Brevet FR2405378A1 — publié le 19790504

la présente invention concerne une éolienne de production d'énergies. bulle a notamment pour objet une installation de pompage de liteau, la production d'eau chaude par des moyens mécaniques et la production d'électricité fournie par une génératrice actionnée par l'intermédiaire d'une éolienne à axe vertical de conception nouvelle dotée d'un certain nombre d'avantages. On connait déjà des éoliennes ou aéromoteurs comportant un axe et des pales concaves ou hémi-cylindriques verticaux ayant notamment pour but d'obtenir un mouvement de rotation unitorme de leur rotor quel que soit la direction du vent, sans équipement d'orientation. Selon ces réalisations, chaque pale de l'éolienne est consti4 -tuée d'un unique demi-cylindre de sorte que l'obtention d'une puissance intéressante conduit à ltéxécution de pales de hauteur importante et, par conséquent, à la conception d'installation lourdes qu'il est nécessaire d'ancrer fermement au sol, sur des fondations tandis que l'équilibrage ainsi que le centre de gravité du rotor placé trop haut ne résiste pas longtemps compte tenu du poids excessif de ce derniers En outre, de telles éoliennes ont un fonctionnement nul par vent faible en raison de leur lourdeur. es inconvénients capitaux expliquent le fait que de telles réalisations théoriques n'aient débouché qur aucune application pratique. Un but visé par la présente invention est la conception d'une éolienne légère, de construction très simple, sans entretien et fonctionnant parfaitement, en toute sécurité quelle que soit la force du vent : aussi bien par vent très faible que par vent très' fort ou ouragan, tout en étant également dépourvu d'un système directionnel et tournant ainsi toujours dans le mdme sens quelle que soit la direction du vent. Un autre avantage est d'obtenir le maximum de puissance à la génératrice pour le minimum de vent et d'assurer un très bon rendement dans les zones les moins ventées. L'étude météorologique de différentes régions permet de situer les avantages du fait qu'en général la durée des vents au-dessous de 10 mètres/seconde est 100 fois superieure en durée que les vents audessus de 10 mètreslseconde. Un autre objet de l'invention est 11 obtention d'une éolienne stable et dotée d'un perfectionnement n'engendrant ni vibration ni bruit. Un autre objet de l'éolienne revendiqué est la réalisation d'une installation pourvue d'un système de lubrification automatique grâce auquel l'entretien de ladite installation est pratiquement nul et sa longévité très grande. Un autre objet de l'invention est d'associer l'installation éolienne à une installation de captage d'énergie solaire, de manière à rendre possible la réalisation d'ensembles autonomes de production et de stockage d'énergie. Selon une nremière caractéristique de l'invention chacune des pales du rotor à axe vertical de l'éolienne est constituée par une pluralité d-'éléments capteurs concaves juxtaposés et disposés de préférence parallèlement audit axe. Selon une autre caractéristique, des espaces sont ménagés entre lesdits éléments capteurs concaves. Ces différents buts et caractéristiques, et d'autres encore, ressortiront de la description qui suit et des dessins-annexéx dans lesquels La fure 1 est une vue à caractère shématique, en coupe axiale partielle, d'une installation éolienne selon l'invention associée selon un exemple intéressant d'application à une installa -tion de pompage d'eau et de captage d'énergie solaire. La figure 2 est une vue dudit rotor la figure 3 est une vue en plan dudit rotor -vue de côté (4-4) la figure 4 est une coupe axiale illustrant le montage de l'arbre vertical la figure 5 est une vue de détail, à grande échelle, dudit montage. On se renorte auxdits dessin pour décrire des exemples de réalisation; avantageux, quoique nullement limitatifs de l'installa- -tion éolienne selon l'invention qui, dans les explications illus -trées et décrites, est destinée à la production d'électricité, mais qui est susceptible d'être utilisée d'une manière générale à trans -former l'énergie éolienne en énergie mecanique utilisable, comme cela res ort de la suite du présent exposé. Selon l'invention, l'installation éolienne comprend un axe vertical 1 dont la partie supérieure porte le dispositif tournant de captage du vent. Ce dispositif ou rotor de l'éolienne comporte au moins deuz pales 2 disposées par exemple à 1800 l'une de l'autre. Chacune desdites pales est constituée par une pluralité d'éléments capteurs 2a, 2b, juxtaposés et rigidement fixés sur une armature 4. les éléments 2a, 2b, constitués de aemi-tubes présentent par rapport à l'axe t une surface concave et de 1 'autre une surface convexe. Suivant la puissance demandée à l'éolienne d'autres pales par exemple 2c, peuvent être rajoutées comme lemontre en pointillé la figure 2 et avoir une ouverture f plus petite ; de même, les éléments 2a, 2b, 2c, peuvent titre totalement ou partiellement fermés aux extrémités g. On conçoit ainsi que quel que soit la direction à laquelle il souffle, le vent se trouve capté d'un ctté de l'axe 1 sur plusieurs surfaces concaves des éléments juxtaposés et sur autre sur une seule partie convexe dont le diamètre du demi-tube 2a est l'addition des deux demi-tubes 2b et des espacements u et e ; de sorte que I'éolience tourne toujours dans le meme sens ce qui suppri -me la nécessité d'un empennage ou autre système directionnel. En outre, cette éolienne ne peut s'emballer et se stabilise automatiquement lorsque le vent souffle à vitesse élevée ou en très fortes rafales, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un dispositif de régulation complexe lourd et comateux. le rotor de l'éolienne comprend encore deux ou quatre pales d'équilibrage et de démarrage 5 disposées à 1800 l'une de l'autre. Ces pales 5 ont une inclinaison par rapport à la verticale et sur au moins une partie de leur longueur dépasse le plan horizontal des extrémités des pales 2. Les pales 5 sont constituées chacune par des éléments capteurs analogues en forme aux éléments 2a, 2b dont les concavités sont inversées par rapport à l'arbre de l'éolienne. les pales 5 permettent d'éviter le balourd et assurent le démarrage de la rotation par vent très faible. les pales 5b permet -tent d'augmenter la puissance de captage du vent. En se référant à la figure 4, l'axe de l'éolienne 1 est monté tournant, et son extrémité est munie d'une bille ou sphère 12 en acier et sertie à chaud dans ladite extrémité ; l'extrémité inférieure ainsi agencée de l'arbre 1 repose sur une autre bille 115 placée au fond d'un coussinet 14 et sertie dans un grain de buttez7. Cet ensemble butée à billes et transmission comprend un coussinet 14, par exemple en bronze, porte; par le tube de maintien de l'éolienne 8. Des galets annulaires i en caoutchouc durci ou autre matériau compressible de dureté convenable sont interposés de part et d'autre d'un épaulement périphérique 14a dont est doté le cous -sinet 14 entre la surface externe de ce dernier et la surface interne du tube porteur 8. Le galet inférieur repose sur la pièce 8a soudée à l'intérieur du tube 8. Un écrou à créneaux 16 ou un dispositif analogue se visse dans le taraudage 8b ménagé dans la partie supérieure du tube 8 pour assurer le serrage des galets amortisseurs 15 et l'immobilisation du coussinet 14. A la partie supérieure dudit coussinet 14 est monté par exemple par vissage sur un réservoir annulaire 18 entourant l'arbre 1. Ce réservoir est rempli d'huile, par exemple jusqu'à une vis de niveau 19 et cette huile peut s'écouler jusqu'aulx billes 12, 13 ar le canal d'une rainure verticale 14b ménagée dans l'alésage du coussinet 14 de façon à permettre une lubrification automatique et continuelle du dispositif d'appui de l'arbre 1. L'entretien de ce dispositif est de la sorte pratiquement nul. En outre, grâce aux galets 15, les vibrations éventuelles sont absorbées et ne sont pas transmises au sol ou au plancher de la structure porteuse. La poulie motrice 20 est calée de toute manière comme par exemple au moyen d'une clavette21 sur 1'SWlbre 1. melon une disposi -tion avantageuse et caractéristique, cette poulie comporte un corps enveloppant 20a doté d'une cavité cylindrique 20b dans laquelle est logée la partie supérieure du dispositif butée à bille et de son système de lubrification précédemment décrit. En se référant à la figure 1, la poulie 20 est reliée par des moyens connus tels que : courroie, chaine, engrenage, à une transmission 21 assurant la variation de vitesse à une génératrice 22 ou à un système mécanique 23 tel que pompe pour l'aspiration de l'eau ou fournir des calories par frottement d'un fluide. La génératrice 22 peut selon une application possible fournir du courant sur des résistances et alimenter des batteries d'accumulateur 24. Selon une autre caractéristique de l'invention, le socle de l'éolienne peut & re constitué par au moins un réservoir d'eau à usages utilitaires multiples qui par sa masse rerlplace avantageu -sement l'armature porteuse classique des éoliennes, permet le stockage de 11 eau, l'emmagasinage des calories produites, assure la stabilisation de l'installation et absorbe parfaitement les vibrations eventuelles. L'eau contenue dans le réservoir 25 peut être chauffée par des résistances 26 alimentées par la génératrice 22 de l'instal -lation éolienne, ledit réservoir constituant ainsi une chaudière électrique. On prévoit dans le cadre au présent brevet d'associer étroitement la récupération et le stockage des énergies fournies par le vent et celles produites par le soleil. Ainsi que le montre la figure 1, le collecteur 27 d'énergie solaire placé au sud, assure le chauffage du circuit primaire 28 lequel est acheminé jusqu'à une chambre de chauffe 29 disposé à la base du réservoir 25 permettant l'échange de chaleur et le chauffage de l'eau contenue dans ledit réservoir. Selon une réalisation préférée, le réservoir inférieur 90 ne comporte pas de système de chauffage et est destiné à la distribution d'eau froide pour divers liages. La pomp 23 entrainée mécaniquezent ou électriquement aspire l'eau du forage 32 pour remplir les réservoirs 25 et 30 par l'intermédiaire de tiiyauteries 91 et 31a. On comprend que la température de l'eau froide arrivant au bas du réservoir 25 est progressivement élevée et permet par l'intermédiaire du robinet 32 la distribution d'eau chaude pour divers usages L'intérêt et les avantages de l'installation selon l'invention et de ses différents modes de réalisation ressortent Wien de la description qui précède et des dessins annexés. Entrent également dans le cadre de l'invention, les modifications ou subtitutions susceptibles d'autre apportées par l'homme de l'art à l'installation décrite ci-dessus et qui, sans altérer les dispositions originales, n'en seraient que de simples équivalents techniques. En particulier, il est prévu dans la présente invention que le tube porteur de l'éolienne 8 serait rempli d'eau ou dtun fluide ce fluide serait chauffé par un système de freinage ou autre système mécanique entraSné par l'éolienne et en complément par l'apport de l'energie solaire dont le rayonnement serait assuré par un corps noir classique peint sur le tube porteur 8 et par des cylindres en verre 8b de la figure 1 entourant hermétiquement le tube porteur 8 et permettant l'effet de serre. Cette application intéressante permet de diminuer l'investissement par la suppression des réservoirs d'eau et des capteurs solaires ; ceux-ci étant avantageusement remplacées par le tube porteur de l'éolienne, les capteurs solaires étant cylindriques et verticaux permettant de capter les rayonnements solaires du matin jusqu'au soir sans système directionnel. REVENDICATIONS 1. - Eolienne à Axe vertical comportant au moins deux pales motrices caractérisée en ce que chacune desdites pales est constituée par une pluralite d'éléments capteurs concaves juxtaposés, de préférencesdisposés parallèlement audit axe. 2. - Eolienne selon revendication 1 caractérisée en ce que des espaces sont aménagés entre les éléments capteurs concaves comportant symétriquement à l'axe des surfaces identiques convexes apposées à leurs concavités. 3. - Eolienne selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le rotor de ladite éolienne comporte au moins deux pales stabilisatrices de démarrage isposées sur au moins une partie de leur longueur au-dessus et au-dessous des pales motrices, lesdites pales stabilisatrices étant de préférence constituées par des déments capteurs concaves et ayant par exemple une disposition inclinée par rapport à l'axe de lléolienne. 4. - Eolienne à axe vertical, notamment selon l'une quelconaue des revendications 1 à 3 caractériéée en ce que l'extrémité inférieure de l'axe ou arbre vertical de l'éolienne est munie d'une bille ou sphère placée en appui sur une seconde bille ou sphère logée dans le fond du coussinet dans lequel ladite extrémité est montée tournante. 5. - Eolienne selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'un réservoir annulaire d'huile entourant l'arbre vertical de l'éolien -ne est monté à la partie supérieure du coussinet dont l'alesage comporte une rainure verticale pour l'écoulement de l'huile jusqu'au fond du coussinet. 6. - Eolienne selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisée en ce que le coussinet est monté dans le tube porteur de ltéolienn par l'intermédiaire de galets annulaires en caoutchouc durci ou autres matériaux compressibles de dureté convenable, interposés entre la paroi de l'alesage du tube porteur et la surface latérale du coussinet, lesdits galets annulaires étant, de préférence, disposés de part et d'autre d'un épaulement périphérique dudit coussinet et le galet inférieur reposant sur une pièce soudée à l'intérieur du tube porteur. 7. - Eolienne à axe vertical selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la poulie motrice calée sur ledit axe ou arbre vertical comporte sur sa surface inférieure, une cavité dans laquelle est logée la partie supérieure du dispositif de butée à billes et son système de lubrification selon lesdites revendications. 8. - Eolienne à axe vertical, notamment selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le socle de l'eolienne peut être constitué par un ou plusieurs reservoirs d'eau. 9. - Eolienne à axe vertical, notamment selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'un des réservoirs modulables comporte une chambre de chauffe dans laquelle circule un fluide chauffé par une installation de captage solaire. 10,- Eolienne à axe vertical, selon l'une quelconque des revendications t à 7, caractérisée en ce que le tube porteur de l'éolienne est rempli d'eau ou d'un fluide chauffé par un système mécanique ou électrique obtenu par l'éolienne et en complément par l'énergie solaire par l'adjonction de cylindres en verre entourant hermétiquement le tube porteur préalablement peint d'un corps noir classique ; le tube porteur de l'éolienne devenant ainsi un réservoir de stockage des calories reeueillies p * le vent et deg capteurS d'énergie"sQlaire.