Brevet FR2512118A1 — publié le 19830304

L'invention concerne l'utilisation et l'amélioration du ren -dement des turbines à aubes déjà existantes et à venir.Les deux moyens majeurs d'utilisation du vent comme source d'ñer- -gie,sont les éoliennes eu les turbines à aubes,à axe soit ho -rizontal soit vertical.Les éoliennes sont efficaces mais fra -giles et couteuses.Les turbines à air ne sont pas fragiles et sont moins couteuses.Mais elles ne collectent que peu de vent et leur rendement est limité. La conduite d'accélération d'air par tuyères,selon l'inven -tion,permet de remédier à la mauvaise collecte d'air des tur -bines.Le cas de turbine pris comme exemple,est celui d'une turbine à axe vertical.Le principe consiste à utiliser une sur -face S,face au vent,supérieure à la surface - a d'une au -be travaillant seule.Cette surface S est obtenue par lXutili- -sation d'une structure fixe(le plus souvent sans doute métal- -lique)composée d'un plancher et d'un toît,tous les deux glo -balement circulaires et de diamètre D.Ce tott et ce plancher sont séparés par des cloisons rayonnages verticales de hau -teur extérieure H,diminuant vers l'intérieur jusqu'à la haut -teur h (hauteur du rotor)lorsqu'elles atteignent le diamètre de celui-ci d Afin ae rendre minimal le choc perpendiculaire du vent sur les parois rayonnantes,sont prevus des volets mobiles verti -caux se mettant eux-mêmes dans le vent.Leur mobilité est ne- -anmoins limite par l'extrémité extérieure des deux cloisons verticales situées à égales distances de l'axe de chacun d'eux et par des ressorts souples sans tension lorsqu'ils sont dans un plan médian. Le vent est d'abord pris en charge par les volets mobiles, puis par les cloisons verticales constituant entre elles des tuyères,coniques dans leursdeux dlmensions.Celles-ci canalisent en l'accélérant l'air reçu en S sur les aubes du rotor,de surfae -ce s.Les cloisons étant,de plus,situees chacune dans un plan vertical,d'ailleurs adaptable,mais adopt,dans l'exemple,tangent à la buse sur laquelle sont fixées ces aubes,l'air agit sensi -blement sur elles selon une perpendiculaire.Aprés action,le veht s'échappe par les tuyeres srrieres,durant l'autre moitié de la o rotation du rotor.Le pourcentage d' amélioration du rendement viM -se,selon l'invention,a être fonction,sans y parvenir,du rapport entre la surface de captation de l'air...H.D#S et la surface d' -une pale,celle-ci ayant pour hauteur celle du rotor,et pour lar, -geur la sienne propre...h.l#s.Ce rapport brut S est limité par s deux categories distinctes de causes: a)les causes entraînant une moindre augmentation de l'énergie gagnée par l'emploi de la structure:usure du vent dans les tuye- -res,perte de vent à la liaison tuyere rotor,bouhonnage éventuel à l'évacuation.Dans l'exemple,S/s brut=H#D=6#10= 60 = 30.Ramené à h#l 2# 1 2 S # 20 est probablement plus prêt du rendement possible.Ce qui 9 est approciable. b)espace disponible,soliditO des lieux d'implantation,vites -ses angulaires possibles,esthétique du lieu...etc. La planche de dessins comprend cinq figures (5). La fig. 1 montre une coupe en plan de la structure avec sa turbine incorporée.Le vent vient du bas. La fig. 2 montre une coupe en élévation faisant apparaître le profil d'un diamètre du tott,..à gaughe un volet mobile,.. à droite une cloison verticale,et met en évidence le rspport # S/S. h # d La fig.3 est une vue plongeante avec écorché de la structure. La fig.4 est une coupe en plan d'un volet mobile,montrsnt les limites de sa mobilité par les cloisons qui l'entourent et son ressort de rappel. La fig.5 est une vue perspective d'un axe et d'un pivot de volet mobile. Les figs. 4 et 5 sont à une echelle moitié de celle des figs. 1 , 2 , 3 elle même non formulable étant donné le nombre de modules possibles. La structure envisagée,selon l'invention,comporte un plancher 1,2,3 ,un toit 1,2,3 (fig.2 et 3),x parois 4 et x volets 7 (fig. 1) (x égale 16 dans l'exemple). Le plancher et le toit sont constitués chacune l'extérieur vers l'intérieur,d'une couronne l,d'un tronc de cône 2;et d'un cercle central 3 (figs. 2 et 3 ). a)la couronne 1 a pour grand diametre celui de la structure elle-même, D ,pour petit diamètre D'déterminé par la longueur des parois(D' = 4#D dans l'exemple) (fig. 2). T b)le tronc de cône 2 a comme diamètre ,comme petit diamètre d ,diametre du rotor,comme hauteur H - h (d = D , h = H dans 1' exemple) ( fig. 2 ). c)le cercle central 3 a pour diamètre Les cloisons 4 ,équidistantes entre elles,sont situees chacune dans un plan tangent à la buse de fixation 5 des aubes 6 du rotor (fig. l).Leur fixation au plancher et au toit peut se faire par rivetage ,soudure ou boulonnage et leur forme est déterminée par la forme du tronc de cône 2 (fig. 2). Chaque volet libre s'srticule autour d'un axe 8 dont les extrémités pivotent en au bord de la partie 1 du toit et du plan es -cher.Ces pivots sont situés à égale distance des arêtes extérieur 10 des deux clois ons qui les entourent .@figs. 4 et 5 ). Chaque volet 7 ayant une largeur supérieure à cette distance, est donc appele,selon le vent,à avoir sa mobilité à gauche et à droite limitée par ces cloisons (fig. 4). Un ressort souple (ou plusieurs,selon H)sans tension dans la position médiane et rattachant chaque volet à l'arête intérieure 41 de sa cloison ae aroite,est destiné à limiter ses battements anarchiques.Enfin,le tour de 13 structure fixe est habillé d'un grillage 13 arrétant ce qui,par inaavertsnce ou poussé par le vent,risquerait aly pénétrer (fig.3). L'invention trouvera son usage lorsqu'il sera trop dangereux ou trop couteux d'utiliser une turbine à la dimension de la sur -face disponible.Elle permettra d'utiliser une turbine beaucoup plus petite,diamètre et hauteur,ce qui impliquera des vitesses angulaires acceptables,tout en conservant la majeur partie de la surface de captation,donc un même rendement brut.Le problème du retour des aubes se trouvant en même temps résolu. La structure pouvant être éventuellement assemble sur place par l'utilisateur lui même,par rivetage ou boulonnage,pourrs être l'objet d'une fabrication en série des cloisons,volets,plan- -chers et toits,ces derniers en plusieurs morceaux,et celà sui -vant les différents modules impliques par les turbines existan -tes. Son usage conviendra à toutes les échelles d'utilisation du vent,inuividuelles ou collectives,pour la remontée de l'eau, la fabrication de l'électricité,ou tout autre emploi utilitaire. La structure fixe à tuyères sera surtout utile sur les sites ou le vent n'est pas rapide. REVENDICATIONS l...Structure fixe de captation du vent associable,aux turbi -nes à air,caracterisee par un toit et un plancher,tous deux globalement circulaires,des volets mobiles et de cloisons déterminant des tuyeres coniques. 2...Structure ,selon la revendication l,caractérisée par la partie conique du toit et du plancher ,(2). 3...Structure,selon les revendication 1 et 2,caractérisée par le fait que les tuyères coniques ont leur forme déterminé par des cloisons verticales rayonnantes (4),fixées perpendiculai -rement entre les parties coniques (2) du toit et du plancher. 4...Structure,selon la Pevendication 3,caractérisée par le fait que les cloisons (4) sont situées dans un plan tangent à la buse de fixation (5) aes aubes (6) du rotor. 5...Structure,selon la revenctication l,caractérisée par usage de volets mobiles (7) dont la course est limitée par l'arête verticale extérieure (10) des cloisons (4) et par des ressorts (12) sans tension en position médiane. 6...Structure,selon la revendication 3,caractérisée par ,l'échap #pement de l'air usé par les tuyères arrieres. 7...Structure,selon la revendication l,caractérisée par l'uti- -lisation,sur toute sa hauteur,d'un grillage protecteur.