Brevet FR2561316A1 — publié le 19850920

La présente invention a pour objet un système transformateur d'énergie méca- nique applicable, notamment, aux éoliennes En l'état actuel de la technique, les éoliennes les pius sophistiquées ne fonctionnent que par vent fort, la transformation de l'énergie mécanique en élec- tricité est la plus courante mais son accumulation et sa restitution sont coateuses, son utilisation sous une autre forme, thermique, frigorifique, etc., cause un gaspillage regrettable. Le système transformateur, objet de la présente invention, comporte ssen- tiellement un compresseur à partir duquel l'énergie mécanique recueillie par le rotor de l'éolienne est transaise par des moyens pneumatiques et hydrauliques et transformée en énergie thermique, frigorifique et, aussi, électrique, grace à un moto-alternateur pneumatique Selon un mode de réalisation préféré mais non exclusif de la présente inven tion, le compresseur, du type multi-cylindres, a son axe vertical et comporte un bloc-cylindres rotatif avec ses pistons et son eabiellage. Des paliers de guidage dudit bloc rotatif sont organisés de part et d'autre de celui-ci. Le bloc rotatif précité est immergé dans un fluide caloporteur contenu dans un bac-chaudière relié à un accumulateur thermique Solidaire d'une poulie à rSduc- teur incorporé à plusieurs vitesses et qui fait également fonction d'embrayage, de limiteur de couple et d'inverseur, et qui est reliée par courroie d l'arbre de 1' éolienne, ledit bloc rotatif tourne dans le bac-ehaudière eapli de fluide. La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera bien con- prendre comment l'invention peut être réalisée, elle est donnée à titre d'exemple non-limitatif, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de celle-ci. La Fig. 1, est une vue en coupe schématique du compresseur immergé et de sa poulie d'entrainement à réducteur incorporé, La Fig. 2, est le schéma de l'ensemble du système transformateur avec ses différents organes d'accumulation, transport, transformation et utilisation de l'énergie recueillie et leurs liaisons pneumatiques et hydrauliques. Le compresseur selon l'invention, illustré par la Fig. 1, se compose d'un bloc-cylindres rotatif en étoile (1) avec ses pistons (2) et ses bielles (3), organisé autour d'un vilebrequin (4) et muni de deux arbres creux (5j et (6) et guidé par des paliers (7) et (8) solidaires du bae-ehaudibre (9) contenant le fluide caloporteur dans lequel ce bloc rotatif (d) est immergé. L'air est aspiré par les orifices (10) et refoulé par l'arbre creux (6) muni du joint tournant (11). L bloc-cylindres rotatif (i) est solidaire de la poulie h réducteur incor poré (12), sa vitesse est directeient proportionnelle b celle de l'arbre de l'éo- lienne. Un pignon planétaire (13), participant de la poulie (12) est fixé à 1' extrémité supérieure du vilebrequin (4). La rotation de l'ensemble planétairevilebrequin (4-l)) est engendrée par l'immobilisation de l'un des planétaires (14) ou (15) au moyen des disques-freins (16) ou (17) montés sur leurs moyeux (18) ou (19). L'air comprimé sortant par la tubulure (20) alimente trois éléments a) le réservoir (21) dont il chasse le fluide vers l'accumulateur (22) provocant ainsi le soulèvement du piston lesté (23) b) le tube de RANQUE (24) contrôlé par l'électrovanne (25). Alimenté tangentiellement en air comprimé, cedit tube de TRINQUE divise le débit d'air en deux flux distincts : l'un, centrifugé contre la face interne dudit tube est comprimé et réchauffé puis, dirigé vers le chauffe-eau (26), l'autre, axial, est détendu et refroidi puis, dirigé vers la chambre froide (27). c) le moto-alternateur (28) contrôlé par une électrovanne (29). Véhiculé par la rotation du bloc-cylindres (1), le fluide caloporteur contenu dans le bac-chaudière (9) en sort par la tubulure (30), cède ses calories à l'accumulateur thermodynamique (31) en circulant dans la double paroi (32) de celui-ci et retourne au bac-chaudière (9) par la tubulure (33). Ledit accumulateur (31) contient en sa partie centrale (34) un produit à modification de structure, apte à absorber et à restituer la chaleur correspondant å l'énergie nécessaire à -ou résultant de- la transformation de sadite structure. Ce produit est judicieusement choisi en fonction de la gamme des températures d'utilisation prévues. Le fluide caloporteur est aussi dirigé vers un circuit utilisateur tel que, par exemple, le chauffage direct de locaux par radiateurs ou autres moyens. La poulie réductrice (12) est du type à train hypocycloIdal, elle peut avantageusement être celle décrite dans la demande de Brevet français N2 83/08133. Le fonctionnement du système qui vient d'être décrit est le suivant l'arbre de l'éolienne entraine la poulie (12) et le bloc-cylindres rotatif (1) qui lui est solidaire et est immergé dans le bac-chaudière (9) dont il échauffe et véhicule le fluide caloporteur vers des moyens d'accumulation thermique (31-32-34) ainsi que vers un circuit d'utilisation d'un type connu en soi.Selon un mode de réalisation préféré du système, l'accumulateur est du type thermodynamique car il met en oeuvre la chaleur latente de transformation du produit acculateur, par l'effet du freinage de l'un des -planétaires (14) ou (15), la poulie (12) entraîne le vilebrequin (4) à une certaine vitesse relative par rapport à la sienne qui est aussi celle du bloc-cylindres (1) et, provocant le mouvement des pistons (2) dans lesdits cylindres aspire l'air extérieur et l'envoie comprimé vers des moyens d'accumulation et Ters des moyens d'utilisation tels qu'un motoalternateur pneumatique, qu'un tube de RANQUE par lequel il chauffe l'eau d'un chauffe-eau et refroidit une chambre froide. Le choix de la vitesse du vilebrequin est déterminé tant en fonction de la vitesse du vent qu'en fonction des besoins de l'utilisation. Ce choix peut entre d vomatisé par des moyens connus en soi. Le système objet de la présente invention a l'avantage d'offrir plusieurs formes d'utilisation de l'énergie recueillie, précisément B l'endroit où elles peuvent être utilisées avec le maximum d'efficacité et évite les pertes d'énergie en rationalisant sa mise en oeuvre. Cedit système est organisé pour récupérer ses propres pertes et utilise des moyens simples et fiables tels, par exemple, le tube de RANQUE. L'énergie pneumatique qui alimente cet élément peut Otre rEser- vée uniquement pour utiliser les excès : l1électrovanne serait alors asservie à un contact situé sur le piston lesté (23) de l'accumulateur (22). L'exemple représenté illustre un mode de réalisation préféré de l'invention mais il n'est nullement limitatif. En particulier, l'éolienne b axe vertical a été choisie, en dépit de ses performances moindres, en raison de sa souplesse d'utilisation : fonctionnement par vent faible, orientation permanente, accessibilité aisée pour sa jonction au présent système, sont des éléments positifs d'un coefficient global d'efficacité intéressant. De m8ne le compresseur immergé dans le fluide caloporteur peut Outre du type à barillet, les cylindres étant parallèles à son arbre, ou encore du type à palettes plusieurs étages reliés en série. Tous les éléments peuvent Entre organisés pour astre associés à une éolienne h axe horizontal. Le domaine d'applicationde la présente invention est vaste car c'est celui de toutes les activités consommatrices d'énergie : domestiques, industrielles, commerciales, collectives, etc.. RIVENDICATIOlS 1) Système transformateur d'énergie mécanique applicable, notamment, aux éoliennes, composé de moyens aptes k recevoir, transformer, utiliser, accumuler et restituer l'énergie et à récupérer les pertes des différentes phases du mode oFératoire, caractérisé en ce qu'il comporte un compresseur, formé éventuellement mais non obligatoirement d'un bloc-cylindres rotatif en étoile (1), immergé dans un bacchaudière (9) emploi d'un fluide caloporteur qu'il réchauffe tant par l'énergie transiise par son mouvement que par celle de l'échauffement du corpedudit compresseur qui résulte de son travail de compression de l'air, en ce que ledit fluide caloporteur, véhiculé par la rotation du compresseur dans le bac-chaudière (9), est dirigé vers un accumulateur (31, 32. 34) et/ou vers des moyens d'utilisation, en ce que l'air comprimé fourni par le compresseur est dirigé vers un accu mulateur (22, 23), vers un tube de RÂNQUE (24) puis vers un chauffe-eau (26) et une chambre froide (27) et aussi vers un motoalternateur pneumatique (28), en ce que le corps du compresseur est solidaire d'une poulie A réducteur incorpore (12) qui permet de faire tourner l'arbre ou vilebrequin (4) du compresseur å des vitesses judicieusement choisies en fonction de la vitesse du vent et/ou des besoins de l'utilisation. 2) Système transformateur d'énergie mécanique suivant revendicatisn 1, caracté- risé en ce que la poulie (12) a au moins deux vitesses et associe k sa fonction de réducteur celles d'embrayage, de limiteur de couple et d'inverseur. 3) Système transformateur d'énergie mécanique suivant revendication 2, caractérisé en ce que la poulie (12) B réducteur incorporé est du type hypocycloïdal, 4) Système transformateur énergie mécanique suivant l'une quelconque des r vendications précédentes, caractérisé en ce que le compresseur est du type i barillet, les cylindres étant parallèles à son arbre. 5) Système transformateur d'énergie mécanique suivant revendication 2, ou re vendication 3, caractérisé en ce que le compresseur est du type à palettes b plusieurs étages reliés en série. 6) Système transformateur d'énergie mécanique suivant l'une quelconque des re Yendieations précédentes1 caractérisé en ce qu'il est organisé pour clore associé å une éolienns à axe horizontal ; l'exemple dessiné est h axe vertical. 7) Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accumulateur (31,32, )4) est du type thermodynamique car il met en oeuvre la chaleur latente de trsnsfor atisn du produit récepteur de la chaleur. ss) Système suivant l'uns quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accumulateur d'air comprimé (22, 23) est hydraulique b pistou lesté.