Brevet FR2461831A1 — publié le 19810206

La présente invention a pour objet un dispositif pour capter la puissance éolienne et la-transformer en énergie pneumatique ou électrique. Les dispositifs destinés à capter et à transformer la I puissance du vent, appelés éolienne, sont utilisés depuis des siècles pour pomper 11 eau ou assurer tout autre travail analogue. On s'est efforcé d'améliorer le le rendement des éoliennes sans obtenir de résultats efficaces La puissance produite par une éolienne classique est directement proportionnelle au carré du diamètre du cercle décrit par la rotation des extrémités des pales et au cube de la vitesse du vent. Par ailleurs plus le point d'application de la force éolienne est éloigné de l'axe de la turbine plus le couple de rotation est élevé, mais plus le diamètre' est grand plus la vitesse de rotation est faible. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et concerne un moteur éolien destiné à entrainer un compresseur, et combinant l'ensemble des avantages que l'on peut tirer d'une éolienne de grand diamètre sans en comporter les inconvénients. Le moteur éolien selon l'invention se présente sous la forme d'une turbine comportant deux rotors de grand diamètre munis de petites aubes solidaires d'un même axe disposés dans une chambre cylindrique ou tunnel, des moyens étant prévus pour diriger l'air vers les aubes des rotors, et ensuite le canaliser vers l'extérieur, l'ensemble étant entouré d'une seconde chambre annulaire prévue pour réchauffer l'air pendant son passage entre les deux retors. A l'extrémité de l'axe portant les rotors est prévu, par exemples un compresseur, ou tout autre dispositif (dynamo, pompe etc..), le tout étant disposé dans un carenage' ayant pour objet de. faciliter l'écoulement de l'air. L'ensemble est monté sur un support pivotant sur 360 , à l'intérieur duquel est prévu une descente d'air comprimé, dans ltexem- ple représenté, mais cette canalisation peut être remplacée par un cable électrique dans le cas où une dynamo est entrainée, par le dispose tif. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'une de ses réalisations et à l'examen des dessins annexés sur lesquels - La figure I est une vue en perspective de la turbine selon l'invention. r La figure 2 est une vue en coupe de la turbine. Sur ces dessins on voit que le dispositif selon l'in vention est constitué d'une chambre cylindrique ou tunnel 1 à l'intê- rieur duquel est disposé un axe horizontal 2, porté par des paliers à roulements 3, et supporté par trois entretoises carenées et inclinées 4, disposées à I20 , à chaque extrémité du tunnel; sur l'axe horizon- tal 2, sont montés deux rotors: un rotor d'entré@ 5 et un rotor de sortie 6. Ces rotors sont constitués par un disque 7 de grand diamètre à la périphérie duquel sont disposées des aubes 8, profilées.Ces aubes 8, sont montées au moyen d'une douille dans des orifices prévus à la périphérie du disque 7, avec possibilité de réglage de leur angle d'in clinaison. A l'une des extrémités du tunnel 1, du coté du roter d'entrée 5, est disposé un carenage 9, formant convergent destiné à canaliser l'air vers les aubes du rotor 5. Le carenage. doit avoir du ceté entrée d'air au moins un diamètre double de celui du rotor 5. Le disque 7, porte de manière- avantageuse' sur la face extérieure un cône d'attaque 7a, destiné à coopérer avec le convergent 9 pour diriger l'air sur les seules aubes 8w A I'autre extrémité du tunnel I, du côté du rotor de sortie' 6, est disposé également un second carenage 10, formant divergent.A l'intérieur de ce carenage est disposé une nacelle Il, portée par trois entretoises carenées I2, de manière à ne pas perturber l'écoulement de l'air. Ces entretoises sont également disposées à I20 : les unes des autres. La nacelle 11, forme un c8ne de fuite lia, facilitant la détente de l'air. A l'intérieur de la nacelle 11 est disposé dans l'exemple représenté, un compresseur d'air 13, dont l'axe 14, est relié à l'axe 2, de la turbine éolienne au moyen d'une tige canne- lée 15, permettant un certain jeu entre lesdits axes.La canalisation Je sortie d'air comprimé I6, du compresseur 13, est judicieusement dis- posée dans une des entretoises I2, pour sortir sous le tunnel 1. Min d'utiliser la chaleur dégagée par l'air comprimé pour provoquer l'expansion de l'air passant entre deux retors 5 et 6, on a prévu une cham- bre annulaire 17, disposées sur toute la longueur du tunnel It Sur l'ex- trémité de cette chambre I7, située du c8té du carenage 9, sont prévu des petites ailettes I8, permettant l'entrée de l'air dans cette chambre.Cet air sera réchauffé par l'air comprimé de la canalisation 16, passant dans ladite chambre 17; cette chaleur aura pour effet d'une part de provoquer une expansion de l'air situe entre le roter d'entrée 5, et le rotor de sortie 6 provoquant son éjection à une plus grande vitesse, et d'autre part, éviter le givrage de l'ensemble par grand froid. L'ensemble est monté sur un support 19, constitué par un tube vertical 20, à l'intérieur duquel est monté un palier à roulement 21, dans lequel viendra l'extrémité d'un mât 22, par exemple, de façon à permettre-à l'ensemble de pivoter sur 3600. La canalisation d'air comprimé I6, descendra à l'in- térieur du mdt 22, un joint torique 23, étant prévu à l'extrémité supérieur dudit mât pour permettre la rotation de l'ensemble, et l'air comprimé sera dirigé au sol vers un réservoir de stockage (non réprésenté). Le fonctionnement de la turbine éolienne est simple. L'air entre dans le convergent formé par le carenage 92 il est concentré sur les aubes 8, du rotor 5; sa vitesse augmente done et l'air traverse alors les aubes du rotor 5, provoquant sa rotation à une vitesse proportionnelle à celle de l'écoulement. L'air traverse alors le tunnel I où il se réchauffe légérement ce qui a pour effet d'augmenter légérement sa vitesse. 11 traverse alors les aubes 8 du rotor de sortie 6, et il est alors éjecté et se détend vers l'extérieur par le divergent 10.La rotation des rotors provoque l'entrainement di compresseur 13 par l'intermédiaire de l'axe 2, de la tige cannelée I5, et de I'are 14. L'air comprimé produit passe par le tube I6, qui traverse la chambre annulaire I7, réchauffant l'air qui s'y trouve, et est dirigé vers Ie réservoir de stockage où on pourra l'utiliser selon les besoins. L'écoulement de l'air s'effectue dans la turbine selon l'invention sans aucune turbulence, les entretoises étant toutes carenées. La turbine selon I'invention peut être réalisée en métal, ou en matière plastiques notamment les carenages, et est d'un coût très économiquet permettant son utilisation dans les pays pauvres. L'utilisation de cette turbine éolienne avec un compresseur permet un stockage d'air comprimé facile' et de longue durée, mais bien entendu( on pourrait remplacer le compresseur par tout autre dispositif, notam- ment une génératrice électrique. La simplicité de sa réalisation permet également une utilisation de longue durée sans entretien, par exemples dans les pays pauvres. - R E V E N D I C A T I O N S iO)- Turbinneéolienne caractérisée en ce qu'elle comprend deux rotors, munis d'aubes calés sur un axe centrai, disposés dans une chambre cylindrique ou tunnel, comportant d'un côté un caré- nage formant convergent destiné à diriger l'air sur le premier rotor, et de l'autre côté un second carenage formant divergent destiné à fa- ciliter la détente de l'air ayant traversé les second rotor, l'ensemble étant enteuré d'une chambre annulaire prévue pour réchauffer I'air s'écoulant dans Ie tunnel, l'axe central étant relié à un compresseur d'air disposé à l'intérieur d'une nacelle située au centre du divergent, la canalisation d'air comprimé débouchant dudit compresseur traversant la chambre' annulaire pour descendre à l'intérieur du mat supportant l'ensemble. 20) Turbine éolienne selon 1, caractérise en ce que les aubes des rotors d'entrée et de sortie sont d'inclinaison réglable. 30) Turbine éolienne selon 1 caractérisée en ce que le disque du roter d'entrée comporte un c8ne d'attaque destinée à coopérer avec le convergent 4 ) Turbine éolienne selon 1 caractérisée en ee que le carenage formant convergent est d'un diamètre au moins double du diamètre du tunnel. 50) Turbine éolienne selon I caractérisée en ce que la nacelle disposée dans le divergent comporte un cône de fuite. 60) Turbine éolienne selon I caractérisée en ce que la canalisation d'air comprimé venant du compresseur est disposée dans l'une des entretoises. 70) Turbine' éolienne' selon I caractérisée en ce que la canalisation d'air comprimé venant du compresseur disposé dans la nacelle sert au chauffage de l'air s'écoulant dans le tunnel par l'intermédiaire d'une chambre' annulaire entourant celui-ci.