Brevet FR2587763A1 — publié le 19870327

La présente invention concerne un aéro-capteur du type panémone, à pression dynamique et statique du vent, capable de transformer l'énergie cinétique de l'air atmosphérique en énergie mécanique, afin d'entraîner soit : une pompe hydraulique à piston à simple ou double effets ; soit un alternateur ou génératrice électrique. Ainsi, dans l'esprit d'économie d'énergie, à utiliser au mieux un élément naturel et gratuit qu'est la force du vent, ce capteur de construction robuste, inaltérable et durable peut être exposé à toutes les intempéries, sous toutes latitudes et climats. Le vent ne pouvant le détruire, principalement vu la mise en rotation de la turbine radialement ou perpendiculairement au sens du vent et vu sa fixation et mobilité sur tripode encré au sol. La turbine peut être dite à pales "poussées" et "tirées" aérodynamiquement d'où meilleur rendement en rotation. A titre de comparaison, les grandes pales des anciens moulins à vent, ou des actuels aérogénérateurs bi-pales ou tri-pales sont trop vulnérables aux rafales et tempêtes par absence de force centrifuge adéquate, évitant leurs rupture par flexion, vrillage par trop d'inertie dû à leur longueur. Les multi-pales des moulins américains, plus courtes et plus larges engendrent une forte traînée, nuisible à la rotation et offre trop de prise par grand vent. Donc la solution est dans le système à rotor ou turbine à roue carénée, captant le vent à la tangente ou radialement, et entre toutes les pales-aubes dans un courant d'air à vitesse maximum sans risque de détérioration. La turbine panémone est très recommandée par sa résistance dans l'adaptation de son principe pour ce capteur. Le brevet américain nO 79 02271 de J.W. KAUFMAN décrit un certain type de capteur éolien, avec plusieurs entrées d'air, répartis diamétralement à l'avant et à l'arrière par de multiples canaux à renvois, d'où perte de charge. La roue n'est pas carénée pour permettre le rejet de l'air à la périphérie, l'énergie du vent n'est pas complètement recueilli, mais plutôt retenu par les turbulences. L'énergie mécanique récupérable en bout d'axe de rotation offre trop de difficultés à être transmise par l'axe d'orientation, même pour un cablage électrique. L'orientation s'il y en a, n'est assuré que par les conduits latéraux, d'où masquage aérodynamique de l'un ou l'autre par vent de travers. La présente invention a pour but de remédier à ces défauts, par un capteuréolien plus efficace que ceux déjà connus, plus fiable, rigide et de haut rendement. D'autres avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante et des figures jointes données à titre illustratif mais non limitatif. La figure 1 montre la vue côté entrée d'air. La figure 2 est la coupe de côté CC' et B B' La figure 3 est la coupe de dessus AA' et CC' La figure 4 est la vue en axe de la roue gauche La figure 5 est la vue en perspective. Ce capteur à axe horizontal est orienté sur sa plate-forme à galets (1) et rail par deux dérives verticales (2 2' et 3 3') par effet girouette. Une manche d'entrée (4) du vent de forme convergente assure l'accélération de la vitesse de l'air, donc une énergie cinétique maximum au niveau du distributeur (5) et à l'entrée des 2 volutes (7 7'). Ainsi, le vent accéléré commence à céder son énergie cinétique simultanément aux deux roues et équitablement sur toutes les pales-aubes (10-10') côté intrados (11) ou concave ; s'enroulant en limaçon dans les volutes (12-12') par force centripète, épuise son énergie dynamique ; dès le passage entre les pales-aubes, côté extrados (13-13') ou convexe, une dépression se crée autour de l'axe de rotation (14-14') et accentué par les tuyènes (16-16') une traction aérodynamique s'opère par pression statique (phénomène de portance en aéronautique) L'air s'échappe en tourbillon, latéralement de part et d'autres du capteur, donc parallèlement à l'axe de rotation A-A' vers les coudes (15,15') tournés à 900 vers l'arrière. Dans les deux tuyènes divergentes (16-16') l'air poursuit sa détente il*m's 1s sortie au contact de l'air ambiant, la pression statique optimum est recherchée par deux couronnes (17-17') à angle d'incidence défini à chaque type de capteur. La turbine formée de deux roues identiques (6-6') séparées par deux cloisons (5') anti-turbulences pour faciliter la transmission par renvoi d'angle (8) par l'axe confondu d'orientation B B' au moyen de pignons coniques et d'un arbre vertical (9) centré sur le tripode (20) ; protégé et guidé dans un tube (19) avec roulements, celui-ci servant d'articulation et de fixation (23) du capteur. L'ensemble pignons d'angle et arbre de transmission sont protégés et huilés, étanches à toute corrosion-érosion. Le nombre de pales-aubes (10) est déterminé suivant le diamètre de la turbine à double roues et tenant compte du rendement inverse à la quantité de pales, pour cause de trainée supplémentaire néfaste (de 6 à plus ou moins 10). Une jupe (21) vient protéger le chemin de roulement de la plate-forme du tripode contre les projections de sable et les intempéries. Les paliers (18-18') de la turbine sont à roulement à rouleaux cylindriques ou coniques graissés à vie et étanches à toute corrosion. Le tripode (20) est de hauteur adaptée au site choisi, non masqué, sans obstacle, toujours dans l'écoulement linéaire du vent. Le capteur est construit en métaux inoxidables ou matières inaltérables, auquels l'aspérité et couleur de finition ne troublent pas le cheminement de l'air et l'environnement. Un anneau ou grille (22) placé sur la manche d'entrée d'air peut etre ajouté pour redresser d'admission de l'air dans le convergent. La présente invention offre des avantages considérables par comparaison aux dispositifs connus d'un genre analogue, en ce qu'il est capable de produire efficacement, sans trop de frais, de l'énergie naturelle, avec rendement non négligeable. Dans l'esprit de recherche d'énergie nouvelle et d'économie de pétrole, pour les pays en voie de développement, ou éloigné des centrales électriques, l'application du système complet du tube de venturi associé à une turbine panémone à axe horizontal offre toutes les garanties et sécurités contre l'effet destructeur des vents à grandes vitesses, ainsi que pour le personnel en vue d'une maintenance minimum. (capteur géant). Par l'intermédiaire d'un réducteur ou multiplicateur placé sous le capteur, en axe vertical, une ou plusieurs utilisations peuvent être entraînées, soit une pompe à eau, à pistons à simple ou double effets placé sous le tripode à la surface ou dans un puit avec prolonge d'arbre. Soit : une génératrice, un alternateur peuvent alimenter un circuit continu pour éclairage ; électrolyse de l'eau pour décomposition en hydrogène-oxygène ou désalement d'eau de mer. I1 est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui constitue un exemple auquel de nombreuses modifications peuvent etre apportées sans que l'on s'écarte de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de captage de l'énergie dynamique et statique éolien comportant une turbine à deux roues (6- G') du type panémone à axe horizontal A A' appelé à être relié à une porrpe à piston, un alternateur ou une génératrice électrique ; et un ensemble de canalisations formant tube de venturi caractérisé par en ce que les dits moyens de canalisation comportent un unique conduit ou manche d'entrée d'air (4) convergent appelé à accélerer et diriger le vent capté vers la partie supérieure des deux roues identiques (6 6') de la turbine, un distributeur (5) sépare ce vent à vitesse maximum vers les dites roues, dès l'entrée, deux volutes (7 7') forcent l'air simul- tanément de part et d'autre de l'axe d'orientation B B' à tourbillonner en limaçon autour des roues puis à les traverser radialement ; les pales-aubes (10 10') captent équitablement l'énergie cinétique du vent sur l'intrados ou face concave (11) (action de poussée).pour accélérer le courant d'air. Deux autres canalisations ou tuyères (16 16') divergentes latérales coudées (15 15') et orientées vers l'arrière détendent l'air dès la sortie des pales aubes. L'effet de vide relatif ou dépression dû aux différentes vitesses entre la sortie du capteur et le vent extérieur crée un gain de rotation sur la turbine (action de traction) côté extrados ou face convexe (13) des palesaubes. (10). 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par en ce qu'un anneau ou grille directionnel (22) d'entrée d'air capte et redresse les filets d'air en les dirigeant dans la manche convergente (4) 3 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par en ce qu'une le passage de cloison double (5) anti-turbulences facilite/la transmission venant du renvoi d'angle (8) vers l'axe d'orientation B B'. 4 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par en ce que les pales-aubes (10) profilées, à forme concave (11) convexe (13) et évolutive (11') travaillent aérodynamiquement paranalogie aux phénomènes de portance en aéronautique. 5 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par en ce qu'une boite étanche avec renvoi d'angle (8) cônique recueille l'énergie mécanique au milieu de l'axe de rotation des roues de turbine afin de la transmettre à la verticale, par l'axe confondu d'orientation B B'. 6 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par en ce qu'un tube-guide (19) muni de deux roulements coniques (23) opposés, fixe et centre le capteur ainsi qu'il permet le passage intérieur de l'arbre de transmission (9) vers le sol. 7 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par en ce que deux couronnes (17 17') à incidence définie s'adaptent en sortie sur les tuyères divergentes (16 16') pour augmenter la pression statique. 8 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par en ce qu'une plate-forme (1) soudée sur le tripode (20) est munie d'un rail avec galets de roulement en périphérie assurant la stabilité, rigidité et l'orientation du capteur, aussi l'ensemble est protégé de l'érosion par une jupe (21). 9 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par en ce que les paliers de turbine (18 18') et du tube guide (19) sont à rouleaux cylindriques ou coniques graissés à vie et étanches à toute corrosion. 10- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par en ce que deux dérives verticales (2 2') séparées (3 3') et fixées sur les tuyères ou canalisations divergentes (16 16') assurent l'orientation par effet girouette.