Brevet FR2464386A1 — publié le 19810306

L'invention concerne une machine motrice à vent comportant des rotors en grand nombre, disposés à côté et au-dessus les uns des autres qui peuvent tourner sous 13effet du venta destinés à entraîner des machines demandant de la force I1 est connu que l'on utilise pour ces machines motrices des roues éoliennes à ailes réglables ; en raison de la forme circulaire de ces roues7 on neobtient toutefois qu'un rendement insuffisant En conséquence, liinvention a pour objet d'établir les machines motrices à vent du type mentionné en commençant de façon telle que les pertes de force soient dans une large mesure évitées et que lSon obtienne par suite un taux d'efficacité satisfaisant. Pour arrlver à ce résultat, on utilise suivant l'invention pour les rotors, des vis sans fin, montées sur des axes de rotation qui ont un pas tel et qui ont une obliquité par rapport à l'incidence du vent telle que les spires de la vis offrent au vent de 13un des côtés de lUaxe de rotation, une surface d'attaque sensiblement plus importante que de l'autre côté de cet axe, la disposition pouvant être conçue de façon telle que, sur l9un des côtés de la vis, les spires s'étendent essentiellement à angle droit par rapport à la direction du vent, pendant que, de l'autre côté de l'axe de rotation, les sections des spires de la vis qui, au cours de la rotation du rotor, tournent dans le vent ont un tracé qui est essentiellement paral lèle à la direction du vents et ne peuvent en conséquence offrir aucune résistance notable Il y a aussi avantage à prévoir une disposition spéciale des rotors superposés, et ce, en se basant sur lSinvention, en ce sens que les rotors placés les uns au-dessus des autres en étages relativement étroits, coopérent sensiblement comme deux roues dentées qui rengrènent > les sections tournées l'une vers 1 autre de deux rotors superposés sont amenées à tourner sous effet du vent, pendant que les sections des spires des vis opposées qui se trouvent de l autre côté de l'axe de rotation peuvent tourner dans le vent en raison de leur position parallèle à la direction du vent. Les rotors mentionnés forment habituellement une paroi et si ces rotors sont disposés l'un devant l7autre, une sorte de double paroi Il est toutefols possible aussi de prévoir plusieurs parcis uniques ou doubles; celles-ci devant en particuller être disposées angulairement lgune par rapport à lGautrev de sorte que i on obtiendra des avantages au point de vue de La résistance et qu'il se produira une meilleure retenue du vent Pour augmenter lCefficacitép il pourra aussi être prévu au-dessus des parois de retenue, une voile de retenue, qui pourra se montrer particulièrement avantageuse si les parois mentionnées plus haut sont disposées en V ou même en forme de W On comprendra facilement que des parois de retenue disposées de cette façon pourront être montées de façon à pouvoir tourner . on pourra alors utiliser non seulement des mécanismes de roulement mais aussi des fixations flottantes afin que les parois en question puissent tourner pour prendre la position la plus favorable par rapport au vent. L lnventlon sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue en plan de deux rotors disposés l'un derriere lbautre et qui sont disposés avec un angle de 45 environ par rapport à la direction d'incidence du vent - la figure 2 illustre les rotors de la figure 1 vus devant, la moitié de gauche du dessin représentant le rotor arrière et la moitié de droite une section du rotor placé en avant, la vue étant prise dans la direction du vent; - la figure 3 est une vue en élévation deune section de rotor, perpendiculairement à 1 axe de rotation ;; - la figure 4 montra le rotor de la figure 3 en vue latérale - la figure 5 est un rotor illustré comme dans la figure 4, toutefois a plus grande échelle - la figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5 - la figure 7 est une vue en plan d'une machine motrice à vent en forme de '7 - la figure 8 est .1ne vue en plan dune machine motrice à vent modifié - la figure 9 ilustre une machine motrice à vent en coupe verticale - la figure 10 est une vue d ensemble de l ouvrage de retenue de la figure 9 - la figure il est un plan de la machine motrice de la figure 10 à plus petite échelle - la figure 12 est une coupe verticale du rotor de la figure 2 - la figure 13 représente un rotor suivant la fulgure 1 en vue latérale, et - la figure 14 est une coupe verticale dXun rotor suivant la figure 12 modifié. On doit faire remarquer que les exemples de réallsa tion de 1 invention montrent principalement 13 établissement et la disposition des rotors ainsi que les installations nécessaires à leur fonctionnement Les machines entralnées par les rotors (générateurs et autres), les systèmes arbres et les accouplements et embrayages ne sont pas illustrés. Ils peuvent être établis dune façon quelconque. Les rotors 1 représentent la partie essentielle de L'invention @ ils portent sur leur arbre 2 des spires 3, 4 de vis sans fin, allant sensiblement dlun bout R vautre, donc non interrompues, ayant le même pas 5, chacune des spires 3, 4 des rotors 1 étant toutefois décalées de la valeur d'un demlpas par rapport à 1 autre Les rotors sont de plus, suivant les figures 1 7 et 9 disposéspar paires, 15un derrière 1 autre Si l'on regarde dans la direction du vent (flèche 5) au moyen arbres parallèles 2.On dispose en outre plusieurs de ces paires de rotors à la suite les unes des autres dans la direction de leurs arbres (voir la représentation en tirets de la figure 7 > et de plus les paires de rotors sont aussi superposées (voir figure 9) ces arbres 2 s'étendant toujours horizontalement bien que dans certaines conditions particulières ils puissent être inclinés Il est en outre important que les arbres 2 se présentent au vent sous un angle environ 450 et qu'en outre le pas 5 soit choisi, dans la zône de la circonférence extérieure du rotor; tel que les spires de la vis forment également à cet endroit un angle d environ 45o, et ce, de façon que, dans l'ensemble les sections 6 des spires 3, 4 qui se trouvent au-dessus de learbre 2 se présentent au vent, dans la zône essentielle, à angle droit par rapport à sa direction pendant que les sections 7 qui se trouvent en-dessous des arbres de ces spires 3u 4 sont dirigées sensiblement parallèlement au vent. Ces conditions sont celles que l'on doit adoptër pour les rotors 1 qui sont soumis directement au vent.Les rotors 1 qlus éloignés dans le vent sont établis de façon inverse aux conditions ci-dessus Leurs sections inférieures 8 se présentent à peu près perpen diculairement au vent pendant que les sections supérieures 9 ssétendent à peu près parallèlement au vent Cette disposition est avantageuse car alors le vent qui passe dans les sections inférieures 7 peut frapper les sections 8. Ces conditions sont valables pour les rotors suivant les figures 1 à 3 ; si i-on considère toutefols la disposition de rotors suivant la figure 9, où les paires de rotors sont aussi superposées, il dolt être prévu que les sections de ceux des rotors superposés qui sont, ou ne sont pas, placés pour recevoir le vent (6, 8 et 7,9) sont tournées 15une vers l autres afin que le vent puisse rencontrer alternativement une paire de rotors située en avant et une paire de rotors située en arrière. Comme on peut le voir d'après la figure 12, les deux spires des vis forment essentiellement un "s" allongé, pour que dçune part elles puissent mieux retenir le vent (sections 6, 8) et dautre part qu elles nuaient à fournir que de faibles forces antagonistes lorsqu'elles font tourner dans le vent les sections 7- 9 Les figures 3 à 6 représentent des modes avantageux de réalisation des rotors i. Le mode de réalisation des spires 3,4 de la vis a une grande importance dans les grands rotors 1 parce qu il s agit essentiellement de prévoir, avec une dépense en matières admissibles des rotors qui peuvent tourner même si la vitesse du vent est encore faible Sulvant les figures 3 et 4, les spires 3-4 peuvent être renforcées, par exemple par des disques terminaux 12i par des tendeurs qui s étendent-parallèlement aux arbres 1 (fils tendeurs 13) et aussi par des tendeurs obliques 14. Dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, on prévoir des éléments de fixation 15 qui s:étendent radialement sur l'arbre 1 et qui sont constitués par des barres 16 disposés a une faible distance réciproque, entre lesquelles sont tendues des voiles 17 qui peuvent être faites d'une matière souple, résistant à la déchirure, par exemple d-un tissu OU dsune feuille de matière plastiques sur les bords latéraux des voiles 17 sensiblement en forme de trapèze se trouvent des boucles 18 qui permettent une flxation solide mais cependant amovibles des voiles 17 par enficnage de baguettes 19. Ces baguettes 19 empêchent que les boucles 18 s échappent en glissant Suivant la figure 7, les rotors t forment des parois de retenue 20 dont deux peuvent être placées perpendiculairement l'une à l'autre. Le V ainsi formé est adapté partlcuiiêrement pour former une machine motrice à vent.Il est monte de façon à pouvoir tourner pour s adapter à des chang.ements de direc tison du vent L axe de rotation se trouve sensiblement au sommet du V. pendant que les ailes 22 sont pourvues à peu près à leurs extrémités d un mécanisme de roulement 23 qui lui permet de rouler sur une voie circulaire 24 L espace qui se trouve au-dessus et entre Les deux ailes 22 sert à monter un toit 25 formant voile de retenue, qui est aussi illustré dans les figures 9, 10, 11.Ce toit en forme de voile de retenue25 est constitué, comme la voile 17 d'un tissu ou d une feuille résistance à la déchirure, résistant aux intempéries : afin cependant que effet de retenue soit bon, on monte sur les parois 20 de retenue des mats de tension 26 qui assurent au toit 25 formant voile de retenue, une configuration bombée vers le haut. On augmente ainsi la surface exploi- table par la machine motrice à vents La hauteur efficace est indiquée dans La figure 9 par H. Pendant que dans le mode de réalisation des figurez , 9 et 10, il est nécessaire de prévoi des dispositions qui permettent à la machine motrice de tourner avec le sent et de conserver en permanence cette position, des dispositions sont superflues dans le mode de réalisation de la figure 8 Le centre de gravité du système est désigné en PO Laxe de rota tion 21 se trouve ici au voisinage de la pointe du W, li s établit ainsi un moment de rotation pour le cas ou la pointe du W ne soit plus dirigée exactement vers la direction d inci- dence du vent, Comme on peut s en rendre compte d apres la figure 9, les rotors peuvent être superposés étroitement procnes les uns des autres comme en outre on prévoit toujours dieux rotors l'un derriere 1 autre et ce avec les sens de rotation indiqués dans la figure 9 on obtient des rendements particu- lièrement bons On notera encore que les mécanismes des roulements et leurs voies de roulement peuvent se présenter d'autres façons Ainsi il est possible de placer les parois de retenue flottantes sur une pièce d'veau naturelle ou artificielle on utilisera alors des pontons ou autres exécutés dUune façon appropriée Dans le mode d réalisation suivantla figure 14 les spires 3 4 sont placées à une certaine distance de 1 arbre 2ce qui peut être obtenu au moyen des rayons 27, représentés par des lignes en tirets, Les spires 3, 4 sont exécutées comme dans le mode de réalisation de la figure 12 en forme d'arc mais aussi supplémentairement sur le type du profil d une aile diavion, dont sont exécutées de façon telle que les angles de courbure des deux surfaces latérales soient différente 1 ar- rondi 28 étant1 sur la surface extérieure sensiblement plus important si on le compare avec l'achèvement en pointe 29 de la périphérie intérieure, On obtient ainsi avantageusement un effet de pression et un effet d'aspiration. RDVENDICATI0NS 1 ) Machine motrice à vent, comportant un grand nombre de rotors juxtaposés et superposés, capables de tourner sous l'effet du vent pour entraSner des machines demandant de la force quelconques (par exemple des générateurs électriques, des pompes à eau, des compresseurs), machine caractérisée en ce que les rotors (1) comportent des spires hélicoïdales (3, 4) montées sur des arbres (2), ces arbres étant disposés par rap- port à la direction du vent, et l'inclinaison des spires héli- coidales étant choisies telles que ces spires s'étendent, d'un côté des arbres, sensiblement à angle droit par rapport à la direction du vent, et de l'autre côté des arbres, sensiblement parallèlement à cette direction 2 ) Machine motrice suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les arbres (2) sont disposés sensible ment à 450 par rapport à la direction du vent, et que les spi res hélicoïdales (3, a) forment avec les arbres, dans la zône du diamètre extérieur de la vis sans fin, un angle d'environ 45 . 30) Machine motrice suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'on prévoit sur chaque arbre t2) deux spirales hélicoXdales (32 4) qui sont disposées parallèlement entre-elles, mais qui sont décalées l'une par rapport à lDautre de la moitié d'un pas 40) Machine motrice suivant la revendication 1, caractérisée en ce que0 si Bon regarde dans la direction de l'incidence du vent, deux rotors (I) sont disposés l'un der- rière l'autre les sections de la spirale de l'un de ces rotors qui s'étendent sensiblement à angle droit par rapport à la di rection du vent se trouvant d'un côté de l'arbre (2) et la sec- tion de l'autre rotor qui s'détend à angle droit par rapport au vent se trouvant du côté opposé de son arbre (2) (figure 2). 5 ) Machine motrice suivant lune des revendica- tions 1 et 4, caractérisée en ce que, si des paires de rotors sont superposées, les sections de spirale adjacentes entremelles de rotors superposés sont disposées soit à peu près à angle droit l'une par rapport à l'autre, soit en s'étendant à peu prés dans la direction du vent 60) Machine motrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les rotors !lr forment une paroi, ou une paroi double, qui s1 étend obliquement par rapport à la direction d'incidence du vent. 70) Machine motrice suivant la revendication 6a caractérisée en ce que l'on assemble deux ou plusieurs parois en formant en plan un V. 80) Machine motrice suivant la revendication 7, caractérisée en ce que l'angle d'ouverture du V se monte a' environ 900 90) Machine motrice suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que les parois forment, en plan, sensiblement un W. 100) Machine motrice suivant la revendication 7, caractérisée en ce que les parois s'ouvrent vers le vent et pe- vent tourner (en commun) sur un axe vertical qui se trouve à peu près au sommet du V. 110) Machine motrice suivant la revendication 9, caractérisée en ce que les parois peuvent tourner sur un axe vertical qui se trouve à peu près sur la pointe centrale du W 120) Machine motrice suivant la revendication llr caractérisée en ce que, dans le W, la pointe centrale est diri- gée contre le vent, et les deux autres pointes du W indiquent la direction d'incidence du vent. 130) Machine motrice suivant la revendication 12, caractérisée en ce que le centre de gravité du W se trouve apyres le centre de rotation si l'on regarde dans le sens d'incidence du vent, et qu'en ce qui concerne les deux parties, le W est symétrique sur les deux catés du centre de rotation. 140) Machine motrice suivant la revendication / D caractérisée en ce que l'on prévoit, au-dessus des parois assemblées, une toiture faite d'une voile de retenue qui les relie et qui se gonfle vers le haut. 150) Machine motrice suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les spirales (3, 4), sont formées par des voiles (17) tendues, dont les bords sont fixés sur des fixations qui s'étendent radialement par rapport à l'arbre (2) 160) Machine motrice suivant la revendication 15, caractérisée en ce que la voile (17) est coupée sensiblement en forme de trapèze. 170) Machine motrice suivant la revendication 15 caractérisée en ce que les bords de la voile (17) façonnés en forme de boucle ou d'ourlet (18) sont tirés dans des fixations (16) doubles et y sont maintenues au moyen de baguettes (19) que l'on fait passer dans les boucles en forme d'ourlet 180) Machine motrice suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les rotors (1) ont une section transversale qui se présente sous la forme d'un S allongé (figure 12) 190) Machine motrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisée en ce que les spires hélicoïdales (3, 4) sont disposées à une certaine distance de l'arbre (2). 200) Machine motrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisée en ce que les spires héli coidales ont en coupe transversale un profil du genre de celui des surfaces portantes ou ailes des avions.