Brevet FR2944327A1 — publié le 20101015

La présente invention concerne un appareil produisant de l'énergie grâce à un mouvement linéaire d'un fluide hydraulique, gazeux ou liquide, entre autre le vent, transformé en un double mouvement rotatif. Les éoliennes connues sont de différents types : - A axe horizontal équipé d'hélice à deux ou trois, voir davantage de pales. - A axe vertical de type " Darrieus" ou " Savonius" sous différentes variantes. Les axes horizontaux ont un rapport, puissance / surface engendrée, inférieur aux axes verticaux ; mais elles engendrent de grandes surfaces, autour de trois mille mètres carré pour certaines, ce qui leur permette une production industrielle. Les axes verticaux ont un meilleur rendement mais elles sont limitées par leur structure spécifique. L'appareil à axes verticaux selon l'invention accroît la puissance grâce à différents éléments : - Il possède en effet deux vis verticales accolées permettant de récupérer plus d'énergie qu'une seule. - Chaque vis à un pas de sens inverse, l'une à droite l'autre à gauche. - Chaque vis possède plusieurs filets hélicoïdaux, de quatre à vingt. - La pente des filets est variable de trente à quatre vingt neuf degrés par rapport à l'horizontal ce qui détermine le pas. - La forme et la profondeur des filets ont des dimensions variables déterminées au moment de la conception et de l'étude des besoins, afin d'affiner au mieux les performances de l'appareil ; (en fonction de la vitesse du fluide ou du vent local constatée). - Les vis ont un sens de rotation inversé. - Les deux vis sont départagées unilatéralement par un 35 guide séparateur répartiteur. - 2 - - Ce système à double vis, intercalé par un guide séparateur répartiteur, permet de diriger les fluides hydrauliques antagonistes et de les transformer en fluides productifs. - La position des deux vis et du guide séparateur en amont, face au fluide hydraulique, entre autre le vent, crée une dépression en aval des vis ce qui accélère le débit du fluide hydraulique, entre autre le vent et augmente la puissance. - La pente et la forme des multi filets des vis permettent d'exposer une surface de portance supérieure, aux appareils existants, face aux fluides hydrauliques, entre autre le vent, d'où un gain de puissance. - La forme et l'inclinaison des filets créent, dans la zone en aval (dépressionnaire) des vis, des mouvements générateurs de vortex ascendant ou descendant, selon la répartition des pas des vis (à droite ou à gauche). - Les filets des deux vis, les un par rapport aux autres, ne coïncident pas en vis-à-vis mais se trouvent décalés, ce qui facilite la création de vortex en aval des vis, et accélère l'évacuation des fluides hydrauliques, entre autre le vent; générant davantage de puissance. - La vitesse de rotation des vis est accrue du fait de leurs petits diamètres, (leurs grandes hauteurs accroissent leurs puissances), évitant les pertes mécaniques dû au multiplicateur de vitesse. - Dans la présentation où la vis, à gauche du guide séparateur, supporte un pas à droite (dans ce cas la vis de droite a un pas à gauche) la pression du fluide hydraulique, entre autre le vent, exerce sur les flancs des filets des vis, une force suspenseur ascendante, ce qui permet d'alléger la - 3 - masse des vis sur l'ensemble du châssis. La position inverse des vis, à la présentation ci-dessus, ne peut nuire au bon fonctionnement de l'appareil mais augmente la masse de celles-ci sur le châssis. La position du pivot de l'appareil se trouve sous l'axe du guide , déporté de l'axe des vis, afin de créer un mouvement gyroscopique sous l'action du fluide hydraulique, entre autre le vent, et de prendre la position idéale, tel une girouette. - La partie supérieure de l'ensemble, au dessus des vis, peut aussi être équipée d'une dérive pour faciliter les mouvements de girouette. - L'appareil est plus silencieux que les appareils à hélice, grâce notamment à sa transmission mécanique, poulies et courroie crantée. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 : représente une vue de dessus en coupe, avec l'écoulement du fluide symbolisé par des traits fins 20 La figure 2 : représente une vue latérale afin d'apprécier la position de l'axe de pivotement. La figure 3 : représente les deux vis en perspective. La figure 4 : représente les deux vis en perspective avec une forme de filet, un pas et une hauteur différents de 25 la figure 3. En référence aux dessins annexés l'appareil se compose : De deux vis hélicoïdales accolées verticalement (1) et (2), d'un guide séparateur répartiteur (3) intercalé verticalement et unilatéralement entre les deux vis (1) et (2), 30 de deux plaques de maintien (4), d'un ensemble châssis (5), d'une colonne fixe où support fixe (6), d'un axe vertical pivotant (7) fixé sous le châssis (5) (intégrant les transmissions mécaniques), lui-même supportant l'ensemble des vis (1) et (2), le guide (3) et les plaques d'assemblage (4), 35 permettant au dispositif de s'orienter face au fluide, entre 10 15 4 autre le vent; d'une zone amont d'entrée du fluide, côté guide (8), d'une zone aval de dépression (9), d'une dérive d'orientation (facultative) (10), le font de filet désigné en (11) et les flancs de filet désigné en (12). Les vis (1) et (2) ont le même diamètre, le même nombre de filets, la même forme de filet, la même profondeur de filet, un pas de même dimension; ayant une hauteur de même dimension, comprise entre une fois à quinze fois la dimension de leurs diamètres; leurs faces hélicoïdales faisant front au fluide hydraulique, entre autre le vent, en aval de la zone (8) (la zone (8) étant le côté où arrive le fluide, entre autre le vent). La vis (1) supporte un pas à droite, elle peut comporter de quatre filets à vingt filets de forme concave (11) (12); la forme du font de filet (11) décrit un arc de cercle se terminant par deux droites tangentielles (12), venant mourir sur le diamètre extérieur de la vis, une des deux droite se termine par un petit arc de cercle pour faciliter l'introduction du fluide; la profondeur du filet est d'environ un tiers à deux tiers du rayon de la vis; les filets de la vis pouvant comporter une inclinaison de trente degrés à quatre vingt neuf degrés par rapport à l'horizontale, ce qui représente un pas de dimension variable de un, virgule, huit cent douze (1,812) fois le diamètre de la vis à cent soixante dix neuf, virgule, quatre vingt six (179,86) fois le diamètre de la vis. La forme des filets peut être aussi asymétrique, le font de filet (11) restant en arc de cercle, les flancs (12) en vis-à-vis étant l'un concave l'autre convexe (figure 4) ou de toutes autres formes exécutables. La vis (2) possède les mêmes éléments que la vis (1), identiques à ceux déterminés dans la description de la vis (1) sauf qu'elle supporte un pas à gauche. - 5 - Chaque vis hélicoïdale a un pas d'orientation différent, la vis (1) ayant un pas à droite, la vis (2) a un pas à gauche ou inversement, la vis (1) ayant un pas à gauche, la vis (2) a un à droite. Les vis (1) et (2) sont réalisées en matière composite et sont traversées, en leur centre, par un arbre d'acier avec lequel elles sont rendues solidaires. Les vis (1) et (2) ont un sens de rotation opposé. Le positionnement mécanique des vis (1) et (2) l'une par rapport à l'autre est effectué de façon à ce que chaque filet de chaque vis (1) et (2) se trouve de préférence décalé et non en vis-à-vis. Le guide séparateur répartiteur (3) en amont des vis (1) et (2), en aval de la zone (8), dirige latéralement le fluide, entre autre le vent, vers les filets respectifs de chacune des vis (1) et (2); le guide (3) ayant la forme d'un angle aigu d'environ quinze degrés dont les côtés se terminent par une courbe convexe; la partie extrême, de ces courbes, est tangentielle à un axe fictif lui-même tangentiel au font de filet (11) de chaque vis (1) et (2); l'extrémité de chacune des courbes, de l'angle aigu, s'arrête à proximité du diamètre extérieur de chaque vis (1) et (2), et ensuite suivent, à un rayon légèrement supérieur, le rayon extérieur de chaque vis (1) et (2) jusqu'à se rejoindre sur l'axe commun aux deux vis; la hauteur du guide (3) est égale à celle des vis (1) et (2), plus un jeu fonctionnel; sa longueur ayant une à deux fois celle du diamètre des vis (1) ou (2) ; sa largeur, dans sa partie la plus large, ayant la valeur d'un demi à un rayon de vis (1) ou (2); sa hauteur en position verticale le guide (3) ayant son axe longitudinal situé sur la médiatrice de l'axe commun aux deux vis (1) et (2); la pointe de l'angle aigu du guide (3) étant en aval de la zone (8), face au fluide, entre autre le vent. - 6 - Deux plaques métalliques (4) munies de roulements et butées à billes, ou autres guidages tournants, servent de pivot de rotation aux arbres des vis (1) et (2). Les plaques inférieures (4) et supérieures (4) sont maintenues entre elles par l'intermédiaire du guide séparateur, répartiteur (3) qui fait partie intégrante de l'ensemble (1) (2) (3) et (4). Le châssis métallique (5) sous l'ensemble (1) (2) (3) et (4), renferme les éléments mécaniques de transmission des mouvements (poulies, courroies crantées etc...) ainsi qu'un transformateur d'énergie de type alternateur électrique ou autres. Les composants mécaniques sont protégés par un carter. La partie inférieure du châssis (5) est implantée d'un arbre de rotation vertical (7). La position de l'axe pivotant (7) se trouvant sous l'axe longitudinal du guide (3) déporté de l'axe commun des vis (1) et (2), à une valeur d'environ un demi rayon des vis (1) ou (2). Il est immobilisé verticalement sur la partie inférieure du châssis (5). Une colonne ou un support fixe (6) ancré au sol ou arrimé à un bâtiment ou autre, équipé en son extrémité supérieur de roulements et de butées à billes ou par d'autres moyens de même prestance, reçoit l'arbre vertical de rotation (7). En option, le dessus de la plaque supérieure (4) peut être pourvu d'une dérive (10) de type aviation. L'appareil selon l'inventeur est destiné à transformer les fluides, entre autre le vent, en énergie électrique ou autres. Malgré sa petite taille, la puissance importante fournie par l'invention, permet de couvrir en grande partie les besoins en énergie d'un logement individuel ou d'une petite entreprise industrielle. REVENDICATIONS1) Dispositif pour produire de l'énergie grâce au mouvement linéaire d'un fluide hydraulique, entre autre le vent, induisant un double mouvement rotatif caractérisé en ce qu'il comporte deux vis hélicoïdales accolées verticalement (1) et (2), un guide séparateur répartiteur (3) intercalé verticalement et unilatéralement entre les deux vis (1) et (2), et un axe vertical pivotant (7) fixé sous le châssis (5) intégrant les transmissions mécaniques, lui-même supportant l'ensemble des vis (1) et (2), le guide (3) et les plaques d'assemblage (4). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les vis (1) et (2) ont le même diamètre, le même nombre de filets, la même forme de filet, la même profondeur de filet, un pas de même dimension ; ayant une hauteur de même dimension; leurs faces hélicoïdales faisant front au fluide en aval de la zone (8) où arrive le fluide. 3) Dispositif selon la revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que chacune des vis (1)(2), comporte de quatre filets à vingt filets de forme concave (11) (12); la forme du fond de filet (11) décrit un arc de cercle se terminant par deux droites tangentielles (12), venant mourir sur le diamètre extérieur de la vis, une des deux droite se termine par un petit arc de cercle pour faciliter l'introduction du fluide; la profondeur du filet est d'environ un tiers à deux tiers du rayon de la vis; les filets de la vis pouvant comporter une inclinaison de trente degrés à quatre vingt neuf degrés par rapport à l'horizontale, ce qui représente un pas de dimension allant de 1,812 fois le diamètre de la vis à 179,89 fois le diamètre de la vis.-8- 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la forme des filets peut être aussi asymétrique, le fond de filet (11) restant en arc de cercle, les flancs (12) en vis-à-vis étant l'un concave l'autre convexe. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications de 1 à 4 caractérisé en ce que chaque vis hélicoïdale a un pas d'orientation différent, la vis (1) ayant un pas à droite, la vis (2) a un pas à gauche ou inversement. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes caractérisé en ce que les vis (1) et (2) ont un sens de rotation opposé. 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le guide séparateur répartiteur (3) en amont des vis (1) et (2), en aval de la zone (8), dirige latéralement le fluide, 15 vers les filets respectifs de chacune des vis (1) et (2); le guide (3) ayant la forme d'un angle aigu d'environ quinze degrés dont les côtés se terminent par une courbe convexe; la partie extrême, de ces courbes, est tangentielle à un axe fictif lui-même tangentiel au fond de filet (11) de chaque vis 20 (1) et (2); l'extrémité de chacune des courbes, de l'angle aigu, s'arrête à proximité du diamètre extérieur de chaque vis (1) et (2), et ensuite suivent, à un rayon légèrement supérieur, le rayon extérieur de chaque vis (1) et (2) jusqu'à se rejoindre sur l'axe commun aux deux vis; la hauteur du guide 25 (3) est égale à celle des vis (1) et (2), plus un jeu fonctionnel; sa longueur étant une à deux fois celle du diamètre des vis (1) ou (2) ; sa largeur, dans sa partie la plus large, ayant la valeur d'un demi à un rayon de vis (1) ou (2); sa hauteur en position verticale le guide (3) ayant son 30 axe longitudinal situé sur la médiatrice de l'axe commun aux deux vis (1) et (2); la pointe de l'angle aigu du guide (3) étant en aval de la zone (8), face au fluide.- 9 - 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le positionnement mécanique des vis (1) et (2) l'une par rapport à l'autre est effectué de façon à ce que chaque filet de chaque vis (1) et (2) se trouve de préférence décalé et non en vis-à-vis. 9) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la position de l'axe pivotant (7) se trouve sous l'axe longitudinal du guide (3) déporté de l'axe commun des vis (1) et (2) vers la pointe de l'angle aigu du guide (3), permettant au dispositif de s'orienter par lui-même face au fluide.