Brevet FR2475144A1 — publié le 19810807

La présente invention concerne un modèle de turbine à pales orientables,dite à double effet,pouvant travailler dans des fluides à vitesse relativement faible,avec un maximum de rendement. Cette turbine est destinée à fonctionner dans tous les èlèments fluides ou gazeux animés d'un mouvement rectiligne,et à convertir ce mouvement en énergie mécanique susceptible d'actionner des machines d'utilisation ou de reconvertion. Jusqu'a présent,ce role était rempli par différents types d(éoliennes,roues å aubes ou à godet,ou turbines dont le rendement demeurait assez faible. La présente turbine à la propriété de voir ses pales s'orienter de telle sorte qu'elles sont en permanence en position de travail.D'autre part,ses pales s'opposent en partie au passage du courant.Ceci a pour effet de convertir directement la vitesse du fluide en pression.Cette pression s'exerce sur la partie retournée de la pale opposee au courant,et provoque un couple de rotation de la pale sur elle même.(fig 5 a et b) Ce couple vient,par les pignons,s'ajouter au couple provoqué par l'incidence me des pales. La partie arrière de la pale augmente l'incidence par le tourbillon qu'elle provoque.(fig 6) La partie avant de la pale crée une dépression qui agit sur le couple de la pale,et canalise le flux vers la pale suivante. Ceci-assure un rendement optimum. La turbine peut ètre intégrée dans une conduite forcée,ce qui augmente la pression et la vitesse.A noter qu'il est préférablespar un déflecteur,de canaliser le flux vers les pales qui offrent la plus grande incidence.(an bas sur les fig.l et 4) Elle peut fonctionner dans toute les positions-.En position verticale,les pales peuvent s'orienter à l'aide d'un gouvernail agissant sur le pignon central qui,n'étant pas solidaire de l'axe,agit sur l'orientation relative des pales.Le gouvernail est muni d'un dispositif mécanique ou électrique permettant de faire varier son incidence en cas de surcharge du fluide,ou de l'appareil d'utilisation. Dans toutes les autres positions,le pignon central peut ètre ou fixé au bati,ou asservi par un mécanisme quelconque. Ceci permet de l'utiliser pour des fluides ayant un mouvement de va et vient,ou irréguliers en direction. La surface des pales est très supérieure à la surface que l'appareil présente au liquide ou autre fluide. La turbine est composée de deux ou plusieurs flasques articulées par roulements ou palliers sur un pivot central,lui même fixé sur un bati. Ces flasques portent sur leur périphérie les roulements ou palliers des pales.Les pales en dimentièns et nombre variable, sont d'une très grande résistance,et capables de supporter des pressions considérables. Les axes des pales sont munis à leurs extrémités de pignons reliés au pignon central par des pignons intermédiaires. Le rapport pignon pale /pignon central est de 2/1. Les pignons peuvent etre remplacés sur de plus petits modèles par des courroies crantées ou chaines.lténergie fournie est recueuillie sur une des flasques par un moyen approprié. Le fonctionnement de cet appareil,d'une extrème simplicité, se comprend aisément à la lecture des plans.(fig 1 et 4) La forme des pales,et leur comportement dans le fluide se comprennent dans les figures 5 a et b,ainsi que dans la fig.6 La structure de cet appareil peut etre tres variable selon le milieu dans lequel il est destiné à travailler.Les dimentions de la turbine,le nombre et la surface des pales sont à adapter à l'utilisation demandée. Nous nous contenterons ici d'en expliquer le fonctionnement dans une situation conforme aux fig 1 et 4. En considérant un courant venant de droite et se dirigeant vers la gauche: la pale 1 a une incidence faible et transforme le mouvement du fluide en couple C1 dirigé vers le bas*Sen couple propre s'y ajoute.La pale 2 a une plus forte incidence et produit une poussée C2 vers le bas et la gauche;son couple propre s'y ajoute.I en est de même des pales 3,4,5 et6qui provoquent la rotation par leur propre couple,et recoivent du fluide des poussées C3,C4,C5,alors que la pale 6 remonte le courant sans lui apposer de résistance. Cette turbide peut etre installée en milieu liquide.(énergie marémotrice,courants marins,fleuves,etc...) ou en milieu gazeux: acheminées importantes,refroidisseurs,plateformes d'immeubles, incorporés à l'architecture des batiments situés en bord de mer, etc...) comme source d'énergie facilement transformable. Son prix de revient réduit facilite son amortissement. ItEVENDICATI JNS 1. Turbine type cage d'écureuil, à pales orientables et à double effet perulettant la transformation du déplacement linéaire d'un fluide en énergie mécanique facilemeiit transformable, caractérisee en ce que ses pales en nombre et dimentions variables sont orientées par des pignons ou poulies montés à l'extrémité de leur axe, et reliées par des pignons intermédiaires, chaines ou courroies crantées, au pignon fixe ou orientable de l'axe central dans un rapport de: axe/pale=l/2 de façon à recevoir du fluide qui l'actionne une poussée favorable à sa rotation ; on ce que le mêe fluide agit en deux endroits pendant son passage, en ce que la forme de ses pales provoque d'une part une incidence supTlémentaire au courant, d'une autre part un couple propre de la pale aui s'ajoute au couple de rotation de l'ensemble. 2. Turbine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'orien- tation de ses pales se fait soit par un gouvernail selon la direction du fluide, soit par un asservissement mecanique ou électrique. 3. Turbine selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle fonctionne horizontalement, verticalement, ou tout autre position. 4. Turbine selon revendication 3, caractérisée en ce que la forme de ses pales est étudiée de telle sorte au'elles augmentent l'incidence au courant, et que leur couple propre s'ajoute a' la poussée pour provoquer la rotation de l'ensemble. 5. Turbine selon lc revendication 4, caractérisée en ce aue le fait de faire varier l'incidence des pales en agissant sur l'axe central modifie la vitesse et la puissance obtenue. 6. Turbine selon revendication 5, caractérisée en ce qu il n'est pas nécessaire nue la totalité de la turbine soit plongée dans le fluide en mouvement pour aue celle-ci fournisse une énergie qui sera cependant proportionnelle cru nombre de pales en contact avec le fluide, par rapport au nombre total de pales. 7. Turbine selon la revendication ó, caractérisée en ce que l'adaptation sur les axes d'un dispositif susceptible de diminuer ou d'annuler l'incidence des pales en cas de bourrage, de trop forte pression, de trop grande vitesse, ou de trop forte charge de l'appa reil d'utilisation, permet une prérégulation, et protège l'ensemble. 8. Turbine selon la revendication 7, caractérisée en ce oue l'intégration de la turbine dans une conduite forcée améliorant encore l'ncidence du fluide sur les pales augmente le rendement de la turbine