Brevet FR2574490A2 — publié le 19860613

FR 2574490 A2 19860613 FR 8418860 A 19841207 Le brevet principal a 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 solidai- res d'un axe de rotation, symétriques par rapport audit axe de rotation, présentant chacune une section hyperboloïdale, 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. La présente demande de certificat d'addition a pour objet une variante de réalisation de l'invention. Conformément à une caractéristique de l'invention, la turbine est combinée avec une turbine de type Darrieus comme turbine de démarrage de cette dernière par montage sur un axe de rotation commun, la turbine de type Darrieus étant solidarisée avec l'axe de manière définitive, et la turbine de démarrage étant solidarisée avec l'axe de manière fixe ou de manière intermittente par un dispositif de liaison commandé ou à actionnement automatique, et en ce que la turbine de démarrage est montée intérieurement ou extérieurement à la turbine de Darrieus. 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 les figures 1 à 3 sont des vues en élévation de différents montages possibles des deux turbines, et les figures 4 à il sont des vues analogues aux figures 1 à 3 de différents modes de réalisation possibles de la liaison entre les turbines. Conformément à l'invention, et comme le montrent plus particulièrement, à titre d'exemple, les figures 1 à 10 des dessins annexés, une turbine 7 constituée, conformé ment au brevet principal, par deux aubes en volume 1 solidaires d'un axe de rotation 2 et symétriques par rapport audit axe 2, est combinée avec une turbine 8 de type Darrieus comme turbine de démarrage de cette dernière par montage sur un axe de rotation commun 2'. La turbine 8 est montée de manière fixe sur l'axe 2', c'est-à-dire solidaire en rotation, tandis que la turbine 7 servant au démarrage est solidaire de l'axe 2' de manière fixe ou de manière intermittente par l'intermédiaire d'un dispositif de liaison, qui peut être, soit commandé, soit à actionnement automatique. La turbine 7 peut être montée à l'intérieur de la turbine 8 (figure 1) ou à l'extérieur de cette dernière, à savoir au-dessus (figure2) ou en dessous (figure 3). Dans ces cas de figure, la liaison entre la turbine 7 et l'axe 2' est une liaison fixe. Un tel mode de réalisation permet d'abaisser considérablement la vitesse de vent nécessaire pour entraîner une turbine de Darrieus et d'augmenter simultanément le rendement énergétique de la turbine 7, qui joue, en outre, le rôle de frein pour la turbine 8 en cas de très grandes vitesses de vent, de sorte que la turbine 8 ne peut pas atteindre sa vitesse critique. Conformément à une caractéristique de l'invention, non représentée aux dessins annexés, la liaison entre l'axe 2 de la turbine 7 et l'axe commun 2' est réalisée au moyen d'un embrayage centrifuge. Ainsi, un démarrage de la turbine 8 est rendu possible même par vent faible, et dès atteinte de la vitesse de fonctionnement optimale de la turbine 7, la turbine de Darrieus 8 est désolidarisée de la turbine 7 par l'embrayage. Dans un tel mode de réalisation, seule la turbine 8 est raccordée à un dispositif de production d'énergie. La figure 4 représente une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle la liaison entre la turbine 7 et l'axe 2' de la turbine 8 est une liaison intermittente à actionnement automatique formée par un dispositif à roue libre 9, dont la roue d'entraînement est solidaire de l'axe 2 de la turbine 7 et dont le cliquet est solidaire de l'axe 2'. La figure 5 représente une variante de réalisation, dans laquelle la liaison intermittente à actionnement auto matique est constituée, d'une part, par un dispositif å roue libre 9 servant au démarrage, et, d1autre part, par un embrayage centrifuge 10 rétablissant une liaison entre les turbines 7 et 8 dès atteinte d'une vitesse de fonctionnement critique de la turbine 8 en vue de son freinage. Ainsi, la turbine 7 permet le démarrage de la turbine 8 au moyen du dispositif 9, puis son fonctionnement Indépendant, et ltem- brayage centrifuge 10 est enclenché lors d'un dépassement de la vitesse de rotation maximale prédéterminée, de sorte que la turbine 7 freine la turbine 8. Selon une autre caractéristique de l'invention, la liaison de freinage entre la turbine 8 et la turbine 7 peut également être commandée et s'effectuer au moyen d'un embrayage électromagnétique actionné par le courant d'un générateur ou un courant d'une batterie auxiliaire, la mise en action étant commandée par un anémomètre, par un tachymètre, ou par un autre dispositif de commande à une vitesse de vent ou de rotation prédéterminée. La liaison intermittente entre les deux turbines 7 et 8 peut également être réalisée au moyen d'aimants permanents 11 montés sur les axes 2 et 2', sans contact entre eux, et solidaires de ces derniers (figure 6). Par ce mode de réa- lisation, l'entraînement de la turbine 8 par la turbine 7 est assuré au démarrage, et dès atteinte dek vitesse de rotation maximale de la turbine 7 la turbine 8 peut continuer à vitesse accélérée, aucune pièce de liaison physique ne la reliant à ladite turbine 7. La figure 7 représente une variante de-réalisation de l'invention, dans laquelle la liaison intermittente entre les turbines 7 et 8 est réalisée au moyen de deux groupes d'aimants 12 et 13 coopérant avec un dispositif de raccordement centrifuge 14, le groupe d'aimants 12 étant avantageusement des aimants permanents et servant au démarrage, alors que le groupe d'aimants 13 est, de préférence, un groupe d'aimants excités coopérant avec le dispositif de raccordement 14 pour le freinage et actionnés par un anémomètre, par un tachymètre, ou par un autre dispositif de commande à une vitesse de vent ou de rotation prédéterminée. Selon une variante de réalisation de la figure 7 > non représentée, la liaison intermittente entre les turbines 7 et 8 peut être réalisée au moyen de deux groupes d'aimants 12 et 13 coopérant ou non avec un dispositif de raccordement centrifuge 14 pour le freinage, ces aimants étant actionnés par un courant d'une batterie annexe qui est commandé par un anémomètre, par un tachymètre, ou par un autre dispositif de commande à une vitesse de vent ou de rotation pr-édéterminée. Dans un tel mode de réalisation le raccordement entre les turbines 7 et 8 et leur désacouplement peuvent entre effectués par simple excitation des aimants ou en coupant cette excitation. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, et comme le montre la figure 8, l'axe 2' solidaire de la turbine de Darrieus -8 est avantageusement muni d'un stator 15 dtun générateur électrique et l'axe 2 de la turbine 7 montée à rotation libre sur l'axe 2' est muni du rotor 16 dudit générateur, un dispositif à roue libre (non représenté) pouvant assurer la liaison des deux turbines au démarrage, la vitesse différentielle des turbines produisant en régime de fonctionnement normal de l'énergie électrique directement utilisable. Il est également possible de prévoir que l'axe 2', qui est solidaire de la turbine de Darrieus 8, est avantageusement muni d'un stator 15 d'un générateur électrique et l'axe 2 de la turbine 7, qui est montée à rotation libre sur l'axe 2', est muni du rotor 16 dudit générateur, la liaison des deux turbines 7 et 8 étant assurée grâce à un courant d'excitation provenant d'une batterie (non représentée) et commandé par un anémomètre, par un tachymètre, ou par un autre dispositif de commande à une vitesse de vent ou de rotation prédéterminée. En régime de fonctionnement normal, la vitesse différentielle des turbines 7 et 8 produit alors une énergie électrique directement utilisable. La figure 9 représente une autre variante de réalisation de la combinaison de turbines suivant la figure 8, dans laquelle le courant produit par le générateur formé par l'en semble stator 15 et rotor 16 excite un générateur 17 à excitation variable, intégré ou non à l'ensemble de turbines. Enfin, la figure 10 représente une autre variante de réalisation de l'invention7 dans laquelle le courant électrique produit par l'ensemble stator 15 et rotor 16 est destiné à actionner un embrayage électrique 18 de liaison de la turbine 7 avec l'axe 2 de la turbine 8 et/ou un frein électrique 19 monté sur l'axe 2' pour le freinage de la turbine 8, l'embrayage 18 étant actionné par l'intermédiaire d'un déclencheur réagissant à un seuil de courant ou de puissance fournie donné, à savoir un seuil inférieur, et le frein étant actionné par ce même déclencheur ou par un deuxième déclencheur dès atteinte d'un seuil de courant ou de puissance supérieur prédéterminé. Il est également possible, comme le montre la figure 11, de réaliser la liaison intermittente entre les turbines 7 et 8 au moyen d'un disposistif centrifuge à contacts 20 solidaire de l'axe 2 de la turbine de démarrage 7 et combiné avec un embrayage. Ce dispositif 20 débraye la liaison entre les turbines 7 et 8 à une vitesse de rotation prédéterminé et ses contacts mettent alors en circuit une batterie annexe 21, dont le courant sert à l'excitation d'un générateur 22, dont le stator est solidaire de l'axe 2' de la turbine 8 et dont le rotor est solidaire de ladite turbine 8. En service, le générateur 22-recharge la batterie annexe 21. Conformément à une autre carastéristique de l'invention, les turbines 7 et 8peuvent être munies d'éléments Iumineux sous forme de lampes ou de signaux, intégrés à l'ensemble de la turbine ou à un de ses éléments, et dont l'alimentation en courant électrique est assurée par un générateur intégré à la turbine ou entraîné par celle-ci. Un tel mode de réalisation s'avère particulièrement intéressant dans le domaine de la signalisation ou de la décoration, aucune source annexe de courant n'étant nécessaire. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser une combinaison de turbines permettant l'obtention de puissances considérables, tout en limitant les vitesses de rotation extrêmes supérieures. Les modes de réalisation selon l'invention permettent notamment de réaliser des dispositifs de signalisation ou de décoration intégrant des luminaires, ou des lampes à éclairs. 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 5 ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. - R E V E N D I C A T I O N S - 1, Turbine de captation de l'énergie de fluides en mouvement, en particulier de l'énergie éolienne, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 du brevet principal, caractérisée en ce qu'elle est combinée avec une turbine (8) de type Darrieus comme turbine de démarrage de cette dernière par montage sur un axe de rotation commun (2g), la turbine (8) de type Darrieus étant solidarisée avec l'axe (2') de maniere définitive, et la turbine (7) de démarrage étant solidarisée avec l'axe (2') de manière fixe ou de manière intermittente par un.dispositiF de liaison commandé ou à actionnement automatique, et en ce que la turbine de démarrage (7) est montée intérieurement ou extérieurement à la turbine de Darrieus (8). 2. Turbine, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison entre l'axe (2) de la turbine (7) et l'axe commun (2') est réalisée au moyen d'un embrayage centrifuge. 3. Turbine > suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison entre la turbine (7) et l'axe (2') de la turbine (8) est une liaison intermittente à actionnement automatique formée par un dispositif à roue libre (9), dont la roue d'entrainement est solidaire de l'axe (2) de la turbine (7) et dont le cliquet est solidaire de l'axe (2'). 4. Turbine, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison intermittente à actionnement automatique est constituée, d'une part, par un dispositif a roue libre (9) servant au démarrage, et, d'autre part, par un embrayage centrifuge (10) rétablissant une liaison entre les turbines (7) et (8) dès atteinte d'une vitesse de fonctionnement critique de la turbine (8) en vue de son freinage. 5. Turbine > suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la liaison de freinage entre la turbine (8) et la turbine (7) est commandée et s'effectue au moyen d1un embraya geélectromagnétique actionné par le courant d'un générateur ou un courant d'une batterie auxiliaire, la mise en action étant commandée par un anémomètre, par un tachymètre ou par un autre dispositif de commande à une vitesse de vent ou de rotation prédéterminée. 6. Turbine, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison intermittente entre les turbines (7 et 8) est réalisée au moyen de deux groupes d'aimants (12 et 13) coopérant avec un dispositif de raccordement centrifuge (14), le groupe d'aimants (12) étant avantageusement des aimants permanents et servant au démarrage, alors que le groupe d'ai- mants (13) est, de préférence, un groupe d'aimants excités coopérant avec le dispositif de raccordement (14) pour le freinage et actionnés par un anémomètre, par un tachymètre, ou autre dispositif de commande à une vitesse de vent ou de rotation prédéterminée. 7. Turbine, suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la liaison intermittente entre les turbines (7 et 8) est réalisée au moyen de deux groupes d'aimants (12 et 13) coopérant ou non avec un dispositif de raccordement centrifuge (14) pour le freinage et actionnés par un courant d'une batterie annexe, le courant étant commandé par un anémomètre, par un tachymètre, ou par un autre dispositif de commande à une vitesse de vent ou de rotation prédéterminée. 8. Turbine, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'axe (2') solidaire de la turbine de Darrieus (8) est avantageusement muni d'un stator (15) d'un générateur électrique et l'axe (2) de la turbine (7) montée à rotation libre sur l?axe (2') est muni du rotor (16) dudit générateur, un dispositif à roue libre pouvant assurer la liaison des deux turbines au démarrage, la vitesse différentielle des turbines produisant en régime de fonctionnement normal de l'énergie électrique directement utilisable. 9. Turbine, suivant la revendication 8, caractérisée en ce que l'axe (2') solidaire de la turbine de Darrieus (8) est avantageusement muni d'un stator (15) d'un générateur électrique et l'axe (2) de la turbine (7) montée à rotation libre sur l'axe (2') est muni du rotor (16) duditgénérateur, un courant d'excitation provenant diune batterie et commandé par un anémomètre, par un tachymètre, ou par un autre dispositif de commande à une vitesse de vent ou de rotation prédéterminée assurant la liaison des deux turbines au démarrage, la vitesse différentielle des turbines produisant en régime de fonctionnement normal de l'énergie électrique directement utilisable. 10. Turbine, suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le courant produit par le générateur formé par l'ensemble stator tel5) et rotor (16) excite un générateur (17) à excitation variable, intégré ou non à l'ensemble de turbines. 11. Turbine, suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le courant électrique produit par l'ensemble stator (15) et rotor (16) est destiné à actionner un embrayage électrique (18) de liaison de la turbine (7) avec l'axe (2') de la turbine (8) et/ou un frein électrique (19) monté sur l'axe (2') pour le freinage de la turbine (8), l'embrayage (18) étant actionné par l'intermédiaire d'un déclencheur réagissant à un seuil decourant ou de puissance fournie donné, à savoir un seuil inférieur, et le frein étant actionné par ce mdme déclencheur àu par un deuxième déclencheur dès attente d'un seuil de courant ou de puissance supérieur prédéterminé. 12. Turbine > suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison intermittente entre les turbines (7 et 8) est réalisée au moyen d'un- dispositif centrifuge à contacts (20) solidaire de l'axe (2) de la turbine de démarrage (7) et combiné avec un embrayage, le dispositif centrifuge (20) débrayant, à une vitesse de rotation prédéterminée, la liaison entre les turbines (7 et 8), et ses contacts mettant alors en circuit une batterie annexe (21), dont le courant sert à l'excitation d'un générateur (22), dont le stator est solidaire de l'axe (2') fixe de la turbine (8) et dont le rotor est solidaire de ladite turbine (8), ce générateur (22) rechargeant, en service, la batterie annexe (21). 13. Turbine, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les turbines (7 et 8) sont munies d'éléments lumineux sous forme de lampes ou de signaux, intégrés à l'ensemble de la turbine ou à un de ses éléments, et dont l'alimentation en courant électrique est assurée par un générateur intégré à la turbine ou entraîné par celle-ci.