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WO1999031385A1 - Wind turbine with transverse shaft - Google Patents

Wind turbine with transverse shaft Download PDF

Info

Publication number
WO1999031385A1
WO1999031385A1 PCT/BE1998/000178 BE9800178W WO9931385A1 WO 1999031385 A1 WO1999031385 A1 WO 1999031385A1 BE 9800178 W BE9800178 W BE 9800178W WO 9931385 A1 WO9931385 A1 WO 9931385A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
blade
main shaft
blades
shaft
wind
Prior art date
Application number
PCT/BE1998/000178
Other languages
French (fr)
Inventor
Pierre-Paul Adant
Original Assignee
Adant Pierre Paul
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Adant Pierre Paul filed Critical Adant Pierre Paul
Priority to AU12201/99A priority Critical patent/AU1220199A/en
Publication of WO1999031385A1 publication Critical patent/WO1999031385A1/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D3/066—Rotors characterised by their construction elements the wind engaging parts being movable relative to the rotor
    • F03D3/067—Cyclic movements
    • F03D3/068—Cyclic movements mechanically controlled by the rotor structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
    • F05B2240/2212—Rotors for wind turbines with horizontal axis perpendicular to wind direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/50—Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F05B2260/503—Kinematic linkage, i.e. transmission of position using gears
    • F05B2260/5032—Kinematic linkage, i.e. transmission of position using gears of the bevel or angled type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • Wind turbine with transverse axis Wind turbine with transverse axis.
  • the invention relates to a wind turbine comprising at least one blade.
  • the horizontal axis wind turbines need pylons, and require the installation of important equipment (multipliers, generators, brakes ...) which increases the difficulty of installing and ensuring their maintenance.
  • the turbine of the invention has a transverse axis.
  • the proposed wind turbines comprise at least one blade.
  • Each blade is mounted on a secondary shaft so that it can rotate freely around it, or with it.
  • Each secondary shaft is attached to a main shaft whose axis is the transverse axis.
  • the main shaft is mounted in bearings so that it can rotate, so that it can be oriented perpendicular to the wind direction.
  • a mechanism connects the blade and the main shaft so that, for one turn of the blade around (or with) its secondary shaft, the main shaft also makes a turn. This latter must be adjusted so that the chord of the blade profile is substantially parallel to the wind when the longitudinal axis of the blade passes in the vertical plane passing through the main axis.
  • the chord of the profile of a blade is represented by the segment XY
  • the longitudinal axis of the blade is the axis (562)
  • the blade root (536) is the part connecting the useful part of the blade to its shaft (secondary in the case of the turbines described here).
  • the mechanism in question allows the lift force and / or the drag force to act on each blade in a proportion which mainly depends on the speed of the relative wind, the position of the blade on its trajectory, and the various characteristics of the blade. Over the entire trajectory, the blade is positioned so that the useful component of the wind force on this blade produces a driving torque always in the same direction on the main shaft.
  • the turbines advantageously comprise several blades and the movement described is continuous and offset from one blade to the other.
  • the offset ensures the continuity of the engine torque produced by the blades on the main shaft.
  • the main shaft which must be oriented perpendicular to the wind, can be positioned vertically or obliquely but, if it is positioned horizontally, the wind turbine does not need a pylon, but a simple support, because the mechanical device forces the blades to move between positions above the horizontal shaft and (for certain embodiments) in positions substantially at the level of this shaft.
  • Each secondary shaft of a turbine can make a different angle with the main axis, but for reasons of balance this angle (îi) will advantageously be the same for all the secondary trees of the same wind turbine.
  • This angle is an essential characteristic for producing a turbine with a transverse axis. We will call the angle ( ⁇ ), the scanning angle.
  • a point of a blade describes a trajectory whose projection on a horizontal plane forms an "eight", and whose projection on a vertical plane passing through the main axis, is substantially a sector of a circle whose opening is two times the angle ( ⁇ ).
  • the setting angle ( ⁇ ) is by definition the angle made by the chord of the blade profile with the tangent to its trajectory.
  • ⁇ 90 °
  • ⁇ 90 °
  • ⁇ ⁇
  • the other three quarters of the trajectory are substantially symmetrical in the first quarter.
  • An example of correction is shown in position 4 of the blade in FIG. 10c.
  • the absence of a pylon leads to a reduction in cost, but also great ease of access to the blades and to the various mechanisms for their installation and maintenance.
  • the absence of a pylon also allows better integration into the landscape.
  • the orientation of the main shaft perpendicular to the direction of the wind is achievable by conventional means such as the tail and the servomotor systems.
  • the orientation can be automatic for certain realizations.
  • the blades can be of completely different types.
  • the large surface blades favoring the action of wind drag are advantageously made of canopies subtended by ribs made of light material.
  • symmetrical conventional profiles are advantageously used (for example: NACA profiles 0012, 0015 ).
  • T-shaped blades are advantageously used on turbines with a scanning angle ( ⁇ ) ⁇ 35 °.
  • the upper part of the T is perpendicular to the "normal" part of the blade and is used to support the blade. This part is arranged so that the lift force due to the wind on it is substantially equal and in the opposite direction to the force due to the weight of the blade.
  • Decommissioning for strong winds, is obtained statically (stopped) or dynamically (in operation) by positioning the horizontal shaft and therefore the blades parallel to the wind direction. If the blades are fitted with servomotors intended to correct their pitch angle, these can be used for regulation and decommissioning by modifying the pitch angles.
  • the nacelles of conventional wind turbines with a horizontal axis can be adapted to operate in the same way as this type of wind turbine.
  • the horizontal shaft must be able to be oriented perpendicular to the wind and extended on both sides of the nacelle.
  • Figures la to ld are front views of four positions of a turbine with a secondary shaft and a blade.
  • FIG. 1c is a perspective view of a turbine with a secondary shaft and a blade.
  • Figures 2a to 2d are front views of four positions of a turbine with two coaxial secondary shafts and two blades.
  • Figure 2e is a perspective view of a turbine with two coaxial secondary shafts and two blades.
  • Figure 3 is a perspective view of a turbine with three secondary shafts on the same side of the main shaft and with three blades, a blade not being shown.
  • Figure 4a is a front view of a position of a turbine with two secondary shafts each with a blade.
  • FIG. 4b is a side view of an example of a large surface blade, with a front view of this blade in FIG. 4a.
  • Figures 4c to 4f are front views of four positions of a turbine with two secondary shafts each with a blade.
  • Figure 5a is a front view of a position of a turbine with four coaxial secondary shafts two by two and four blades.
  • FIG. 5a shows a front view of a "conventional" blade of the NACA 0015 type
  • FIG. 5e shows a section along AA 'of two blades of this type.
  • Figures 5b and 5c are front views of two positions of a turbine with four coaxial secondary shafts two by two, and four blades.
  • FIG. 5d is a top view of a position of a turbine with four secondary shafts coaxial two by two, and four blades not shown.
  • Figures 6 to 9 are partial views of the realizations with a scanning angle ( ⁇ ) that differ by 90 °.
  • Figures 6a to 6d are front views of four positions of a turbine with a secondary shaft and a blade.
  • Figure 6e is a sectional view, along the plane AA ', of the belt, pulleys and attached shafts used in Figures 6a to 6d.
  • Figure 7a is a front view of a turbine with two blades and two secondary shafts placed on the same end of the main shaft.
  • Figure 7b is a sectional view, along the plane BB ', of the belts, pulleys and attached shafts used in Figure 7a.
  • Figure 9 is a front view of a turbine with four blades and four secondary shafts placed two by two at the two ends of the main shaft.
  • Figure 10b is a plan view of this same trajectory.
  • FIG. 10c shows the angle made by the chord of a blade with its trajectory for various positions over a quarter of this same trajectory.
  • FIG. 11b is a plan view of this same trajectory.
  • Figure 12 is a top view of a position of a tail-oriented turbine.
  • Figure 13 is a top view of a position of a turbine whose main shaft is eccentric relative to the vertical axis.
  • Figure 14 is a top view of a position of an assembly of two wind turbines each with two coaxial secondary shafts and two blades.
  • the embodiments described below are not exhaustive, neither in the number and the positions of the main and secondary shafts, nor in the dimensions, the number and the shape of the blades, nor in the mechanism connecting the movement of the blades and the rotation of the main shaft, neither in the number and type of components constituting this mechanism, nor in the various components of the support, nor in the means of transmitting the engine torque, nor in the systems of orientation relative to the wind, nor in regulatory systems.
  • the scanning angle ( ⁇ ) is equal to 90 ° and the mechanism is composed of toothed wheels.
  • the simplest embodiment of a wind turbine is shown in Figures la to le. It consists of a flat blade (110). This embodiment explains the movement of this blade and of each blade of the other embodiments.
  • the blade (110) is integral with the toothed wheel (120) centered on the secondary shaft (101).
  • the toothed wheel (125) centered on the horizontal main shaft (100) and fixed in rotation, has the same number of teeth as the toothed wheel (120).
  • the two cogwheels form a concurrent and perpendicular gear.
  • the blade (110) and toothed wheel (120) assembly rotates around the secondary shaft (101) at the same angular speed as that of the rotation of the main horizontal shaft (100). It is this mechanism which permanently positions the blade above the shaft (100) or substantially at the level of this shaft.
  • the toothed wheel (125) is integral with the support (130).
  • This support (130) must orient eg endicularly to the wind by turning around the vertical axis (105).
  • the mechanisms for transmitting engine torque from the main shaft (100), regulation, and wind orientation are not shown.
  • the support (130) can, without turning on itself, by means of bearings such as that shown (140), move on the base (141) fixed to the ground.
  • Figure le is a perspective drawing corresponding to the position of figure la.
  • the wind is oriented pe ⁇ endicululaire to the plane of Figures la to ld, from front to rear.
  • the blade (110) is pushed backwards, but forced by the wheel (120) to be positioned horizontally after a quarter turn (fig. Lb) of the main shaft and a quarter turn of the wheel (120).
  • the rotation continuing by inertia, as soon as the blade leaves the horizontal position the wind pushes on the other side of the blade to place it after a second quarter turn of the main shaft in the position of Figure le.
  • the blade will pass in the same way from the position towards ld after a third quarter turn and return to the position after the fourth quarter turn.
  • the wind turbine shown in Figures 2a to 2e is obtained by adding to the previous embodiment, a blade (211) identical to the blade (210) and integral with a toothed wheel (221) identical to the toothed wheel (220) .
  • the blades (210 and 211) and toothed wheels (220 and 221) assemblies rotate around two coaxial shafts (201 and 202) at the same angular speed as that of the rotation of the main horizontal shaft (200). It is this mechanism which permanently positions the blade above the shaft (200) or substantially at the level of this shaft.
  • Figures 2a to 2d show four positions of the wind turbine offset by 90 ° in its rotational movement around the horizontal shaft (200).
  • the two blades (210 and 211) rotate around their respective secondary shafts (201 and 202).
  • the toothed wheel (225) centered on the main shaft (200) and fixed in rotation is integral with the support (230). This support must orient itself perpendicularly to the wind by turning around the axis (205).
  • FIG. 2e is a perspective drawing corresponding to the position of Figure 2a.
  • the wind is oriented pe ⁇ endicululaire to the plane of Figures 2a to 2d, from front to rear.
  • the operation of each of the two blades follows from the operation of the blade described in Figures la to ld of the previous embodiment.
  • the wind turbine illustrated in pe parective in Figure 3, operates similarly to the previous embodiments. It is formed by three toothed wheels (321,322 and 323) respectively attached to the 3 blades (311,312 and a blade not shown) which rotate respectively around three concurrent shafts (301,303, and a not shown shaft centered on the axis 302) making between them an angle of 120 °. These three trees are integral and pe ⁇ endicular to the horizontal tree (300).
  • the gear wheel (325) fixed in rotation is integral with the support (330).
  • the embodiment illustrated in Figures 4a to 4f is a wind turbine composed of two secondary shafts arranged on a horizontal shaft (400) on either side and at the same distance from a vertical axis (405) around which the assembly rotates of the wind turbine to orient itself favorably in the wind.
  • a blade Around each secondary shaft (401, 402) rotates a blade (410, 415).
  • These two secondary shafts (401 and 402) are advantageously, but not necessarily pe ⁇ endicul.aires between them, which allows to balance the moment of the forces of the blades on the horizontal shaft (400) during the rotation thereof.
  • the blades (410 and 415) must have a curved part (416 in Figure 4b).
  • a typical blade (415) with a large surface is illustrated in FIGS. 4a and 4b.
  • the gear wheels (425 and 426) fixed in rotation are integral with the support (430) in which the horizontal shaft (400) rotates.
  • the support (430) can, without turning on itself, move through the bearings (440 and 442), on the base (441) fixed to the ground.
  • the engine torque is transmitted from the shaft (400) by a pulley (450) or other means such as gears or friction wheels.
  • Figures 4c to 4f show four positions of the blades and shafts of the wind turbine.
  • the wind is oriented pe ⁇ endicululaire to the plane of Figures 4a and 4c to 4f, from front to rear.
  • the operation of each of the two blades follows from the operation of the blade described in Figures la to ld of the first embodiment.
  • the embodiment illustrated in Figures 5a to 5d is a wind turbine composed of four secondary shafts arranged on a horizontal shaft (500), they are coaxial two by two and the two pairs are located on either side and at the same distance d 'a vertical axis (505) around which rotates the entire wind turbine to orient itself favorably in the wind.
  • Each secondary shaft (501, 502, 503 and 504) is provided with a blade.
  • These two pairs of secondary shafts (501 and 503) and (502 and 504) are advantageously, but not necessarily pe ⁇ endicular, between them, which makes it possible to balance the moment of the forces of the blades on the horizontal shaft (500) during the rotation of it.
  • the blades (510,511, 515 and 517) must have a curved part, as described in FIG. 4b of the previous embodiment.
  • Conventional blades of the NACA0015 type (515 and 517) are illustrated in FIGS. 5a and 5e.
  • the curved part of the blade can also have this profile.
  • a blade (517) is partially hidden by another blade (15).
  • the toothed wheels (525 and 526), fixed in rotation, are integral with the support (530) in which the horizontal shaft (500) rotates.
  • the support (530) can, without turning on itself, move through the bearings (540 and 542), on the base (541) fixed to the ground.
  • FIG. 5d is a top view, without the blades, making it possible to represent the advantageously cylindrical base (541), on which the two bearings roll (540 and 542). This allows the wind turbine to orient itself favorably in the wind.
  • the wind direction is shown (V) in Figure 5d.
  • An embodiment composed of six blades and six secondary shafts arranged three by three at each end of the main shaft is possible, but not illustrated.
  • the scanning angle ( ⁇ ) is different from 90 ° and the mechanism is composed of pulleys and toothed belts and universal joints.
  • the blade (610) is attached pe ⁇ endicululaire to the first part (601) of the secondary shaft, this shaft (601 and 602) turns on itself in the bearings (651 to 654) fixed on the plate (650).
  • This plate (650) makes the main shaft (600) and the bearings (651 to 654) integral.
  • the second part of the secondary shaft (602) is integral with the toothed pulley
  • the two pulleys are synchronized by the toothed belt (626).
  • the pulley mechanism (624 and 625) and the belt (626) are arranged to rotate the secondary shaft (601 and
  • the toothed pulley (625) is integral with the support (630).
  • This support (630) must orient itself p ⁇ endicularly to the wind by turning around the axis (605).
  • the mechanisms for transmitting engine torque, regulation, and wind orientation are not shown.
  • the support (630) can without rotating on itself, by means of bearings such as that shown (640), move on the base (641) fixed to the ground.
  • the wind is oriented pe ⁇ endicululaire to the plane of Figures 6a to 6d, from front to rear. Starting from the position shown in 6b, the blade (610) is pushed backwards, but forced by the mechanism to be placed after a quarter turn (fig. 6c) of the main shaft (600) so that the blade chord is parallel to the wind.
  • Figure 6e is a view, along the plane AA 'of Figure 6a, of the two pulleys (624 and 625) and the belt (626).
  • the arrow (691) shows the direction of rotation of the assembly with the main shaft
  • the arrow (692) shows the direction of rotation of the pulley (624) and therefore of the secondary axis (602).
  • the blades (710 and 711) are respectively attached pe ⁇ endicularly to the parts (701 and 703) of their respective secondary shaft.
  • the secondary shaft (701 and 702) turns on itself in the bearings (751 to 754) fixed on the plate (750) and the secondary shaft (703 and 704) turns on itself in the bearings (761 to 764) fixed on the plate (750).
  • This plate (750) makes integral the main shaft (700) and the bearings (751 to 754) and (761 to 764).
  • the parts (702 and 704) of the secondary shafts are respectively integral with the pulleys (724 and 734).
  • the toothed pulleys (725 and 735) are centered on the horizontal main shaft (700) but fixed in rotation. All the pulleys (724,725,734,735) have the same number of teeth.
  • the pulleys are synchronized by the toothed belts (726 and 736).
  • the pulley mechanism (724, 725, 734 and 735) and the belts (726 and 736) rotates the secondary shafts (701 and 702) and (703 and 704) on themselves at the same angular speed as the assembly composed of the main shaft (700), the plate (750) and the bearings. It is this mechanism which positions the blades so that their longitudinal axes remain oriented upwards.
  • FIG. 7b is a view along the plane BB ′ of FIG. 7a of the pulleys 724, 725 and 734, and of the belts 726 and 736, the pulley 735 being hidden by the pulley 725.
  • the toothed pulleys (725 and 726) are integral with the support (730).
  • the support (730) can, without turning on itself, by means of bearings such as (740) move on the base (741) fixed to the ground.
  • bearings such as (740) move on the base (741) fixed to the ground.
  • FIG. 7a shows the position of the wind turbine seen facing the wind when the longitudinal axes of the two blades pass in the vertical plane passing through the main axis.
  • the wind is oriented pe ⁇ endicululaire to the plane of Figure 7a, from front to rear.
  • the operation of each of the two blades follows from the operation of the blade described in Figures 6a to 6d of the previous embodiment.
  • the wind turbine shown in Figure 8 is composed of two parts each identical to the wind turbine described in Figures 6a to 6e.
  • the main shaft is unique (800) and integral with the two plates (850 and 851).
  • These two plates (850 and 851) are advantageously, but not necessarily pe ⁇ endicular between them, which makes it possible to balance the moment of the forces of the blades (810 and 811) on the horizontal shaft (800) during its rotation.
  • the supports (830 and 831) are integral.
  • the assembly can, without turning on itself, move through the bearings (840 and 842) on the base (841) fixed to the ground.
  • the transmission of the engine torque is done from the main shaft (800) by a pulley (880) or other means such as gears or friction wheels.
  • the wind is oriented perpendicular to the plane of Figure 8, from front to rear.
  • each of the two blades follows from the operation of the blade of the embodiment described in FIGS. 6a to 6e.
  • the wind turbine shown in Figure 9 is made up of two parts, each identical to the wind turbine described in Figure 7.
  • the main shaft is unique (900) and integral with the two plates (950 and 951). These two plates (950 and 951) are advantageously, but not necessarily pe ⁇ endicular between them, which makes it possible to balance the moment of the forces of the blades (910,911,912 and 913) on the horizontal shaft (900) during its rotation.
  • the supports (930 and 931) are integral. The assembly can, without turning on itself, move through the bearings (940 and 942) on the base (941) fixed to the ground.
  • the engine torque is transmitted from the main shaft (900) by a pulley (980) or other means such as gears or friction wheels.
  • the wind is oriented perpendicular to the plane of Figure 9, from front to rear.
  • the operation of each of the four blades follows from the operation of the blade of the embodiment described in Figures 6a to 6e.
  • FIGS. 12, 13 and 14 Possible orientation systems are illustrated in FIGS. 12, 13 and 14. These systems are applicable to the other embodiments described.
  • Figure 12 shows the use of a tail unit (2) attached pe ⁇ endicululaire to the support (3) which rotates around the vertical axis (1).
  • Figure 13 shows a system in which the horizontal shaft (10) is offset from the vertical axis (5).
  • the support (30) and the bearings (40 and 42) are rehesified by the arms (80 and 81).
  • the assembly rotates around the vertical shaft (6) on the base (41).
  • Figure 14 illustrates a combination of two wind turbines. Their horizontal trees (91 and 92) compete at a point on the vertical axis (95). The two shafts make a relatively small angle, which allows the automatic orientation of the assembly relative to the wind (V). This device also allows regulation by increasing the angle () between the two shafts (91 and 92) as a function of the force of the wind, by reducing the useful component of this force on the blades.
  • the materials necessary for the manufacture of the blades depend on the qualities desired and provided for in the design, such as solidity, lightness, elasticity, resistance to the sun, to water, to aging, etc.
  • the blades with a flat and large surface are advantageously made of canopies subtended by ribs made of solid and light material (aluminum, fiberglass, composite materials, etc.).
  • the elasticity and the tension of the sails must be adjusted to avoid snapping every turn.
  • the conventional type blades are advantageously symmetrical and made of materials known to professionals such as wood, welded steel, rolled steel, aluminum, urethane foams, fiberglass, composite materials, etc.
  • Industrial applications are those of all wind turbines, their goal is to produce electricity, heat, and / or movement.
  • the movement can, among other things, be used for pumping water.

Landscapes

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Abstract

The invention concerns wind turbines comprising at least one vane. Each vane is mounted on a countershaft so as to rotate freely about it, or with it. Each countershaft is integral with a main shaft. The main shaft must be oriented transversely to the wind direction. A mechanism connects the vane and the main shaft such that, for one rotation of the vane about its countershaft, the main shaft also competes one rotation. Said mechanism is produced with mechanical means such as gears, universal joints and other joints, flexible shafts. When the main shaft is in a horizontal position, said wind turbine does not require a pylon, but a simple support. Each vane describes a trajectory located above the main axis.

Description

Turbine éolienne à axe transversal.Wind turbine with transverse axis.
L'invention concerne une turbine éolienne comportant au moins une pale.The invention relates to a wind turbine comprising at least one blade.
Les turbines éoliennes actuelles sont classées en deux types principaux: les turbines à axe horizontal, et les turbines à axe vertical. Les turbines à axe horizontal sont dites à portance, car elles utilisent cette composante de la force du vent pour produire le couple moteur utile. Les turbines à axe vertical sont classées en deux types, selon la composante de la force du vent qui produit le couple moteur: les turbines à portance, de type "Darrieus" et les turbines à traînée, de type "Savonius" ou autre.Current wind turbines are classified into two main types: horizontal axis turbines, and vertical axis turbines. Turbines with a horizontal axis are said to be lifted, because they use this component of the force of the wind to produce the useful engine torque. Turbines with vertical axis are classified into two types, according to the component of the wind force which produces the engine torque: lift turbines, of "Darrieus" type and drag turbines, of "Savonius" type or other.
L'inconvénient majeur des éoliennes à axe vertical réside dans le couple moteur négatif des pales remontant le vent.The major drawback of vertical axis wind turbines is the negative motor torque of the windward blades.
Les éoliennes à axe horizontal ont besoin de pylônes, et nécessitent la mise en hauteur des équipements importants (multiplicateurs, génératrices, freins...) ce qui augmente la difficulté de les installer et d'en assurer l'entretien.The horizontal axis wind turbines need pylons, and require the installation of important equipment (multipliers, generators, brakes ...) which increases the difficulty of installing and ensuring their maintenance.
La présente invention a pour objet de limiter ces inconvénients et apporte d'autres avantages expliqués après l'exposé ci-dessous. A cet effet la turbine de l'invention comporte un axe transversal.The object of the present invention is to limit these drawbacks and provides other advantages explained after the description below. To this end, the turbine of the invention has a transverse axis.
Les turbines éoliennes proposées comportent au moins une pale.The proposed wind turbines comprise at least one blade.
Chaque pale est montée sur un arbre secondaire de façon à pouvoir tourner librement autour de celui-ci, ou avec celui-ci.Each blade is mounted on a secondary shaft so that it can rotate freely around it, or with it.
Chaque arbre secondaire est fixé à un arbre principal dont l'axe est l'axe transversal. L'arbre principal est monté dans des paliers de façon à pouvoir tourner, pour qu'il puisse être orienté perpendiculairement à la direction du vent.Each secondary shaft is attached to a main shaft whose axis is the transverse axis. The main shaft is mounted in bearings so that it can rotate, so that it can be oriented perpendicular to the wind direction.
Un mécanisme raccorde la pale et l'arbre principal de manière à ce que, pour un tour de la pale autour de (ou avec) son arbre secondaire, l'arbre principal fasse également un tour. Ce mécamsme doit être réglé pour que la corde du profil de la pale soit sensiblement parallèle au vent lorsque l'axe longitudinal de la pale passe dans le plan vertical passant par l'axe principal.A mechanism connects the blade and the main shaft so that, for one turn of the blade around (or with) its secondary shaft, the main shaft also makes a turn. This mecanism must be adjusted so that the chord of the blade profile is substantially parallel to the wind when the longitudinal axis of the blade passes in the vertical plane passing through the main axis.
Ci après sont rappelés des termes classiques de l'industrie des éoliennes concernant les pales. A la figure 5a, la corde du profil d'une pale est représentée par le segment XY, l'axe longitudinal de la pale est l'axe (562) et le pied de pale (536) est la partie reliant la partie utile de la pale à son arbre (secondaire dans le cas des turbines ici décrites). Le mécanisme en question permet que la force de portance et/ou la force de traînée agisse sur chaque pale dans une proportion qui dépend principdement de la vitesse du vent relatif, de la position de la pale sur sa trajectoire, et des diverses caractéristiques de la pale. Sur toute la trajectoire, la pale est positionnée de façon à ce que la composante utile de la force du vent sur cette pale produise un couple moteur toujours dans le même sens sur l'arbre principal.The following are classic terms from the wind turbine industry relating to blades. In FIG. 5a, the chord of the profile of a blade is represented by the segment XY, the longitudinal axis of the blade is the axis (562) and the blade root (536) is the part connecting the useful part of the blade to its shaft (secondary in the case of the turbines described here). The mechanism in question allows the lift force and / or the drag force to act on each blade in a proportion which mainly depends on the speed of the relative wind, the position of the blade on its trajectory, and the various characteristics of the blade. Over the entire trajectory, the blade is positioned so that the useful component of the wind force on this blade produces a driving torque always in the same direction on the main shaft.
Les turbines comportent avantageusement plusieurs pales et le mouvement décrit est continu et décalé d'une pale à l'autre. Le décalage assure la continuité du couple moteur produit par les pales sur l'arbre principal.The turbines advantageously comprise several blades and the movement described is continuous and offset from one blade to the other. The offset ensures the continuity of the engine torque produced by the blades on the main shaft.
L'arbre principal, qui doit être orienté perpendiculairement au vent, peut être positionné verticalement ou obliquement mais, s'il est positionné horizontalement, l'éolienne n'a pas besoin de pylône, mais d'un simple support, car le dispositif mécanique force les pales à se mouvoir entre des positions au-dessus de l'arbre horizontal et (pour certaines réalisations) dans des positions sensiblement au niveau de cet arbre.The main shaft, which must be oriented perpendicular to the wind, can be positioned vertically or obliquely but, if it is positioned horizontally, the wind turbine does not need a pylon, but a simple support, because the mechanical device forces the blades to move between positions above the horizontal shaft and (for certain embodiments) in positions substantially at the level of this shaft.
Chaque arbre secondaire d'une turbine peut faire un angle différent avec l'axe principal, mais pour des raisons d'équilibre cet angle (îi ) sera avantageusement le même pour tous les arbres secondaires d'une même éolienne. Cet angle est une caractéristique essentielle de réalisation d'une turbine à axe transversal. Nous appellerons l'angle (Ω ), l'angle de balayage.Each secondary shaft of a turbine can make a different angle with the main axis, but for reasons of balance this angle (îi) will advantageously be the same for all the secondary trees of the same wind turbine. This angle is an essential characteristic for producing a turbine with a transverse axis. We will call the angle (Ω), the scanning angle.
Un point d'une pale décrit une trajectoire dont la projection sur un plan horizontal forme un "huit", et dont la projection sur un plan vertical passant par l'axe principal, est sensiblement un secteur de cercle dont l'ouverture est de deux fois l'angle (Ω ).A point of a blade describes a trajectory whose projection on a horizontal plane forms an "eight", and whose projection on a vertical plane passing through the main axis, is substantially a sector of a circle whose opening is two times the angle (Ω).
Les figures 10a et 10b montrent cette trajectoire pour (Ω ) = 90° et les figures 1 la etFigures 10a and 10b show this trajectory for (Ω) = 90 ° and Figures 1a and
1 lb la trajectoire pour (Ω ) = 45°. Vw montre la direction du vent.1 lb the trajectory for (Ω) = 45 °. Vw shows the wind direction.
L'angle de calage (μ) est par définition l'angle que fait la corde du profil de la pale avec la tangente à sa trajectoire.The setting angle (μ) is by definition the angle made by the chord of the blade profile with the tangent to its trajectory.
La figure 10c montre pour une éolienne avec l'angle (Ω ) = 90°, l'angle de calage (μ) de la pale en cinq points d'un quart de sa trajectoire. Les trois autres quarts de la trajectoire sont sensiblement symétriques au premier quart. Pour augmenter la force de portance des pales et leur vitesse il faut corriger l'angle de calage de la pale en chaque point de sa trajectoire en faisant pivoter la pale autour de son axe longitudinal par un système mécanique ou à servomoteurs. Un exemple de correction est montré dans la position 4 de la pale de la figure 10c. L'absence de pylône amène une réduction de coût, mais aussi une grande facilité d'accès aux pales et aux divers mécanismes pour leur installation et leur entretien. L'absence de pylône permet aussi une intégration meilleure dans le paysage.Figure 10c shows for a wind turbine with the angle (Ω) = 90 °, the setting angle (μ) of the blade at five points of a quarter of its trajectory. The other three quarters of the trajectory are substantially symmetrical in the first quarter. To increase the lift force of the blades and their speed, it is necessary to correct the pitch angle of the blade at each point of its trajectory by rotating the blade around its longitudinal axis by a mechanical or servomotor system. An example of correction is shown in position 4 of the blade in FIG. 10c. The absence of a pylon leads to a reduction in cost, but also great ease of access to the blades and to the various mechanisms for their installation and maintenance. The absence of a pylon also allows better integration into the landscape.
Un autre avantage essentiel des réalisations avec axe principal horizontal et un angle de balayage (Ω ) proche de 90° est la possibilité, sans changer les autres composants de l'éolienne, de changer ou modifier les pales pour les adapter aux vitesses de vent, au paysage, et aux autres caractéristiques du site éolien.Another essential advantage of the realizations with horizontal main axis and a sweep angle (Ω) close to 90 ° is the possibility, without changing the other components of the wind turbine, to change or modify the blades to adapt them to the wind speeds, to the landscape, and to the other characteristics of the wind site.
L'orientation de l'arbre principal perpendiculairement à la direction du vent est réalisable par des moyens classiques tels que l'empennage et les systèmes à servomoteur. L'orientation peut être automatique pour certaines réalisations.The orientation of the main shaft perpendicular to the direction of the wind is achievable by conventional means such as the tail and the servomotor systems. The orientation can be automatic for certain realizations.
Les pales peuvent être de types tout à fait différents.The blades can be of completely different types.
Les pales de surface importante privilégiant l'action de la traînée du vent sont avantageusement faites de voilures sous-tendues par des nervures en matériau léger. Dans des sites éoliens avec des vents de vitesses plus élevées il faut privilégier la portance, des profils classiques symétriques sont avantageusement utilisés ( par exemple: les profils NACA 0012, 0015...).The large surface blades favoring the action of wind drag are advantageously made of canopies subtended by ribs made of light material. In wind farms with winds of higher speeds, it is necessary to favor the lift, symmetrical conventional profiles are advantageously used (for example: NACA profiles 0012, 0015 ...).
Lorsque l'on privilégie la force de portance, il faut corriger l'angle de calage de la pale, comme expliqué ci-dessus.When favoring the lift force, it is necessary to correct the pitch angle of the blade, as explained above.
L'emploi de pales flexibles en tout ou en partie peut augmenter la portance sur une partie de la trajectoire, et il permet une régulation automatique du couple moteur. Des pales en forme de T sont avantageusement employées sur des turbines avec un angle de balayage (Ω ) < 35°. La partie supérieure du T est perpendiculaire à la partie "normale" de la pale et sert à soutenir la pale. Cette partie est agencée de façon que la force de portance due au vent sur celle ci soit sensiblement égale et de sens opposé à la force due au poids de la pale.The use of flexible blades in whole or in part can increase the lift on part of the trajectory, and it allows automatic regulation of the engine torque. T-shaped blades are advantageously used on turbines with a scanning angle (Ω) <35 °. The upper part of the T is perpendicular to the "normal" part of the blade and is used to support the blade. This part is arranged so that the lift force due to the wind on it is substantially equal and in the opposite direction to the force due to the weight of the blade.
La régulation pour des vents de vitesses plus élevées que la vitesse maximale prévue à la conception, est obtenue statiquement (à l'arrêt), en réduisant la surface des pales, ou dynamiquement (en fonctionnement) en réduisant l'angle entre la direction du vent et la direction de l'arbre horizontal, ce qui réduit les composantes utiles de la force du vent sur les pales.Regulation for winds of speeds higher than the maximum speed provided for in the design, is obtained statically (when stationary), by reducing the surface of the blades, or dynamically (in operation) by reducing the angle between the direction of the wind and the direction of the horizontal shaft, which reduces the useful components of the wind force on the blades.
La mise hors service, pour des vents violents, est obtenue statiquement (à l'arrêt) ou dynamiquement (en fonctionnement) en positionnant l'arbre horizontal et donc les pales parallèlement à la direction du vent. Si les pales sont munies de servomoteurs destinés à la correction de leur angle de calage, ceux-ci peuvent être utilisés pour la régulation et la mise hors services par modification des angles de calage.Decommissioning, for strong winds, is obtained statically (stopped) or dynamically (in operation) by positioning the horizontal shaft and therefore the blades parallel to the wind direction. If the blades are fitted with servomotors intended to correct their pitch angle, these can be used for regulation and decommissioning by modifying the pitch angles.
Avec ou sans pylône, les nacelles des éoliennes classiques à axe horizontal peuvent être adaptées pour fonctionner à la façon de ce type d'éolienne. L'arbre horizontal doit pouvoir être orienté perpendiculairement au vent et prolongé des deux côtés de la nacelle.With or without a pylon, the nacelles of conventional wind turbines with a horizontal axis can be adapted to operate in the same way as this type of wind turbine. The horizontal shaft must be able to be oriented perpendicular to the wind and extended on both sides of the nacelle.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexés, à titre d'exemples non limitatifs, au présent mémoire.Other details and particularities of the invention will emerge from the secondary claims and from the description of the drawings which are annexed, by way of nonlimiting examples, to the present specification.
Dans les différentes figures représentant une même réalisation (références composées d'un même numéro de figure et d'une lettre différente) les mêmes références désignent des éléments identiques.In the different figures representing the same embodiment (references made up of the same figure number and a different letter) the same references designate identical elements.
Les figures de 1 à 5 sont des vues partielles des réalisations avec un angle de balayage (Ω ) = 90°.Figures 1 to 5 are partial views of the realizations with a scanning angle (Ω) = 90 °.
Les figures la à ld sont des vues de face de quatre positions d'une turbine à un arbre secondaire et à une pale.Figures la to ld are front views of four positions of a turbine with a secondary shaft and a blade.
La figure le est une vue en perpective d'une turbine à un .arbre secondaire et à une pale.FIG. 1c is a perspective view of a turbine with a secondary shaft and a blade.
Les figures 2a à 2d sont des vues de face de quatre positions d'une turbine à deux arbres secondaires coaxiaux et à deux pales.Figures 2a to 2d are front views of four positions of a turbine with two coaxial secondary shafts and two blades.
La figure 2e est une vue en perpective d'une turbine à deux arbres secondaires coaxiaux et à deux pales.Figure 2e is a perspective view of a turbine with two coaxial secondary shafts and two blades.
La figure 3 est une vue en perpective d'une turbine à trois arbres secondaires du même coté de l'arbre principal et à trois pales, une pale n'étant pas représentée. La figure 4a est une vue de face d'une position d'une turbine à deux arbres secondaires avec chacun une pale.Figure 3 is a perspective view of a turbine with three secondary shafts on the same side of the main shaft and with three blades, a blade not being shown. Figure 4a is a front view of a position of a turbine with two secondary shafts each with a blade.
La figure 4b est une vue de profil d'un exemple de pale à surface importante, avec une vue de face de cette pale dans la figure 4a.FIG. 4b is a side view of an example of a large surface blade, with a front view of this blade in FIG. 4a.
Les figures 4c à 4f sont des vues de face de quatre positions d'une turbine à deux arbres secondaires avec chacun une pale.Figures 4c to 4f are front views of four positions of a turbine with two secondary shafts each with a blade.
La figure 5a est une vue de face d'une position d'une turbine à quatre arbres secondaires coaxiaux deux par deux et quatre pales. La figure 5a montre une vue de face d'une pale "classique" de type NACA 0015, la figure 5e montre une coupe selon AA' de deux pales de ce type. Les figures 5b et 5c sont des vues de face de deux positions d'une turbine à quatre arbres secondaires coaxiaux deux par deux, et quatre pales.Figure 5a is a front view of a position of a turbine with four coaxial secondary shafts two by two and four blades. FIG. 5a shows a front view of a "conventional" blade of the NACA 0015 type, FIG. 5e shows a section along AA 'of two blades of this type. Figures 5b and 5c are front views of two positions of a turbine with four coaxial secondary shafts two by two, and four blades.
La figure 5d est une vue d'en haut d'une position d'une turbine à quatre arbres secondaires coaxiaux deux par deux, et quatre pales non représentées.FIG. 5d is a top view of a position of a turbine with four secondary shafts coaxial two by two, and four blades not shown.
Les figures de 6 à 9 sont des vues partielles des réalisations avec un angle de balayage (Ω ) diffèrent de 90°.Figures 6 to 9 are partial views of the realizations with a scanning angle (Ω) that differ by 90 °.
Les figures 6a à 6d sont des vues de face de quatre positions d'une turbine à un arbre secondaire et à une pale.Figures 6a to 6d are front views of four positions of a turbine with a secondary shaft and a blade.
La figure 6e est une vue en coupe, selon le plan AA', de la courroie, des poulies et des arbres attachés utilisés dans les figures 6a à 6d. La figure 7a est une vue de face d'une turbine à deux pales et deux arbres secondaires placés sur la même extrémité de l'arbre principal.Figure 6e is a sectional view, along the plane AA ', of the belt, pulleys and attached shafts used in Figures 6a to 6d. Figure 7a is a front view of a turbine with two blades and two secondary shafts placed on the same end of the main shaft.
La figure 7b est une vue en coupe, selon le plan BB', des courroies, des poulies et des arbres attachés utilisés dans la figure 7a.Figure 7b is a sectional view, along the plane BB ', of the belts, pulleys and attached shafts used in Figure 7a.
La figure 8 est une vue de face d'une turbine à deux pales et deux arbres secondaires placés chacun à une extrémité de l'arbre principal.Figure 8 is a front view of a turbine with two blades and two secondary shafts each placed at one end of the main shaft.
La figure 9 est une vue de face d'une turbine à quatre pales et quatre arbres secondaires placés deux à deux aux deux extrémités de l'arbre principal.Figure 9 is a front view of a turbine with four blades and four secondary shafts placed two by two at the two ends of the main shaft.
La figure 10a est une vue en élévation de la trajectoire d'un point d'une pale d'une éolienne avec l'angle (Ω ) = 90°. La figure 10b est une vue en pl.an de cette même trajectoire. La figure 10c montre l'angle que fait la corde d'une pale avec sa trajectoire pour diverses positions sur un quart de cette même trajectoire.FIG. 10a is an elevation view of the trajectory of a point of a blade of a wind turbine with the angle (Ω) = 90 °. Figure 10b is a plan view of this same trajectory. FIG. 10c shows the angle made by the chord of a blade with its trajectory for various positions over a quarter of this same trajectory.
La figure lia est une vue en élévation de la trajectoire d'un point d'une pale d'une éolienne avec l'angle (Ω ) = 45°. La figure 11b est une vue en plan de cette même trajectoire. La figure 12 est une vue d'en haut d'une position d'une turbine orientée par empennage.FIG. 11a is an elevation view of the trajectory of a point of a blade of a wind turbine with the angle (Ω) = 45 °. FIG. 11b is a plan view of this same trajectory. Figure 12 is a top view of a position of a tail-oriented turbine.
La figure 13 est une vue d'en haut d'une position d'une turbine dont l'.arbre principal est excentré par rapport à l'axe vertical.Figure 13 is a top view of a position of a turbine whose main shaft is eccentric relative to the vertical axis.
La figure 14 est une vue d'en haut d'une position d'un ensemble de deux turbines éoliennes avec chacune deux arbres secondaires coaxiaux et deux pales. Les réalisations décrites ci-dessous, ne sont pas exhaustives, ni dans le nombre et les positions des arbres principaux et secondaires, ni dans les dimensions, le nombre et la forme des pales, ni dans le mécanisme reliant le mouvement des pales et la rotation de l'arbre principal, ni dans le nombre et le type de composants constituant ce mécamsme, ni dans les différents composants du support, ni dans les moyens de transmettre le couple moteur, ni dans les systèmes d'orientation par rapport au vent, ni dans les systèmes de régulation.Figure 14 is a top view of a position of an assembly of two wind turbines each with two coaxial secondary shafts and two blades. The embodiments described below are not exhaustive, neither in the number and the positions of the main and secondary shafts, nor in the dimensions, the number and the shape of the blades, nor in the mechanism connecting the movement of the blades and the rotation of the main shaft, neither in the number and type of components constituting this mechanism, nor in the various components of the support, nor in the means of transmitting the engine torque, nor in the systems of orientation relative to the wind, nor in regulatory systems.
Dans les cinq premières réalisations (figures 1 à 5) l'angle de balayage (Ω ) est égal à 90° et le mécanisme est composé de roues dentées.In the first five embodiments (Figures 1 to 5) the scanning angle (Ω) is equal to 90 ° and the mechanism is composed of toothed wheels.
La réalisation la plus simple d'une turbine éolienne est représentée aux figures la à le. Elle est constituée d'une pale plane (110). Cette réalisation explique le mouvement de cette pale et de chaque pale des autres réalisations. La pale (110) est solidaire de la roue dentée (120) centrée sur l'arbre secondaire (101). La roue dentée (125) centrée sur l'arbre principal horizontal (100) et fixe en rotation, a le même nombre de dents que la roue dentée (120). Les deux roues dentées forment un engrenage concourant et perpendiculaire. L'ensemble pale (110) et roue dentée (120) tourne autour de l'arbre secondaire (101) à la même vitesse angulaire que celle de la rotation de l'arbre horizontal principal (100). C'est ce mécanisme qui positionne la pale en permanence au-dessus de l'arbre (100) ou sensiblement au niveau de cet arbre.The simplest embodiment of a wind turbine is shown in Figures la to le. It consists of a flat blade (110). This embodiment explains the movement of this blade and of each blade of the other embodiments. The blade (110) is integral with the toothed wheel (120) centered on the secondary shaft (101). The toothed wheel (125) centered on the horizontal main shaft (100) and fixed in rotation, has the same number of teeth as the toothed wheel (120). The two cogwheels form a concurrent and perpendicular gear. The blade (110) and toothed wheel (120) assembly rotates around the secondary shaft (101) at the same angular speed as that of the rotation of the main horizontal shaft (100). It is this mechanism which permanently positions the blade above the shaft (100) or substantially at the level of this shaft.
La roue dentée (125) est solidaire du support (130). Ce support (130) doit s'orienter pe endiculairement au vent en tournant autour de l'axe vertical (105). Les mécanismes de transmission du couple moteur à partir de l'arbre principal (100), de régulation, et d'orientation au vent ne sont pas représentés. Le support (130) peut, sans tourner sur lui-même, par l'intermédiaire de paliers tels que celui représenté (140), se déplacer sur le socle (141) fixé au sol.The toothed wheel (125) is integral with the support (130). This support (130) must orient eg endicularly to the wind by turning around the vertical axis (105). The mechanisms for transmitting engine torque from the main shaft (100), regulation, and wind orientation are not shown. The support (130) can, without turning on itself, by means of bearings such as that shown (140), move on the base (141) fixed to the ground.
La figure le est un dessin en perspective correspondant à la position de la figure la. Le vent est orienté peφendiculairement au plan des figures la à ld, d'avant vers l'arrière. En partant de la position figurée en la, la pale (110) est poussée vers l'arrière, mais forcée par la roue (120) à se placer horizontalement après un quart de tour (fig. lb) de l'arbre principal et un quart de tour de la roue (120). La rotation continuant par inertie, dès que la pale quitte la position horizontale le vent pousse de l'autre coté de la pale pour la placer après un deuxième quart de tour de l'arbre principal dans la position de la figure le. La pale va passer de la même façon de la position le vers ld après un troisième quart de tour et revenir dans la position la après le quatrième quart de tour. La turbine éolienne représentée par les figures 2a à 2e, est obtenue en ajoutant à la réalisation précédente, une pale (211) identique à la pale (210) et solidaire d'une roue dentée (221) identique à la roue dentée (220).Figure le is a perspective drawing corresponding to the position of figure la. The wind is oriented peφendicululaire to the plane of Figures la to ld, from front to rear. Starting from the position shown in la, the blade (110) is pushed backwards, but forced by the wheel (120) to be positioned horizontally after a quarter turn (fig. Lb) of the main shaft and a quarter turn of the wheel (120). The rotation continuing by inertia, as soon as the blade leaves the horizontal position the wind pushes on the other side of the blade to place it after a second quarter turn of the main shaft in the position of Figure le. The blade will pass in the same way from the position towards ld after a third quarter turn and return to the position after the fourth quarter turn. The wind turbine shown in Figures 2a to 2e, is obtained by adding to the previous embodiment, a blade (211) identical to the blade (210) and integral with a toothed wheel (221) identical to the toothed wheel (220) .
Les ensembles pales (210 et 211) et roues dentées (220 et 221) tournent autour de deux arbres coaxiaux (201 et 202) à la même vitesse angulaire que celle de la rotation de l'arbre horizontal principal (200). C'est ce mécanisme qui positionne la pale en permanence au-dessus de l'arbre (200) ou sensiblement au niveau de cet arbre. Les figures 2a à 2d montrent quatre positions de l'éolienne décalées de 90° dans son mouvement de rotation autour de l'arbre horizontal (200). Les deux pales (210 et 211) tournent autour de leur arbre secondaire respectif (201 et 202). La roue dentée (225) centrée sur l'arbre principal (200) et fixe en rotation est solidaire du support (230). Ce support doit s'orienter peφendiculairement au vent en tournant autour de l'axe (205). Les mécanismes de transmission du couple moteur, de régulation, et d'orientation au vent ne sont pas représentés. Le support (230) peut, sans tourner sur lui-même, par rintermédiaire de paliers tels que celui représenté (240), se déplacer sur le socle (241) fixé au sol. La figure 2e est un dessin en perspective correspondant à la position de la figure 2a. Le vent est orienté peφendiculairement au plan des figures 2a à 2d, d'avant vers l'arrière. Le fonctionnement de chacune des deux pales découle du fonctionnement de la pale décrit dans les figures la à ld de la réalisation précédente.The blades (210 and 211) and toothed wheels (220 and 221) assemblies rotate around two coaxial shafts (201 and 202) at the same angular speed as that of the rotation of the main horizontal shaft (200). It is this mechanism which permanently positions the blade above the shaft (200) or substantially at the level of this shaft. Figures 2a to 2d show four positions of the wind turbine offset by 90 ° in its rotational movement around the horizontal shaft (200). The two blades (210 and 211) rotate around their respective secondary shafts (201 and 202). The toothed wheel (225) centered on the main shaft (200) and fixed in rotation is integral with the support (230). This support must orient itself perpendicularly to the wind by turning around the axis (205). The mechanisms for transmitting engine torque, regulation, and wind orientation are not shown. The support (230) can, without turning on itself, by means of bearings such as that shown (240), move on the base (241) fixed to the ground. Figure 2e is a perspective drawing corresponding to the position of Figure 2a. The wind is oriented peφendicululaire to the plane of Figures 2a to 2d, from front to rear. The operation of each of the two blades follows from the operation of the blade described in Figures la to ld of the previous embodiment.
La turbine éolienne, illustrée en peφective par la figure 3, fonctionne de façon similaire aux réalisations précédentes. Elle est formée de trois roues dentées (321,322 et 323) solidaires respectivement des 3 pales (311,312 et une pale non illustrée) qui tournent respectivement autour de trois arbres concourant (301,303, et un arbre non représenté centré sur l'axe 302) faisant entre eux un angle de 120°. Ces trois arbres sont solidaires et peφendiculaires à l'arbre horizontal (300). La roue dentée (325) fixe en rotation est solidaire du support (330).The wind turbine, illustrated in pe parective in Figure 3, operates similarly to the previous embodiments. It is formed by three toothed wheels (321,322 and 323) respectively attached to the 3 blades (311,312 and a blade not shown) which rotate respectively around three concurrent shafts (301,303, and a not shown shaft centered on the axis 302) making between them an angle of 120 °. These three trees are integral and peφendicular to the horizontal tree (300). The gear wheel (325) fixed in rotation is integral with the support (330).
Pour éviter le croisement des trajectoires des pales, celles ci sont inclinées chacune par rapport à un plan peφendiculaire à leur axe de rotation.To avoid crossing the paths of the blades, they are each inclined with respect to a plane peφendicular to their axis of rotation.
La réalisation illustrée par les figures 4a à 4f est une turbine éolienne composée de deux arbres secondaires disposés sur un arbre horizontal (400) de part et d'autre et à même distance d'un axe vertical (405) autour duquel tourne l'ensemble de l'éolienne pour s'orienter favorablement au vent. Autour de chaque arbre secondaire (401, 402) tourne une pale (410, 415 ). Ces deux arbres secondaires (401 et 402) sont avantageusement, mais pas obligatoirement peφendicul.aires entre eux, ce qui permet d'équilibrer le moment des forces des pales sur l'arbre horizontal (400) pendant la rotation de celui-ci. Pour pouvoir se croiser, les pales (410 et 415) doivent avoir une partie courbe (416 dans la figure 4b). Une pale typique (415) à surface importante est illustrée aux figures 4a et 4b..The embodiment illustrated in Figures 4a to 4f is a wind turbine composed of two secondary shafts arranged on a horizontal shaft (400) on either side and at the same distance from a vertical axis (405) around which the assembly rotates of the wind turbine to orient itself favorably in the wind. Around each secondary shaft (401, 402) rotates a blade (410, 415). These two secondary shafts (401 and 402) are advantageously, but not necessarily peφendicul.aires between them, which allows to balance the moment of the forces of the blades on the horizontal shaft (400) during the rotation thereof. To be able to cross, the blades (410 and 415) must have a curved part (416 in Figure 4b). A typical blade (415) with a large surface is illustrated in FIGS. 4a and 4b.
Les roues dentées (425 et 426) fixes en rotation sont solidaires du support (430) dans lequel tourne l'arbre horizontal (400). Le support (430) peut, sans tourner sur lui- même, se déplacer par l'intermédiaire des paliers (440 et 442), sur le socle (441) fixé au sol.The gear wheels (425 and 426) fixed in rotation are integral with the support (430) in which the horizontal shaft (400) rotates. The support (430) can, without turning on itself, move through the bearings (440 and 442), on the base (441) fixed to the ground.
La transmission du couple moteur se fait à partir de l'arbre (400) par une poulie (450) ou d'autres moyens tels que des engrenages ou roues à friction.The engine torque is transmitted from the shaft (400) by a pulley (450) or other means such as gears or friction wheels.
Les figures 4c à 4f montrent quatre positions des pales et des arbres de l'éolienne. Le vent est orienté peφendiculairement au plan des figures 4a et 4c à 4f, d'avant vers l'arrière. Le fonctionnement de chacune des deux pales découle du fonctionnement de la pale décrit dans les figures la à ld de la première réalisation.Figures 4c to 4f show four positions of the blades and shafts of the wind turbine. The wind is oriented peφendicululaire to the plane of Figures 4a and 4c to 4f, from front to rear. The operation of each of the two blades follows from the operation of the blade described in Figures la to ld of the first embodiment.
La réalisation illustrée par les figures 5a à 5d est une turbine éolienne composée de quatre arbres secondaires disposés sur un arbre horizontal (500), ils sont coaxiaux deux par deux et les deux paires sont situées de part et d'autre et à même distance d'un axe vertical (505) autour duquel tourne l'ensemble de l'éolienne pour s'orienter favorablement au vent. Chaque arbre secondaire (501, 502, 503 et 504 ) est muni d'une pale. Ces deux paires d'arbres secondaires (501 et 503) et (502 et 504) sont avantageusement, mais pas obligatoirement peφendiculaires entre elle, ce qui permet d'équilibrer le moment des forces des pales sur l'arbre horizontal (500) pendant la rotation de celui-ci.The embodiment illustrated in Figures 5a to 5d is a wind turbine composed of four secondary shafts arranged on a horizontal shaft (500), they are coaxial two by two and the two pairs are located on either side and at the same distance d 'a vertical axis (505) around which rotates the entire wind turbine to orient itself favorably in the wind. Each secondary shaft (501, 502, 503 and 504) is provided with a blade. These two pairs of secondary shafts (501 and 503) and (502 and 504) are advantageously, but not necessarily peφendicular, between them, which makes it possible to balance the moment of the forces of the blades on the horizontal shaft (500) during the rotation of it.
Pour pouvoir se croiser, les pales (510,511, 515 et 517) doivent avoir une partie courbe, comme il est décrit dans la figure 4b de la réalisation précédente. Des pales classiques de type NACA0015 (515 et 517) sont illustrées aux figures 5a et 5e. La partie courbe de la pale peut également avoir ce profil. Dans la position de la figure 5a, une pale (517) est partiellement cachée par une autre pale ( 15). Les roues dentées (525 et 526), fixes en rotation, sont solidaires du support (530) dans lequel tourne l'arbre horizontal (500). Le support (530) peut, sans tourner sur lui-même, se déplacer par l'intermédiaire des paliers (540 et 542), sur le socle (541) fixé au sol.To be able to cross, the blades (510,511, 515 and 517) must have a curved part, as described in FIG. 4b of the previous embodiment. Conventional blades of the NACA0015 type (515 and 517) are illustrated in FIGS. 5a and 5e. The curved part of the blade can also have this profile. In the position of FIG. 5a, a blade (517) is partially hidden by another blade (15). The toothed wheels (525 and 526), fixed in rotation, are integral with the support (530) in which the horizontal shaft (500) rotates. The support (530) can, without turning on itself, move through the bearings (540 and 542), on the base (541) fixed to the ground.
La transmission du couple moteur se fait à partir de l'arbre (500) par une poulie (550) ou d'autres moyens tels que des engrenages ou roues à friction. Les figures 5b et 5c montrent deux positions des pales et des arbres de l'éolienne. Le vent est orienté peφendiculairement au plan des figures 5a à 5c, d'avant vers l'arrière. Le fonctionnement de chacune des quatre pales découle du fonctionnement de la pale décrit dans les figures la à ld de la première réalisation. La figure 5d est une vue de haut, sans les pales, permettant de représenter le socle avantageusement cylindrique (541), sur lequel roulent les deux paliers (540 et 542). Ceci permet à la turbine éolienne de s'orienter favorablement au vent. La direction du vent est indiquée (V) dans la figure 5d.The engine torque is transmitted from the shaft (500) by a pulley (550) or other means such as gears or friction wheels. Figures 5b and 5c show two positions of the blades and shafts of the wind turbine. The wind is oriented peφendicululaire to the plane of Figures 5a to 5c, from front to rear. The operation of each of the four blades follows from the operation of the blade described in Figures la to ld of the first embodiment. FIG. 5d is a top view, without the blades, making it possible to represent the advantageously cylindrical base (541), on which the two bearings roll (540 and 542). This allows the wind turbine to orient itself favorably in the wind. The wind direction is shown (V) in Figure 5d.
Une réalisation composée de six pales et six arbres secondaires disposés trois par trois à chaque extrémité de l'arbre principal est possible, mais pas illustrée.An embodiment composed of six blades and six secondary shafts arranged three by three at each end of the main shaft is possible, but not illustrated.
Dans les quatre réalisations suivantes (figures 6 à 9) l'angle de balayage (Ω ) est diffèrent de 90° et le mécanisme est composé de poulies et courroies crantées et de joints de cardan.In the following four embodiments (Figures 6 to 9) the scanning angle (Ω) is different from 90 ° and the mechanism is composed of pulleys and toothed belts and universal joints.
Les figures 6a à 6e représentent une éolienne à une pale dont l'angle Ω = 30°, angle formé par l'arbre principal et l'arbre secondaire.Figures 6a to 6e show a single blade wind turbine whose angle Ω = 30 °, angle formed by the main shaft and the secondary shaft.
L'arbre secondaire est composé de deux parties (601 et 602) faisant entre elles l'angle Ω = 30° et reliées par le cardan double (620).The secondary shaft is composed of two parts (601 and 602) making between them the angle Ω = 30 ° and connected by the double gimbal (620).
La pale (610) est attachée peφendiculairement à la première partie (601) de l'arbre secondaire, cet arbre (601 et 602) tourne sur lui même dans les paliers (651 à 654) fixés sur la plaque (650).The blade (610) is attached peφendicululaire to the first part (601) of the secondary shaft, this shaft (601 and 602) turns on itself in the bearings (651 to 654) fixed on the plate (650).
Cette plaque (650) rend solidaires l'arbre principal (600) et les paliers (651 à 654). La deuxième partie de l'arbre secondaire (602) est solidaire de la poulie crantéeThis plate (650) makes the main shaft (600) and the bearings (651 to 654) integral. The second part of the secondary shaft (602) is integral with the toothed pulley
(624).(624).
La poulie crantée (625) centrée sur l'arbre principal horizontal (600) mais fixe en rotation, a le même nombre de dents que la poulie crantée (624). Les deux poulies sont synchronisées par la courroie crantée (626). Le mécanisme des poulies (624 et 625) et la courroie (626) sont agencés pour faire tourner l'.arbre secondaire (601 etThe toothed pulley (625) centered on the horizontal main shaft (600) but fixed in rotation, has the same number of teeth as the toothed pulley (624). The two pulleys are synchronized by the toothed belt (626). The pulley mechanism (624 and 625) and the belt (626) are arranged to rotate the secondary shaft (601 and
602) sur lui-même à la même vitesse angulaire que l'ensemble composé de l'arbre principal (600), la plaque (650) et les paliers. C'est ce mécanisme qui positionne la pale en permanence au-dessus de l'arbre (600).602) on itself at the same angular speed as the assembly consisting of the main shaft (600), the plate (650) and the bearings. It is this mechanism which permanently positions the blade above the shaft (600).
Si l'arbre principal tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, la poulie crantée (624) et l'arbre secondaire (602) tournent sur eux mêmes dans l'autre sens.If the main shaft turns clockwise, the toothed pulley (624) and the secondary shaft (602) turn on themselves in the other direction.
La poulie crantée (625) est solidaire du support (630). Ce support (630) doit s'orienter peφendiculairement au vent en tournant autour de l'axe (605). Les mécanismes de transmission du couple moteur, de régulation, et d'orientation au vent ne sont pas représentés. Le support (630) peut sans tourner sur lui-même, par l'intermédiaire de paliers tels que celui représenté (640), se déplacer sur le socle (641) fixé au sol. Le vent est orienté peφendiculairement au plan des figures 6a à 6d, d'avant vers l'arrière. En partant de la position figurée en 6b la pale (610) est poussée vers l'arrière, mais forcée par le mécanisme à se placer après un quart de tour (fig. 6c) de l'arbre principal (600) de façon que la corde de la pale soit parallèle au vent. La rotation continuant par inertie, dès que la pale quitte cette position le vent pousse de l'autre coté de la pale pour la positionner après un deuxième quart de tour de l'arbre principal dans la position de la figure 6d. La pale va passer de la même façon de la position 6d vers la position 6a après un troisième tour et revenir dans la position 6b après le quatrième quart de tour. La figure 6e est une vue, suivant le plan AA' de la figure 6a, des deux poulies (624 et 625) et de la courroie (626). La flèche (691) montre le sens de rotation de l'ensemble avec l'arbre principal, la flèche (692) montre le sens de rotation de la poulie (624) et donc de l'axe secondaire (602).The toothed pulley (625) is integral with the support (630). This support (630) must orient itself pφendicularly to the wind by turning around the axis (605). The mechanisms for transmitting engine torque, regulation, and wind orientation are not shown. The support (630) can without rotating on itself, by means of bearings such as that shown (640), move on the base (641) fixed to the ground. The wind is oriented peφendicululaire to the plane of Figures 6a to 6d, from front to rear. Starting from the position shown in 6b, the blade (610) is pushed backwards, but forced by the mechanism to be placed after a quarter turn (fig. 6c) of the main shaft (600) so that the blade chord is parallel to the wind. The rotation continuing by inertia, as soon as the blade leaves this position the wind pushes on the other side of the blade to position it after a second quarter turn of the main shaft in the position of Figure 6d. The blade will pass in the same way from position 6d to position 6a after a third turn and return to position 6b after the fourth quarter of a turn. Figure 6e is a view, along the plane AA 'of Figure 6a, of the two pulleys (624 and 625) and the belt (626). The arrow (691) shows the direction of rotation of the assembly with the main shaft, the arrow (692) shows the direction of rotation of the pulley (624) and therefore of the secondary axis (602).
Les figures 7a et 7b représentent une éolienne à deux pales dont l'angle Ω = 60°. Un arbre secondaire est composé de deux parties (701 et 702) faisant entre elles l'angle Ω = 60° et reliées par le cardan double (720).Figures 7a and 7b show a wind turbine with two blades whose angle Ω = 60 °. A secondary shaft is composed of two parts (701 and 702) making between them the angle Ω = 60 ° and connected by the double gimbal (720).
De même, l'autre arbre secondaire est composé de deux parties (703 et 704) faisant entre elles l'angle Ω = 60° et reliées par le cardan double (721).Likewise, the other secondary shaft is made up of two parts (703 and 704) making between them the angle Ω = 60 ° and connected by the double gimbal (721).
Les pales (710 et 711) sont respectivement attachées peφendiculairement aux parties (701 et 703) de leur arbre secondaire respectif.The blades (710 and 711) are respectively attached peφendicularly to the parts (701 and 703) of their respective secondary shaft.
L'arbre secondaire (701 et 702) tourne sur lui même dans les paliers (751 à 754) fixés sur la plaque (750) et l'arbre secondaire (703 et 704) tourne sur lui même dans les paliers (761 à 764) fixés sur la plaque (750).The secondary shaft (701 and 702) turns on itself in the bearings (751 to 754) fixed on the plate (750) and the secondary shaft (703 and 704) turns on itself in the bearings (761 to 764) fixed on the plate (750).
Cette plaque (750) rend solidaires l'arbre principal (700) et les paliers (751 à 754) et (761 à 764).This plate (750) makes integral the main shaft (700) and the bearings (751 to 754) and (761 to 764).
Les parties (702 et 704) des arbres secondaires sont respectivement solidaires des poulies (724 et 734).The parts (702 and 704) of the secondary shafts are respectively integral with the pulleys (724 and 734).
Les poulies crantées (725 et 735) sont centrées sur l'arbre principal horizontal (700) mais fixe en rotation. Toutes les poulies (724,725,734,735) ont le même nombre de dents. Les poulies sont synchronisées par les courroies crantées (726 et 736). Le mécanisme des poulies (724, 725, 734 et 735) et les courroies (726 et 736) fait tourner les arbres secondaires (701 et 702) et (703 et 704) sur eux-mêmes à la même vitesse angulaire que l'ensemble composé de l'arbre principal (700), la plaque (750) et les paliers. C'est ce mécanisme qui positionne les pales de façon que leurs axes longitudinaux restent orientés vers le haut.The toothed pulleys (725 and 735) are centered on the horizontal main shaft (700) but fixed in rotation. All the pulleys (724,725,734,735) have the same number of teeth. The pulleys are synchronized by the toothed belts (726 and 736). The pulley mechanism (724, 725, 734 and 735) and the belts (726 and 736) rotates the secondary shafts (701 and 702) and (703 and 704) on themselves at the same angular speed as the assembly composed of the main shaft (700), the plate (750) and the bearings. It is this mechanism which positions the blades so that their longitudinal axes remain oriented upwards.
Si l'arbre principal tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, les poulies crantées (724 et 734)) et les arbres secondaires (702 et 704) tournent sur eux même dans l'autre sens. La figure 7b est une vue suivant le plan BB' de la figure 7a des poulies 724,725 et 734, et des courroies 726 et 736, la poulie 735 étant cachée par la poulie 725.If the main shaft turns clockwise, the toothed pulleys (724 and 734)) and the secondary shafts (702 and 704) turn on themselves in the other direction. FIG. 7b is a view along the plane BB ′ of FIG. 7a of the pulleys 724, 725 and 734, and of the belts 726 and 736, the pulley 735 being hidden by the pulley 725.
Les poulies crantées (725 et 726) sont solidaires du support (730). Le support (730) peut, sans tourner sur lui-même, par l'intermédiaire de paliers tels que (740) se déplacer sur le socle (741) fixé au sol. Les mécanismes de transmission du couple moteur, de régulation, et d'orientation au vent ne sont pas représentés.The toothed pulleys (725 and 726) are integral with the support (730). The support (730) can, without turning on itself, by means of bearings such as (740) move on the base (741) fixed to the ground. The mechanisms for transmitting engine torque, regulation, and wind orientation are not shown.
La figure 7a montre la position de l'éolienne vue face au vent quand les axes longitudinaux des deux pales passent dans le plan vertical passant par l'axe principal. Le vent est orienté peφendiculairement au plan de la figure 7a, d'avant vers l'arrière. Le fonctionnement de chacune des deux pales découle du fonctionnement de la pale décrit dans les figures 6a à 6d de la réalisation précédente.FIG. 7a shows the position of the wind turbine seen facing the wind when the longitudinal axes of the two blades pass in the vertical plane passing through the main axis. The wind is oriented peφendicululaire to the plane of Figure 7a, from front to rear. The operation of each of the two blades follows from the operation of the blade described in Figures 6a to 6d of the previous embodiment.
L'éolienne représentée à la figure 8 est composée de deux parties chacune identique à l'éolienne décrite dans les figures 6a à 6e.The wind turbine shown in Figure 8 is composed of two parts each identical to the wind turbine described in Figures 6a to 6e.
Ces deux parties sont placées symétriquement par rapport à l'axe vertical (805), autour duquel tourne l'ensemble, pour que l'arbre principal s'oriente peφendiculairement au vent.These two parts are placed symmetrically with respect to the vertical axis (805), around which the assembly rotates, so that the main shaft is oriented in the wind.
L'arbre principal est unique (800) et solidaire des deux plaques (850 et 851).The main shaft is unique (800) and integral with the two plates (850 and 851).
Ces deux plaques (850 et 851) sont avantageusement, mais pas obligatoirement peφendiculaires entre elles, ce qui permet d'équilibrer le moment des forces des pales (810 et 811) sur l'arbre horizontal (800) pendant sa rotation.These two plates (850 and 851) are advantageously, but not necessarily peφendicular between them, which makes it possible to balance the moment of the forces of the blades (810 and 811) on the horizontal shaft (800) during its rotation.
Les supports (830 et 831) sont solidaires. L'ensemble peut, sans tourner sur lui- même, se déplacer par l'intermédiaire des paliers (840 et 842) sur le socle (841) fixé au sol.The supports (830 and 831) are integral. The assembly can, without turning on itself, move through the bearings (840 and 842) on the base (841) fixed to the ground.
La transmission du couple moteur se fait à partir de l'arbre principal (800) par une poulie (880) ou d'autres moyens tels que des engrenages ou roues à friction.The transmission of the engine torque is done from the main shaft (800) by a pulley (880) or other means such as gears or friction wheels.
Le vent est orienté peφendiculairement au plan de la figure 8, d'avant vers l'arrière.The wind is oriented perpendicular to the plane of Figure 8, from front to rear.
Le fonctionnement de chacune des deux pales découle du fonctionnement de la pale de la réalisation décrite aux figures 6a à 6e. L'éolienne représentée à la figure 9 est composée de deux parties chacune identique à l'éolienne décrite dans la figure 7.The operation of each of the two blades follows from the operation of the blade of the embodiment described in FIGS. 6a to 6e. The wind turbine shown in Figure 9 is made up of two parts, each identical to the wind turbine described in Figure 7.
Ces deux parties sont placées symétriquement par rapport à l'axe vertical (905) autour duquel tourne l'ensemble pour que l'arbre principal s'oriente peφendiculairement au vent.These two parts are placed symmetrically with respect to the vertical axis (905) around which the assembly rotates so that the main shaft is oriented in the wind.
L'arbre principal est unique (900) et solidaire des deux plaques (950 et 951). Ces deux plaques (950 et 951) sont avantageusement, mais pas obligatoirement peφendiculaires entre elles, ce qui permet d'équilibrer le moment des forces des pales (910,911,912 et 913) sur l'arbre horizontal (900) pendant sa rotation. Les supports (930 et 931) sont solidaires. L'ensemble peut, sans tourner sur lui- même, se déplacer par l'intermédiaire des paliers (940 et 942) sur le socle (941) fixé au sol.The main shaft is unique (900) and integral with the two plates (950 and 951). These two plates (950 and 951) are advantageously, but not necessarily peφendicular between them, which makes it possible to balance the moment of the forces of the blades (910,911,912 and 913) on the horizontal shaft (900) during its rotation. The supports (930 and 931) are integral. The assembly can, without turning on itself, move through the bearings (940 and 942) on the base (941) fixed to the ground.
La transmission du couple moteur se fait à partir de l'arbre principal (900) par une poulie (980) ou d'autres moyens tels que des engrenages ou roues à friction. Le vent est orienté peφendiculairement au plan de la figure 9, d'avant vers l'arrière. Le fonctionnement de chacune des quatre pales découle du fonctionnement de la pale de la réalisation décrite aux figures 6a à 6e.The engine torque is transmitted from the main shaft (900) by a pulley (980) or other means such as gears or friction wheels. The wind is oriented perpendicular to the plane of Figure 9, from front to rear. The operation of each of the four blades follows from the operation of the blade of the embodiment described in Figures 6a to 6e.
Des systèmes d'orientation possibles sont illustrés par les figures 12,13 et 14. Ces systèmes sont applicables aux autres réalisations décrites.Possible orientation systems are illustrated in FIGS. 12, 13 and 14. These systems are applicable to the other embodiments described.
La direction du vent est symbolisée par la flèche (V).The wind direction is symbolized by the arrow (V).
La figure 12 montre l'utilisation d'un empennage (2) attaché peφendiculairement au support (3) qui tourne autour de l'axe vertical (1).Figure 12 shows the use of a tail unit (2) attached peφendicululaire to the support (3) which rotates around the vertical axis (1).
La figure 13 montre un système dans lequel l'arbre horizontal (10) est décalé par rapport à l'axe vertical (5). Le support (30) et les paliers (40 et 42) sont rehés par les bras (80 et 81). L'ensemble tourne autour de l'arbre vertical (6) sur le socle (41).Figure 13 shows a system in which the horizontal shaft (10) is offset from the vertical axis (5). The support (30) and the bearings (40 and 42) are rehesified by the arms (80 and 81). The assembly rotates around the vertical shaft (6) on the base (41).
La figure 14 illustre une combinaison de deux turbines éoliennes. Leurs arbres horizontaux (91 et 92) concourent en un point situé sur l'axe vertical (95). Les deux arbres font un angle relativement faible, qui permet l'orientation automatique de l'ensemble par rapport au vent (V). Ce dispositif permet aussi la régulation en augmentant l'angle ( ) entre les deux arbres (91 et 92) en fonction de la force du vent, par réduction de la composante utile de cette force sur les pales.Figure 14 illustrates a combination of two wind turbines. Their horizontal trees (91 and 92) compete at a point on the vertical axis (95). The two shafts make a relatively small angle, which allows the automatic orientation of the assembly relative to the wind (V). This device also allows regulation by increasing the angle () between the two shafts (91 and 92) as a function of the force of the wind, by reducing the useful component of this force on the blades.
Les matériaux nécessaires à la fabrication des pales sont fonction des qualités voulues et prévues à la conception, telles que la solidité, la légèreté, l'élasticité, la résistance au soleil, à l'eau, au vieillissement, etc.. Les pales de surface plane et importante sont avantageusement faites de voilures sous-tendues par des nervures en matériau solide et léger (aluminium, fibre de verre, matériaux composites, etc.). L'élasticité et la tension des voiles doivent être réglées pour éviter les claquements à chaque tour. Les pales de type classique sont avantageusement symétriques et faites des matériaux connus des professionnels tels que le bois, l'acier soudé, l'acier laminé, raluminium, les mousses d'uréthane, la fibre de verre, les matériaux composites, etc..The materials necessary for the manufacture of the blades depend on the qualities desired and provided for in the design, such as solidity, lightness, elasticity, resistance to the sun, to water, to aging, etc. The blades with a flat and large surface are advantageously made of canopies subtended by ribs made of solid and light material (aluminum, fiberglass, composite materials, etc.). The elasticity and the tension of the sails must be adjusted to avoid snapping every turn. The conventional type blades are advantageously symmetrical and made of materials known to professionals such as wood, welded steel, rolled steel, aluminum, urethane foams, fiberglass, composite materials, etc.
Les applications industrielles sont celles de toutes les éoliennes, leur but est de produire de l'électricité, de la chaleur, et/ou du mouvement. Le mouvement peut, entre autres, servir au pompage d'eau.Industrial applications are those of all wind turbines, their goal is to produce electricity, heat, and / or movement. The movement can, among other things, be used for pumping water.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux réalisations décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à cette dernière sans sortir du cadre des présentes revendications. It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described and that many modifications can be made to the latter without departing from the scope of the present claims.

Claims

Revendications claims
1. Turbine éolienne comportant:1. Wind turbine comprising:
- au moins une pale destinée à être soumise à l'action du vent, et - un arbre secondaire respectif sur lequel est montée la pale de façon à ce qu'elle puisse tourner librement autour de l'axe de l'arbre secondaire, caractérisée en ce que:- at least one blade intended to be subjected to the action of the wind, and - a respective secondary shaft on which the blade is mounted so that it can rotate freely around the axis of the secondary shaft, characterized in that:
- l'arbre secondaire de la pale est fixé non parallèlement à un arbre principal,- the secondary shaft of the blade is fixed not parallel to a main shaft,
- l'arbre principal est monté, de façon à pouvoir tourner, dans au moins un palier et agencé pour qu'il puisse être orienté transversalement à la direction du vent,- the main shaft is mounted, so that it can rotate, in at least one bearing and arranged so that it can be oriented transversely to the wind direction,
- un mécanisme raccorde la pale et l'arbre principal de manière à ce que, pour un tour de la pale autour de l'axe de son arbre secondaire, l'arbre principal fait également un tour.- A mechanism connects the blade and the main shaft so that, for one turn of the blade around the axis of its secondary shaft, the main shaft also makes a turn.
2. Turbine éolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans le mécamsme précité:2. Wind turbine according to claim 1, characterized in that in the above-mentioned mechanism:
- une première roue dentée est fixée à la pale pour tourner avec celle-ci autour de l'axe de son arbre secondaire, eta first toothed wheel is fixed to the blade to rotate with the latter around the axis of its secondary shaft, and
- une seconde roue dentée fixe en rotation, coaxiale à l'arbre principal est en prise avec la première roue dentée dans le rapport un sur un. - A second fixed gear in rotation, coaxial with the main shaft is engaged with the first gear in the ratio one on one.
3. Turbine éolienne suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que3. Wind turbine according to either of claims 1 and 2, characterized in that
- l'arbre principal est horizontal, et- the main tree is horizontal, and
- l'arbre secondaire est peφendiculaire à l'arbre principal, et- the secondary shaft is perpendicular to the main tree, and
- le mécanisme est agencé de manière à ce que, lorsque la corde de la pale s'étend parallèlement à la direction du vent, l'axe longitudinal de la pale est parallèle à l'arbre principal, que la pale soit au-dessus ou en dessous de celui-ci, le mécanisme étant agencé pour forcer la pale à présenter au vent une face active dans toute autre position au cours de la rotation de la pale.- the mechanism is arranged so that, when the chord of the blade extends parallel to the wind direction, the longitudinal axis of the blade is parallel to the main shaft, whether the blade is above or below it, the mechanism being arranged to force the blade to present to the wind an active face in any other position during the rotation of the blade.
4. Turbine éolienne suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que4. Wind turbine according to either of claims 1 to 3, characterized in that
- elle comporte deux pales- it has two blades
- dont les axes secondaires respectifs sont coaxiaux et situés de part et d'autre d'un plan comprenant l'axe de rotation de l'arbre principal,- whose respective secondary axes are coaxial and located on either side of a plane comprising the axis of rotation of the main shaft,
- le mécanisme est agencé, — pour que les pales tournent autour de l'axe de leur arbre secondaire respectif, et- the mechanism is arranged, - so that the blades rotate around the axis of their respective secondary shaft, and
- pour que les deux pales soient réglées l'une par rapport à l'autre de manière à ce que lorsque l'une s'étend dans un sens selon la direction de l'arbre principal, l'autre pale s'étend dans le sens diamétralement opposé au sens précité. - so that the two blades are adjusted relative to each other so that when one extends in one direction in the direction of the main shaft, the other blade extends in the direction diametrically opposite to the aforementioned direction.
5. Turbine éolienne suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte trois pales5. Wind turbine according to either of claims 1 to 3, characterized in that it comprises three blades
- dont les arbres secondaires respectifs forment un angle de 120° l'un par rapport à l'autre et sont peφendiculaires à l'arbre principal et concourent vers l'axe de ce dernier, et- whose respective secondary shafts form an angle of 120 ° relative to each other and are peφendicular to the main shaft and compete towards the axis of the latter, and
- qui sont inclinées chacune par rapport à un plan peφendiculaire à leur axe de rotation, pour éviter un contact entre elles pendant leur rotation.- Which are each inclined relative to a plane peφendicular to their axis of rotation, to avoid contact between them during their rotation.
6. Turbine éolienne suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte deux pales, chacune pouvant tourner autour d'un arbre secondaire respectif, chaque arbre secondaire étant fixé peφendiculairement à une extrémité respective de l'arbre principal, les deux arbres secondaires étant sensiblement peφendiculaires entre eux, un mécanisme précité étant prévu pour chaque pale.6. Wind turbine according to either of claims 1 to 3, characterized in that it comprises two blades, each able to rotate around a respective secondary shaft, each secondary shaft being fixed peφendiculicule at a respective end of the main shaft, the two secondary shafts being substantially peφendicular to each other, an aforementioned mechanism being provided for each blade.
7. Turbine éolienne suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte deux paires de pales et en ce que,7. Wind turbine according to either of claims 1 to 3, characterized in that it comprises two pairs of blades and in that,
- pour chaque paire, le mécanisme est agencé- for each pair, the mechanism is arranged
- pour que les pales tournent autour de leur arbre secondaire respectif, et- so that the blades rotate around their respective secondary shaft, and
- pour que les deux pales soient réglées l'une par rapport à l'autre de manière à ce qu'elles s'étendent parallèlement et à ce que, lorsque l'une s'étend dans un sens selon la direction de l'arbre principal, l'autre s'étend dans le sens diamétralement opposé au sens précité,- so that the two blades are adjusted relative to each other so that they extend parallel and so that, when one extends in one direction in the direction of the shaft main, the other extends in the direction diametrically opposite to the aforementioned direction,
- les arbres secondaires d'une paire étant fixés peφendiculairement à une extrémité de l'arbre principal, les arbres secondaires de l'autre paire étant fixés peφendiculairement à l'autre extrémité de l'arbre principal. - The secondary shafts of a pair being fixed peφendicularly to one end of the main shaft, the secondary shafts of the other pair being fixed peφendicularly to the other end of the main shaft.
8. Turbine éolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans le mécanisme précité:8. Wind turbine according to claim 1, characterized in that in the above-mentioned mechanism:
- l'arbre secondaire est composé de deux parties reliées par un ou plusieurs joints de cardan, ou par un ou plusieurs arbres flexibles, « la première partie est solidaire de la pale,- the secondary shaft is composed of two parts connected by one or more cardan joints, or by one or more flexible shafts, "the first part is integral with the blade,
- la seconde partie est parallèle à l'arbre principal et solidaire d'une première poulie crantée, etthe second part is parallel to the main shaft and secured to a first toothed pulley, and
- une seconde poulie crantée fixe en rotation, coaxiale à l'arbre principal est reliée à la première poulie crantée par une courroie crantée, les deux poulies ayant le même nombre de dents.- A second toothed pulley fixed in rotation, coaxial with the main shaft is connected to the first toothed pulley by a toothed belt, the two pulleys having the same number of teeth.
9. Turbine éolienne suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 8, caractérisée en ce que9. Wind turbine according to either of claims 1 and 8, characterized in that
- l'arbre principal est horizontal, et - Le mécamsme est réglé de manière à ce que, lorsque la corde de la pale s'étend parallèlement à la direction du vent, l'axe longitudinal de la pale soit dans le plan vertical passant par l'arbre principal, que le pied de pale soit au même niveau, au- dessus, ou en dessous de l'arbre principal, le mécanisme étant agencé pour forcer la pale à présenter au vent une face active dans toute autre position au cours de la rotation de la pale.- the main tree is horizontal, and - The mecanism is adjusted so that, when the chord of the blade extends parallel to the wind direction, the longitudinal axis of the blade is in the vertical plane passing through the main shaft, that the foot of blade is at the same level, above or below the main shaft, the mechanism being arranged to force the blade to present to the wind an active face in any other position during the rotation of the blade.
10. Turbine éolienne suivant l'une ou l'autre des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que10. Wind turbine according to either of claims 8 and 9, characterized in that
- elle comporte deux pales — qui sont situées de part et d'autre d'un plan comprenant l'axe de rotation de l'arbre principal,- it has two blades - which are located on either side of a plane comprising the axis of rotation of the main shaft,
- les deux parties des arbres secondaires portant les pales s'écartent de façon symétrique par rapport à l'arbre principal, à partir de leur jonction avec l'autre partie de leur arbre secondaire, - le mécanisme est agencé pour que les axes longitudinaux des pales fassent des angles égaux et de valeurs opposées par rapport à la verticale, lorsque les cordes des deux pales sont simultanément parallèles au vent.- the two parts of the secondary shafts carrying the blades move symmetrically with respect to the main shaft, from their junction with the other part of their secondary shaft, - the mechanism is arranged so that the longitudinal axes of the blades make equal angles and opposite values with respect to the vertical, when the strings of the two blades are simultaneously parallel to the wind.
11. Turbine éolienne suivant l'une ou l'autre des revendications 8 et 9, caractérisée en ce qu'elle comporte deux pales, chacune pouvant tourner autour de l'axe d'un arbre secondaire respectif, chaque arbre secondaire étant fixé à une extrémité respective de l'arbre principal, les deux arbres secondaires étant avantageusement décalés de 90° , l'un par rapport à l'autre, dans leur rotation avec l'arbre principal, un mécamsme précité étant prévu pour chaque pale. 11. Wind turbine according to either of claims 8 and 9, characterized in that it comprises two blades, each able to rotate around the axis of a respective secondary shaft, each secondary shaft being fixed to a respective end of the main shaft, the two secondary shafts advantageously being offset by 90 °, one with respect to the other, in their rotation with the main shaft, an aforementioned mechanism being provided for each blade.
12. Turbine éolienne suivant l'une ou l'autre des revendications 8 et 9, caractérisée en ce qu'elle comporte deux paires de pales et en ce que,12. Wind turbine according to either of claims 8 and 9, characterized in that it comprises two pairs of blades and in that,
- pour chaque paire, le mécamsme est agencé- for each pair, the mecanism is arranged
- pour que les pales tournent autour de l'axe de leur arbre secondaire respectif, et- so that the blades rotate around the axis of their respective secondary shaft, and
~ pour que les axes longitudinaux des pales fassent des angles égaux et de valeurs opposées par rapport à la verticale, lorsque les cordes des deux pales situées du même côté de l'arbre principal sont simultanément parallèles au vent,~ so that the longitudinal axes of the blades make equal angles and of opposite values with respect to the vertical, when the strings of the two blades located on the same side of the main shaft are simultaneously parallel to the wind,
- les arbres secondaires d'une paire étant fixés à une extrémité de l'arbre principal, les arbres secondaires de l'autre paire étant fixés à l'autre extrémité de l'arbre principal, le plan passant par l'axe principal et les axes des deux arbres secondaires d'un coté, étant avantageusement peφendiculaire au plan passant par l'axe principal et les axes des arbres secondaires de l'autre côté. - the secondary shafts of a pair being fixed at one end of the main shaft, the secondary shafts of the other pair being fixed at the other end of the main shaft, the plane passing through the main axis and the axes of the two secondary shafts on one side, being advantageously peφendicular to the plane passing through the main axis and the axes of the secondary shafts on the other side.
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