Brevet FR2535406A1 — publié le 19840504

La présente invention concerne le domaine des dispositifs capteurs d'énergie, en particulier des turbines éoliennes, et a pour objet une turbine de captation de l'énergie de fluides en mouvement, en particulier de 1'é- nergie éolienne. Il existe actuellement divers types de capteurs pour l'énergie éolienne, qui se présentent sous forme de turbines munies d'aubes montées sur un axe et reliées ou non entre elles par un canal de passage de l'air. Ces turbines connues permettent l'obtention de résultats acceptables mais présentent, cependant, un faible rendement dû à leur forme. En effet, les aubes de ces turbines sont généralement constituées par des surfaces semi-cylindriques assemblées entre elles sur l'axe de rotation, avec un décalage correspondant à la section d'entrée du fluide dans lesdites aubes, de sorte que leur volume utile est relativement important pour une section d'aube donnée, e t que leur coefficient de trainée est élevé. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet une turbine de captation de l'énergie de fluides en mouvement, en particulier de l'énergie éolienne, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée par deux aubes en volume solidairf d'un axe de rotation, symétriques par rapport audit axe de rotation, présentant chacune une section plane hyperbo loidale, qui s'étend avantageusement sur un angle au centre légèrement inférieur à 1800, et une section droite sensiblement elliptique en projection plane, ces aubes étant assemblées entre elles avec décalage au niveau de leur plan de jonction, de manière à réaliser deux ouvertures en forme de croissant dont les extrémités se rétrécissent pour former un canal de section semi-circulaire à chaque point de jonction entre les sections. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation frontale d'une turbine conforme à l'invention la figure 2 est une vue en plan et en coupe de la turbine suivant la figure l ; la figure 3 est une vue en perspective, à plus grande échelle, de la turbine, et la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'une variante de réalisation de l'invention. Conformément à l'invention, et comme le montrent plus particulièrement, à titre d'exemple, les figures 1 et 2 des dessins annexés, la-turbine de captation de l'éner- gie de fluides en mouvement, en particulier de l'énergie éolienne, est essentiellement constituée par deux aubes en volume 1 solidaires d'un axe de rotation 2, et symé triques par rapport audit axe 2. Chaque aube 1 présente avantageusement une section plane hyperboloîdale (figure 2) qui s'étend avantageusement sur un angle au centre légèrement inférieur à 1800, et une section droite sensiblement elliptique en projection plane. Ces aubes 1 sont assemblées entre elles avec déca lage au niveau de leur plan de jonction, de manière à réaliser deux ouvertures 3 en forme de croissant, présen tant chacune à ses extrémités des rétrécissements 4 formant chacun un canal de section semi-circulaire débouchant à l'intérieur du volume délimité par les aubes 1. La turbine ainsi obtenue est constituée par un en semble de courbes mathématiques partant, soit d'un cercle, soit d'une ellipse, permettant la réalisation d'aubes de forme très aérodynamique et donc un rendement élevé. Conformément à une caractéristique de l'invention, la surface intérieure de chaque aube 1 se rétrécie en continu vers l'intérieur de manière à augmenter la vitesse du fluide en mouvement dans la turbine. Du fait que chaque aube 1 est constituée par une portion de spirale de forme hyperbololdale s'étendant en section horizontale sur une portion de surface présentant un angle au centre de préférence légèrement inférieur à 180 , le fluide contenu à l'intérieur de -la turbine peut s'échapper de manière correcte. En outre, comme le montre la figure 3, du fait que les aubes 1 ne s'étendent pas sur un angle de 180 , un angle aigu existe entre le plan passant par l'extrémité éloignée de l'axe 2 de l'une des aubes 1 et l'extrémité proche dudit axe 2 de l'autre aube 1, de sorte que le passage d'air dans la sortie du fluide de la turbine est favorisé. Conformément à une variante de réalisation de l'invention, non représentée aux dessins annexés, il est également possible de réaliser une turbine dont les aubes s'étendent sur un angle au centre de 180 . En outre, à encombrement égal, la turbine conforme à l'invention présente un canal 5 d'écoulement du fluide nettement plus grand que celui des turbines existantes de ce type, et du fait que son diamètre est plus grand que celui d'une turbine de section verticale carrée ou rectangulaire correspondante, le couple moteur est plus important. Enfin, les volumes en rotation des aubes 1 présentant une forme aérodynamique très favorable, donc un faible coefficient de traînée, le rendement de la turbine est nettement amélioré par rapport à celui des turbines existantes de ce type. La turbine conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante L'air pénètre dans une ouverture 3 entre deux aubes 1 et exerce une pression sur la face intérieure de l'aube correspondante, sur laquelle il est mis en turbulence de sorte que la vitesse ainsi acquise à l'intérieur du volume de la turbine permet une réaction sur la face intérieure opposée de l'autre aube avant de s'échapper par l'ouverture 3 de cette dernière. Ce mouvement de l'air dans la turbine a donc pour effet de faire tourner cette dernière autour de son axe, les effets de réaction et d'augmentation du couple dus à la forme des aubes permettant une amélioration du rendement. Selon une autre caractéristique de l'invention, la turbine peut être munie, dans son volume intérieur, au niveau de la liaison entre les aubes 1, intégrés aux parties jointives, du ou des paliers de l'axe de rotation, d'un générateur électrique, ou d'un autre élément mécanique, électrique ou électronique. De même, la turbine peut être munie, dans son volume intérieur, d'un élément lumineux sous forme de signal ou de lampe. Un tel mode de réalisation permet l'obtention de turbines éoliennes à usage de signalisation, ou avantageusement artistique ou de décoration. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, et comme le montre la figure 4, la surface des aubes 1 peut être pourvue de piles photovoltalques 6, réparties à l'extérieur et en partie à l'intérieur des aubes, avantageusement intégrées dans la masse de leur corps, et fournissant-une énergie électrique supplémentaire. Bien entendu, l'invention a été décrite sous forme d'une turbine éolienne. Cependant, cette turbine peut également fonctionner avec d'autres fluides, en particulier avec de l'eau. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par-substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Turbine de captation de l'énergie de fluides en mouvement, en particulier de l'énergie éolienne, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée par deux aubes en volume (1) solidaires d'un axe de rotation (2), symétriques par rapport audit axe de rotation, présentant chacune une section plane hyperboloidale, qui s'étend avantageusement sur un angle au centre légèrement inférieur à 1800, et une section droite sensiblement elliptique en projection plane, ces aubes (1) étant assemblées entre elles avec décalage au niveau de leur plan de jonction, de manière à réaliser deux ouvertures t3) en forme de croissant dont les extrémités se rétrécissent pour former un canal de section semi-circulaire (4) à chaque point de jonction entre les sections. 2. Turbine, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la surface intérieure de chaque aube (1) se rétrécie en continu vers l'intérieur de manière à augmenter la vitesse du fluide en mouvement dans la turbine. 3. Turbine, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle peut être munie, dans son volume intérieur, au niveau de la liaison entre les aubes (1) intégrés aux parties jointives, du ou des paliers de l'axe de rotation, d'un générateur électrique, ou d'un autre élément mécanique, électrique ou électronique. 4. Turbine, suivant l'une quelconque des revendica tipns 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle peut être munie, dans son volume intérieur, d'un élément lumineux sous forme de signal ou de lampe. 5. Turbine, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la surface extérieure des aubes (1) peut être pourvue de piles photovoltaïques (6), avantageusement intégrées dans la masse de leur corps, et fournissant une énergie électrique supplémentaire. 6. Turbine, suivant la rev-endication 1, caractérisée en ce que les-aubes s'étendent sur un angle au centre de 1800.