Brevet FR2876752A1 — publié le 20060421

-1- La présente invention appartient au domaine des éoliennes à axe de rotation sensiblement dans la direction du vent; elle se rapporte à un dispositif mécanique de pas variable pour la régulation de la vitesse de rotation d'une éolienne par orientation mécanique des pales. Art antérieur La régulation de la vitesse de rotation des éoliennes à axe moteur sensiblement dans la direction du vent se fait le plus souvent par orientation des pales soit par des systèmes mécaniques utilisant la force centrifuge soit à l'aide de servomoteurs ou vérins commandés par des équipements de régulation. Les systèmes mécaniques suffisent en général pour les éoliennes de diamètres inférieurs à dix mètres, mais ils présentent comme inconvénients leur masse ainsi que la lenteur de réaction en cas de rafale. Exposé général de l'invention La présente invention concerne un dispositif mécanique de pas variable réalisant la régulation de la vitesse de rotation d'une éolienne par orientation des pales sous l'action combinée d'une part de la poussée du vent sur les pales et d'autre part de régulateurs centrifuges. Le dispositif mécanique de la présente invention comporte: - un arbre de rotation d'éolienne muni de cannelures ou glissières ou rainures sur la partie de sa longueur correspondant à la plage de déplacement du moyeu coulissant. - un moyeu constitué de deux parties, l'une fixe sur l'arbre de rotation, l'autre coulissant sur l'arbre et transmettant le mouvement de rotation des pales. Le moyeu coulissant est muni de cannelures ou glissières ou rainures à clavettes. Le moyeu coulissant porte plusieurs pieds de pales perpendiculaires à l'arbre de l'éolienne et mobiles en rotation autour de leur axe. Chaque pied de pale comporte à sa base un épaulement et un secteur denté. Le secteur denté est en contact avec une crémaillère solidaire d'une tige-guide fixée au moyeu fixe. Lorsque le moyeu coulissant est en translation le secteur denté est mis en rotation par la crémaillère. De l'autre côté du pied de pale une deuxième tige-guide est fixée au moyeu fixe. Des couvercles fixés au moyeu coulissant maintiennent en position les pieds de pales et les tiges-guides. - un régulateur centrifuge pour chaque pied de pale relie le moyeu coulissant au moyeu fixe. En variante les régulateurs centrifuges peuvent être remplacés par un vérin électrique ou électro-hydraulique. Enoncé des figures La figure 1 représente une vue de dessus d'un moyeu d'éolienne à deux pales, 2876752 -2- couvercle du moyeu coulissant enlevé et moyeu coulissant en position demi- translation: longueur du déplacement effectué égal à L/2. La figure 2 représente une vue partielle d'un moyeu d'éolienne à deux pales, le moyeu coulissant étant représenté en coupe par un plan passant par l'axe de rotation de l'éolienne et l'axe du pied de pale; la partie située au-delà du moyeu coulissant: régulateur centrifuge et moyeu fixe n'étant pas représentée en coupe. Exposé détaillé de l'invention Le dispositif mécanique de pas variable conforme à l'invention comporte: - un arbre de rotation (1) d'éolienne muni de cannelures ou glissières ou rainures sur la partie de sa longueur correspondant à la plage de déplacement du moyeu coulissant. - un moyeu constitué de deux parties, l'une moyeu fixe (2) solidaire de l'arbre de rotation, l'autre moyeu coulissant (3) se déplaçant le long d'une partie de l'arbre de rotation (1) ; ce moyeu coulissant percé en son centre dans le sens longitudinal pour le passage de l'arbre est muni de cannelures ou glissières ou rainures à clavettes au droit de la plage de déplacement sur l'arbre. Le moyeu coulissant transmet le mouvement de rotation des pales à l'arbre (1) de l'éolienne. Le moyeu coulissant (3) porte plusieurs pieds de pales (4) cylindriques perpendiculaires à l'arbre de rotation de l'éolienne, mobiles en rotation autour de leurs axes et munis chacun d'un épaulement (5) et d'un secteur denté (6) à leur base côté arbre de rotation (1). Le secteur denté (6) est mis en rotation par une crémaillère (7) solidaire d'une tige-guide (8) fixée au moyeu fixe (2) et libre dans le sens longitudinal dans le moyeu coulissant (3). La translation du moyeu coulissant entraîne la rotation des pieds de pales. Du côté opposé à la tige-guide (8) par rapport au pied de pale (4) une deuxième tige-guide (9), libre dans le sens longitudinal dans le moyeu coulissant, sert à guider le moyeu coulissant et à équilibrer les efforts. - un couvercle (10), pour chaque pied de pale, est boulonné au moyeu coulissant (3) pour maintenir le pied de pale (4) et les tiges-guides (8, 9) dans leurs logements. Ce couvercle (10) est muni au niveau de chaque pied de pale d'une butée et d'un palier lisse. - à chaque pied de pale correspond un régulateur centrifuge (11) reliant le moyeu coulissant (3) au moyeu fixe (2) ; les ressorts (12) du régulateur centrifuge sont situés autour des tiges-guides (8,9). Il doit être entendu que la description qui précède est donnée à titre 35 d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne 2876752 -3- sortirait pas en remplaçant les organes et équipements décrits par d'autres équivalents. Principes de fonctionnement Lorsque l'éolienne est en rotation sous l'effet du vent, la variation angulaire des pales est obtenue par la rotation des pieds de pales entrainée par les crémaillères fixes par rapport au moyeu coulissant qui recule ou avance par rapport au vent sous l'effet de la pousée du vent sur les pales et l'action des régulateurs centrifuges. En cas de rafale de vent, la régulation de la vitesse de rotation de l'éolienne s'éffectue ainsi plus rapidement et de façon plus éfficace que sous le seul effet d'un régulateur centrifuge. Application industrielle La présente invention, qui combine la poussée du vent sur les pales d'une éolienne à axe de rotation sensiblement dans la direction du vent et l'action de régulateurs centrifuges, permet de réduire les masses et inerties des dispositifs mécaniques de pas variable équipant les éoliennes de taille moyenne c'est à dire de diamètres sensiblement inférieurs à quinze mètres. -4-REVENDICATIONS 1 - Dispositif mécanique de pas variable pour éolienne à axe de rotation sensiblement dans la direction du vent caractérisé par l'action combinée de la poussée du vent sur les pales et de régulateurs centrifuges, dispositif comportant un arbre de rotation (1) d'éolienne entraîné par un moyeu en deux parties l'une moyeu fixe (2) sur l'arbre de rotation, l'autre moyeu coulissant (3) transmettant le mouvement des pales à l'arbre de rotation (1). Le moyeu coulissant porte plusieurs pieds de pales (4) cylindriques, mobiles en rotation autour de leurs axes et munis chacun d'un épaulement (5) et d'un secteur denté (6) actionné par une crémaillère (7) solidaire d'une tige-guide (8) tenue par le moyeu fixe (2) et libre dans le moyeu coulissant. Pour chaque pied de pale une deuxième tige-guide (9) se situe parallèlement à la tige-guide (8). Chaque pied de pale (4) et les tiges-guides (8,9) sont maintenus au moyeu coulissant (3) par un couvercle (10) boulonné. Au droit de chaque pied de pale un régulateur centrifuge (11) muni de ressorts (12) relie le moyeu coulissant (3) au moyeu fixe (2). 2 - Dispositif mécanique de pas variable pour éolienne à axe moteur sensiblement dans la direction du vent selon la revendication 1, caractérisé en ce que les régulateurs centrifuges (11) reliant le moyeu coulissant (3) au moyeu fixe (2) sont remplacés par un vérin du type électrique ou électro-hydraulique.