Brevet FR2902842A3 — publié le 20071228

FR 2902842 A3 20071228 FR 0756009 A 20070625 EOLIENNE La présente invention porte sur un générateur, et, plus particulièrement, sur une turbine éolienne qui fonctionne à des vitesses de vent faibles, dans des écoulements d'air turbulents et qui ne se brise pas à des vitesses de vent élevées. Les éoliennes sont des machines pour convertir l'énergie cinétique du vent en électricité et sont développées dans divers types pour s'adapter à différentes situations. Une éolienne comprend un poteau, un ensemble de pales et un générateur. Le poteau est monté verticalement. Le générateur est monté sur le poteau pour générer de l'électricité. L'ensemble de pales est monté de façon rotative sur le générateur et est amené par le vent à tourner horizontalement pour permettre au générateur de fonctionner. Cependant, de telles sortes d'éoliennes souffrent d'un couple pulsatoire produit pendant chaque révolution et leur rendement est réduit par la traînée créée lorsque les pales tournent contre le vent. Les éoliennes ne sont également pas appropriées pour une installation dans des emplacements élevés, ce qui signifie qu'elles doivent fonctionner à des vitesses de vent plus faibles à proximité du sol, provoquant ainsi une gêne et conduisant à un rendement d'extraction d'énergie plus faible. Pour surmonter ces inconvénients, la présente 30 invention propose une éolienne permettant d'éviter ou de diminuer les problèmes susmentionnés. Le principal objectif de la présente invention est de proposer une éolienne qui peut fonctionner dans 1 n'importe quelle condition d'écoulement d'air turbulent ou lent. Un autre objectif de la présente invention est de proposer une éolienne qui a un ensemble de pales qui 5 équilibre automatiquement les charges des pales de l'ensemble de pales, pour empêcher l'éolienne d'être endommagée. La présente invention a donc pour objet une éolienne, caractérisée par le fait qu'elle comprend : 10 un poteau ayant une partie supérieure et au moins deux barres de support attachées perpendiculairement diamétralement à proximité de la partie supérieure du poteau ; un rail qui est annulaire et monté sur les barres de 15 support du poteau ; un ensemble de pales qui est monté de façon rotative sur la partie supérieure du poteau, ayant - une base qui est un conteneur ouvert et ayant une ouverture de fond qui est montée de façon rotative 20 autour de la partie supérieure du poteau et ayant une surface interne et plusieurs dents internes formées autour de la surface interne de l'ouverture de fond ; un palier qui est monté dans l'ouverture de fond de la base et sur la partie supérieure du poteau pour 25 faciliter la rotation de la base ; et plusieurs pales faisant saillie radialement à partir de la base à un angle et chaque pale ayant une aile de commande ayant une extrémité distale, un bord de guindant, une surface de 30 guindant, une surface de chute, plusieurs évents qui sont formées à travers l'aile de commande et plusieurs ailerons qui sont montés à pivotement sur la surface de guindant, correspondant 10 15 respectivement aux et recouvrant de façon commandable les évents, et chaque aileron ayant une surface de chute et plusieurs trous de soupape formés à travers l'aileron ; - une aile fixe montée le long du bord de guindant de l'aile de commande à un angle et ayant une extrémité distale, une surface de guindant, une surface de chute, un bord de chute et plusieurs trous de soupape qui sont formés séparément à travers l'aile fixe ; et plusieurs soupapes de décharge qui sont montées à pivotement sur les surfaces de chute des ailerons et de l'aile fixe, et correspondant aux et recouvrant de façon sélective les trous de soupape des ailerons et de l'aile fixe ; un ensemble d'étaiement comprenant - plusieurs barres qui sont montées de façon sûre sur la partie supérieure de la base pour former un sommet ; et 20 - plusieurs treuils qui sont montés de façon sûre dans le sommet des barres et correspondant respectivement aux pales de l'ensemble de pales, et - chaque treuil ayant un fil connecté à l'extrémité distale de l'aile de commande de la pale 25 correspondante et tirant de façon commandable la pale correspondante ; et un ensemble de générateur comprenant - un translateur qui est monté de façon sûre sur le poteau, à proximité de la partie supérieure du poteau, 30 et qui a une roue d'engrenage apte à tourner, s'engageant avec les dents internes de l'ouverture de fond de la base et tournant simultanément avec l'ensemble de pales pour récupérer l'énergie cinétique du vent ; - un générateur qui est monté de façon sûre sur le poteau et qui est capable de convertir l'énergie cinétique en électricité ; et - au moins un tuyau de transmission connectant le translateur au générateur et transmettant l'énergie cinétique du translateur au générateur en vue d'une conversion. L'aile fixe de chaque pale peut avoir en outre plusieurs étrésillons télescopiques qui sont montés à pivotement sur la surface de chute de l'aile fixe et correspondant respectivement aux ailerons, et chaque étrésillon télescopique ayant un axe connecté à un aileron 15 correspondant et ouvrant ou fermant de façon commandable l'aileron correspondant. L'aile fixe de chaque pale peut avoir en outre : un support de roue qui est monté de façon sûre sur le bord de chute à proximité de l'extrémité distale de 20 l'aile fixe et correspondant au rail ; et une roue qui est montée de façon rotative dans le support de roue pour faciliter la rotation de l'ensemble de pales et le stabiliser. Chaque pale peut avoir en outre un dispositif 25 d'équilibrage de charge comprenant : un détecteur qui est monté dans le support de roue de la pale et détectant une charge sur la roue de la pale un rail qui est monté de façon sûre sur la surface de chute de l'aile fixe de la pale ; 30 un poids qui est monté de façon coulissante sur le rail ; et une tige filetée qui est montée de façon rotative sur le rail et à travers le poids, et qui est commandée par le 30 détecteur pour tourner et ajuster de cette façon la position du poids sur le rail. L'éolienne selon la présente invention peut avoir en outre un moteur d'accélération qui est monté de façon sûre à proximité de la partie supérieure du poteau et ayant un engrenage actif s'engageant avec les dents internes de l'ouverture de fond de la base pour aider la rotation de l'ensemble de pales. Le poteau peut être tubulaire. La base peut être cylindrique. L'ensemble de pales peut comprendre quatre pales. D'autres objectifs, avantages et nouvelles caractéristiques de la présente invention ressortiront davantage de la description détaillée suivante lorsqu'elle est considérée en liaison avec les dessins annexés. Sur les dessins : - la Figure 1 est une vue en perspective d'une éolienne 20 selon la présente invention ; - la Figure 2 est une vue de dessus de l'éolienne de la Figure 1 ; 25 - la Figure 3 est une vue en perspective éclatée de l'éolienne de la Figure 1 ; - la Figure 4 est une vue en perspective éclatée agrandie d'un ensemble de pales de l'éolienne de la Figure 1 ; - la Figure 5 est une vue en perspective agrandie de l'ensemble de pales de l'éolienne de la Figure 1 ; la Figure 6 est une vue de côté en coupe partielle de l'éolienne de la Figure 1 la Figure 7 est une vue de côté opérationnelle de 5 l'ensemble de pales de la Figure 5, qui est poussé par un vent de vitesse élevée ; la Figure 8 est une vue de côté opérationnelle de l'ensemble de pales de la Figure 5, qui est poussé par 10 un vent de faible vitesse ; et la Figure 9 est un vue de côté opérationnelle de l'ensemble de pales de la Figure 1 se déplaçant contre un écoulement d'air. 15 Si l'on se réfère aux Figures 1, 2 et 3, on peut voir que l'éolienne selon la présente invention comprend un poteau 10, un rail 20, un ensemble de pales 30, un ensemble d'étaiement 40, un ensemble de générateur 60 et un moteur 20 d'accélération facultatif 70. Le poteau 10 peut être tubulaire, il est installé de façon sûre sur une surface d'un bâtiment, un sol ou similaires, et il a une partie supérieure et au moins deux barres de support 11 attachées perpendiculairement 25 diamétralement à proximité de la partie supérieure du poteau 10. Le rail 20 est annulaire et est monté sur les barres de support 11 du poteau 10. L'ensemble de pales 30 est monté de façon 30 rotative sur la partie supérieure du poteau 10, il est poussé par le vent pour tourner par rapport au poteau 10 et a une base 31, un palier 32 et plusieurs pales 33. Si l'on se réfère en outre à la Figure 6, on peut voir que la base 31 est un conteneur ouvert, qu'elle peut être cylindrique et qu'elle a une ouverture de fond 310. L'ouverture de fond 310 est montée de façon rotative autour de la partie supérieure du poteau 10 et elle a une surface interne et plusieurs dents internes 311 formées autour de la surface interne de l'ouverture de fond 310. Le palier 32 est monté dans l'ouverture de fond 310 de la base 31 et sur la partie supérieure du poteau 10 10 pour faciliter la rotation de la base 31. Si l'on se réfère en outre à la Figure 5, on peut voir que les pales 33 font saillie radialement à partir de la base 31 à un angle prédéterminé les unes par rapport aux autres, et que chaque pale 33 a une aile de commande 34, 15 une aile fixe 35, plusieurs soupapes de décharge 36 et un dispositif d'équilibrage de charge 50. Un mode de réalisation préféré comprend quatre pales 33. L'aile de commande 34 a une extrémité distale, un bord de guindant, une surface de guindant, une surface de 20 chute, plusieurs évents 340 et plusieurs ailerons 341. Les évents 340 sont formés à travers l'aile de commande 34. Les ailerons 341 sont montés à pivotement sur la surface de guindant, et correspondent à et ouvrent ou ferment de façon commandable les évents 340 pour ajuster la résistance de la 25 pale correspondante 33. Chaque aileron 341 a une surface de chute et plusieurs trous de soupape 342 formés à travers l'aileron 341. L'aile fixe 35 est montée le long du bord de guindant de l'aile de commande 34 à un angle prédéterminé 30 et elle a une extrémité distale, une surface de guindant, une surface de chute, un bord de chute, plusieurs trous de soupape 350, plusieurs étrésillons télescopiques 351, un support de roue 352 et une roue 353. Les trous de soupape 350 sont formés séparément à travers la seconde aile 35. Les étrésillons télescopiques 351 sont montés à pivotement sur la surface de chute de l'aile fixe 35 et chaque étrésillon télescopique 351 a un axe connecté à l'aileron correspondant 341 et ouvre ou ferme de façon commandable l'aileron correspondant 341 de l'évent correspondant 340 de l'aile de commande 34. Le support de roue 352 est monté de façon sûre sur le bord de chute à proximité de l'extrémité distale de l'aile fixe 35 et correspond au rail 20. La roue 353 est montée de façon rotative dans le support de roue 352 pour faciliter la rotation de l'ensemble de pales 30 et le stabiliser. Les soupapes de décharge 36 sont montées à pivotement sur les surfaces de chute des ailerons 341 et de l'aile fixe 35, et correspondent à et recouvrent de façon sélective les trous de soupape 342, 350. Si l'on se réfère en outre aux Figures 8 et 9, on peut voir que, lorsque la direction du vent est en conflit avec la rotation de l'ensemble de pales 30, les soupapes de décharge 36 ouvrent les trous de soupape 342, 350 des ailerons 341 et de l'aile fixe 35 pour réduire la résistance au vent. Sinon, lorsque la direction du vent est conforme à la rotation de l'ensemble de pales 30, les soupapes de décharge 36 ferment les trous de soupape 342, 350 des ailerons 341 pour augmenter la force du vent s'appliquant sur les pales 33. Chaque dispositif d'équilibrage de charge 50 comprend un détecteur 51 et un rail 52, un poids 521 et une tige filetée 522, et est monté sur chaque pale correspondante 33. Le détecteur 51 est monté dans le support de roue 352 et détecte la charge de la roue 353. Le rail 52 est monté de façon sûre sur la surface de chute de l'aile fixe 35 de la pale 33. Le poids 521 est monté de façon mobile sur le rail 520. La tige filetée 522 est montée de façon rotative sur le rail 520 et à travers le poids 521, et est commandée par le détecteur 51 pour tourner et ajuster de cette façon la position du poids 521 sur le rail 520 pour équilibrer les charges sur les roues 353 de toutes les pales 33. L'ensemble d'étaiement 40 comprend plusieurs barres 41 et plusieurs treuils 42. Les barres 41 sont montées de façon sûre sur la partie supérieure de la base 31 et forment un sommet. Les treuils 42 sont montés de façon sûre au sommet des barres 41 et correspondent respectivement aux pales 33 de l'ensemble de pales 30, et chaque treuil 42 a un fil 420 connecté à l'extrémité distale de l'aile de commande 34 de la pale correspondante 33 et tire de façon commandable la pale correspondante. Par conséquent, les extrémités distales des pales 33 de l'ensemble de pales 30 sont supportées pour maintenir une charge égale sur les roues 353. L'ensemble de générateur 60 comprend un translateur 61, un générateur 62 et au moins un tuyau de transmission 63. Le translateur 61 est monté de façon sûre sur le poteau 10 à proximité de la partie supérieure du poteau 10 et a une roue d'engrenage 610 apte à tourner, engagée avec les dents internes 311 de l'ouverture de fond 310 de la base 31 et tourne simultanément avec l'ensemble de pales 30 pour récupérer l'énergie cinétique du vent. Le générateur 62 est monté de façon sûre sur le poteau 10 et est capable de convertir l'énergie cinétique en électricité. Le tuyau de transmission 63 connecte le translateur 61 au générateur 62 et peut utiliser la pression d'huile pour transmettre l'énergie du translateur 61 au générateur 62. Le moteur d'accélération 70 est monté de façon sûre à proximité de la partie supérieure du poteau 10 et a un engrenage actif 71 engagé avec les dents internes 311 de l'ouverture de fond 310 de la base 31, de façon à aider la rotation de l'ensemble de pales 30 lorsque la vitesse du vent est trop faible. En conséquence, l'éolienne selon la présente invention est moins susceptible de se briser en raison du couple pulsatoire produit pendant chaque révolution et de la traînée créée lorsque la pale 33 tourne contre le vent. L'éolienne est installée de façon stable à des emplacements avec de fortes turbulences d'air ou un écoulement d'air lent, et a un rendement d'extraction d'énergie élevé. REVENDICATIONS 1 - Eolienne, caractérisée par le fait qu'elle comprend : un poteau (10) ayant une partie supérieure et au moins deux barres de support (11) attachées perpendiculairement diamétralement à proximité de la partie supérieure du poteau (10) ; un rail (20) qui est annulaire et monté sur les barres de support (11) du poteau (10) ; - un ensemble de pales (30) qui est monté de façon rotative sur la partie supérieure du poteau (10), ayant une base (31) qui est un conteneur ouvert et ayant une ouverture de fond (310) qui est montée de façon rotative autour de la partie supérieure du poteau (10) et ayant une surface interne et plusieurs dents internes (311) formées autour de la surface interne de l'ouverture de fond (310) ; un palier (32) qui est monté dans l'ouverture de fond (310) de la base (31) et sur la partie supérieure du poteau (10) pour faciliter la rotation de la base (31) ; et plusieurs pales (33) faisant saillie radialement à partir de la base (31) à un angle et chaque pale (33) ayant une aile de commande (34) ayant une extrémité distale, un bord de guindant, une surface de guindant, une surface de chute, plusieurs évents (340) qui sont formés à travers l'aile de commande (34) et plusieurs ailerons (341) qui sont montés à pivotement sur la surface de guindant, correspondant respectivement aux et recouvrant de façon commandable les évents (340), et chaqueaileron (341) ayant une surface de chute ; et plusieurs trous de soupape (342) formés à travers l'aileron (341) ; une aile fixe (35) montée le long du bord de guindant de l'aile de commande (34) à un angle et ayant une extrémité distale, une surface de guindant, une surface de chute, un bord de chute et plusieurs trous de soupape (350) qui sont formés séparément à travers l'aile fixe (35) ; et plusieurs soupapes de décharge (36) qui sont montées à pivotement sur les surfaces de chute des ailerons (341) et de l'aile fixe (35), et correspondant aux et recouvrant de façon sélective les trous de soupape (342)(350) des ailerons (341) et de l'aile fixe (35) ; un ensemble d'étaiement (40) comprenant plusieurs barres (41) qui sont montées de façon sûre sur la partie supérieure de la base (31) pour former un sommet ; et - plusieurs treuils (42) qui sont montés de façon sûre dans le sommet des barres (41) et correspondant respectivement aux pales (33) de l'ensemble de pales (30), et - chaque treuil (42) ayant un fil (420) connecté à l'extrémité distale de l'aile de commande (34) de la pale correspondante (33) et tirant de façon commandable la pale correspondante (33) ; et un ensemble de générateur (60) comprenant - un translateur (61) qui est monté de façon sûre sur le poteau (10), à proximité de la partie supérieure du poteau (10), et qui a une roue d'engrenage (610) apte à tourner, s'engageant avec les dents internes (311) de l'ouverture de fond (310) de la base (31) ettournant simultanément avec l'ensemble de pales (30) pour récupérer l'énergie cinétique du vent ; - un générateur (62) qui est monté de façon sûre sur le poteau (10) et qui est capable de convertir l'énergie cinétique en électricité ; et au moins un tuyau de transmission (63) connectant le translateur (61) au générateur (62) et transmettant l'énergie cinétique du translateur (61) au générateur (62) en vue d'une conversion. 2 - Eolienne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'aile fixe (35) de chaque pale (33) a en outre plusieurs étrésillons télescopiques (351) qui sont montés à pivotement sur la surface de chute de l'aile fixe (35) et correspondant respectivement aux ailerons (341), et chaque étrésillon télescopique (351) ayant un axe connecté à un aileron correspondant (341) et ouvrant ou fermant de façon commandable l'aileron correspondant (341). 3 - Eolienne selon la revendication 2, 20 caractérisée par le fait que l'aile fixe (35) de chaque pale (33) a en outre : - un support de roue (352) qui est monté de façon sûre sur le bord de chute à proximité de l'extrémité distale de l'aile fixe (35) et correspondant au rail (20) ; et 25 - une roue (353) qui est montée de façon rotative dans le support de roue (352) pour faciliter la rotation de l'ensemble de pales (30) et le stabiliser. 4 - Eolienne selon la revendication 3, caractérisée par le fait que chaque pale (33) a en outre un 30 dispositif d'équilibrage de charge (50) comprenant : - un détecteur (51) qui est monté dans le support de roue (352) de la pale (33) et détectant une charge sur la roue (353) de la pale (33) ;un rail (52) qui est monté de façon sûre sur la surface de chute de l'aile fixe (35) de la pale (33) ; un poids (521) qui est monté de façon coulissante sur le rail (52) ; et une tige filetée (522) qui est montée de façon rotative sur le rail (52) et à travers le poids (521), et qui est commandée par le détecteur (51) pour tourner et ajuster de cette façon la position du poids (521) sur le rail (52). 5 Eolienne selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle a en outre un moteur d'accélération (70) qui est monté de façon sûre à proximité de la partie supérieure du poteau (10) et ayant un engrenage actif (71) s'engageant avec les dents internes (311) de l'ouverture de fond (310) de la base (31) pour aider la rotation de l'ensemble de pales (30). 6 - Eolienne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le poteau (10) est tubulaire. 7 - Eolienne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la base (31) est cylindrique. 8 - Eolienne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'ensemble de pales (30) comprend quatre pales (33).