Brevet FR2467304A2 — publié le 19810417

FR 2467304 A2 19810417 FR 7925626 A 19791010 Le Certificat d'Addition concerne une installation utilisant l'énergie du vent pour le chauffage de fluides notamment. L'objet de l'Addition se rattache principalement au secteur technique du chauffage, notamment du chauffage de fluides à usage domestique, Suivant les revendications 1 et 2 de la Demande numéro national : 74.40324, au nom de la demanderesse, le moyen de captage des vents est une eolienne du type à axe horizontal portée par une armature et dont le générateur, placé derrière hélice est relié a' une ou des reistances introduites dans un circuit d'eau. Suivant les revendications 1, 2,3,4 et 5 de la Demande de Premier Certificat d'Addition numéro national : 75.29987, également au nom de la demanderesse, l'éolienne est établie avec des pales positionnées angulairement en bout de leur bras commun de manière règlable en translation et en rotation, pour s'orienter -automatiquement en fonction de leur vitesse de rotation ; ltarbre de commande traverse perpendiculairement le centre du bras porte-pales qui est un tube recevant intdrieurement et symétriquement des demiarbres se prolongeant en dehors du bras, en etant guidés à rotation libre dans des manchons solidaires du bras, et reliés i des embouts porte-pales ; les dits demi-arbres étant établis, avec en bout de leurs extrémités en regard,dEs épaulements munis de rainures profilées et diamétralement opposées pour recevoir des roulements ou .galets portés par des axes montés dans les parois du bras portepales, les demi-arbres pouvant se déplacer angulairement et en translation opposées, à l'encontre d'un ressort d boudins interposé entre ltépaulement et les manchons d'extrémSe des bras, et sous l'effet de la force centrifuge due à la vitesse de rotation; les rainures profilées des épaulementsprésentant une partie centrale parallèle à l'axe des demi-arbres et deux pentes inversées de chaque coté de la partie centrale, de mabre à ce que les pales solidaires des demi-arbres par l'intermédiaire des- embouts, forment un angle très faible par rapport à l'axe de l'arbre de commande lorsque les roulements ou galets de liaison sont dans la partie centrale, et forment un angle plus grand, lorsque les roulements ou galets de liaison sont dans les extrémités pentées des rainures. Suivant la présente Addition, on a voulu améliorer encore d'une manière importante le fonctionnement, l'efficacité, la fiabilité et l'esthétique de l'éolienne destinée à fournir de l'électricité au générateur. Pour cela, on réalise une éolienne ou aérogénérateur qui présente des caractéristiques bien définies, énoncées succinctement ci-après : - Aérogénérateur fonctionnant avec le vent par devant, face à 1' hélice qui est inclinée par rapport au mât, de manière à éloigner la pâle inférieure par rapport à ce dernier. - L'ensemble de la tête tournante s'adaptè d'une manière amovible par simple emmanchement conique sur l'extrêmité tournante du mSt. - Dispositif collecteur de courant engendré par l'alternateur. - Dispositif pneumatique de commande à distance pour l'arrêt de l'hélice en vue de son inutilisation. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront de la description qui suit. Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, dans les dessins annexés : La figure 1 est b petite échelle une vue extérieure de face d'un irogénérateur suivant l'Addition. La figure 2 est à plus grande échelle une vue extérieure partielle illustrant la tête de l'aRrogenérateur. Le capot étant enlevé. La figure 3 est à plus grande échelle une vue de détail- en coupe longitudinale illustrant l'articulation de la tête et le dispositif collecteur de courant électrique. La figure 4 est une vue en plan et en coupe suivant 1-' axe 4-4 de la figure 3. La figure 5 est une vue de face, de la flèche équipée du caisson-support. La figure 6 est une vue extérieure en plan correspondant d la figure 5. Afin de rendre -plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant sous une forme non limitative de réalisation illustrée aux figures des dessins. L'aérogénérateur selon l'Addition comprend un mât 1 supportant à son extrémité supérieure une flèche tournante 2 disposée an lairement pour recevoir d'un côtd l'hélice équipée de pâles 3 et 4 (quatre pâles perpendiculaires par exemple) posiGbnnées angulairement et règlables en rotation et en translation, pour s'orienter automatiquement en fonction de leur vitesse de rotation. Ces dispositions et caractéristiques restent caformes à celles dé cri tes dans le premier Certificat, mis à part leur nombre et le positionnement incliné de l'ensemble de l'hélice suivant un angle o par rapport à l'axe vertical du mât 1. Cette inclinaison # permet selon l'invention et compte tenu du sens du venez arrivant par devant suivant flèche V, de rapprocher le plan de l'hélice par rapport à l'axe du mât 1, par suite de l'éloignement de la pale inférieure 4, et d'autre part de réduire la dimension du bras de levier du gouvernail. On nom également lue selon cette disposition, la force du vent qui est plus importante en F1 au droit de la pâle supérieure 3, par rapport à la force F2 agissant au droit de la pâle inférieure 4, est compensée par la différence d'éloignement des dis 2 tance s 1 et I, par rapport à l'axe du mât 1 de manière à obte- nir une présentation idéale dans le vent et un excellent rendement. Le mât tubulaire 1 permet intérieurement, à sa partie supérieure, l'engagement de paliers 5 et 6 fixés radialement par vis 7 et munis axialement de roulements à billes 8 et 9 pour l'engagement à libre rotation et le maintien en hauteur d'un axe rotatif 10 de section creuse formant à sa partie supérieure une portée conique. Un moyeu 11 avec alésage conique 111 déporté angulairement par rapport à son axe longitudinal s'adapte par emmanchement sur la portée conique de l'axe rotatif 10 tout en étant maintenu en position de blocage par l'-intermédiaire d'ton écrou 12. Le moyeu il est rendu solidaire par soudure ou autrement d' un caisson 13 formant plateforme qui, par suite de l'inclinaison de l'alésage conique X se présente angulairement par rapport au plan ho izednt; pour donner ainsi l'inclinaison J à l'ensem- ble de la teteyaérogne'rateur et par suite à hélice. Le caisson 13 formé d'une armature tubulaire en forme de cadre rectangulaire recouvert de plaques de tôles 131, supporte sur sa face supérieure deux traverses 14 autorisant la fixation axiale des paliers 15 et 16 montés en alignement pour le montage à libre rotation sur roulements de l'arbre 17 recevant en bout 1' hélice emmanchée par clavette et dont les caractéristiques restent définies et protégées comme indiqué, par le Certificat d' Addition n 75.29987 au nom de la demanderesse. Du côté opposé, l'arbre 17 est relié par l'intermédiaire d' un accouplement élastique 18 à un multiplicateur de vitesse 19 également fixé sur le caisson 13. Ce multiplicateur 19 reçoit du côté opposé sur son arbre de sortie une poulie 19 suivie d'un 2 disque 19, tournant ensemble dans un rapport de multiplication déterminé. La face inférieure du caisson 13 autorise également la fixation du générateur de courant électrique tel un alternateur 20 dont la poulie de commande 201 est entraînée dans un rapport de multiplication, par une courroie crantée 21 reliant la poulie 191 De ce fait, l'on conçoit que la poulie 201 de l'alternateur est entrainée dans un double rapport de multiplication donné d' une part par le multiplicateur 19 et d'autre part, par le rapport diamétral des poulies 191 et 201. Le caisson 13 permet de par-ses côtés latéraux, la fixation d' une flèche supportant à son extrémité le gouvernail disposé à 1' opposé de l'hélice. A cet effet, cette flèche est établie à sa partie supérieure avec deux tubes juxtaposés 22 et 23 disposés obliquement en hauteur par rapport au caisson 13 et suivant son axe longitudinal. Ces tubes 22 et 23 surélevés par rapport au caisson 13 sont maintenus à l'avant par une triangulation latérale et à l'arrière par une contre-flèche formée de deux tubes latéraux 24 et 25 reliés par des jambes 26. A l'arrière, les tubes juxtaposés 22 et 23 se prolongent axialement et supportent entre-eux une plaque 27 en matière plastique transparente, telle en plexiglas, constituant le gouvernail. L'axe rotatif 10, tournant à l'intérieur du mât I par l'intermédiaire des paliers 5 et 6 autorise axialement et intérieurement le logement d'un tube fixe 28 solidaire à sa base d'un disque de maintien et de centrage 29 fixé périphériquement par vis 30 sur le palier inférieur 6 lui-même solidaire du mat 1. A sa partie supérieure, le tube fixe 28 traverse un roulement à billes 31 emmanché en bout de l'axe 10, en vue d'assurer son wintien axial tout en permettant la rdation de ce dernier ; le dit tube 28 déborde ensuite extérieurement pour recevoir par emmanchement un collecteur de courant électrique 32 avec en hauteur une pluralité d'anneaux 321 isolés entre-eux et reliés à des bornes 33 disposées à la partie supérieure du dit collecteur 32. Un axe vertical 34 solidaire d'une rondelle 341 intercalée entre l'écrou 12 et l'extrémité du moyeu Il autorise l'engagement d'une pluralité de balais de contact 35 en forme de V, réalisés à la içon connue, pour agir séparément en appui et tourner sur la périphérie de chaque anneau 321 du collecteur 32. Les balais 35 sont reliés à des câbles électriques C d'arrivée de courant des bornes de l'alternateur 20. De ce fait, len- semble alternateur 20, balais 35 solidaires de l'axe rotatif 10 et faisant corps avec ensemble de la tête de l'aérogénérateur, tournent librement par rapport au mât 1 et au tube 28 qui restent fixes. Les bornes 33 du collecteur 32 sont connectées à des câbles conducteurs 36 engagés dans l'intérieur du tube fixe 28 et maintenus périphériquement en appui par l'intermédiaire d'un tube de positionnement 37. Ces câbles 36 débouchent au-travers d'une ouverture établie dans la paroi d'un boîtier inférieur-38 fixé axialement par soudure sur le disque de maintien 29-. Ces cules 36 sortent ensuite à la base du mât 1 pour étire dirigés, comme indiqué dans le Brevet initial, avec l'appareillage électrique tel que résistances pour le chauffage de fluides. Selon une autre caractéristique de la présente Addition, le disque 192 du multiplicateur de vitesse 19 coopère avec les nia choires d'un frein à disque 39 fixé sur la flèche,en vue de 1' arret de l'hélice lors de l'inutilisation de l'aérogénérateur. Ce frein à disque 39 à commande pneumatique est relié par tuyaux à un générateur d'air comprimé, telle une pompe à pied logée par exemple dans l'habitat attenant à l'éolienne. 40- A cet effet, le tuyau rigide"iae commande du frein à disque 39 s'engage à l'intérieur du tube de positionnement 37 pour s' accoupler en bout à un raccord 41 solidaire du fond du boitier inférieur 38 par l'intermédiaire d'une vis-pointeau 42. Ce raccord 41 comporte intérieurement des roulements à billes 43, en vue de la libre rotation d'un embout épaulé 44 maintenu par "circlips" et accouplé par écrous à l'extrémité du tuyau 40. Une bague 45 en graphite par exemple, disposée à la suite de 11 embout 44 et rappelée en poussée par ressort 46, assure l'étanchéité. Ce raccord 41 est relié par un coude 47 à un tuyau d'arrivée d'air 48 logé dans le mât tubulaire 1. Ce tuyau 48 est branché au générateur d'air comprimé, tel une pompe pneumatique à pied, bien connue. Selon ces dispositions, l'on conçoit que la rotation de la flèche sur laquelle est'monté le frein à disque 39 entrttne le tuyau 40 qui tourne axialement et librement dans 1'intérieur du tube de positionnement 37 par l'intermédiaire de l'embout tournant 44 du raccord 41, tout en etant en communication permanente et étanche avec le tuyau d'alimentation 48 qui reste fixe en position puisque solidaire du corps du raccord 41. Les avantages ressortent bien de la description, en prticulier on souligne : - La simplicité de montage de la tête de l'aérogénérateur formant un ensemble adaptable par emmanchement sur l'extrémité débordante de l'axe rotatif solidaire du mât. - L'absence de vibration et contrainte par suite de la disposés tion inclinée de l'hélice prenant le maximum de vent. I1 est bien évident que les organes de rotation de l'hélice, ainsi que le collecteur, multiplicateur de vitesse et alternateur sont protégés par un capot 49 monté d'une manière amovible sur le caisson 13. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu' & ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiquées ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS -1- Installation utilisant l'énergie du vent pour le chauffage de fluides, du type comprenant une éolienne à.axe horizontal portée par une armature et dont le générateur placé derrière l'héli- ce est relié à une ou des résistances introduites dans un circuit d'eau ; la dite hélice comprenant des pâles positionnées angulairement en bout de leur bras commun de manière règlable en translation et en rotation, pour s'orienter automatiquement en fonction de leur vitesse de rotation tandis que l'arbre de commande traverse perpendiculairement le centre du bras porte-pales qui est un tube recevant intérieurement et symétriquement des demiarbres se prolongeant en dehors du bras, en étant guidés à rotation libre dans des manchons solidaires du bras, et reliés à des embouts porte-pales s les dits demi-arbres comportant en bout de leurs extremités en regard, des épaulements munis de rainures profilées et diamétralement opposées pour recevoir des roulements ou galets portés par des axes montés dans les parois du bras portepales ; les demi-arbres pouvant se déplacer angulairement et en translation opposées, à l'encontre d'un ressort à boudin interposé entre l'épaulement et les manchons d'extrémités des bras et sous l'effet de la force centrifuge due à la vitesse de rotation ; les rainures profilées des épaulements présentant une partie centrale parallèle à l'axe des demi-arbres et deux pentes inversées de chaque cet de la partie centrale, de manière à ce que les pales solidaires des demi-arbres par l'intermédiaire des embouts, forment un angle très faible par rapport à 1'axe de l'arbre de commande lorsque les roulements ou galets de liaison sont dans la partie centrale, et forment un angle plus grand, lorsque les roulements ou galets de liaison sont dans les extrémités pentues des rainures ;; l'instalbtion étant caractdristepar le fait que les pales de l'hélice, disposées en inclinaison par rapport à 1' axe du mât de manière i soigner la pale inférieure par rapport à ce demie; se présentent face au vent, tandis que le m & tubulaire reçoit à son extrémité supérieure un axe rotatif formant en bout une portée d'emmanchement d'un moyeu incliné solidaire d'un caisson supportant les organes de commande de l'hélice et du côté opposé la flèche munie d'un gouvernail ; un moyen pour capter le courant électrique venant de l'alternateur monté sur le dit caisson tournant en vue de la connection sur des câbles fixes logés dans l'intérieur du mât, un dispositif de freinage et d' arrêt agissant sur le multiplicateur de vitesse au moyen d'un frein i disque avec une tuyauterie tournante également logée dans l'intérieur du mat et reliée à une tuyauterie fixe sur laquelle est connect un générateur d'air comprimée -2- Installation comprenant une éolienne suivant la revendication 1, caractérisée par le f & t que l'axe rotatif creux du mât est supporté par des paliers munis de roulements 8 billes logés dans l'intérieur du mat tubulaire, tandis que son extrémité débordante forme une portée conique pour autoriser l'emmanchement de 1' alésage correspondant d'un moyeu incliné solidaire d'un caisson formant plateforme, le dit caisson autorisant à sa partie supé meure la fixation de paliers pour la libre articulation de 1' arbre porte-hélice, relié du côté opposé par manchons élastiques un multiplicateur de vitesse comportant en bout de son arbre de sortie une poulie et un disque disposés en juxtaposition. -3- Installation comprenant une éolienne suivant les revendications 1 et 2 prises ensemble, caractérisée par le fait qu'un générateur de courant électrique tel un alternateur est fixé sur le caisson pour être entraîné dans un rapport de muîtipîication par rapport au multiplicateur de vitesse, par l'intermédiaire d'une transmission par courroie crantée reliant les poulies de diamètres différents du dit multiplicateur et dudit alternateur. -4- Installation comprenant une éolienne suivant les revendications 1, 2 et 3 prises ensemble, caractérisée par le fait que le caisson autorise de par ses côtés latéraux, la fixation d'une flèche,formée m sa partie supérieure de tubes juxtaposés et axiaux enserrant en bout une plaque verticale en matière plastique constituant le gouvernail ; les dits tubes disposés obliquement en hauteur étant maintenus à l'avant par une triangulation latérale solidaire dudit caisson et à l'arrière par une conre-flèche avec jambes de liaison. -5- Installation comprenant une éolienne suivant les revendications 1, 2, 3 et 4 prises ensemble, caractérisée par le fait que le moyen capteur de courant venant de l'alternateur comprend un tube fixe logé librement à l'intérieur de l'axe rotatif par l'in- termédiaire d'un roulement à billes et muni à sa base d'un dis que solidaire du palier inférieur logé dans le mat tubulaire fixe, le dit tube fixe autorisant à sa partie supérieure débor- dante l'emmanchement d'un collecteur de courant électrique dont les anneaux isolés entre-eux et connectés à des bornes, permet tent le contact de balais montés sur un axe vertical solidaire du caisson tournant solidaire de la flèche, les dits balais étant reliés par cable directement à l'alternateur. -6- Installation selon les revendications t et 5 prises ensemble, caractérisée parle fait que les bornes de connection du collecteur sont relit à des câbles électriques logés à l'intérleur du tube fixe et maintenus en appui par l'intermédiaire d'un tube de positionnement, les dits cabales débouchant au-travers d'une ouverture d'un boiter axial solidaire du disque support dudit tube fixe pour être ensuite diriges dans l'intérieur du mat et ensuite à l'appareillage électrique. -7- Installation comprenant une étolienne selon les revendications 1 et 6 prises ensemble, caractérisée par le fait que le disposés tif de freinage et d'arrêt agissant sur le disque de sortie du multiplicateur de vitesse est un frein solidaire du caisson et muni de mâchoires dont le tuyau de commande s'engage librement à l'intérieur du tube de positionnement des câbles électriques pour s'accoupler à sa base à un embout épaulé tournant par lin- termêdiaire de roulements à billes dans un raccord fixé axialement sur le bottier ; le dit raccord étant relié par un code à un tuyau d'arrivée logé dans le mat et aboutissant à une pompe pneumatique de manière à permettre le serrage des mSchoires du frein sur le disque en vue de l'arrêt de l'arbre de l'hélice. -8- Installation comprenant une éolienne selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'une bague d'étanchéité logez dans le raccord fixe agit en poussée par l'intermédiaire d'un ressort sur l'extrémité de l'embout tournant solidaire du tuyau de coi- mande en vue d'assurer l'étanchéité.