Brevet FR2323033A1 — publié le 19770401

La présente invention concerne les dispositifs appelés éoliennes, destinés à transformer 1' énergie mécanique du vent en énergie mécanique utilisable, disponible sur un arbre mis en rotation par le fonctionnenent de 1' éolienne. Dans ce secteur, l'état de la technise est le suivant: I1 est possible de distinguer les éoliennes à axe ( ou arbre ) horizontal d'une part et les éoliennes à axe ( ou arbre ) vertical d'autre part. Les éoliennes de la premiere catégorie, de loin les plus répandues, ont pour avantages un excellent rendement, une vitesse de fonctionnemeSt élevée et comme défaut une mauvaise fiabilité due à leur complexité et aux difficultés de régula tison les éoliennes de la seconde catégorie ont pour avantages la simplicité la fiabilité, un emploi facile , mais comme défauts un mauvais rendement et une vitesse de fonctionnement faible. Le système d' éolienne suivant la présente invention et bien qu' entrant dans la seconde catégorie( axe ou arbre vernal ) vise à réunir dans unseul système les avantages des deux catégories d' éoliennes, à savoir facilité d' emploi, fiabilité, tout en permettant un bon rendement et une vitesse de rotation élevée. Le système, objet de la présente invention, comporte obligatoirement un stator et un rotor et éventuellement un cache pouvant être tres utile Un socle peut contenir les appareils destinés à transformer 1' énergie mé cantique de 1' arbre en énergie stockable ou utilisable a distance (électrique ). Les figures I et 2 donnent une représentation possible de la portion d' éolienne comprise entre deux demi-plans méridiens ( passant par 1' axe de 1' arbre 3 ou de la machine ) perpendiculaires, le restant de la machine étant identique. Le stator I et le rotor 2 occupent des volumes cylindriques qui peuvent entre engendrés par des génératrices verticales à partir de couronnes cir - culaires centrées sur 1' axe. Le stator I est constitué dl aubes ( ou d'ai lettes ) fixes. Le rotor est constitué par des aubes ( ou ailettes ) mobiles en rotation autour de 1' axe. L' arbre 3 est solidaire du rotor 4 est le cache. 5 le socle. Les aubes ( ou ailettes ) fixes du stator occupent des volumes cylindriques pouvant entre engendrés par des génératrices verticales à partir de profils tel le profil 6 représenté dans la section aa'(fig. 2 t. De meme les ailettes ( ou aubes ) mobiles du rotor occupent des volumes pouvant être engendrés par des génératrices verticales à partir de profils tels que le profil 7 ( fig. 2 ). Les génératrices pouvant être légèrement incli nées sans changer le fonctionnement. Le système ne privilégiant aucune direction, le fonctionnement est le même quelle que soit la directio ) u vent. te vent soufflant avec une vites se V ( fig. 3 ) est canalisé par les aubes fixes du stator. rpous les filets d'air attaquent le rotor suivant un mdme angle &alpha;( &alpha; pouvant d' ailleurs être nul ) , avec une vitesse Vd pouvant être supérieure àV0, 1' espace entre deux aubes voisines étant convergent. Ceci dit, les ailettes ( ou aubes ) du rotor peuvent être déterminées pour fonctionner en poussée ( effet sur 1' intrados ) ou en aile ( effets sur 1' intrados et 11 extrados) . Ce dernier fonctionnement est décrit fig. 3. Soit cX 1' angle imposé par le stator et &gamma; 1' angle que fait le pro fil de 1' ailette du rotor avec la normale. VR est la vitesse linéaire périphérique du rotor. V1 est la vitesse absolue de 1' air en sortie de stator; V2 la vitesse relative de ce même air par rapport au rotor, faisant un angle p avec la normale. Soit V0 la vitesse du vent ; à cette vitesse correspond une vitesse V1. La vitesse du rotor se stabilisera à une valeur VR telle que la vitesse V2 fasse un angle ss avec la normale, légèrement inférieur à y . Quand la vitesse V0 varie, la vitesse V R varie dans le même sens. Cependant, un tel système présente d' intéressantes possibilités de régulation de vitesse ou plus simplement de protection contre les survitesses A cet effet peut etre utilisé le cache 4. Ce cache qui peut entourer le stator, peut en découvrir toute la surface utile, en masquer une partie ou la totalité. Le projet de 1' éolienne peut être conçu de telle manière que le rotor tourne à la vitesse(VR) le stator étant complètement démasqué, pour une vitesse de vent (VO)N q Il est possible de réguler la vitesse de Il éolienne à cette valeur ( (VR)z) de la manière suivante: Si V0 . Si Vu atteint (V2N Z1 t éolienne est mise en service, stator complètement démasqué ( fig. 4 ). Si V0 augmente encore ( V0 > (V0)N),le cache peut être utilisé pour réduire la surface utile du stator ( fig. 5 ) jusqu' à ce que la vitesse du rotor ne soit plus que (VR)N . Les ailettes du rotor travaillent alors plus en plus en poussée . Cette disposition est avantageuse parceque la vitesse du vent est plus faible au niveau du sol et parceque la prise au vent est réduite pour les forts vents. L' éolienne ne sera mise hors service que si la vitesse du vent tombe par exemple en dessous de 0,9(V0)N pendant un certain temps. Il est aussi possible 'de laisser fonctionner 1' éolienne stator complètement démasqué et de ne réduire la surface utile que pour ne pas dépasser une vitesse limite. Le système, objet de 1' invention,peut être utilisé pour produire de 1' énergie électrique en pouvant même entre interconneoté au réseau si la vitesse est régulée. Si 1' on se contente de protéger contre les survitesses,le système peut servir au pompage de 1' eau, par exemple, et à d'autres applications des éoliennes Revendications I. Dispositif permettant de transformer l'énergie mécanique du vent en énergie mécanique utilisable, disponible sur un arbre mis en rotation par son fonctionnement. Caractérisé par le fait qu'il comporte un stator et un rotor, le stator étant destiné à permettre que les ailettes ( ou aubes ) du rotor puissent fonctionner en ailes ( aussi bien qu'en poussée ). 2. Dispositif selon la revendication I . Caractérisé par le fait que le stator peut accroitre la vitesse des filets d'air donc permettre un fonctionnement du rotor å une vitesse plus élevée. 3. Dispositif selon la revendication I. Caractérisé par le fait que la vitesse de fonctionnement peut être commodément régulée ou limitée grace à 1' utilisation d' un cache masquant plus ou moins la surface utile.