Brevet FR2432102A1 — publié le 19800222

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux éoliennes à axe vertical. On connait déjà des éoliennes à axe vertical, lesquelles comportent essentiellement un rotor central, d'axe vertical, formant turbine, ce rotor étant monté à rotation au centre d'un stator constitué par une couronne d'aubagesfixes.Ces aubages délimitent entre eux et avec des cloisons supérieure et inférieure des couloirs individuels canalisant le vent vers la partie centrale du stator, et ce quelle que soit la direction du vent. La présente invention concerne des perfectionnements apportés à ce type d'éolienne principalement dans le but d'augmenter son rendement ainsi que sa sécurité de fonctionnement. A cet effet, cette éolienne à axe vertical portant un rotor formant turbine, d'axe vertical, monté à rotation au centre d'un stator coaxial constitué par une couronne d'aubages délimitant entre eux et avec des parois supérieure et inférieure des couloirs individuels canalisant le vent vers le rotor central quelle que soit sa direction, est caractérisée en ce que la paroi inférieure de chaque couloir s'étend de bas en haut de la périphérie vers le rotor central, si bien que le stator présente, dans son ensemble, une face inférieure de forme générale tronconique à petite base tournée vers le haut. Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, la paroi supérieure du stator est percée , au droit de chaque couloir de passage du vent, d'au moins une ouverture obturée normalement par un clapet appliqué sous l'effet de la gravité et pouvant s'ouvrir , dans le cas d'un vent trop violent, pour dériver vers l'extérieur une partie du courant d'air. L'éolienne suivant l'invention offre l'avantage que, quelle que soit la direction du vent au sol, ce vent pénètre dans le stator de l'éolienne dans un couloir formant convergent, agit sur le rotor, et ressort de l'éolienne par un couloir opposé formant divergent et favorisant l'écoulement de l'air à la sortie. Par ailleurs, du fait que la paroi inférieure de chaque couloir est inclineede haut en bas , du centre vers la périphérie, cette paroi constitue un barrage efficace à l'égard de la pluie ou de la neige pouvant être en trainée par le vent, l'eau interceptée par cette paroi s'écoulant normalement par gravité vers la périphérie du stator. En outre , l'ensemble formant la partie électrique de l'éolienne, en I'occunce la génératrice de courant, peut être avantageusement protégé des intempéries en étant fixé à la petite base de la paroi inférieure tronconique du stator, juste en -dessous du rotor. Les clapets prévus sur la paroi supérieure du stator assurent un rôle de régulation du débit d'air, pour empêcher tout emballement du rotor, et ce sans intervention de ressorts de rappel additionnels. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en plan, avec coupe horizontale partielle, d'une éolienne à axe vertical suant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe verticale faite suivant la ligne lI- II de la figure 1. -La figure 3 est une vue en plan schématique d'une variante d'exécution de l'éolienne. L'éolienne à axe vertical représentée sur les figures 1 et 2 comprend un rotor 1 formant turbine, d'axe vertical, monté à rotation au centre d'un stator coaxial 2. Ce stator 2 est constitué par une couronne d'aubages verticaux 3 qui, dans la forme d'exécution non limitative représentée tée sur la figure 1, sont inclinés par rapport à des directions radiales. Ces aubages délimitent entre eux et avec des parois supérieure 4 et inférieure 5 du stSor,des couloirs individuels 6 canalisant le vent vers le rotor central 1, quelle que scit la direction du vent. La paroi supérieure 4.du stator est horizontale tandis que sa paroi inférieure 5 a une forme générale en tronc de pyramide ou de cône. Autrement dit, dans caque couloir 6 la paroi inférieure 5 qui délimite ce dernier s'étend de bas en haut de la périphérie du stator vers le rotor central. Sur la petite base 5a de la paroi inférieure 5 du stator est monté à rotation le rotor 1 dont l'axe 7 entraîne une génératrice électrique 8 fixée sur la petite base 5a , en -dessous de cette dernière. On voit par conséquent sur la figure 2 que la génératrice électrique 8 est suspendue à une certaine distance au-dessus du sol, en partie haute, sous la petite base 5a et qu'elle est de ce fait très bien protégée des intempéries. Quelle que soit la direction du vent, ce dernier pénètre dans un couloir 6 dont la section va progressivement en se rétrécissant de l'entrée vers le centre , autrement dit d'amont vers llaval, si bien que ce couloir 6 forme un convergent. L'air s'écoule à travers les pales du rotor 1, en entraînant ces dernières en rotation, puis ressort à travers un couloir 6 opposé au premier qui,lui,forme un divergent, ce qui favorise l'écoulement de l'air à la sortie. Du fait de sa pente, la paroi inférieure 5 du stator et de chaque couloir 6 constitue un barrage efficace à l'égard de la pluie ou be la neige pouvant être entraînée par le vent vers l'intérieur. La paroi horizontale supérieure 4 du stator est percée, au droit de chacun des couloirs 6, d'au moins une ouverture 9 qui est normale ment obturée par un clapet régulateur 1l s'étendant en travers de cette ouverture, sous l'effet de son seul poids. Ce clapet 11 est avantageusement articulé autour d'un axe 12, situé à proximité de la périphérie du stator. Si le vent devient très violent, au point de risquer d'entralner un emballe ment du rotorqtte la génératrice 8, le clapet ll situé au-dessus du canal d'entrée d'air 6 se soulève alors sous l'effet de la pression dynamique de cet air , ce qui permet de dériver vers l'extérieur, au-dessus du stator, une partie du courant d'air, pour limiter le débit à travers le rotor 1 Naturellement on pourrait concevoir d'autres formes d'exécu tion du clapet 11, à condition que ce dernier s' ouvre automatiquement dès que le débit d'entrée d'air dépasse un seuil prédeterminé. Dans la forme d'exécution de l'invention qui a été représentée sur la figure 1, le rotor 1 comporte des pales 1- radiales et les aubages fixes 3 du stator 2 sont inclinées par rapport à des directions radiales. Cette disposition n'est toutefois pas limitative et l'on peut très bien concevoir une éolienne dont le stator 2 comporte des aubages radiaux 13 , le rotor 14 étant alors du typeSavonius( figure 3), ainsi qu'il est bien connu dans la techni que des éoliennes. Le rapport entre le diamètre du stator 2 et celui du rotor 1 peut être choisi en fonction des caractéristiques désirées pour l'éolienne. Les pales du rotor 1 peuvent être planes Ou courbes, verticales, inclinées, h icoidales,etc... -REVENDICATIONS. 1) Eolienne à axe vertical comportant un rotor formant turbine, d'axe vertical, monté à rotation au centre d'un stator coaxial constitué par une couronne d'aubages délimitant entre eux et avec des parois supérieure et inférieure, des couloirs individuels canalisant le vent vers le rotor central quelle que soit la direction de ce vent, caractérisée en ce que la paroi inférieure 5 de chaque couloir s'étend de bas en haut de la périphérie vers le rotor central 1 si lien que le stator 2 présente dans son ensemble une face inférieure ayant la forme générale d'un tronc de cône ou de pyramide à petite base tournée vers le haut. 2) Eolienne suivant la revendicationl 1, caractérisée en ce que la paroi supérieure 5 austator est percée,au droit de chaque couloir 6, d'au moins une ouverture 9 obturée normalement par un clapet 11 appliqué sous l'effet de la seule gravité 3) Eolienne suivant la revendication 2, caractérisée en ce que chaque clapet ll est articulé autour d'un axe horizontal 12 placé près de la périphérie du stator, le clapet s'étendant vers le centre. 4) Eolienne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en cequ'une génératrice électrique dont l'arbre est solidaire de l'arbre 7 du rotorl, est fixée en-dessous de la petite base 5a de la paroi inférieure 5 du stator 2, en étant suspendue au-dessus du sol.