Brevet FR3004498A1 — publié le 20141017

INSTALLATION DE CAPTATION DU VENT. L'invention se rapporte à une installation de captation du vent pour actionner une machine. Le vent est une énergie non polluante insuffisamment utilisée car le vent est notamment erratique car on ne maitrise pas l'apparition du vent et sa puissance. Cependant de longue date, cette énergie a été utilisée par les moulins à vent pour produire de la farine. Elle a également été utilisée aux Pays Bas pour actionner des pompes pour assécher les polders. Depuis quelques années, on l'utilise pour produire de l'électricité. La puissance théorique d'une éolienne est de 0,37.S.V3 avec S étant la surface balayée par les pales et V la vitesse du vent en m/s. Si la puissance de l'éolienne dépend de la vitesse du vent, ce paramètre vitesse du vent n'est pas un paramètre maitrisable ou ajustable. La dimension des pales détermine donc, pour une vitesse de vent donnée, la puissance maximale. On comprend tout de suite que la longueur des pales est une variable importante dans le choix de l'hélice. La tendance est donc d'augmenter la taille des dites pales et donc la hauteur du mât qui les porte. Les éoliennes sont montées sur un mat qui doit être de l'ordre de deux fois la longueur d'une pale ce qui nécessite des fondations importantes et une emprise au sol importante. Par ailleurs la rotation des hélices perturbant l'écoulement de l'air, il faut une distance minimale entre deux éoliennes. Ces éoliennes sont donc montées en dehors des zones urbaines et lorsqu'on utilise deux éoliennes l'emprise au sol est importante. Une éolienne fonctionne bien lorsque la vitesse du vent atteint environ 15m/s (55Km/h) et doit arrêter de fonctionner vers 25 m/s (90 km/h) car les pâles 5 subissent alors des efforts trop importants. Une éolienne est un rotor portant des pales pour former une hélice. Ce rotor est couplé par une transmission mécanique à une machine. Pour les moulins à vent, les ailes du moulin sont montées sur un rotor entrainant un arbre de rotation qui par une transmission appropriée délivre une force qui a 10 été utilisée pour entrainer une meule ou des pompes. En ce qui concerne la production d'électricité, le principe reste le même, les pales sont fixées sur un rotor qui entraine via un multiplicateur de vitesse à engrenages, une génératrice de courant ou un alternateur contenu dans une nacelle et le courant est ensuite acheminé au sol par un câble. 15 Lorsque plusieurs éoliennes sont groupées, chaque ligne électrique provenant d'un générateur vient se connecter en parallèle sur un moyen pour injecter le courant électrique sur le réseau. Chaque éolienne est indépendante du fonctionnement des autres. Un des premiers freins au développement est de trouver une zone 20 d'implantation pour ces éoliennes en raison de leur emprise. Le second frein réside dans le cout de réalisation des pales du rotor lorsque la taille des pales augmente. On constate que plus la pale est grande plus la fabrication est difficile et plus le cout augmente mais de manière exponentielle. Comme cela a été dit, l'exploitation d'éoliennes pose un problème d'implantation car on comprend bien que celle-ci est difficile à implanter dans les zones d'habitations en raison de leur taille. L'utilisation d'éolienne pour les particuliers pose donc un problème car il faut 5 se limiter dans la taille des pales et donc produire peu de courant ou se trouver dans une zone faiblement habitée pour pouvoir monter une grande éolienne. Les dispositifs commercialisés sont des dispositifs intégrant dans une seule enveloppe, le rotor, la transmission et le générateur de courant. Si on multiplie les éoliennes, à chaque fois il faut acquérir un ensemble composé 10 du rotor et du générateur et prévoir un moyen d'injection du courant sur le réseau ce qui multiplie les frais. L'invention se propose de réaliser une installation de captation du vent comprenant au moins deux hélices montées sur un support caractérisée en ce que les hélices sont montées sur une structure spatiale répétitive commune 15 composée de noeuds d'assemblage creux et d'entretoises tubulaires et ces hélices actionnent, par une transmission mécanique logée dans les composants de la structure spatiale, une même machine. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente 20 FIG 1 : un ensemble de deux hélices à axe horizontal disposées sur un mur vertical en perspective FIG 2 : un second ensemble de deux hélices avec coupe partielle des noyaux FIG 3 une hélice à axe vertical FIG 4 coupe d'un noyau soutenant une hélice FIG 5 coupe d'un noyau montrant la jonction entre un arbre commun et un arbre individuel. En se reportant au dessin, on voit une structure 1 de captation du vent pour transformer l'énergie du vent en une énergie mécanique apte à faire fonctionner 5 une machine 5 tel un alternateur produisant du courant ou encore une pompe. Cette structure de captation comprend donc au moins deux hélices 2 qui, montée sur un support 3, entraine une transmission 4 mécanique faisant fonctionner une machine telle une génératrice de courant. Avantageusement le support 3 est une structure spatiale 3 composée de noeuds 10 3A d'assemblage creux et d'entretoises tubulaires 3B logeant la transmission mécanique 4. La machine 5 est déportée de la zone occupée par l'hélice. Ainsi au moins deux hélices 2 sont montées sur une structure spatiale 3 répétitive commune composée de noeuds 3A d'assemblage creux et 15 d'entretoises 3B tubulaires et ces hélices actionnent, par une transmission 4 mécanique logée dans les composants de la structure spatiale, une machine qui peut être un générateur de courant ou une pompe. Avantageusement, la transmission mécanique est localement commune aux deux hélices et entraine la même machine. Plus précisément, il est alors possible que 20 chaque hélice 2 individuelle n'est pas la puissance suffisante pour entrainer à elle seule la machine 5 mais que deux ou trois hélices développent cumulativement une puissance suffisante pour faire fonctionner la machine. Chaque hélice entraine donc un arbre 4A de rotation qui entraine une transmission venant engager, par exemple, le rotor d'un alternateur. 25 Pour que le rotor de l'alternateur puisse être entrainé par plusieurs hélices à la fois, un moyen dit d'embrayage permet de coupler la force de l'hélice au rotor de l'alternateur ( principe de la roue libre sur une transmission de vélo). Chaque hélice est donc couplée à la machine par l'intermédiaire d'un moyen 4B d'embrayage et/ou d'engrenage Ainsi plusieurs hélices vont cumuler la puissance mécanique délivrée par 5 chacune d'entre elles pour obtenir une puissance suffisante pour entrainer une machine du type générateur de courant ou du type pompe. Pour ce faire une transmission mécanique construite à l'aide d'arbres de rotation, d'engrenages et/ou d'embrayages transmet le mouvement de rotation de chaque hélice à la machine. 10 Les noeuds 3A sont sphériques ou polyédriques et sont constitués d'au moins deux parties 30A, 30B qui s'assemblent par exemple par un filet de vis ou un encliquetage. Egalement chaque demi-sphère peut être bordée par une couronne percée de trous pour la mise en place de boulons. 15 La liaison entre l'entretoise tubulaire et le noeud d'assemblage est d'un type préservant un passage libre 10 entre l'intérieur de l'entretoise et l'intérieur du noeud. Par exemple, le noeud comporte dans sa paroi des trous 3C taraudés sur lesquels coopèrent les extrémités filetées 3D des entretoises. 20 Dans une forme de réalisation, l'entretoise est associée à un noeud d'assemblage par une pièce dite de jonction qui comporte à une extrémité le moyen de fixation avec le noeud d'assemblage et à son autre extrémité le moyen de fixation avec l'entretoise. Avantageusement, la pièce de jonction ou l'extrémité de l'entretoise loge un 25 roulement 11 ou un palier 11 pour guider en rotation l'arbre de transmission qui traverse l'entretoise. Les noeuds servent à loger les engrenages et/ou les embrayages nécessaires à la transmission de la rotation du rotor de l'hélice à la machine utilisatrice. Les embrayages sont prévus pour tenir compte des vitesses différentes de rotation des hélices.Par exemple, on peut utiliser le principe de la roue libre du vélo. Avec la solution revendiquée, on peut construire un mur d'hélices de faibles tailles qui auront moins d'inertie et seront moins fragiles donc peuvent travailler dans une plage de vitesse du vent plus importante. Le principe consiste donc à réaliser un alignement d'hélices portées par une structure modulaire spatiale dans laquelle structure est prévu un arbre de transmission commun entrainant une machine et sur lequel arbre de transmission commun 20 sont reliés mécaniquement des arbres 21 de transmission individuels entrainés chacun par une hélice. Cet arbre de transmission commun est installé dans l'axe d'un ensemble de noyaux, lesdits noyaux logeant les moyens de couplage des arbres entre eux. Les hélices peuvent être à axe vertical ou à axe horizontal. La structure spatiale est autoporteuse grâce à la répartition des forces sur des entretoises en tension et compression. Pour orienter ces hélices chacune d'elle est pourvue d'une gouverne à l'arrière pour une orientation automatique.20 REVENDICATIONS1. Installation de captation du vent comprenant au moins deux hélices 2 montées sur un support 3 caractérisée en ce que les hélices sont montées sur une structure spatiale commune répétitive composée de noeuds 3A d'assemblage creux et d'entretoises 4 tubulaires et ces hélices actionnent, par une transmission 4A mécanique logée dans les composants de la structure spatiale, une même machine. 2. Installation de captation du vent selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque hélice est couplée à la machine par un moyen d'engrenage et/ou d'embrayage. 3. Installation de captation du vent selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que les noeuds sont sphériques ou polyédriques et sont constitués d'au moins deux parties 30A, 30B qui s'assemblent. 4. Installation de captation du vent selon la revendication 3 caractérisée en ce que les noeuds logent des engrenages et/ou des embrayages et les entretoises des arbres de transmission. 5. Installation de captation de vent selon la revendication 4 caractérisée en ce que l'entretoise loge un arbre de transmission guidé en rotation dans des paliers 11 situés aux extrémités des entretoises. 6. Installation de captation du vent selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les hélices entrainent un générateur de courant25