Brevet FR2400624A1 — publié le 19790316

La presente invention concerne un dispositif de regulation d'aéromoteur à regime rapide possedant un faible nombre de pales, ce dispositifagissant par une double variation du calage des pales de celui-ci, Dans des dispositifs connus de ce genre, les pales agissent sur deux ressorts helicoidaux montes en se rie et sur une rampe comportant un galet coulissant dans deux rainures helicoldales de sens inverse l'une de l'autre. Un tel dispositif est assez difficile à mettre en oeuvre, ce qui à pour principal effet augmenter les coûts de fabrication. Entre autre, ce dispositif est un montage relativement fragile et sujet à une usure assez rapide, tout en presentant un encombrement assez eleve. Le dispositif suivant l'invention permet d'eviter ces inconvenients et d'obtenir un montage satisfaisant à des conditions techniquement admissibles tel qu'encombrement réduit, facilite accrue de fabrication et d'usinage, resistance plus elevee à l'usure, abaissement notable des couts de fabrication. Le dispositif objet de l'invention est enfermé dans un moyeu cylindrique monte sur l'arbre du generateur ou d'un multiplicateur dans le cas d'un acrogenerateur. Ce moyeu est evide à l'intérieur pour permettre la bonne disposition des differents organes et comporte des bossages ou se situent les paliers des axes supports de pales. Le fonctionnement général de ce dispositif est commande par l'effet de la force centrifuge due à la rotation masselottes situees à l'oppose de celles-ci par rapport à l'axe de rotation du moyeu, se traduisant par un mouvement de translation dirige vers I'extérieur ou l'intérieur du moyeu selon le cas. Si l'on opte pour la première des positions où la force centrifuge agit sur les pales et provoque une translation de celles-ci vers l'extérieur il est tout de meme préférable de disposer des masselottes à l'oppose des pales par rapport à l'axe de notation du moyeu. Ceci afin d'atténuer partiellement l'action propre de la force centrifuge par une seconde force antagoniste dans le but de diminuer les contraintes appliquées aux systèmes de rappels en particulier.Cette force antagoniste étant la force centrifuge d'intensité inferieure agissant sur les masselottes, afin d'obtenir une double variation de l'angle du calage du profil aérodynamique des pales, se resumant d'une part - en une diminution de I1 angle de calage du profil acrodynamique permettant de ramener l'angle élevé du départ, assurant un demar- rage du rotor par vents beaucoup plus faibles à un angle offrant une grande finesse aérodynamique, assurant une montée en régime et en puissance maximale de 1' aéromoteur. - en une augmentation de l'angle de calage du profil aérodynamique permettant une chute du rendement de l'aéromoteur par une diminu tion de la finesse aérodynamique du profil de pale, des que l'on dépasse la puissance nominale fixée pour l'aéromoteur et ses récep teurs, ceci afin d'assurer une puissance captée constante et une stabilisation des contraintes appliquées sur l'ensemble aéromo teur récepteur, par vents de vitesse croissante dépassant celle du vent nominale de l'appareil. nous disposons des éléments suivants - un ensemble de rampes helicoldales convertissant le mouvement de translation des axes supports de pales, en mouvements par tiels de rotation - un ensemble de rappels combinés des différents mouvements des pales - ainsi qu'un agencement mécanique disposé de façon à assurer un enchaînement chronologique des opérations, tout en satisfaisant aux conditions imposées du départ Les deux rampes hélicoidales se composent de deux vis d'un pas qui est assez élevé, la premiere située sur l'axe support de pale et la seconde emboitée en partie dans le bossage du moyeu de maniere à laisser libre le passage de l'axe.Le dessin annexé (P1. I) illustre en partie le positionnement des deux rampes, (I) étant la vis sur l'axe, (2) la vis emboitée sur le bossage. Sur chaque vis est disposé un écrou comportant selon une réalisation de l'invention des billes du type à roulements, ces billes (3) enchassées dans une cage (4) cylindrique encerclant la vis, évoluent en partie dans les filets de la vis helicoldale, formant ainsi véritablement un système vis écrou, convertissant le mouvement de translation de l'axe support en mouvement partiels de rotation de sens inverse.Afin d'obtenir ces deux mouvements correspondants aux deux variations de calage désirées, le sens des filets de chaque vis est inverse, l'un à droite l'autre a gauche et le fonctionnement en est le suivant l'axe support de pale entraîne par la force centrifuge dans un mouvement de translation provoque la premiere variation de calage due au mouvement hélicoldal de la vis (I) située sur l'axe à l'intérieur de l'écrou (5), fixe pour une raison citée plus loin, et arrive en butée de la première rampe helicoldale sur cet écrou.Celui-ci étant solidaire de l'écrou (6) de la seconde rampe, l'axe support toujours entraîné par la force centrifuge agit désormais sur la seconde rampe de sens inverse à la précédente provoquant une variation inverse du calage des pales assurant la régulation de l'aéromoteur par une chute de rendement. Afin d'obtenir un mouvement de rappel du calage des pales à sa.position initiale et une annulation momentanée de l'effet de la force centrifuge pour obtenir une immobilisation de calage et satisfaisant aux conditions du départ; nous disposons de deux systèmes différents de rappel. Le premier assure de par son action à l'arrêt de l'aéromoteur un angle élevé du calage du profil aérodynamique permettant un démarrage par vent beaucoup plus faible du fait de la forte incidence des pales, et assure aussi une immobilisation des pales contre l'action de leur propre poids. Il est disposé sur chaque axe support de pales créant ainsi un rappel indivuduel et un mouvement non synchronisé pour l'instant de la pale.Ainsi que l'indique la planche de dessin I le dispositif individuel de rappel de chaque pale agissant sur la première variation de calage du profil des pales comporte selon une des réalisations de l'invention un ressort (7) hélicoidal à compression concentrique avec l'axe support de pale, dont une des extrémités porte sur une partie du moyeu (8) prévue à cet effet, et l'autre extrémité porte une pièce cylindrique (9) solidaire et concentrique de l'axe support appliquant et emprisonnant ainsi le ressort. Selon d'autre realisation de l'invention il peut être utilisé un dispositif de type hydraulique pneumatique ou autre, assurant une fonction similaire au ressort de compression.Toutefois ce moyen de rappel est étudié de façon à permettre le mouvement de translation dans son intégralité et par la même la seconde variation, la compression de ce rappel étant effectué au moment des deux variations. Par contre, le second dispositif de rappel de par sa conception originale joue un rôle beaucoup plus étendu dans le dispositif objet de l'invention. Il assure - le mouvement de rappel de la seconde variation de calage du profil des pales assurant la régulation de l'aéromoteur par une chute de son rendement - une synchronisation parfaite des différents mouvements de cette seconde variation, assurant un fonctionnement de l'appareil sans contraintes supplementaires nefastes pour l'aéromoteur, dues à un calage différent des pales - une immobilisation de l'écrou de la première rampe dans le but d'obtenir un parfait fonctionnement de celle-ci Afin de satisfaire en particulier aux deux premières conditions énumérées ci-dessus et aux conditions imposées du départ, le dispositif de rappel est unique et commun aux différentes pales de l'aeromoteur se présentant de la façon suivante : Entre les deux écrous (5) et (6) représentés sur la figure formant une pièce solidaire et homogène avec eux se situe selon une des réalisations de l'invention, une crémaillère (10). de forme étudiée de façon à n'entraver aucunement le mouvement partiel de rotation appliqué à l'ensemble agissant sur un pignon (II) disposé à plat sur rapport aux axes supports de pales, ou tout autre système similaire assurant la même fonction. Cet organe précis assure un lien physique des axes supports de pales obtenant ainsi une synchronisation parfaite des différents mouvements. A titre d'exemple cet organe peut-être le pignon situé dans l'axe du moyeu et s'engrennant dans les crémailleres. Cet organe est solidaire du dispositif de rappel de la seconde variation. Ce dispositif ayant pour rôle d'annuler dans un premier temps l'effet de la force centrifuge de par sa réaction propre permettant ainsi une immobilisation du calage à un angle correspondant au rendement optimum de l'aéromoteur, de limiter l'action de la force centrifuge afin d'obtenir une variation de l'angle propre à conserver une puissance captée constante, pour la vitesse croissante du vent et de créer un mouvement inverse de rappel, au fur et à mesure de la diminution de l'intensité de la force centrifuge.Par contre l'immobilisation de l'écrou de la première rampe est due au fait du montage solidaire de celui-ci avec la crémaillère dans le cas d'une des réalisations de l'invention ou tout autre système similaire. Le dispositif de rappel de la seconde variation ramenant en buté la seconde rampe maintient immobile l'écrou de la première du fait du montage solidaire de ceux-ci. Ce dispositif de rappel de la seconde variation solidaire de l'organe assurant la synchronisation des mouvements peut-être realisé par exemple à l'aide d'un ressort helicoidal travaillant à la torsion ou par tout autre dispositif similaire. Afin d'obtenir une diminution de ltencombrement dû aux deux rampes hélicoidales disposées de par et d'autre de la crémaillère dans le cas de cette réalisation, cette dernière est évidée de part en part afin de permettre le logement d'une-partie des deux vis hélicoldales, ainsi que le débattement de ces dernieres. Cet évidement 12 de la crémaillère est illustré figure I. La principale application de la présente invention concerne l'éta- blissement d'un aérogénérateur ayant un fonctionnement d'un rendement élevé par vents faibles, ainsi qu'une parfaite tenue à ces vents violents, ce qui implique une constitution robuste des différents éléments de commandes des - variations de calage, tout en ayant un encombrement le plus réduit de ceux-ci dans la mesure du possible. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande d'une double variation de l'angle de calage du profil aérodynamique des pales, commandé par la force centrifuge appliquee au rotor. Caractérisé en ce que, vue l'agencement original des différents organes de commandes, il satisfait a des conditions techniquement admissibles, tel qu'encombrement réduit, facilités accrues de fabrication et d'usinage, resistance plus élevée à l'usure, diminution notable des coûts de fabrication. 2 - Dispositif selon la revendication nO 1 comportant deux rampes hélicoidales de sens inverse propre à convertir le mouvement de translation de l'axe support de pale, en deux mouvements partiels de rotation, inverses, correspondant aux deux variations de calage des pales. Caractérisé en ce que, arrivant en butée de la première rampe hélicoldale, la force centrifuge agit sur un dispositif de rappel, propre à annuler dans un premier temps son effet, permettant ainsi une montée en puissance et en régime de l'aéromoteur, par une immobilisation du calage du profil, à une valeur correspondant à sa finesse maximum et donc à son rendement le meilleur, 3 - Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par le fait que sollicité par une force centrifuge d'intensité supérieure le système de rappel autorise le mouvement de translation de l'axe support de pale à nouveau agissant sur une seconde rampe hélicoïdale, provoquant un second mouvement de variation inverse du calage des pales propre à faire chuter le rendement de laeromoteur assurant ainsi une régulation efficace de celui-ci. 4 - Dispositif selon les revendications 2 et 3 Caractérisé par le fait que les deux parties des rampes hélicoidales formant écrous et l'organe assurant le mouvement de rappel sont solidaires tous les trois. 5 - Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par le fait que le dispositif de rappel du second mouvement de variation du calage des pales correspondant à la régulation, assure une synchronisation parfaite de ces mouvements. 6 - Dispositif selon la revendication 1 et permettant une immobilité momentanée de l'écrou de la première rampe helicoidale. Caractérisé par le fait que l'immobilité de ce premier écrou est du à son montage solidaire avec celui de la seconde rampe et l'organe assurant le mouvement de rappel de la seconde variation et immobilisant par le fait mème l'ensemble en butée. 7 - Dispositif selon la revendication 1 dans le cas d'une utilisation d'un système pignons crémaillière en guise d'organes de rappel. Caractérisé par le fait que la crémaillère est évidée intérieurement de part en part, afin d'y loger une partie des différentes vis hêlicoidales et permettre le débattement de la première vis.