Brevet FR2484026A2 — publié le 19811211

FR 2484026 A2 19811211 FR 8012382 A 19800604 1ère ADDITION au BREVET déposé le 28 SEPTEMBRE 1979 sous le n 79-24.285 pour : STATION de CAPTATION de l'ENERGIE EOLIENNE La pressente addition a pour objet plusieurs perfectionnements au au Brevet Frincipal, ainsi ,ue la description, plus détaillée, de certaines particularités importantes de 11 Invention, in de mieux en expliciter les caractéristiques. On détaillera, en premier lieu, pour la construction de la colonne creuse deux formes non limitatives de sa réalisation, celle-ci pouvant être réalisée par tout autre moyen connu. Il a été dit, dans le B.P., que la colonne creuse serait munie, sur sa surface extérieure,de guide-vent composés d'ailettes et d'auvents en saillie sur cette colonne, qu'elle soit de forme polygonale ou circulaire. Dans une forme de réalisation non limitative, on peut utiliser ces parti cularités pour construire la colonne creuse par exemple en charpente métallique, ou encore en béton armé ou précontraint et ceci,en composant les e'le'ments essen- tiels de la structure de ces guide-vent comme on construit une charpente ou un édifice,par des moyens connus. Ainsi les ailettes peuvent être constituées, dans le cas de construction métallique, par des charpentes verticales structurées, conditionnées à la résistance nécessaire au contreventement de la colonne, en éléments épais et pleins le long de la colonne, afin de remplir leur office de guides-vent, tout on composant une partie importante de la charpente; ces éléments étant ensuite liés à la partie extérieure complémentaire de chaque élément de charpente classique ou tubulaire; les éléments ailettes-charpente pouvant entre liés par tout moyen connu, soudure9 rivetage ou autre à des ceintures périphériques métalliques, destinées à recevoir les volets et leur servir de supports d'axages, qu'ils soient verticaux ou horizontaux. En vue d'alléger la charpente, on peut, dans une forme de réalisation un peu différente, placer des haubans analogues à ceux des ponts suspendus, fixés aux points de résistance de la charpente et au sol. Il a été dit au B.P. que les volets mobiles pouvaient être à axage vertical ou horizontal. On précise que tout ou partie des volets utilisés pour le fonctionnement de la station éolienne, peut être réalisé en différentes matières aptes à remplir cet office : métallique, tôles avec gazages et renforts, matière plastique renforcée, matière plastique sur cadrages, armatures ou grillages; toile enduite ou non sur cadres, axes et grillage. Enfin, on peut utiliser de même façon des volets en matière plastique transparente, comportant des montages comme ci-dessus décrits. Les saccades de vent risquant, parfois, de provoquer un habattement brusque des volets à axage vertical ou horizontal, on peut utiliser divers moyens pour l'éviter z ressorts, amortisseurs, avec course libre en début d'ou- verture et de fermeture. On a décrit au B.P. des moyens de mise en rotation des systèmes captours de 11 énergie du vent en cas de vents trop faibles pour vaincre leur inertie à l'arrOt. Dans une variante particulièrement intéressante, non limitative, on peut utiliser le flux m!ne faible du vent pour faciliter le démarrage, en utilisant un cône recevant le vent au dessus de l'ensemble déviateur, au centre de la colonne creuse et en le dirigeant par des canaux de forme appropriée dans les systèmes d'hélices creuses, jusqu'aux extrémités de celles-ci, où sont amé- nagées des tuyères de sortie, placées de telle façon que le flux de vent reçu provoque d'abord la rotation des hélices pour les mettre en position de travail, alors qu'au repos, elles sont en position drapeau; puis les propulser sous la force de réaction du vent éjecté par ces tuyères. Dans une autre forme de réalisation, on peut transmettre l'énergie du vent reçue par le cône aux tuyères d'extrémité par l'intermédiaire de tubes ex- térieurs solidaires de chaque pale d'hélice et liées aérod@namiquement à celles oie Il est clair que chaque étage de capteur peut recevoir les mêmes dispositifs et que ceux-ci peuvent aussi bien s'adapter aux hélices ou éoliennes à axage vertical qu'horizontal. Par vents violents, l'énergie du vent ne peut Outre utilisée totalement et dans la majorité des cas on se contente, par force, de limiter l'action des systèmes capteurs. La conception générale de la station éolienne permet d'atténuer considérablement la perte de captation de cette énergie excédentaire en utili- sant un moyen particulièrement favorable, à la fois à la régulation de la vitesse de rotation du système capteur et à l'emmagasinage d'une importante proportion de cette énergie pour la rendre ensuite en utilisation énergétique. On décrira par la suite ce dispositif non limitatif particulièrement intéressant comportant un ou plusieurs volants d'inertie fonctionnant à chaque étage sous 11 effet d'embrayages à masselotes, à disques ou autres à partir de vitesses prédéterminées pour chaque cas en puissance désirée et pour chaque étage de capteur On peut dans une variante faire mettre en prise les volants d'inertie par dispositif magnétique commande, par exemple, par anémomètre à contactes d'une force de vent calculée en rapport avec le rendement désiré de chaque capteur. De même, dans une antre forme de réalisation, commander le dispositif magnétique par l'intermédiaire d'un compte tours agissant selon la vitesse de rotation des hélices. Il est bien certain que ces particularités de l'invention peuvent aussi bien s'appliquer aux hélices ou roues éoliennes axées verticalement, qu'à celles axées horizontalement. Il est entendu que la presente description est donnée à titre indicatif de modes de réalisation et que > sans sortir du cadre de l'invention* toutes variantes pourront être apportées; concernant entre autre la forme et le nombre des éléments constitutifs. Les dessins annexés à titre indicatif pourront permettre de donner une description plus détaillée des perfectionnements sous une forme schématiquef non limitative. FIGURE 1 - Représente, en élévation, d'une façon très schématique, une forme de construction très intéressante de la colonne creuse munie de ses ailettes-charpente et auvents-ceintures, comme il sera décrit par la suite. FIGURE 2 - Est en une vue en plan de cette colonne FIGURE 3 - Schématise le haubannage de la colonne creuse FIGURE 4 - Représente le système de propulsion de démarrage des capteurs par la force du vent, ainsi que le dispositif de volant d'iner- tie. FIGURE 5 - Est une vue en plan de la figure 4 FIGURE 6 - Est un détail de tuyère en bout des ailes d'hélices FIGURE 7 - Représente le système de régulation - accumulation d'énergie par volant d'inertie FIGURE 8 - Est une vue en plan de la figure 7 FIGURE 9 - Représente un embrayage à masselotte de type connu pouvant être utilisé dans les différentes formes de réalisations précédentes et inclus dans celles-ci. On décrira maintenant les perfectionnements apportés à la station éolienne et on explicitera certains points particuliers. Les FIGURES 1 & 2 représentent une forme de construction simple intégrant le dispositif capte-vent: ailettes verticales et auvents horizontaux à la charpente elle même, pour en faire une partie constitutive de l'ensemble. On voit les ailettes verticales 36 liées par soudure, rivetage ou tout autre moyen, aux ceintures-auvents principales 37a et aux ceintures secondaires 37b auxquelles on a donné une forme circulaire et plate. Il est clair que ces ceintures pourraient aussi bien être de forme polygonale et plate. On voit FIG.3, très schématiquement représenté le haubannage de la colonne creuse avec les points d'attache 55 sur les parties importantes de la charpente, oe procédé connu ne demandent pas de grands développements. Les FIG.4 - 5 et 6 représentent, comme précédemment indiqué, un moyen différent de mise en rotation des capteur par le seul effet propre du vent0 On voit clairement quau dessus de la partie centrale du carénage déviateur 34-35, décrit au B.P., un cône inversé 38 est disposé comme un entonnoir pour recevoir le flux de vent et le diriger par des canaux appropriés 39 à l'intérieur des pal@es d'hélices creuses 40, d'où il ressort par les tuyères 41. On remarquera la position oblique de ces tuyères, formant réacteurs; disposées de cette façon pour provoquer en un premier temps, le renversement du pas placé en position de travail F1G06 On voit dans le montage central les pa liers ou roulements à billes ou aiguilles 52. Il est remarquable que dans cette position, la réaction des tuyères provoque le démarrage des hélices0 FIG.6 On a représenté schématiquement la butée d'arrêt 43 en position de travail, le ressort de rappel 44 et la butée 45 de position drapeaux On a vu que les hélices pivotent dans les paliers 52 et sont verrouil- lées en 54. On rappelle que les palies d'hélices 40 reposent à leur extrémité 17 sur un roulement à billes circulant sur une piste circulaire (BP BP 14) dans la colonne creusez On comprendra facilement ce mécanisme simple de mise en service par 11 effet de la réaction produite par les tuyères et le retour des pal des d'hélices en position drapeau sous l'effet des ressorts de rappel 44. On voit que l'arbre plein décrit au (iP 7) a été représenté creux afin de recevoir et transmettre le flux de vent aux tuyères, il est prolongé plus bas que l'appareil utilisateur (BP 8). Cette disposition est prise en prévision de l'alimentation d'un ou d'autres systèmes capteurs superposés. Cependant, un seul capteur peut être desservi par ce dispositif; en ce cas le fini de vent est arrAté en 58 où trois croix sur le dessin marquent le point d'arrStJ Il est évident que ce système peut s'appliquer à toutes sortes d'hé lices,qutelles soient axées verticalement ou horizontalement. On remarquera particulièrement que les FIG.4 & 5 incluent dans leur représentation d'ensembles un autre perfectionnement à la station éolienne, qui sera décrit par la suite; ceci afin de présenter une vue plus complète des particularités de l'invention et de ses différentes possibilités d'utilisation. La station sera donc ainsi favorablement complétée par l'adjonction de volants d'inertie. Les FIG. 7 - 8 & 9 représentent une forme de réalisation du système de démarrage à réaction décrit ci-dessus, ou aux systèmes de démarrage prévus au B.P. Il est précisé que ces moyens peuvent être employés ensemble ou séparément. Dans les FIG. 7 - 8 & 9. on a représenté le moyen précité de régulas tion, d'accumulation d'énergie, puis de restitution de cette énergie des capteurs à hélices ou éolienne, par volant d'inertie aux moyens utilisateurs (BP 8) On verra clairemeht que le volant d'inertie 46 est composé d'une couronne métallique massive reposant sur des dés 47 au nombre de trois ou n fixés sur les entretoises (BP 15) et portant des empreintes à billes 48, alors que la couronne 46 porte une gorge périphérique correspondant à ces billes et à leur emplacement; des guides de sécurité 56 sont facultatifs. On voit donc que le volant 46 est immobile et repose sur les billes des dés quand la vitesse ne dépasse pas un taux prédéterminé. Par contre, si la vitesse augmente au delà de ce taux, un embrayage à inertie par masse- lotes 50 de type connu,fixé sur un plateau 51, lui même solidaire de l'arbre plein (BP 7) ou creux (BP 20a, 20b ou n) selon le cas, vient plaquer ses patins d'embrayage des masselotes 50 sur le volant d'inertie 46, qui est entraîné par l'arbre du capteur intéressé: (BP 7 ou 20a ou 20b) Ainsi l'énergie excédentaire du vent se trouve emmagasinée par le volant d'inertie qui régularise de cette manière la vitesse de rotation des capteurs, pour rendre ensuite cette énergie au système utilisateur (BP 8) quand la force du vent décroit. Dans l'exemple représenté par les FIG.7 - 8 & 9, le volant d'inertie 46 est placé sur l'arbre creux (BP 20a) correspondant à un deuxième étage de capteur à hélice, afin de faire claieement voir que chaque étage de captation peut être muni du même système. Â cet @ et l'arbre plein (BP 7) correspondant à un premier étage de capteur est figuré passant librement à l'intérieur de l'arbre creux 20a ainsi qu'il est décrit au 3.P. On voit FIG.8 une représentation non limitative d'un embrayage fonc- tionnant en deux temps. Cette figuration, comportant six masselotes 5Q, rappelées par ressorts 929 dont trois agissent en un premier temps, les trois suivantes assurant le blocage ferme d'entraînement du volant, c'est un procé- dé particulièrement favorable pour pallier aux saccades de vent. La superposition de plusieurs volants d'inertie, selon cette invention, chaque étage, est un élément de rendement énergétique et de régulation particulièrement efficace en ce domaine où l'énergie captable est irrégulière. REVENDICATIONS- i - Station fixe de captation des vents conforme à la revendication 1 du Brevet Principal constituée par une construction en forme générale de colonne creuse, comprenant en superposition du sommet à la base : une enceinte de captation , une enceinte de transfert formant conduit de transmission incluant des organes moteurs tels qu'hélices et aubes mobiles en rotation autour d'un axe vertical et en liaison avec les éléments d'utilisation , une enceinte d'évacuation , la dite colonne étant pourvue sur son pourtour extérieur de volets prévus pour assurer l'entrée et l'évacuation du flux d'air ainsi que d'ailettes et d'auvents formant guide-vent , caractérisée en ce que la structure de la construction en forme de colonne creuse est métallique ,formée par des ailettes(36)et av.vents eux-mêmes reliés par une pluralité de ceintures horizontales(37a et 37b), des parties en saillies des dites ceintures étant prévues pour former supports des articulations des volets. 2.- Station selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est pourvue d'un dispositif prévu pour assurer la mise en rotation des organes moteurs constitués par des hélices lorsque l'action directe du vent sur les pales est insuffisante pour déterminer le démarrage, le dit dispositif comprenant un tronc de cône creux 38 placé dans l'enceinte de transfert et dont la petite base formant la partie inférieure est en liaison de conduit avec un arbre de transmission creux solidaire des dites hélices (40), elles-memes creuses pour etre en liaison de conduit avec le dit arbre, et percées à leurs extrémités excentriques de tuyères (41) orientées de telle sorte que le flux d'air en passant par les dits tronc de cône et arbre creux pénètre ensuite dans les dites hélices pour s'échapper par les dites tuyères en provoquant par réaction le mise en rotation requise. 3.- Station selon la revendication 1, caractérisée en qu'un volant régulateur 46 est prévu pour etre rendu solidaire d'un crgane moteur(40)au moyen d'un embrayage centrifuge (49-50-51) interposé entre le dit volant et le dit organe, la solidarisation étant subordonnée à la mise en action du dit embrayage, la dite mise en action étant fonction du régime de rotation. 4. Station selon la revendication 3, caractérisée en ce que le volant régulateur est constitué par une masse annulaire (46) au centre de laquelle sont disposées des masselottes (50) rappelées par des ressorts (49) et montes sur un support (51) solidaire de l'organe moteur, l'ensemble constitué par les dites masse annulaire et masselottes étant placé concentrique ment et sous leorgane moteur.