Brevet FR2624212A1 — publié le 19890609

La présente invention a pour objet un capteur pour machine éolienne comprenant un moyeu d'axe de rotation sensiblement horizontal, pourvu de pales pivotantes. Une telle machine éolienne est utilisée en particulier dans les aérogénérateurs pour la production d'énergie électrique à partir de l'énergie éolienne. Dans un capteur du type défini ci-dessus, les pales sont montées pivotantes sur le moyeu, de façon à ce que leur angle de calage, ou calage, soit variable, afin de permettre la régulation de la vitesse du capteur rendue nécessaire par les fluctuations importantes de la vitesse du vent. Le calage est l'angle que fait la corde de portance nulle de la pale avec le plan de rotation de l'hélice, et, pour une vitesse donnée du vent, a' une variation de calage correspond une variation de vitesse de rotation de l'hélice. Dans un capteur de ce type, on peut commander les calages des pales par l'intermédiaire d'organes de réglages commandés, mais il est aussi possible de prévoir un système d'autorégulation, par exemple selon l'en,,eignement du brevet français 1 553 046. De plus, il est utile que, au moins lorsque le capteur a atteint sa vitesse de rotation nominale, les calages de ses différentes pales ne soient pas indépendants, mais tous identiques. On dit alors ce que les pales sont "synchronisées", ce qui évite en particulier des vibrations préjudiciables au bon fonctionnement du capteur. On connait déjà des capteurs du type défini ci-dessus et dont les pales sont synchronisées, mais les dispositifs mécaniques qui permettent cette synchronisation font appel soit à des engrenages, soit à des ensembles de tiges reliées entre elles. Ces systèmes sont complexes, peu fiables et de plus, il est difficile de les adapter pour obtenir un capteur à autorégulation du type décrit dans le brevet français 1 553 046 déjà cité. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. A cet effet, elle a pour objet un capteur pour machine éolienne comprenant un moyeu d'axe de rotation sensiblement horizontal, pourvu de pales pivotantes, caractérisé par le fait que chaque pale comprend un pied pivotant autour d'un axe perpendiculaire audit axe horizontal et solidaire d'un levier perpendiculaire audit axe de pivotement, et il est prévu autant de biellettes que de pales, disposées entre chacun desdits leviers et une unique pièce mobile en translation le long dudit axe horizontal, de telle sorte que les calages desdites pales sont identiques, au moins quand la vitesse de rotation du capteur dépasse un certain seuil. Dans le capteur de l'invention, du fait que chaque biellette transforme le mouvement de rotation de la pale correspondante, en un mouvement de translation de l'unique pièce mobile le long de l'axe horizontal, le calage est collectif, c'est-à-dire que les calages des différentes pales sont tous identiques, et la synchronisation des pales est assurée à l'aide d'un dispositif simple. Dans le cas d'un capteur dont on veut réguler la vitesse, un unique organe de rappel en position de la pièce mobile en translation est suffisant. Avantageusement, lesdites pales sont agencées pour pivoter, lorsque le capteur est en rotation, sous l'action de la force centrifuge et contre l'action de moyens élastiques de rappel, de façon à réduire leurs dits calages, afin de procurer une autorégulation de vitesse, et lesdits moyens élastiques comprennent un ressort disposé pour rappeler ladite pièces mobile en translation. Le système d'autorégulation est alors de mise en oeuvre particulièrement simple. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante de quelques formes de réalisation du capteur de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente, de façon schématique, le capteur pour machine éolienne de l'invention, et, - la figure 2 représente une variante de réalisation du capteur de la figure 1. En se référant à la figure 1, un capteur pour machine éolienne est maintenant décrit. La machine éolienne dont il s'agit est par exemple un aérogénérateur destiné à la production d'électricité. L'hélice du capteur comprend ici deux pales 1, diamétralement opposées et supportées par un moyeu d'axe 20 ici horizontal, moyeu non représenté dans un souci de simplicité. Chaque pale 1 comprend un pied ll et un corps 12. Le pied ll est monté sur le moyeu pour être pivotant autour d'un axe 10 perpendiculaire à l'axe horizontal 20. L'axe longitudinal du corps 12 de pale est ici disposé dans le prolongement de l'axe de pivotement 10. De plus, chacune des pales 1 est conçue pour pivoter, sous l'action de la force centrifuge accompagnant la rotation de l'hélice, de façon à réduire son angle de calage, comme l'enseigne le brevet français 1 553 046. Ceci est obtenu par exemple grâce à des masselottes, non représentées car connues. Chaque pied Il est solidaire d'un levier 13, perpendiculaire à l'axe de pivotement 10. Une pièce 5 comprenant ici principalement une tige 51, perpendiculaire à l'axe horizontal 20, est guidée le long de l'axe horizontal 20 par un trou ovalisé 61 pratiqué dans une pièce 6 solidaire du moyeu. La pièce 5, qui est donc mobile en translation le long de l'axe horizontal 20, est rappelée par un ressort de tension 2, accroché par une de ses extrémités a la pièce 5, et par l'autre extrémité à un point A solidaire du moyeu non représenté. Le point A est situé sur l'axe horizontal 20, de façon à ce que le ressort 2 rappelle la tige 51 contre l'extrémité du trou 61 la plus éloignée des pales 1 Deux biellettes identiques 4 sont disposées entre chacun des leviers 13 et la pièce 5 mobile en translation.Chaque biellette 4 est reliée par une de ses extrémités au levier 13, l'autre extrémité étant pourvue d'un trou ovalisé 41 qui coopère avec la tige 51 de la pièce 5 mobile en translation. Deux ressorts de tension 3 rappellent les leviers 13. Chaque ressort 3 est accroché par une de ses extrémités au levier 13 et par l'autre extrémité à la tige 51, de telle sorte que, au repos,-c'est l'extrémité du trou ovalisé 41 la plus proche du levier 13 qui se trouve contre la tige 51. Le capteur qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante Au repos, les pales 1 et la pièce 5 sont dans la position représentée sur la figure 1. Cette position correspond à un angle de calage des pales relativement important ce qui, comme cela est connu, favorise la mise en rotation de l'hélice lors du démarrage. Lorsque l'hélice commence à tourner, l'action de la force centrifuge sur les masselotes des pales 1 a tendance à les faire pivoter pour réduire leurs calages, ce qui sollicite les ressorts 3 rappelant les leviers 13, et provoque le déplacement des biellettes 4 de façon à ce que les extrémités des trous ovalisés 41 les plus proches des leviers 13 quittent la tige 51. Tant que la vitesse de rotation du capteur est inférieure au seuil pour lequel les extrémités des trous ovalisés 41 les plus éloignées des leviers 13 viennent en contact avec la tige 51, la pièce 5 reste immobile et seuls les ressorts 3 rappelant les leviers 13 sont sollicités. Dans cette phase de démarrage, les angles de calage de chacune des pales peuvent être différents. Cependant, lorsque la vitesse de rotation du capteur atteint le seuil pour lequel les extrémités des trous ovalisés 41 les plus éloignées des leviers 13 viennent en contact avec la tige 51, la pièce 5, rappelée par le ressort 2, est soumise à l'action de la force centrifuge par l'intermédiaire des biellettes 4 et lorsque cette action devient supérieure à la force de rappel du ressort 2, la pièce 5 se déplace. Du fait que c'est alors la position de la pièce 5 qui détermine les calages des pales 1, ces calages sont tous identiques, c'est-à-dire que le calage est collectif, et les pales sont alors dites "synchronisées". Le ressort 2 est de plus prévu pour qu'une autorégulation ait lieu, conformément à ltenseignement du brevet fran çais 1 553 046. La figure 2 représente une variante de réalisation du capteur de l'invention, dans lequel chaque pale l' comprend un corps 12' incliné par rapport à l'axe de pivotement 10 autour duquel pivote le pied 11 de la pale. Un tel agencement permet de monter le capteur sur un support disposé en amont ce qui, comme cela est connu, permet de se passer de gouverne pour le capteur, et simplifie la machine. Naturellement, la portée de la présente demande n'est pas limitée aux formes de réalisation qui viennent d'être décrites. C'est ainsi que les ressorts de tension 2 et 3 peuvent être remplacés par des ressorts de compression, ou par tous autres dispositifs élastiques de rappel, disposés pour produire les mêmes effets. De même dans les machines éoliennes où il est preférable de commander le calage collectif des pales plutôt que de laisser agir le dispositif d'autorégulation qui vient entre décrit, il est possible de remplacer le ressort 2 par un unique organe de commande de la position de la pièce 5, qui commande à son tour, par l'intermédiaire des biellettes 4, le calage collectif des pales, tout au moins dès que la vitesse de rotation dépasse le seuil défini ci-dessus, dans le cas d'un capteur pourvu du dispositif de démarrage décrit, à savoir les ressorts 3 et les trous ovalisés 41. Naturellement, ce dispositif de démarrage n'est pas obligatoire, et les ressorts 3 peuvent être supprimés et les trous ovalisés 41 remplacés par des trous cylindriques. Enfin, le nombre de pales du capteur de l'invention n'est évidemment pas limité à deux et peut être égal à trois ou quatre, par exemple, ou à toute autre valeur susceptible de convenir à l'application souhaitée. Revendications 1. Capteur pour machine éolienne comprenant un moyeu d'axe de rotation sensiblement horizontal (20), pourvu de pales pivotantes (1; 1'), caractérisé par le fait que chaque pale comprend un pied (11), pivotant autour d'un axe (10) perpendiculaire audit axe horizontal (20) et solidaire d'un levier (13) perpendiculaire audit axe de pivotement (10), et il est prévu autant de biellettes (4) que de pales, disposées entre chacun desdits leviers (13) et une unique pièce (5) mobile en translation le long dudit axe horizontal (10), de telle sorte que les calages desdites pales sont identiques, au moins quand la vitesse de rotation du capteur dépasse un certain seuil. 2. Capteur selon la revendication 1, dans lequel lesdites pales (1; 1') sont agencées pour pivoter, lorsque le capteur est en rotation, sous l'action de la force centrifuge et contre l'action de moyens élastiques de rappel, de façon à réduire leurs dits calages, afin de procurer une autorégulation de vitesse, et lesdits moyens élastiques comprennent un ressort (2) disposé pour rappeler ladite pièce (5) mobile en translation. 3. Capteur selon la revendication 2 dans lequel lesdits moyens élastiques comprennent, de plus autant de ressorts (3) que de pales, disposés chacun pour rappeler un desdits leviers (13), et chacune desdites biellettes (4) est pourvue d'un trou ovalisé (41) coopérant avec une tige (51) prévue sur ladite pièce (5) mobile, de façon à ce que, lorsque la vitesse de rotation du capteur est inférieure audit seuil, seuls les ressorts (3) rappelant lesdits leviers (13) soient sollicités, le ressort (2) rappelant ladite pièce (5) mobile n'étant soumis à l'action desdites biellettes (4) que lorsque la vitesse de rotation dépasse ledit seuil. 4. Capteur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel chaque pale (1') comprend un corps (1k) de pale dont l'axe longitudinal est incliné par rapport audit axe de pivotement (10), de façon à permettre le montage du capteur sur un support disposé en amont.