Brevet FR3021380A1 — publié le 20151127

DESCRIPTION Tous les volants inertiels actuellement utilisés de par le monde ont une géométrie fixée à la conception (cylindres pleins, manchons, disques épais) qui leur confère, conjointement avec la nature des matériaux employés lors de leur fabrication, un moment d'inertie déterminé. Or, on peut rencontrer des situations où ce moment d'inertie devrait être modifié afin, soit d'accroître l'énergie cinétique de volants inertiels tournant à une certaine vitesse angulaire, soit d'augmenter cette dernière quand la quantité de mouvement est relâchée. C'est précisément ce qu'apporte la présente invention qui rappelle dans sa conception le célèbre régulateur à boules de Watt. A / CONCEPTION DU VOLANT A MOMENT D'INERTIE VARIABLE. Le volant à inertie variable, objet de la présente invention, est essentiellement composé de masses (5) qui, sous l'effet de la force centrifuge, s'éloignent radialement de l'axe de rotation du volant, modifiant ainsi, et ce manière continue, son moment d'inertie . Un arbre-moteur (1), couplé à un moteur/générateur classique, entraine une ceinture (3) reposant sur un chemin de roulement (4). Cette ceinture (3) porte deux ou plusieurs axes horizontaux (7), positionnés à 180 0, 120°,.... selon le nombre de masses (5) retenu. Sur ces axes (7) oscillent des bras (6), chacun portant, d'une par une masse (5) et d'autre part un secteur circulaire (8) centré sur l'axe (7) et cranté comme un pignon droit. Un coulisseau (10), mobile verticalement, porte autant de crémaillères (9) que de bras (6). 20 Solidaires des rotations de la ceinture (3), les crémaillères (9) s'engrènent parfaitement sur les secteurs circulaires (8) qui leur correspondent. Un réglage fin de ces engrenages assure une parfaite égalité de l'angle que fait chaque bras (6) avec l'axe de rotation du volant (3). L'équilibrage dynamique du système est ainsi assuré. B REGULATION DE LA VITESSE ANGULAIRE DU VOLANT . 25 Dans le cas de volants à moment d'inertie variable utilisés dans des engins récupérateurs des énergies naturelles ( vent, houle, courants,,..), l'irrégularité de ces dernières, conjuguée avec les inévitables frottements, aboutit à une baisse mécanique de la vitesse angulaire des volants. 30 Le dispositif suivant, variante facultative de la présente invention, permet non seulement de stocker plus d'énergie, mais surtout de réguler la vitesse angulaire du volant. Entourant l'arbre-moteur (1) , un ressort de compression (11) est intercalé entre le bas du coulisseau (10) et un disque (12) reposant sur un chemin de roulement (13) fixé sur le fond de l'enceinte (2). Lors du stockage de l'énergie récupérée, une partie de cette dernière est transférée au 5 ressort (11) lors de l'abaissement du coulisseau (10) entrainé par le redressement des masses (5) sous l'effet de la force centrifuge. De l'énergie potentielle est ainsi stockée dans le ressort (11). Sur commande d'un programmateur, la détente progressive du ressort (11) transfère de l'énergie potentielle au volant dont la vitesse angulaire est augmentée, sinon maintenue, 10 grâce à la diminution de la distance entre les centres de gravité des dites masses (5) et l'axe de rotation du volant. C / PERFORMANCES DU VOLANT A MOMENT D'INERTIE VARIABLE. Des améliorations des performances du volant à inertie variable peuvent être envisagées: - La réduction des frottements: Non seulement, le volant peut tourner dans une enceinte (2) 15 sous vide, mais on peut prévoir aussi une sustentation et un positionnement magnétiques. - Deux volants inertiels à moment d'inertie variable peuvent tourner autour du même arbre. Dans cette hypothèse, les deux volants doivent tourner à la même vitesse angulaire mais en sens contraire pour éliminer tout effet gyroscopique indésirable. REVENDICATIONS- 1 - Dispositif modifiant le moment d'inertie des volants , caractérisé par la déformation physique du volant inertiel, composé de deux ou plusieurs masses oscillantes (5) dont le centre de gravité se déplace radialement sous l'effet de la force centrifuge lors de la rotation du volant. - 2 - Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait qu'un arbre-moteur (1), couplé à un moteur/générateur classique, entraine une ceinture (3) reposant sur un chemin de roulement (4). Cette ceinture (3) porte deux ou plusieurs axes horizontaux (7), positionnés à 180 °, 120°,.... selon le nombre de masses (5) retenu. - 3 - Dispositif selon les revendications 1 & 2 , Caractérisé par le fait que chacun des bras (6), oscillant autour de chaque axe (7), porte d'une part une masse (5) d'une par et d'autre part un secteur circulaire (8) centré sur l'axe (7). Les secteurs circulaires (8) sont dentés comme des pignons droits. - 4 - Dispositif selon la revendication 3 , Caractérisé par le fait que chacun des secteurs circulaires (8) est engrené sur une crémaillère dédiée (9) portée par un coulisseau (10). Ce coulisseau (10) est solidaire des rotations de la ceinture (3) mais est mobile le long de l'arbre-moteur (1). - 5 - Dispositif selon la revendication 4 , caractérisé par le fait que les crémaillères (9), engrenées sur tous les secteurs circulaires (8), imposent , suite à un réglage fin lors du montage, une parfaite égalité de la distance entre le centre de gravité de chacune des masses (5) et l'axe de rotation du volant. - 6 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un ressort de compression (11) , accumule de l'énergie potentielle 25 lors de l'abaissement du coulisseau (10) suite au redressement des masses (5). - 7 - Dispositif selon la revendication 6 , caractérisé par le fait que la détente programmée du ressort (11) transforme son énergie potentielle en énergie cinétique par accroissement ou maintien de la vitesse angulaire du volant suite à l'abaissement des masses (5).- 8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que si le dispositif de stockage inertiel comprend deux étages de 25 volants à moment d'inertie variable, ces deux volants tournent à la même vitesse angulaire mais en sens contraire pour éliminer tout effet gyroscopique indésirable. - 9- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que pour réduire au maximum les frottements, l'enceinte (2) contenant le volant inertiel est sous vide et que des paliers magnétiques assurent la sustentation et 30 le positionnement du volant.