ce dernier, portant des fusées symétriques par rapport à l'axe et une sphère creuse dont le centre est sur l'axe des fusées. 3 - Eolienne selon la revendication l caractérisée en ce que à chaque fusée d'extrémité de la traverse selon la revendication 2 s'articule l'extrémité d'une branche d'un vé dont le sommet porte un palier dont l'axe passe par le centre de la sphère creuse et prolonge l'axe de la pale. 4 - Eolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce que le palier de sommet lu vé selon la revendication 3 est traversé par un arbre prolongeant la pale, lequel arbre est terminé par une butée sphérique prenant appui dans la sphère creuse selon la revendication 2. 5 - Eolienne selon la revendication l caractérisée en ce que la traverse et la sphère creuse selon la rever di cati on 2 qui supporte l'effort de recul sont rappeléessur l'extrémité de l'axe par un ressort ou un fluide sous pression. 6 - Eolienne suivant la revendication 1 ou autre, caractérisée en ce que le pivot d'articulation sur le pylone est situé en amont de l'éolienne par rapport au vent0