Brevet FR2831219A1 — publié le 20030425

la présente invention concerne un dispositif destiné à actionner une génératrice ou une pompe en utilisant l'énergie du vent et ce de manière modulable et sécurisé. d'autres systèmes existent mais sont verticaux. ce système a la particularité d'être à rotation horizontale plus discret avec l'avantage de pouvoir être installé en aglomération sur des bâtiments moyens ou sur plateforme maritime. il est composé de trois éléments principaux (avec leurs accessoires rapportés) : A) le rotor superieur (I) vertical à rotation horizontale qui possède cinq embases à section rectangulaire (E) sur lesquelles s'articulent, en rotation longitudinale, cinq bras réglables (2) avec cinq angrenages circulaires (3) à leurs bases et cinq"cuillères"oblongues (4) à leurs extrémités. B) le rotor primaire (5) vertical avec cinq cannelures verticales (K) et cinq angrenages linéaires verticaux (6). C) le muret circulaire (7), réducteur de bruit. selon des modes particuliers de réalisation : un vérin hydraulique ou un système mécanique (non shématisés) actionne le rotor superieur (I) dans sa course verticale (C) et le solidarise en verticale dans le rotor primaire (5) le rotor superieur (I) cylindrique possède cinq embases (E) supportant cinq bras articulés (2) sur leur axe horizontal et longitudinal. ces bras sont réglables en longueur, pour équilibrer le rotor superieur (I) et réglables dans leur fin de rotation de 900 maximum, à deux sens, sur leur axe longitudinal ; calage des "cuillères" (4) sur le plan horizontal dans leur position arret, et vertical en position de fonction maximale. à la base des cinq bras articulés (2) sont fixés cinq angrenages circulaires (3) de forme quart-circulaire avec un diamètre nominal égale à la course (C) du rotor superieur (I) et à la course nominale des angrenages linéaires verticaux (6) les bras articulés (2) soutiennent cinq "cuillères" (4) oblongues, concaves, avec leurs deux bords sur le même plan que l'axe longitudinal de rotation. leur profil extérieur, convexe, est quelque soit la forme longitudinale des"cuillères" (4), parfaitement demi-circulaire par rapport à l'axe de rotation afin d'éviter un effet d'aile d'avion inversé. le vent pousse les l'cuillères" (4) dans leur partie concave qui possède des trous ou fentes pour évacuer les eaux de pluie, en fonction intermédiaire et à l'arrêt. le nombre des cuillères" (4) et les mécanismes qui les actionnent (bras articulés (2), embases (E), angrenages circulaires (3), angrenages linéaires verticaux (6) et cannelures (K)), peut être réduit au nombre minimum de trois. le rayon (R) maximal du profil exterieur (convexe) est égale à la course (C) du rotor superieur (1). la rotation des "cuillères" (4) sur leur axe longitudinal de 900 maximum, à double sens, est proportionnelle et simultanée à la course verticale (C), ascendante et descendante du rotor superieur (I). le rotor primaire (5), cylindrique, est fixe sur son axe de rotation vertical et possède cinq cannelures verticales (K) permettant la translation verticale (C) par les embases (E) du rotor superieur (I) et la restitution de l'énergie rotative au rotor primaire (5). parallèlement aux cinq cannelures (K) cinq angrenages linéaires verticaux (6) ont une hauteur nominale égale à la course (C) du rotor superieur (1). le mécanisme des rotors superieur (I) et primaire (5) (tête de rotor) est protégé par un capot en ogive (non shématisé). le muret circulaire (7) entoure l'installation avec une fonction de protection et contribue à l'arrêt du système (maintenance ou tempête) ainsi qu'à l'amélioration de la rotation (effet coupe vent) des parties infèrieures des "cuillères" (4) avec un effet réducteur de bruit par sa partie interne incurvée. son niveau le plus haut (H) correspond à l'axe longitudinal des "cuillères" (4) en position arrêt, rotor superieur (I) en bas. les dessins annexés illustrent l'invention : le shéma 1/5 fig. I représente une des cinq parties du rotor superieur (I) face avant avec ses éléments : rotor superieur (I) embase (E), bras articulé (2), angrenage circulaire (3). la fig. 2 montre la forme de l'angrenage circulaire (3). la fig. 3 illustre la vue de dessus complémentaire à la fig. I. shéma 2/5 : la fig. 4 illustre une partie sur cinq du rotor primaire (5) avec sa cannelure (K) et son angrenage linéaire vertical (6). la fig. 5 représente la vue de dessus du rotor primaire (5). le shéma 3/5 illustre en trois figures, fig. 6, fig. ? et fig. 8, le fonctionnement des jeux d'angrenages linéaires verticaux (6) et circulaires (3) par rapport à la course verticale (C) ascendante et descendante du rotor superieur (I) dans le rotor primaire cannelé (5). le shéma 4/5 illustre en trois figures : fig. 9, fig. IO et fig. II, les formes d'une "cuillère" oblongueC4L vue de face fig. 9, de profil fig. 10 et de dessus fig. II en position de fonction maximale. le shéma 5/5 illustre en trois figures : fig. 12, fig. I3 et fig. I4, l'incidence sur la surface au vent des mouvements et positions des "cuillères" (4) par rapport à la hauteur (H) du muret circulaire (7). en référence à ces dessins : le rotor primaire (5) possède cinq cannelures verticales (K) dans lesquelles le rotor superieur (I) par ses embases (E) reste solidaire en rotation mais libre en translation verticale (C). ( shéma 1/5 et 2/5 fig. 1, 2, 3, 4 et 5. parallelement aux cinq cannelures (K), cinq angrenages linéaires verticaux (6) produisent, à la montée ou descente du rotor superieur (I) et en action avec les angrenages circulaires (3), une rotation (à deux sens) de 90 maximum et par la même une rotation des bras (2) et"cuillères" (4), shéma 3/5 fig. 6,7 et 8. une première variante de ces jeux d'angrenages, angrenages circulaires (3) et angrenages linéaires verticaux (6) consiste à les remplacer par des biellettes verticales fixées au rotor primaire (5) et des bras articulés à la place des angrenages circulaires (non shématisés). une deuxième variante du système consiste à faire varier la rotation des "cuillères" (4) par hydraulique et, ou, mécanique indépendamment de la course verticale (C) du rotor superieur (I) non shématisée. fonctionnement des "cuillères" (4) : shéma 5/5 fig. I2 : à la position haute du rotor superieur (l) les "cuillères" (4) se trouvent en fonction verticale offrant leur surface concave maximale au vent. shéma 5/5 fig. 13 : dans les positions intermédiaires, les "cuillères" (4) sont inclinées dans le sens du vent, partie convexe en bas et offrent moins de prise au vent dans leur surface concave. shéma 5/5 fig. 14 : à la position basse du rotor superieur (I) les "cuillères" (4) sont en position horizontale (partie convexe en bas) et au même niveau (H) que le sommet du muret circulaire (7) leur partie concave n'offrant plus aucune prise au vent, le système est en position arrêt (maintenance ou tempête). à titre d'exemple non limitatif, l'envergure du rotor superieur (I) et ses "cuillères"( 4 ) sera de cinq à quinze mètres. le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à fonctionner sur des bâtiments moyens en aglomération ou sur plateforme maritime. REVENDICATIONS I) dispositif utilisant l'énergie du vent pour actionner une génératrice ou une pompe caractérisé en ce qu'il se compose : A) d'un rotor superieur (I) vertical à rotation horizontale avec cinq embases (E) ayant cinq bras articulés (2) (en deux sens) sur leur axe longitudinal et réglables avec cinq angrenages circulaires (3) à leurs bases et cinq"cuillères" oblongues (4) à leurs extrémités. B) d'un rotor primaire (5) vertical avec cinq cannelures verticales (K) et cinq angrenages linéaires verticaux (6) parallèles aux cannelures (K). C) d'un muret circulaire (7). 2) dispositif selon la revendication 1 ; caractérisé en ce que le rotor superieur (I) a une rotation horizontale avec un déplacement longitudinal et vertical (C) dans le rotor primaire vertical (5) au moins égal au rayon (R) maximal des "cuillères" (4). 3) dispositif selon la revendication I) ou la revendication 2) caractérisé en ce que le rotor superieur (1), cylindrique) possède cinq embases (E) à section rectangulaire supportant les bras horizontaux articulés (2), les "cuillères" (4) ainsi que les angrenages circulaires (3). 4) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que un vérin hydraulique ou un système mécanique actionne le rotor superieur (I) dans sa course verticale (C) et le solidarise en vertical dans le rotor primaire (5). 5) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les cinq bras (2) sont articulés, sur leur axe longitudinal et horizontal, réglables en longueur et dans leur rotation maximale, à deux sens, de 90 . 6) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les cinq angrenages circulaires (3) sont de forme quart-circulaire (90 ) et fixés à la base des bras articulés (2). leur rotation maximale (à deux sens) est de 90 . leur course circulaire nominale est égale à la course (C) du rotor superieur (I) et à la longueur nominale des angrenages linéaires verticaux (6). 7) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les cinq "cuillères" oblongues (4) sont concaves avec leurs bords sur le même plan que l'axe longitudinal de rotation des bras (2). leur profil extérieur, convexe, est quelque soit la forme longitudinale des "cuillères" (4), parfaitement demicirculaire par rapport à l'axe de rotation. le vent pousse les"cuillères" (4) dans leur partie concave. les "cuillères" (4) possèdent des trous ou fentes (pluie). le rayon (R) maximal de leur profil extérieur convexe est égale à la course (C) du rotor superieur (I). la rotation des "cuillères" (4) sur leur axe longitudinal de 900 maximum, à double sens, est proportionnelle et simultanée à la course verticale (C) du rotor superieur (1), 8) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le rotor primaire (5), de forme cylindrique, n'a qu'un mouvement circulaire. il possède cinq cannelures verticales (K) permettant la translation verticale du rotor superieur (I) avec les embases (E) de celui-ci (I) et la restitution de l'énergie rotative du rotor superieur (I) à la génératrice. 9) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le rotor primaire (5) possède cinq angrenages linéaires verticaux (6) parallèles aux cannelures (K). la hauteur nominale des angrenages linéaires verticaux (6) est égale à la course (C) du rotor superieur (I). 10) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le muret circulaire (7) entoure l'installation avec une fonction de protection et d'arret (maintenance et tempête). il améliore la rotation des "cuillères" (4) et a un effet réducteur de bruit par sa partie interne incurvée. son niveau le plus haut (H) correspond à l'axe horizontal des "cuillères" (4) en position arret, rotor superieur (I) en bas. II) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que une première variante du système consiste à remplacer les cinq jeux d'angrenages (3) et (6) de la tête de rotor par un système de biellettes et bras articulés (non shématisé). 12) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que une deuxième variante du système consiste à faire varier la rotation des "cuillères" (4), par hydraulique, et, ou, mécanique, indépendamment de la course verticale (C) du rotor superieur (I) (non shématisé). 13) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le nombre des"cuillères" (4) et les mécanismes qui les actionnent (bras articulés (2), angrenages circulaires (3), embases (E), angrenages linéaires verticaux (6) et cannelures (K) ) peuvent être réduits au nombre minimum de trois.