Brevet FR2422835A1 — publié le 19791109

La présente invention a pour objet un dispositif de régulation automatique de la vitesse d'une éolienne avec hélice à pas variable. On connais des éoliennes dans lesquelles la variation du pas de l'hélice est obtenue en montant pivotante chaque pale sur son moyeu, qui est soumise à l'action d'un ressort tendant à lui faire prendre à chaque instant une'position optimum appropriée à la force du vent à l'instant considéré. I1 est également connu d'utiliser des éoliennes dans lesquelles la variation de l'angle d'incidence des pales est obtenue en utilisant la force centrifuge qui s'exerce sur les pales ou sur des masselottes entraînées simultanément avec les pales de l'hélice. Cette force centrifuge est contrebalancée par un ressort dont la tension initiale correspond à la composante de la force centrifuge pour une vitesse de rotation déterminee de l'hélice. Toutefois, ces dispositifs présentent de nombreux inconvénients tels que la complexité des moyens utilisés et des résultats souvent peu efficaces. Le dispositif suivant l'invention a pour but de remédier à ces inconvéniénts. Conformément à la présente invention chaque pale est montée coulissante axialement par rapport à l'arbre moteur sous l'action du vent et à l'encontre de l'organe élastique, ladite pale étant reliée par des moyens de transformation du mouvement de translation en mouvement de pivotement à un organe fixe solidaire en rotation de l'arbre moteur. Le dispositif suivant l'invention qui est très simple dans sa conception par rapport aux dispositifs connus et qui est très fiable, permet d'obtenir un rendement maximum de l'éolienne. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique de face de l'éolienne suivant l'invention - La figure 2 est une demi-vue en coupe longitudinale de l'éolienne suivant la ligne II-II de la figure 3 - La figure 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne III-III de la figure 2 - La figure 4 est une vue en coupe suivant la lig ne IV IV de la figure 2 - La figure 5 est un diagramme des efforts axiaux dus à l'action du vent sur la pale. A la figure 1 on a représenté schématiquement une éolienne qui comporte un arbre moteur 1 sur lequel est monté un carter 2 présentant des ouvertures dans lesquelles sont engagés des axes ou pieds 3 de pales 4 qui sont réparties autour du carter 2 et qui sont solidaires de l'arbre moteur 1 ainsi qu'il sera décrit plus en détail ultérieurement. Sur l'arbre moteur 1 (figure 2) est fixé au moyen d'une vis 5 par sa face avant 2a, le carter 2 dont l'arrière est relié par une entretoise 6 et un manchon 7 à l'arbre 1 par une clavette 8, ledit carter étant fixé sur l'entretoise 6 par des vis 42. La partie arrière de l'arbre moteur 1 est montée rotative au moyen de paliers à roulement 9, 9a dans un manchon 10 qui est solidaire d'une plaque 11 d'un bâti de support comportant également un carter 12 renfermant des organes multiplicateurs de vitesse et qui est fixé par des vis 13 sur la plaque Il et par des vis 15 sur une plaque 14. Les paliers 9, 9a sont maintenus en butée dans le manchon 10 au moyen d'une bague 43 vissée sur l'arbre 1. A l'avant de l'arbre moteur 1 est monté coulissant axialement, un manchon 16 (figures 2 et 3) qui est guidé au moyen de deux clavettes en T 17, 17a dont les têtes sont engagées dans des logements correspondants 18, 18a ménagés dans deux demicoquilles 19, 19a qui sont maintenues prisonnières dans un logement du manchon 16 au moyen d'une rondelle élastique 20, lesdites clavettes 17, 17 étant montées coulissantes avec interposition de patins à aiguilles 22, 22a dans des rainures axiales 21, 21a ménagées à l'extrémité avant de l'arbre 1. Entre les butées 17, 17a et le fond 2a du carter est disposée une entretoise 41. Le manchon 16 est prolongé radialement par un organe de support 23 présentant des alésages 29 dans lesquels sont montés rotatifs les pieds 3 des pales qui traversent le carter 2 par des orifices 24. L'extrémité de chaque pied de pale 3 est munie d'une extrémité filetée 25 sur laquelle est vissée une bague 26 en appui avec interposition d'une rondelle 27 contre un palier de roulement 28 disposé dans le logement 29 et en appui contre un palier de roulement 30 par l'intermédiaire d'une entretoise 31a ledit palier 30 étant maintenu par une rondelle élastique 31 engagée dans une gorge de l'organe de support 23, une bague d'étanchéité 32 étant disposée au-dessus du palier à roulement 30. L'extrémité du pied de pale 3 est ainsi montée pivotante au moyen des paliers à roulement 28 et 30 dans l'alésage 29, contre lesquels elle est en appui par la bague 26 et sur l'épaulement 33. Sur le pied de pale 3 fixé au moyen d'une clavette 34, l'une des extrémités d'un bras 35 présente à son autre extrémité, un trou oblong 36 dans lequel est engagé un doigt 37 qui présente une partie filetée 38 engagée dans un trou taraudé d'un bossage 39 fixé sur la face intérieure du carter 2. A l'extrémité oppose aux clavettes 17, 17a du manchon 16 du support de pales, est en appui par l'un de ses côtés, un ressort hélicoïdal 40 dont l'autre côté est en appui contre le manchon 7 solidaire de l'arbre 1. Le dispositif suivant 1'invention fonctionne de la manière suivante Chaque pale 4 de l'éolienne est entraînée en rotation par l'action du vent dont l'action se décompose en une force F qui tend à déplacer la pale axialement par rapport à l'arbre 1 et une force perpendiculaire à la force F qui agit sur les pales 4 pour entraîner celles-ci en rotation. A l'encontre de la force F qui agit sur la pale 4 s'exerce la force du ressort 40 qui est constitué de manière à faire prendre à chaque instant à la pale 4, une incidence optimum, du fait que le pied 3 de la pale 4 est monté pivotant dans le support 23 et qu'il est solidaire du bras 35 qui est engagé sur le doigt fixe 37. Un déplacement axial du pied de pale 3, solidaire du support 23, entraîne donc une transformation de mouvement axial en mouvement pivotant de ce dernier du fait qu'il est monté pivotant dans le support 23 et qu'il est lié par le bras 35 à un point fixe du carter 2 notamment le doigt 37. A la figure 5 on a représenté un diagramme sur lequel figure en abscisse la vitesse du vent en mètres par seconde et en ordonnée, l'effort axial exercé sur la pale 4 en Newton. Les caractéristiques du ressort 40 ont été déterminées en fonction de la partie linéaire de la courbe qui correspond à des vents de O à 12 m/s, cette plage de variation representant la plus grande fréquence des vents en France. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation automatique de la vitesse d'une éolienne avec hélice à pas:variable dans lequel la force du vent agit sur chaque pale d'hélice afin d'en modifier l'incidence en fonction de l'action prédéterminée d'un organe élastique, caractérisé en ce que chaque pale est montée coulissante axialement par rapport à l'arbre moteur sous l'action du vent et à l'encontre de l'organe élastique, ladite pale étant reliee par des moyens de transformation du mouvement de translation en mouvement de pivotement à un organe fixe, solidaire en rotation de l'arbre moteur. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pieds des pales sont montés pivotants perpendiculairement à l'arbre moteur sur un organe de support solidaire en rotation de l'arbre moteur et susceptible de se déplacer axialement par rapport audit arbre à l'encontre d'un organe élastique en appui contre un organe solidaire de l'arbre moteur. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de support des pales est solidaire d'au moins une clavette montée coulissante axialement dans au moins une rainure de l'arbre moteur. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pied de pale est solidaire de l'une des extrémités d'un bras dont l'autre extrémité présente un trou oblong dans lequel est monté coulissant un doigt fixé sur un organe ou carter solidaire en rotation de l'arbre moteur. 5. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de support des pales comporte un manchon monté coulissant axialement sur l'arbre moteur, ledit manchon renfermant deux demi-coquilles maintenues prisonnières dans ledit manchon et dans lesquelles sont prévus deux logements diamètralement opposés dans lesquels sont engagées les têtes de deux clavettes qui sont montées coulissantes dans des rainures axiales de l'arbre moteur avec interposition de patin à aiguilles.