Brevet FR2500078A1 — publié le 19820820

L'invention se rcpporte à un dispositif de régulation d'une éolienne et à l'éolienne pourvue de ce dispositif. Elle s'applique plus particulièrement aux éoliennes à roue aval ou amont tournant autour d'un axe horizontal, et dont les pales sont orient.abi-es et aux dispositifs de régulation agissant par variation de l'angle de calage des dites pales dans les boîtiers qui leur sont réservés sur le moyeu de l'arbre récepteur. L'amplitude de réglage est de l'ordre de quatre vingt dix degrés afin de pouvoir aller d'une position où les pales sont sensiblement parallèles au sens du vent, position dite "en drapeau", pour offrir une prise minimale au vent, jusqu'à une position opposée où elles sont pratiquement perpendiculaires au sens du vent et offrent une prise maximale au vent. Le but visé par la régulation est évidemment d'obtenir une vitesse de rotation constante quelle que soit la vitesse du vent. De manière connue, les pales sont actionnées au moyen d'excentriques commandés soit contre l'action de ressorts par des masselottes liées en rotation à la roue, ou par le vent lui-m8me (brevet français 2415211), soit par un organe central au moyeu de la roue et dont la translation est assurée par exemple à l'aide d'un régulateur de watt (brevet fran çais 2401331) ou d'un système vis-écrou sensible à la différence de vitesse entre celle de la roue et celle d'un moteur tournant à une vitesse de référence (brevet français 2313576). Ces dispositifs connus présentent chacun des inconvénients tels, pour les premiers, un temps important de réponse de la régulation après la chute des vents et, pour les autres, une grande complexité des dispositifs de commande de la translation de leur organe central. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un dipo- sitif de régulation qui soit simple et qui réagisse immédiatement tant lors de la montée que lors de la chute de la trace des vents. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de régulation du type précité notamment caractérisé en ce que cette commande en translation du tiroir comprend,pour un sens un ressort taré et,uour 11autre sens , un moyen sollicité par un fluide sous pression Elle a également pour objet l'éolienne pourvue de ce dispositif. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement - figure 1. : le moyeu de l'éolierne mou en coupe axiale, - figure 2. : le schéma du circuit de régulation. Le moyeu 1 de ldolienne représenté sur la figure 1 porte en deux points diamétralement opposés, deux tourillons 2 bloqués en translation et guidés en rotation dans des loge ment s 3 du dit moyeu. A son extrémité externe, chaque tourillon 2 porte lui meme un boîtier 4 de fixation de lune des pâles (non repré sentées). A son extrémité interne, chaque tourillon 2 porte un plateau 5 a manivelle excentrée 6. Dans l'alésage 7 du moyeu 1 est guidé en translation un tiroir 8 présentant an molns deux tronçons de gorge périphérique 9 réalisant des logements de largeur correspondant à celle des manivelles 6 qui y pénètrent D'un coté 10 de ce moyeu est fixé un manchon 11 de liaison à l'arbre récepteur. Sur son autre côté 12, le moyeu 1 porte le dispositif 13 commandant la translation du tiroir 8 qui, à son tour, par les manivelles commande la rotation des deux pales. Evidemment, les manivelles sont disposées de manière telle que, par un mbme déplacement du tiroir 8, les piles aient des rotations inverses. Selon une caractéristique essentielle, pour sa commande en translation, le tiroir 8 est sollicité dans un sens F1 par un ressort taré î4, et dans autre sens F2, par la pression d'un fluide 15 tel que, de préférence, de l'air comprimé. La position du tiroir 8 dans le moyeu résulte évidemment de l'équilibre des forces exercées sur le dit tiroir par le fluide 15 et par le ressort 14, mais, bien entendu en tenant également compte de l'influence qu'ont sur le tiroir les forces centrifuges et aérodynamiques qui s'appliquent sur les pâles et dont la résultante tend généralement à amener les pâles dans la position où elles ont la plus faible prise au vent. Selon une autre caractéristique de l'invention, le ressort 14 est disposé de manière à agir sur le tiroir dans le même sens que celui de la résultante des forces centrifuges et aérodynamiques qui s'appliquent sur les pales, soit vers la mise en drapeau vers laquelle tendent les pales lors de la montée des vents. De ce fait, la modification du cange des pâles résultant de la chute des vents, est commandée par le fluide sous pression qui peut agir dès la détection de cette chute des vents et ce, que cette détection s'opère par la mesure des vents eux-mêmes, par exemple à l'aide d'un anémomètre, ou, par le contrôle de la vitesse qu'ils communiquent à la roue, par exemple à l'aide d'une poulie tachymétrique. Il n'y a donc pas lieu de craindre une latence du dispositif, que ce soit lors de la montée ou lors de la chute des vents. La force à exercer sur le tiroir 8 étant très importante, le fluide sous pression 15 agit sur ce tiroir 8 par l'in- termédiaire d'un large plateau 16, solidarisé en translation au dit tiroir, et monté dans une chambre 17 recevant le fluide sous pression. Afin d'éviter des fuites ou un ajustement trop précis du plateau dans la chambre 17, le dit plateau sert de siège à une membrane souple 18 dont la périphérie 19 est fixée au corps 20 délimitant la chambre 17. Pour la solidarisation du plateau et du tiroir, celui-ci porte une tige filetée 21 traversant un orifice central 22 du plateau, avant de recevoir un écrou serrant sur le tiroir la partie centrale du plateau qui, & cet effet, porte un bossage 23. Plutôt que du coté opposé du tiroir 8, le ressort est monté du même côté du tiroir que le plateau 16. A cet effet, la tige filetée 21 estirolonge pour, après un siège 24, réservé sur le corps 20 pour le ressort 14, tra verser le dit ressort de compression 14 avant de recevoir une tête 25 prenant appui sur l'extrémité opposée du ressort pour le comprimer lorsque le fluide sou pression repoussera le tiroir. Ce ressort de rappel du tiroir et sa tige sont de préférence coiffés par un carter 26 l'abritant des attaques des agents extérieurs Chaque modification de la résultante, des forces aérodynamiques et centrifuges agissant sur les piles et du ressort, déplace le plateau jusquXà équilibre de la force due à la pression du fluide sur le plateau Par un choix judicieux de la section du plateau et du volume de la chambre, le déplacement du plateau peut pratiquement suffire pour modifier la contre pression, Des moyens manuels ou automatiques de modification de cette pression peuvent néanmoins être prévus A cet effet, à l'extrémité de ce carter 26, et éventuellement après interposition d'un surpresseur 27, est raccordée, de préférence par un joint tournant, la conduite 28 dia- menée du fluide 15 sous pression. La conduite 28 est alors raccordée à un circuit fer-lué 29 contenant du fluide sous pression. Sur ce circuit 29 sont intercalées, d'une part, une électrovanne 30 permettant l'é- chappement contrelé d'une certaine quantité du fluide et, d'autre part, une électrovanne 31 permettant un apport contrelé d'une certaine quantité de fluide dans le circuit. Selon une caractéristique de l'invention, ces électrovannes 30 et 31 sont pilotées par un moyen tachymétrique 32 qui, en cas d'écart positif de vitesse de la roue, commande 1léchappement du fluide par l'électrovanne 30 et qui, en cas d'écart négatif de vitesse de la roue, commande l'apport au circuit d'un fluide prélevé dans une source 33. Dans le cas ou l'éolienne est reliée à une génératrice de courant, selon une autre caractéristiçue de l'invention, le moyen tachymétrique 32 consite en un lecteur de la tension de courant produit par la génératrice. Pour la mise en route de l'éolienne, le circuit 29 est raccordé à la source 33 par une conduite 34 contrôlée par une vanne 35. Des que la pression sur le plateau est suffisante pour équilibrer la pression du ressort et des forces aérodynamiques, on ouvre la vanne 36 pour mettre sous pression le plateau, via l'éventuel surpresseur pour, cette fois, écarter les pâles de leur position neutre, et pour que l'éolienne se mette en marche et passe d'elleZmême en auto-régulation. La vanne 35 sera avantageusement du type à trois voies pour permettre la vidange complète du circuit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation d1une éolienne à roue tournant autour d'un axe horizontal et dont les pâles sont orientables au moyen d'excentriques 6)commandés par un tiroir(8) qui est central au moyeu -1 de la roue et dont la translation est commandée par le dit dispositif de régulation (13) qui est C A R A C T E R I S E en ce sue cette commande en translation du tiroir comprend pour un sens F1 un ressort taré (14) et pour l'autre sens F2 un moyen (16) sollicité par un fluide (15) sous pression. 2. Dispositif de régulation selon la revendication 1, avec lequel évidemment la position du tiroir résulte de l'équilibre des forces exercees sur le dit tiroir par le fluide(15)et par le ressort (14), mais aussi bien entendu de l'influence qu'a sur le tiroir la résultante des forces aérodynamiques et centrifuges qui s'appliquent sur les pâles, ce dispositif étant caractérisé en ce que le ressort (14) est dispos de-manière å agir dans le même sens que celui de la dite résultante des forces aérodynamiques et centrifuges qui s'appliquent sur les pAles. 3. Dispositif de régulation selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le fluide sous pression (13) agit sur ce tiroir (8) par l'intermédiaire d'un large plateau (16) solidarisé en translation au dit -tiroir et monté dans une chambre (17) recevant le fluide sous pression. 4. Dispositif de régulation selon l1une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que éventuellement au travers d'un surpresseur (27) le fluide sous pression est amené par une conduite (28) raccordée & un circuit fermé (29) contenant du fluide sous pression et sur lequel sont intercallées, d'une part, une électrovanne (30) permettant l'é- chappement contralé d'une certaine quantité du fluide, d'autre part, une électrovanne (31) permettant un rapport contro- lé d'une certaine quantité de fluide dans le circuit. 3. Dispositif de régulation selon la revendication 4 caractérisé en ce que ces électrovannes (30 et 31) sont pilotées pa- un mcyon tachymétrique (3aJ qui, en cas d'écart positif de vitesse de la rote, commande 1'échappement du fluide par l'e,lectrovanne (30) et qui, en cas d'écart négatif de vitesse de la roue, commande l'apport au circuit d'un fluide prélevé dans une source (33). 6. Dispositif de régulation selon la revendication 5, appliqué à une Vienne reliée à une gérr ratrice de courant, caractérisé en ce que le moyen tachymétrique (32) consite en un lecteur de la tension de courant produit par la génératrice. 7. Dispositif de régulation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que, pour la irise en route de l'éolienne, le circuit (29) est raccords à la source (33) par une conduite (34) contr6lée par une vanne manuelle (35). 8. Eolienne caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.