Brevet FR2492896A1 — publié le 19820430

II est connu de réaliser des éoliennes à pas variable pour utiliser lténergie du vent. II est connu également que toutes les éoliennes de grande puissance réalisées ont été détruites par un coup de vent. L'invention, objet du présent brevet, permet de réaliser à prix moindre des éoliennes de grande puissance tout en éliminant tout risque de destruction en cas de tempête. Elle est caractérisée en ce que chaque pale est reliée au moyeu ou arbre par une articulation ayant trois degrés de liberté en rotation placée dans le prolongement de l'axe de la pale ou sensiblement, ladite pale portant un levier situé sensiblement au niveau du profil de pied de pale et en avant du bord d'attaque, dont l'extrômité reçoit la commande de la pale et transmet le couple. La pièce qui reçoit les articulations à trois degrés de liberté angulaire des pieds de pale est caractérisée en ce qu'elle est montée coulissante au bout du moyeu et ramenée par un ressort, ou un fluide sous pression vers ce dernier, ce ressort étant comprimé quand la force de recul sur l'éolienne atteint la limite de sécurité. La pièce qui transmet le couple fourni par les pales au moyeu, et qui sert à les commander, est caractérisée en ce qu'elle porte un manchon central concentrique au moyeu pouvant coulisser axialement mais immobilisée en rotation par rapport à lui. Le manchon de liaison concentrique au moyeu porte un bras radial par pale caractérisé en ce que son extrémité porte un levier articulé en position moyenne radiale qui porte un levier perpendiculaire ayant une masse soumise à la force centrifuge à son extrémité, I'action de ladite force centrifuge étant équilibrée par un ressort qui se trouve comprimé quand la vitesse limite de sécurité est atteinte, en déplaçant vers l'avant ltextrêmité du levier de pied de pale. Dans un autre mode de réalisation, le manchon de liaison concentrique au moyeu et qui porte un bras radial par pale est caractérisé en ce qu'il reçoit l'action d'un régulateur centrifuge lié en rotation avec l'éolienne qui a pour effet de le déplacer vers l'avant quand le nombre de tours limite de sécurité est atteint. La fixation de l'éolienne sur son pylore est caractérisée en ce qu'elle se trouve en aval du vent relativement au dit pylone, ce qui lui permet de s'auto-orienter et d'éviter tout contact des pales avec ledit pylone. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple de réalisation. A la planche unique La figure 1 est une vue de l'arrière de l'ensemble des liaisons des pales avec l'axe de rotation. La figure 2 est une vue de profil de l'ensemble de ces liaisons. La figure 3 est une coupe partielle suivant III III de la figure l montrant des articulations à trois degrés de liberté angulaire reliant les pales à l'axe de rotation. Aux figures l, 2 et 3 les pales 1 et 2 pod-ent chacune un Vé de liaison selon l'invention dont les extrémités des branches sont liées rigidement à la pale et le sommet est fixe sur l'articulation à trois degrés de liberté angulaire. La pale 1 est reliée à l'axe par le Vé 3 et la pale 2 par le V 4. La pale 1 porte selon l'invention le levier 5 dans le plan de son profil de base et sensiblement normal à l'axe de ladite pale. Ce levier 5 porte à son extrêmité la rotule 6. De meme ia paie 2 porte le levier 7 se terminant par la rotule 8. La rotule coulisse avec la portée adaptée dans le cylindre ouvert longitudinalement 9. Ce cylindre 9 porte la chape 10 qui l'articule autour de l'axe 11 porté par l'extrêmité du levier 12. Perpendiculairement au cylindre 9 et passant sensiblement par l'axe il est fixé le levier 13 portant à son extrômité la masselotte centrifuge 14. Sensiblement dans le prolongement de 13, et à l'opposé de l'axe 11, est disposé ie levier de butés 15, soumis à l'action du ressort 16 afin d'équilibrer l'action de la masselotte centrifuge 14. Les mômes pièces se répètent pour la pale 2. Le levier 12 est monté perpendiculairement à l'extrêmité arrière du manchon coulissant 17, qui est maintenu solidaire en rotation de l'axe 18 par la clavette 19. Le manchon coulissant 17 porte à sa partie avant la rainure 20 entre collets qul, par ;r l'aci-ion d'une fourchette classique non représentée, per- met la commande d la position des rotules 6 et 8, donc la commande des pales. Cette commande neut êtrv la fixation d'une position pour obtenir le régime voulu ou un asservissement en vitesse pour imposer un nombre de tours ou le limiter. De ce cas l'ensemble levier tubulaire 9 avec la mas selotte 14 et le ressort 16 est une sécurité complémentaire. Les Vés 3 et 4 portent à leur sommet des zônes sphériques butées 21 et 22, prenant appui à l'intérieur de la sphère creuse composite 23, laquelle porte coaxialement à l'arbre 18 la tige 24 terminée par le piston guide 25 qui est rappelé vers l'avant par le ressort 26. Les pales l et 2 sont donc guidées en deux points : le centre de 23 et les rotules 6 et 8 qui constituent par paires l'axe d'articulation de chaque paie. En fonctionnement la poussée par tranche élémentaire de pale est dp = P Cz t wrdr t masse spécifique de l'air 2 Cz portance t profondeur r rayon La force centrifuge exercée sur la meme tranche de pale est dFc =##rdr # masse linéaire de la pale Ramenée normalement à la pale dont l'axe fait un angles avec le rayon, elle est par tranche dr de f = #wrdr surX Si Cz tr et ss sinX sont constants on a en chaque point P Cz tr = A six Czdans les conditions d'équilibre. 2 L'ensemble de la poussée et les forces centrifuges sont transmises par les Vés 3 et 4 à la rotule creuse 23. Les forces centrifuges s'équilibrent. La poussée comprime le ressort 26. Ce ressort 26 est réglé précontraint pour une poussée déterminée. Si cette valeur est dépassée la rotule 23 recule, ce qui a pour effet de diminuer l'incidence des pales, donc de réduire la poussée. Pour les éoliennes de grande puissance le ressort 26 peut entre remplacé par un fluide sous pression. L'action des ressorts 16 sur le levier de butée 15 est préréglé pour un nombre de tours déterminé. Si le nombre de tours dépasse cette vaieur l'action des masselottes centrifuges 14 devient prépondérant et le cylindre creux 9 est porté vers l'avant entraînant la rotule 6, diminuant ainsi l'incidence des pales par rapport au vent relatif, ce qui tend à réduire le nombre de tours. Il est ainsi possible d'avoir trois sécurités simultanées - une externe à itéolienne par asservissement et déplacement du manchon coulissant 17 ; - une interne à l'éolienne limitant la poussée ; - une interne à l'éolienne limitant le nombre de tours. Dans le cas où l'éolienne est montée en avant du pylône support, ainsi qu'il est classique de le faire, I'articulation à trois degrés de liberté est disposée à l'avant de l'arbre et les bras 12 ainsi que le manchon coulissant 17 sont sur l'arbre à l'arrière de l'éolienne. Revendications 1. Eolienne à pas variable caractérisée en ce que chaque pale est reliée à l'arbre par une articulation à trois degrés de liberté angulaire. 2. Eolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque pale se termine par un Vé dont le sommet porte l'articulation à trois degrés de liberté angulaire. 3. Eolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque pale porte sensiblement dans le prolongement du profil de base, où sont fixées rigidement les deux branches du Vé de liaison selon la revendication 2 un levier sensiblement perpendiculaire à l'axe de la pale en avant du bord d'attaque. 4. Eolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque levier de pied de pale selon la revendication 3 est relié à un bras radial soi i- daire en rotation de l'arbre par une articulation à trois degrés de iiberté angulaire et un degré de liberté radiale. 5. Eolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce que les bras radiaux de liaison des leviers de pied de pale selon la revendication 3 sont solidaires d'un fourreau coulissant longitudinalement sur l'arbre et solidaire de ce dernier en rotation. 6. Eolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'articulation de liaison selon la revendication 4 est à ltextrêmité d'un levier sensiblement radial articulé sur un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe de la pale et dans le plan de rotation à ltextrêmité du bras radial de liaison avec l'arbre. 7. Eolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce que le levier radial selon la revendication 6 s'incline vers l'avant sous l'action d'une masselotte centrifuge montée à l'extrêmité d'un levier perpendiculaire, c'est-à-dire sensiblement parallèle à l'axe de rotation et est ramené vers l'arrière par l'action antagoniste d'un ressort taré. 8. Eolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce que les articulations à trois degrés de liberté angulaire de pieds de pales sont montées symétriquement à l'extrémité d'une pièce coaxiale à l'arbre et mobile suivant l'axe ramenéevers l'avant par un ressort taré ou par l'action d'un fluide sous pression.