Brevet FR2543620A1 — publié le 19841005

La présente invention concerne un dispositif éolien comportant une pluralité de rouleaux pour transformer l'énergie d'un fluide en mouvement,en énergie électrique. On connait depuis longtemps le principe fonctionnel de l'éolienne. De nombreux dispositifs ont déjà cherché à en augmenter la puissance utile en multipliant les éléments capteurs et à augmenter le rendement en orientant convenablement les capteurs, par rapport à la direction du vent. Mais dans le plus grand nombre de dispositifs connus à ce jour, les rouleaux ou turbines, ou de façon générale les éléments capteurs sont placés verticalement, ceux-ci présentent l'inconvénient de ne pas être extensibles en hauteur en raison du déséquilibre trop important des efforts s'appliquant aux extrémités d'un même axe de rotation. Afin de supprimer cet inconvénient, dans d'autres dispositifs les éléments capteurs sont disposés horizontalement mais leur axe de rotation a même direction que le déplacement du fluide. Conformément à l'invention, le dispositif éolien comporte une pluralité de rouleaux et il se caractérise en ce que les axes des rouleaux sont disposés horizontalement et perpendiculairement par rapport à la direction du vent, et en ce que les axes sont montés à rotation sur un cadre qui est d'une part articulé par rapport à une base par un moyen d'articulation disposé à la partie inférieure dudit cadre, et d'autre part soutenu à sa partie supérieure par un moyen de réglage en hauteur muni de moyens d'indexage. En outre l'ensemble du cadre (portant les rouleaux) et du chassis, est mobile en rotation autour d'un axe vertical. Le dispositif est donc orientable, en fonction de la direction du vent, et d'inclinaison réglable. Dans ce modèle d'éolienne on utilisera la poussée du vent, et non l-'écoulement du fluide. De ce fait, et grace à l'inclinaison donnée à l'éolienne, on obtient une grande stabilité de l'ensemble, ce qui permettra la construction non seulement de petites, mais de très grandes éoliennes : de véritables murs au vent. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après de différents modes de réalisation, faite en réfé rences aux figures annexées dans lesquelles - la figure 1 est une vue schématique latérale du dispositif éolien conforme à l'invention, - les figures 2a et 2b montrent plus particulièrement les détails d'un rouleau du dispositif éolien, - la figure 3 est le détail (A) de la figure 1 montrant des moyens de roulement utilisés pour permettre la rotation du chassis autour d'un axe vertical, - la figure 4 est une vue en bout des auvents latéraux suivant la flèche F de la figure 1, - les figures 5a et 5b montrent le principe de fonctionnement d'un premier mode de réalisation de l'invention, - les figures 6a et 6b montrent le principe de fonctionnement d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, - les figures 7a et 7b montrent le principe de fonctionnement d'un troisième mode de réalisation de l'invention, - les figures 8a et 8b montrent le principe de fonctionnement d'une variante des premier et deuxième modes de réalisation, - la figure 9 est une vue de face partielle du dispositif sans auvents et sans dérive, - la figure 10 est une vue de dessus partielle, sans auvents latéraux et ou les rouleaux ne sont représentés que par leurs axes de rotation. - la figure 11 est le détail (B) de la figure 9. Selon un premier mode de réalisation, le dispositif éolien conforme à l'invention comporte une pluralité de rouleaux tel), mobiles en rotation, dont les axes (2) de rotation sont disposés horizontalement. Les extrémités des axes horizontaux (2) sont portées par un cadre (3). Ledit cadre (3) est lui-même porté par un chassis (4a) (4b) réglable en hauteur. Le chassis (4a) (4b) est lui-meme porté par un socle (5) fixé dans le sol. Le dispositif comporte en outre une dérive (6), des auvents latéraux (7a) (7b) et des auvents transversaux : un auvent frontal (9) inférieur, un auvent frontal supérieur (10). Les éléments capteurs ou rouleaux (1) sont de type classique par exemple à 4 branches de type cuillère. Avantageusement, ainsi que le représentent les figures 2a et 2b, les extrémités des quatre branches peuvent être munies d'une aile (la) disposée tangentiellement, vers l'avant (par rapport au sens de rotation), destinées à augmenter le vide à l'avant des dites branches et ainsi l'écart de pression entre les deux faces d'une même branche. Les axes (2) des rouleaux sont disposés horizontalement pour que les efforts appliqués aux deux extrémités d'un même axe soient équilibrés. Les axes (2) sont en outre disposés de façon à être perpendiculaires à la direction du vent. Les dits axes sont montés à rotation à chaque extrémité par des moyens de roulement (11) et des moyens de fixation (12), de façon tout à fait classique pour l'homme du métier, ainsi que le représente en détails la figure 11. De préférence, tous les axes (2) présentent la même longueur, ainsi le cadre (3) présente sensiblement la forme d'un rectangle, réalisé en profilé métallique approprié. Le chassis portant le cadre (3) se présente de préférence en deux parties : une base non déformable (4a), par exemple carrée, et des moyens de réglage en hauteur (4b). Ces moyens de réglage en hauteur (4b) peuvent être des barres verticales portant des moyens d'indexage (non représentées), ou des glissières en arc de cercle munies de moyens d'indexages (représentées en figure 1), ou des vérins dans le cas de grands appareils. Le cadre (3) est articulé sur la base (4a) du chassis par tout moyen d'articulation (23) situé à la partie inférieure du cadre (3), et porté à sa partie supérieure par les moyens de réglage (4b). Par le réglage des moyens (4b) on peut régler l'angle d'inclinaison ( ) du plan du cadre (3) par rapport -au plan de la base (4a) pour assurer un meilleur rendement de l'appareil. La base (4a) du chassis est mobile en rotation autour d'un axe vertical (24), grâce à des galets (13) ou des moyens équivalents, roulant sur des rails de guidage (14) du socle (5) fixé au sol, selon détails en figures 3 et 10. La dérive (6), de préférence placée centralement à la partie supérieure du dispositif, comme on peut le voir sur les figures 1 et 6, permet au dispositif de se placer automatiquement dans la meilleure position de fonctionnement par rapport au vent, par une rotation appropriée du chassis (4a) (4b) par rapport au socle (5). La forme appropriée de la dérive sera de préférence celle représentée en figure 1. Dans le cas d'un appareil comportant un nombre de rouleaux plus important que celui représenté ici à titre d'exemple, il faudrait orienter le dispositif par un moyen mécanique (moteur) ou hydraulique (vérin). Le dispositif comporte également un ensemble de auvents un auvent frontal inférieur (9), un auvent frontal supérieur (10) de préférence en deux parties pour permettre le passage de la dérive (6), et des auvents latéraux (7a) (7b). La forme appropriée des auvents frontaux ne peut être décrite que par les dessins, on se reportera par conséquent aux figures 1 et 10. La flèche (V) de la figure 1 indique le déplacement de. 1' air. La forme appropriée des auvents latéraux (non représentés en figure 10) est décrite à l'aide de la figure 4, qui est une vue en bout faite suivant la flèche (F) de la figure 1. Cette forme appropriée des auvents permet de créer un vide sous l'appareil, donc un meilleur rendement. Selon ce premier mode de réalisation de l'invention, les rouleaux sont disposés de façon à tourner tous suivant le même sens de rotation. Pour cela, des roues dentées pilotes (15) sont placées entre les roues dentées (16) de deux rouleaux successifs, selon la représentation schématique de la figure 5a et le détail de la figure 11. Selon ce mode de réalisation, la partie d'ut rouleau (RES) qui travaille contre le vent est protégée par la partie (ACT) du rouleau inférieur, du fait de l'inclinaison du dispositif. La transmission du mouvement s'effectue à l'aide d'une courroie entrainant un axe central (17) qui transmet le mouvement à l'alternateur (19) par une liaison roues dentées coniques (18) selon la figure 5b. L'alternateur (19) est ainsi disposé au centre du socle (5) pour ne pas gêner le mouvement de rotation du chassis (4a) par rapport au socle (5). A cet effet, on utilisera pour le branchement électrique et de façon connue en soi, des contacts rotatifs. La description ci-dessus est celle d'un module comportant non limitativement 4 rouleaux. Ce module est conçu spécialement pour permettre de former un mur au vent orientable, soit en mettant bout à bout des modules identiques, soit en les superposant, soit en combinant ces deux arrangements. Une variante de ce deuxième mode de réalisation est représentée schématiquement et partiellement aux figures 8a et 8h, dans ce cas l'entrainement par engrenages est remplacé par un entrainement par courroie. Dans le deuxieme mode de réalisation de l'invention représenté schématiquement et partiellement sur les figures 6a et 6b, le principe de fonctionnement est identique à celui du premier mode de réalisation à ceci près que la liaison avec l'arbre central s'effectue à l'aide d'une vis sans fin entrainée au milieu du rouleau inférieur par une roue dentée (20). L'entrai nement de l'arbre central (17) est réalisé de la même façon que dans les modes de réalisation précédents. Selon le troisième mode de réalisation de la figure 7a, les rouleaux sont en liaison directe par des roues dentées (16). Deux rouleaux successifs tournent donc en sens inverse l'un de l'autre. il faut dans un premier temps placer deux rouleaux en sens contraire. Les déflecteurs (21) (22) placés respectivement sur le deuxième et quatrième rouleau, permettent sous l'action du vent de faire tourner le premier rouleau dans le sens normal de marche et de n'exercer sur le deuxième rouleau qu'une force sur la moitié de son diamètre, et ne pourra de ce fait faire tourner ce deuxième rouleau que dans le sens indiqué en figure 7a. La forme appropriée des déflecteurs ne peut être décrite qu'à l'aide d'une figure, on se reportera en conséqu aux figures 7a et 7b. Cette solution a l'avantage de supprimer les roues pilotes (15) d'o5 diminution des pertes par frottement. Donc le cas des rouleaux tournant en sens inverse l'un par rapport à l'autre on utilise les déflecteurs sur la partie du rouleau tournant contre le vent. Il va de soi que les rouleaux sont l'un par rapport à l'autre légèrement décalés dans le sens de la rotation, pour ne pas présenter tous en même temps la face qui reçoit la poussée du vent, dans le souci de répartir régulièrement la poussée, et déviter des vibrations nuisibles. On ne prévoit pas de système de freinage, le réglage en fonction de la vitesse du vent s'effectue soit par un système automatique d'enclenchement d'un deuxième générateur, soit par l'autoréglage en hauteur du cadre, décrit précédemment. REVENDICATIONS. 1. Dispositif éolien comportant une pluralité de rouleaux (1), caractérisé en ce que les axes (2) des rouleaux (1) sont disposés horizontalement et perpendiculairement par rapport à la direction du vent, et en ce que les axes (2) sont montés à rotation sur un cadre (3) qui est d'une part articulé par rapport à une base (4a) par un moyen d'articulation (23) disposé à la partie inférieure du cadre (3), et d'autre part soutenu à sa partie supérieure par un moyen de réglage en hauteur (4b) muni de moyens d'indexage. 2. Dispositif éolien selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble du cadre (3) portant les rouleaux (1) et le chassis (4a) (4b) est mobile en rotation autour d'un axe vertical (24). 3. Dispositif éolien selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu il comporte une dérive au vent (6) pour orienter automatiquement le dispositif en fonction de la direction du vent. 4. Dispositif éolien selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rouleaux ont tous même sens de rotation. 5. Dispositif éolien selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que deux rouleaux successifs tournent en sens inverse. 6. Dispositif éolien selon la revendication 5, caractérisé en ce qu il comporte des auvents supplémentaires du type des auvents (21) et (22) pour protéger les parties des rouleaux travaillant contre le vent.