Brevet FR2939172A1 — publié le 20100604

La présente invention a pour objet un rotor éolien, ainsi qu'une éolienne de toiture comportant un tel rotor éolien dan su but de production d'énergie. On connaît de nombreux types de rotors destinés à être entraînés par le vent. Ils comportent tous au moins un élément conçu apte à être placé en opposition à un flux d'air, et monté pivotant sur un arbre qui peut être d'axe horizontal ou vertical, dirigé dans le sens dudit flux, ou transversalement à celui-ci. Parmi ces rotors éoliens on connaît le rotor cylindrique dit de Savonius, et notamment décrit dans le document FR 601 266. Il s'agit, dans sa version de base, d'un rotor comprenant une pale s'étendant entre deux joues parallèles, et monté en rotation selon un axe vertical, ou horizontal, où ladite pale comprend deux demi-pales de profil semi-cylindrique et disposées de manière décalée par rapport audit axe de rotation en sorte que ledit rotor présente une section transversale en forme de S. Dans des variantes de réalisation, les demi-pales sont plus de deux, et elles peuvent présenter des courbures transversales variées. Par ailleurs, de manière préférentielle, il subsiste centralement un écart entre les demi-pales pour permettre l'échappement et la répartition du flux d'air. Dans un mode de réalisation particulier, il est prévu de pouvoir faire varier l'orientation d'une demi-pale par rapport à l'autre pour modifier la géométrie du rotor et ainsi adapter la vitesse de rotation en fonction du sens du vent, et/ou de sa puissance. A cet effet, chacune des demi-pales est montée pivotante sur un arbre longitudinal parallèle à l'axe de rotation du rotor, tandis que des tringles reliant les deux demi-pales permettent une symétrie de mouvement de celles-ci. La géométrie du rotor peut ainsi évoluer afin d'obtenir le plus de prise au vent, ou bien une position neutre lorsque les deux demi-pales semi-cylindriques se font face. Un rotor éolien à géométrie variable de ce type présente de 35 nombreux avantages, mais également des inconvénients, essentiellement liés à l'usage auquel il est destiné. Il ne comporte notamment pas de véritable position neutre, puisqu'il demeure toujours un espace entre les demi-pales, en sorte que cela oblige au montage d'un système de freinage. Or, l'objet de la présente demande concerne un rotor éolien destiné à la réalisation d'une éolienne de toiture pour la production d'énergie domestique, et une telle installation doit pouvoir fonctionner de manière simple, et ne présenter aucun risque pour l'utilisateur. Notamment, en cas de vitesses de vent dépassant un certain seuil, il doit être possible de rendre complètement inerte rotor, sans avoir recours à un système de freinage qui lui aussi peut présenter des limites. Le rotor éolien selon l'invention comprend une pale s'étendant entre deux joues parallèles, et monté en rotation selon un axe horizontal, où ladite pale comprend deux demi-pales de profil semi-cylindrique et disposées de manière décalée par rapport audit axe de rotation en sorte que ledit rotor présente une section transversale en forme sensiblement de S, et il se caractérise essentiellement en ce que la liaison de chacune desdites demi-pales avec chacune desdites joues est réalisée au travers de moyens de coulissement conçus aptes d'une part à permettre le déplacement de chacune desdites demi-pales le long d'un plan diamétral audit axe de rotation, et d'autre part que le déplacement de l'une desdites demi-pales soit symétrique, par rapport audit axe, au déplacement de l'autre. On comprendra qu'au gré du déplacement des demi-pales, le rotor peut présenter une multitude de configurations comprises entre deux configurations extrêmes dans chacune desquelles les demi-pales sont éloignées l'une de l'autre au maximum, et où chacune des configurations extrêmes correspond à un sens de rotation du rotor, tandis que dans une configuration particulière, les deux demi-pales lors de leur déplacement sur un même diamètre se retrouvent au droit l'une de l'autre pour former un cylindre n'ayant aucune prise au vent. Selon une caractéristique additionnelle du rotor éolien selon l'invention, les moyens de coulissement comprennent pour chacune des joues, un rail de coulissement qui s'étend diamétralement à l'axe de rotation, et est emprunté en commun par les deux demi-pales. Selon une autre caractéristique additionnelle du rotor éolien selon l'invention, chacune des joues comporte plusieurs rails de coulissement, parallèles à celui disposé diamétralement, et avec lesquels coopèrent les demi-pales. Selon une autre caractéristique additionnelle du rotor éolien selon l'invention, les moyens de coulissement sont associés à des moyens moteurs permettant de déplacer les demi- pales. Selon une autre caractéristique additionnelle du rotor éolien selon l'invention, les moyens moteurs sont associés à des moyens de détermination de la direction et de la force du vent. La présente invention a également pour objet l'utilisation du rotor éolien selon l'invention, comme éolienne disposée au faîte d'une toiture. Cette éolienne de toiture comporte un rotor éolien disposé au faîte d'un toit et est surmonté d'un châssis comportant un toit de protection, qui renferme un carter délimitant une cavité de forme semi-cylindrique ou en partie semi-cylindrique qui loge par le dessus une partie dudit rotor éolien, et qui permet de soustraire à l'action du vent la partie supérieure de ce dernier pour que seule sa partie basse soit accessible aux vents. Les avantages et les caractéristiques du dispositif selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif. Dans le dessin annexé : - la figure 1 représente une vue schématique en élévation 30 d'un rotor éolien selon l'invention. - la figure 2 représente une vue schématique en coupe transversale selon l'axe XX' de la figure 1. - les figures 3a, 3b et 3c représentent le même rotor éolien en coupe transversale, dans des configurations 35 d'utilisation différentes. - la figure 4 représente une vue schématique d'une éolienne de toiture comprenant un rotor éolien selon l'invention. En référence aux figures 1 et 2, on peut voir un rotor 5 éolien 1 selon l'invention, destiné à entraîner des moyens de production d'énergie tel qu'un alternateur. Ce rotor éolien 1 comprend deux joues 2 parallèles se présentant chacune sous la forme d'un disque, entre lesquelles s'étend une pale 3 constituée de deux demi-pales 30. 10 Le rotor éolien 1 est monté en rotation selon axe horizontal Y, au travers de bouts d'arbre 20 que comporte chacune des joues 2, destinés à être portés par des paliers, non représentés. Chacune des demi-pales 30 consiste en une paroi cintrée 31 15 comprenant deux bords rectilignes 32 parallèles et deux bords extrêmes courbes 33, en sorte de présenter un profil de gouttière semi-cylindrique de rayon inférieur à celui des joues 2. Les demi-pales 30 sont solidarisées aux joues 2 par 20 l'intermédiaire de moyens de coulissement qui comprennent : - au niveau de chacune des joues 2, d'une part un rail de guidage 21 disposé diamétralement par rapport à l'axe de rotation Y, et d'autre part deux rails 22, parallèles au rail 21, disposés de part et d'autre de celui-ci, en l'occurrence à 25 une distance égale au rayon de courbure des demi-pales 30. - au niveau de chacun des bords extrêmes courbes 33, et débordant ceux-ci, des coulisseaux, à savoir deux coulisseaux 34, chacun disposé dans le prolongement d'un bord rectiligne 31, et un coulisseau 35 disposé au milieu du bord extrême courbe 33. 30 Les coulisseaux 34 des deux demi-pales 30 sont destinés à coopérer avec le rail 21, tandis que le coulisseau 35 d'une demi-pale 30 est destiné à coopérer avec l'un des rails 22, tandis que le coulisseau 35 de l'autre demi-pale 30 est destiné à coopérer avec l'autre rail 22. 35 Les coulisseaux 34 et 35 et les rails 21 et 22 permettent de déplacer de manière linéaire les demi-pales 30 sur les joues. Par ailleurs, le rail 21 est configuré en sorte de permettre que les demi-pales 30 puisse se croiser lors de leur déplacement, il peut par exemple consister en un rail double. Les demi-pales 30 peuvent ainsi se déplacer le long du rail 5 21, pour aller d'une extrémité à l'autre de ce dernier, les rails 22 assurant un meilleur guidage du déplacement. Les moyens de coulissement, sont associés à des moyens de synchronisation, non représentés, qui permettent un déplacement symétrique, par rapport à l'axe Y, d'une demi-pale 30 par 10 rapport à l'autre. Ses moyens de synchronisation peuvent se présenter sous différentes formes, comme des jeux de bielles ou des systèmes vis écrous, ils peuvent être intégrés aux moyens moteurs, non représentés, qui permettent de déplacer les demi-pales 30 sur les joues 2. 15 Les demi-pales 30 peuvent ainsi être déplacées à volonté symétriquement, en sorte de modifier la configuration du rotor éolien 1. Le rotor éolien 1 peut prendre de multiples configurations, dont deux configurations extrêmes sont représentées sur les 20 figures 3a et 3b. On notera que sur ces figures le rotor éolien 1 est associé à un bâti 4, qui comporte notamment une cavité 40 dans laquelle est engagée une partie du rotor éolien 1. Cette cavité 40 présente une forme presque semi-cylindrique, elle permet de 25 soustraire à l'action du vent la partie inférieure du rotor éolien 1, pour ne laisser accessible que la partie haute. De préférence, mais non limitativement, l'enfouissement est réalisé sur une hauteur correspondant à la différence entre la longueur du rail 21 et la largeur d'une demi-pale 30. 30 On notera que selon l'utilisation du rotor éolien selon l'invention, le bâti 4 et sa cavité 40 peuvent être disposés au-dessus du rotor éolien 1, en sorte que ce soit la partie supérieure de ce dernier qui soit soustraite à l'action du vent. Sur la figure 3a les demi-pales 30 sont dans une position 35 extrême c'est-à-dire que pour l'une un coulisseau 34, non visible, est positionné à une extrémité du rail 21, tandis que pour l'autre un coulisseau 34, non visible, est positionné à l'autre extrémité du rail 21, et le vent V fait tourner le rotor éolien 1 dans le sens R. En référence à la figure 3b, on peut voir que les demi- pales 30 ont été déplacées pour prendre une autre position extrême, l'une a été déplacée en sorte que c'est son autre coulisseau 34, non visible, qui est positionné à l'autre extrémité du rail 21, de même pour l'autre demi-pale 30. On constate que dans cette configuration c'est un vent V', de sens opposé au vent V, qui fait tourner le rotor éolien 1 dans un sens R' contraire au sens R. La modification de la géométrie du rotor éolien 1 permet une adaptation en premier lieu au sens du vent, en en second lieu à la puissance de celui-ci, puisqu'il est possible, par le rapprochement des demi-pales 30 l'une vers l'autre, de réduire la largeur de la pale 3. La figure 3c montre une configuration particulière du rotor éolien 1 selon l'invention, dans laquelle les demi-pales 30 sont toutes les deux positionnées au milieu du rail 21, et forment ainsi un tube concentrique aux joues 2. Dans cette configuration, le vent n'a aucune prise et le rotor éolien 1 demeure immobile, il peut ainsi être neutralisé. Le déplacement des demi-pales 30 est assuré par de moyens moteurs qui sont de préférence disposés extérieurement au rotor éolien 1, éventuellement dans une et/ou dans les deux joues 2. Ces moyens moteurs permettent de changer la configuration du rotor éolien en fonction de la direction et/ou la force du vent. La commande de ces moyens moteurs est ainsi associée à des moyens de détermination de la direction et de la force du vent. En référence maintenant à la figure 4, on peut voir un exemple d'utilisation du rotor éolien 1 selon l'invention, comme éolienne de toiture. Le rotor éolien 1 est disposé au faîte d'un toit 5, axe Y parallèle à ce dernier, au moyen d'un bâti adapté, non 35 représenté. Le rotor éolien 1 est de plus surmonté d'un châssis 6 qui comporte un toit 60 de protection, lequel renferme un carter 61 délimitant une cavité 62 de forme presque semi-cylindrique qui loge par le dessus une partie du rotor éolien 1, et qui permet de soustraire à l'action du vent la partie supérieure du rotor éolien 1, pour ne laisser accessible que sa partie basse. Les pans 50 du toit 5 constituent des déflecteurs, et dirigent les flux d'air. De manière avantageuse, le carter 61 présente de part et d'autre de la cavité 62, des pans inclinés 63, chacun d'inclinaison inverse de celle du pan 50 disposé en dessous, en sorte de permettre avec ce dernier une canalisation et une concentration du flux d'air. REVENDICATIONS1) Rotor éolien (1) comprenant une pale (3) s'étendant entre deux joues parallèles (2), et monté en rotation selon un axe horizontal (Y), où ladite pale (3) comprend deux demi-pales (30) de profil semi-cylindrique et disposées de manière décalée par rapport audit axe de rotation (Y) en sorte que ledit rotor présente une section transversale en forme sensiblement de S, caractérisé en ce que la liaison de chacune desdites demi-pales (30) avec chacune desdites joues (2) est réalisée au travers de moyens de coulissement (21, 22, 34, 35) conçus aptes d'une part à permettre le déplacement de chacune desdites demi-pales (30) le long d'un plan diamétral audit axe de rotation (Y), et d'autre part que le déplacement de l'une desdites demi-pales (30) soit symétrique, par rapport audit axe, au déplacement de l'autre. 2) Rotor éolien selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de coulissement comprennent pour chacune des joues (2), un rail de coulissement (21) qui s'étend diamétralement à l'axe de rotation (Y), et est emprunté en commun par les deux demi-pales. 3) Rotor éolien selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune des joues (2) comporte plusieurs rails (22) de coulissement, parallèles à celui (21) disposé diamétralement, et avec lesquels coopèrent les demi-pales (30). 4) Rotor éolien selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce que les moyens de coulissement (21, 22, 34, 35) sont associés à des moyens moteurs permettant de déplacer les demi-pales (30). 5) Rotor éolien selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens moteurs sont associés à des moyens de 30 détermination de la direction et de la force du vent. 6) Eolienne de toiture caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor éolien (1) selon l'un quelconque des revendications précédentes. 7) Eolienne de toiture selon la revendication 6, caractérisée en ce que le rotor éolien (1) est disposé au faîte d'un toit (5), et il est surmonté d'un châssis (6) comportant un toit (60) de protection, qui renferme un carter (61) délimitant une cavité (62) de forme semi-cylindrique ou en partie semicylindrique qui loge par le dessus une partie dudit rotor éolien (1), et qui permet de soustraire à l'action du vent la partie supérieure de ce dernier pour que seule sa partie basse soit accessible aux vents.