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EP0554241A1 - Device for orienting rotor blades in a transverse fluid flow and applications - Google Patents

Device for orienting rotor blades in a transverse fluid flow and applications

Info

Publication number
EP0554241A1
EP0554241A1 EP90915991A EP90915991A EP0554241A1 EP 0554241 A1 EP0554241 A1 EP 0554241A1 EP 90915991 A EP90915991 A EP 90915991A EP 90915991 A EP90915991 A EP 90915991A EP 0554241 A1 EP0554241 A1 EP 0554241A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pinion
rotor
blades
shaft
pinions
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90915991A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Edmond Lipp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of EP0554241A1 publication Critical patent/EP0554241A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/04Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction
    • B63H1/06Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades
    • B63H1/08Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment
    • B63H1/10Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment of Voith Schneider type, i.e. with blades extending axially from a disc-shaped rotary body
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • F03D3/062Rotors characterised by their construction elements
    • F03D3/066Rotors characterised by their construction elements the wind engaging parts being movable relative to the rotor
    • F03D3/067Cyclic movements
    • F03D3/068Cyclic movements mechanically controlled by the rotor structure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00Rotary drilling
    • E21B3/02Surface drives for rotary drilling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/50Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F05B2260/503Kinematic linkage, i.e. transmission of position using gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/72Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis parallel to the rotor centre line
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the blades of the rotor in question in this presentation are regularly arranged on its circular periphery and are capable of pivoting on themselves around an axis parallel to that of the rotor.
  • the assembly being immersed in a fluid whose displacement is perpendicular to said axes; this movement of the fluid existing independently of the operation of the rotor, or being caused by it.
  • it is a generator or a propellant.
  • the technical field concerned by the first is that of wind turbines, turbines, etc.
  • That of the second concerns on the one hand the propulsion of the fluid itself (pumps, fans, blowers, etc.), on the other hand propulsion of mobiles when the reaction on the rotor support is sought (boats, various vehicles using an air jet, etc.).
  • the device of the present invention allows precise adjustment of the orientation of the blades, adaptable or not during operation, and uses only the almost uniform rotation of toothed pinions, which determines a great smoothness of operation and the possibility of high fluid velocities in undisturbed flow. This is not the case with existing rotors of the same type, where lever devices are generally used, with no precise adjustment possible and without the possibility of large fluid velocities.
  • R being the radius of the rotor.
  • Point B is therefore fixed, in the west of the rotor, if the absolute wind and the speed of rotation are constant.
  • the blade begins to "turn back”, that is to say, stops in azimuth and begins to turn to the right. It is again directed towards the North when it passes to the West (VI) and continues its rotation to the right until its maximum azimuth (Z), which occurs towards the SSW (symmetric point of the preceding with respect to l 'EW axis). It "turns back” again to find itself directed north at point E. Throughout the approximate sector going from NW to S, the thrust is less than it would be if the "disturbed flow" of the fluid was accepted, as in the second option.
  • the blade does not start to "turn back” towards the NN, but continues for some time its movement of rotation towards the left, which then determines a "detachment” of the threads of fluid, towards the w two cases of this second option is possible.
  • the first one does not interest us here, because it supposes that, like the sailboats which "jibe" while veering from the downwind edge, the blade turns suddenly to the left, to resume a slow rotation, always to the left, and end up facing the wind to the east.
  • the second case is more original and has the advantage of not requiring a brutal shock: the blade, towards the NW, continues its rotation to the left to find itself perpen ⁇ dicular to the absolute wind to the West; the flow of the fluid, although "disturbed", causes a thrust despite everything important, very well directed to increase the torque exerted on the rotor shaft (Fig 2, option 2).
  • the overall tendency of the blade is to remain oriented towards the North.
  • it is to rotate regularly at half the speed of the rotor (existing device, but without the "shift" exposed more ioinj.
  • the device of the present invention in addition to generating these two "basic movements" by the appropriate choice of the ratios of the gears which it implements, algebraically adds a correction adjustable in amplitude, cyclic, of the same period as that of the rotation of the rotor, which determines the desired final orientations.
  • the device of the present invention is p characterized by the presence of a central toothed pinion, circular or elliptical, perfect or approximate. fixed relative to the absolute direction Vadu fluid flow and placed, or can be, eccentrically relative to the axis of the rotor. (0) p
  • each blade is integral with a toothed satellite gear A in engagement with an intermediate gearI, itself also in engagement with the central gear ⁇ - Links ensuring the correct contact of the gears, without the freedom of the intermediate gears being limited by to very devices.
  • Each of these pinions can in reality consist of several integral pinions, parallel and of the same axis of rotation, to allow, among other purposes, 5 overlaps for greater deflections.
  • the arrangement of these gear trains may be more ' complex due to construction considerations, provided that the assembly is mechanically equivalent to the above description.
  • the blades may moreover not be directly attached to their satellite pinion, but be required to follow their movement exactly by chains. toothed belts, drive shafts carried by the rotor, etc. (fig 3). To simplify the presentation of the operation, we will consider, although this is not an obligation, that the radii of these three toothed pinions are equal. Of value "r” (this is then the 1st option (lig 33 page 2).
  • the "links" 5 mentioned may be simple
  • Another device (fig. 4) consists in "encircling" all of the intermediate pinions by “enclosing” their axis, with the appropriate clearance, by a crown 11 remaining otherwise free (the rotor should have at least three blades ).
  • the contact of these axes with the crown to be made by means of cylindrical “sleeves” protecting them.
  • These "sleeves” can advantageously be replaced by "skids” B carried by the axes of the intermediate pinions and matching the internal shape of the crown so that sliding is possible, with or without the interposition of balls or rollers. It is necessary to provide either several crowns, or only one arranged in a circular groove made in each of the intermediate gears, in the middle (Fig. 6).
  • the pads P can be simple ball bearings.
  • intermediate pinions are only supported by their links, in particular those (10) linking them to the satellite pinions; these can also pivot on a robust pin K linked to the rotor itself, provided that its axis is in line with that of the blade in question (Fig. 15).
  • -b- In order to explain the operation of the device of the present invention, it is necessary to describe more concretely the wind turbine already taken as an example.
  • centrar pinion is mounted on a "rotary base 5 which can pivot,
  • a slide, carried by this part, allows lateral translation, generally rectilinear, of the pinion
  • J R being the invariable distance which separates the blades from the center of the rotor, - and "r" the radius, which we have chosen equal for all the pinions, in order to simplify the expressions.
  • "R""r", and therefore "bi" are construction data, by definition invariable. 40
  • the angle bi becomes b (angle fai by the centers of the central pinion and satellite, seen d center C of the central pinion).
  • the azimuths of the north and south blades are as follows (they are zero at 1 'E and at W).
  • D Deflectors can also be used, internally or externally (or both), to channel, on the South blades, the flow of fluid in the exact orientation desired (for generators and propellers) (fig 12).
  • the intermediate pinion ' I is actually composed of two parallel pinions which are integral by their common axis.
  • option 1 mainly concerns high fluid speeds for a moderate rotor speed (therefore a high torque); option 2 mainly concerns periophric speeds of the rotor of the same order as that of the fluid (without cusp, but with blades with double symmetry).
  • Figure 14 shows the mechanism of a propellant according to the device of the present invention.
  • the rotor is a "squirrel cage” (or a half) secured to its motor shaft (1), held on its seat by its two journals (2) (or only one if it is a "half cage”).
  • the central pinion C is maintained on its “rotary base”, but can slide transversely with respect to it to allow “decentering” adapted to the operating conditions (this decentring being able, in certain achievements on either side of the center of the central gable).
  • propellers with a horizontal axis, with a sealed casing or not, of the first or second option, are well suited to small fast ships often sailing in shallow waters.
  • the aircraft can also be mounted on aircraft, being, for example, placed on each side, under or replacing, the wings of airplanes. the axes of rotation being horizontal. A vertical takeoff is then possible, by simply acting on the orientation of the "rotary base”. A vertical thrust acting at the front or at the rear of the aircraft is then necessary to balance the torque created by the reaction of the engine torque applied to the rotor.
  • the aircraft can also plan, even if it does not have a wing, the rotor being stopped or rotating slowly, blades parallel (central pinion not off-center).
  • Such propellants acting in a gas or in a liquid, allow a very fast flow without the rotation being excessive.
  • This characteristic is very interesting for fast vehicles, as well as for wind tunnels, where one can envisage supersonic speeds, with a "vein" of flow in continuous regular flow, of a large section; what a propeller cannot do.
  • the rotor envisaged here is a "squirrel cage", 9 without a central inner shaft. Wings pivot around
  • the base of the wind turbine anchored in the ground, carries rails, or slides, 1 circular concentric with the axis of the rotor, on which the "rotary base”"5" rests, to pivot around this one (rollers, rollers, balls, can be superposed).
  • This movement is carried out either by a simple horizontal lever, or by actuator actuated by hand or electrically.
  • this "base” includes a slide which allows the sliding of a "central pinion support” "12", which determines the "shift”.
  • the adjustment is made by a worm wheel which can be operated by hand or by electric motor.
  • the wind turbine described here by way of example is kept vertical by 3 (or more) spars, beams, or beams, forming "buttress arcs", around a rotating mast linked to the horizontal upper part of the rotor.
  • This rotating mast can be maintained by guy wires on the rotor.
  • a trunnion is provided for its rotation at the junction of the beams. These are also firmly anchored in the ground and jacks are provided to adjust the alignment of the rotating mast with the drilling axis.
  • a stop must be provided at the base of the éoli ⁇ enne, on the rotor shaft, for balance: scn weight.
  • the previous flying arches can be replaced by simple guy wires made of steel wire, fitted with turnbuckles to replace the jacks. In this case, it is necessary to provide a stop at the junction of the shrouds, on the mast, to balance their tension.
  • '' 22 is fixed on the base, is engaged with a circular toothed ring, concentric with the axis of the rotor, fixed to the base of the wind turbine.
  • This rotation can be secured to that of the axis 20 carrying the pinion 21 indicated on line 34 on page 16, by means of one or the other clutch.
  • one or other of the aforementioned axes comprises a gear device, which determines "at the end of the journey", the rotation in opposite direction of two identical discs; each of them being an integral part of one of the 'clutches.
  • the wind by slightly deflecting, causes the pivoting part 24 of the wind vane to "tilt", which actuates the corresponding clutch and engages, with the "driving force" 19, the pinion 21 which makes it pivot the base in the desired direction.
  • a ball regulator mounted on the base 5 and driven by the axis of the "PTO" controls that of the two clutches provided which will rotate, in the correct direction, the shaft of the screw endless, mounted on the base, which determines the shift, so that the speed of rotation is within the limits provided.
  • a wind force indicator which may be only a simple panel “suspended” across the wind, by a horizontal “hinge” linked to the base, can control the same operation.
  • a certain amplitude of the angle that this panel makes with the vertical will activate a clutch which will decrease the value of the shift, until canceling it in the event of a storm. It is possible, by correctly choosing all the parameters that can be, to use this wind turbine to drill the well which will be used by the pump that it will put into action.
  • one or more openings must be made on the upper part of the wind turbine, in the center, or near the center, as well as a concentric recess in its shaft 5, to allow the passage of the drill rods.
  • jacks can also be supported either on the frame or on the drill rods themselves; in this case they can rotate with the éoilenne rods assembly, which facilitates operations.

Landscapes

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Abstract

Dispositif concernant tous les générateurs et les propulseurs travaillant dans un flux de fluide. Les axes de pivotement, en (A), des pales (P) sont parallèles à l'arbre (1) du rotor (9), sur la périphérie duquel elles sont disposées. Chacune d'elle est solidaire d'un pignon denté (A) constamment en prise avec son pignon intermédiaire (I), lui-même en prise permanente avec le pignon central (C), fixe dans l'absolu, mais décentré d'une façon réglable par rapport à l'arbre (1); le pignon (I) restant libre par ailleurs. (A) étant le double (en pointillé sur la figure), ou l'égal, de (C), suivant l'option choisie pour l'orientation des pales. La distance C1 déterminant les incidences optima pour un écoulement laminaire du fluide suivant une large section rectangulaire. Les rotations intérieures, quasi uniformes, se faisant sans à-coups.Device relating to all generators and thrusters working in a fluid stream. The pivot axes, at (A), of the blades (P) are parallel to the shaft (1) of the rotor (9), on the periphery of which they are arranged. Each of them is integral with a toothed pinion (A) constantly in mesh with its intermediate pinion (I), itself in permanent mesh with the central pinion (C), fixed in absolute terms, but off-center by a adjustably relative to the shaft (1); the pinion (I) otherwise remaining free. (A) being the double (dashed in the figure), or the equal, of (C), depending on the option chosen for the orientation of the blades. The distance C1 determining the optimum incidences for a laminar flow of the fluid following a large rectangular section. The interior rotations, almost uniform, being done without jerks.

Description

-Dispositif d'orientation des pales d'un rotor dans un flux transversal de fluide et application de celui-ci-. -Direction device for the blades of a rotor in a transverse flow of fluid and application thereof.
Les pales du rotor dont il est question dans le présent exposé sont disposées régulièrement sur son pourtour circulaire et sont susceptibles de pivoter sur elles-mêmes autour d'un axe parallèle à celui du rotor. L'ensemble étant plongé dans un fluide dont le déplacement est perpendiculaire aux dits axes; ce mouvement du fluide existant indépendamment du fonctionnement du rotor,ou étant provoqué par lui. Suivant le cas, il s'agit d'un générateur ou d'un propulseur. Le domaine technique concerné par le premier est celui des éoliennes, des turbines, etc .. Celui du second intéresse, d'une part la propulsion du fluide lui même (pom¬ pes, ventilateurs, souffleries, etc.), d'autre part la propulsion des mobiles lorsque c'est la réaction sur le support du rotor qui est recherchée (bateaux, véhicules divers utilisant un jet d'air, etc.).The blades of the rotor in question in this presentation are regularly arranged on its circular periphery and are capable of pivoting on themselves around an axis parallel to that of the rotor. The assembly being immersed in a fluid whose displacement is perpendicular to said axes; this movement of the fluid existing independently of the operation of the rotor, or being caused by it. Depending on the case, it is a generator or a propellant. The technical field concerned by the first is that of wind turbines, turbines, etc. That of the second concerns, on the one hand the propulsion of the fluid itself (pumps, fans, blowers, etc.), on the other hand propulsion of mobiles when the reaction on the rotor support is sought (boats, various vehicles using an air jet, etc.).
Le dispositif de la présente invention permet un réglage précis de l'orientation des pales, adaptable ou non en cours de fontionnement, et n'utilise que la rotation quasi uniforme de pignons dentés, ce qui détermine une grande douceur de fonctionnement et la possibilité de grandes vitesses de fluide e n écoulement non perturbé. Ce n'est pas le cas des rotors existants du même type, où il est en général fait appel à des dispositifs de leviers, sans réglage précis possible et sans possibilité de grandes vites¬ ses de fluide. Avant d'aborder toute description du disposi¬ tif, il est préférable de bien définir les orientations désirées des pales, et pour cela considérer d'abord les orientations et les vitesses relaiives des flux de fluide qui agissent sur elles en chaque point de leur trajectoire circulaire.The device of the present invention allows precise adjustment of the orientation of the blades, adaptable or not during operation, and uses only the almost uniform rotation of toothed pinions, which determines a great smoothness of operation and the possibility of high fluid velocities in undisturbed flow. This is not the case with existing rotors of the same type, where lever devices are generally used, with no precise adjustment possible and without the possibility of large fluid velocities. Before approaching any description of the device, it is preferable to clearly define the desired orientations of the blades, and for this to consider first of all the orientations and the relative speeds of the fluid flows which act on them at each point of their trajectory. circular.
Pour rendre plus concret ce qui va suivre, il va être considérée une éolienne à axe vertical, dont les pales ont été provisoirement enlevées, tournant dans le sens trigo- nomètrique, dans un vent du Nord Va. Au point A de la figure 1 convergent les vecteurs Va (vent absolu), v (vent du à la vitesse périphérique) et Vr (vent relatif résultant, fig 1). Nous avons, vectoriellement, : Vr=Ve-vTo make the following more concrete, a wind turbine with a vertical axis will be considered, the blades of which have been temporarily removed, turning in a counterclockwise direction, in a northwesterly wind. At point A in Figure 1, the vectors Va (absolute wind), v (wind due to the peripheral speed) and Vr converge (resulting relative wind, fig 1). We have, vectorially,: Vr = Ve-v
Du point A, traçons les normales à ces trois vecteurs; Celle du vecteur Vr coupe la ligne EW en un point B, dans l'ouest. Le triangle ABO est semblable au triangle formé par les vecteurs précédents, et nous avons: Vr : AB = Va : BQ = v : OA - v : RFrom point A, let us trace the normals to these three vectors; That of the vector Vr intersects the line EW at a point B, in the west. The triangle ABO is similar to the triangle formed by the previous vectors, and we have: Vr: AB = Va: BQ = v: OA - v: R
R étant le rayon du rotor.R being the radius of the rotor.
Il s'en suit que BO = Va x R : vIt follows that BO = Va x R: v
Le point B est donc fixe, dans l'ouest du rotor, si le vent absolu et la vitesse de rotation sont constants.Point B is therefore fixed, in the west of the rotor, if the absolute wind and the speed of rotation are constant.
Nous avons donc là un procédé graphique très commode pour déterminer les vents relatifs qui agissent sur les pales, ce qui permet de les orienter en chaque point pour un couple maximum appliqué sur l'arbre du rotor. Si, par exemple, nous désirons que le fluide conserve son écoulement continu, il faut que l'incidence soit faible et comprise entre zéro et une vingtaine de degrés.So here we have a very convenient graphic process to determine the relative winds that act on the blades, which allows to orient them at each point for a maximum torque applied to the rotor shaft. If, for example, we want the fluid to keep its continuous flow, the incidence must be low and between zero and about twenty degrees.
Dans ces conditions nous voyons que l'orienta¬ tion des pales est correcte lorsque leur normale passe par un point fixe B'.Under these conditions we see that the orientation of the blades is correct when their normal passes through a fixed point B '.
Si B' est à droite de B, il s'agit d'un généra¬ teur; dans le cas contraire, c'est un propulseur. Nous n'avons envisagé ici que des points B et B' situés à l'extérieur du rotor pour ne pas alourdir cet exposé. Suivons une pale à partir de l'est, dans le sens trigonomètrique (fig 2):If B 'is to the right of B, it is a generator; otherwise, it is a propellant. We have considered here only points B and B 'located outside the rotor so as not to burden this presentation. Let us follow a blade from the east, in the trigonometric direction (fig 2):
Au départ elle est obligatoirement orientée vers le Nord, c'est à dire "en drapeau", car aucune poussée favorable n'est possible lorsque le flux est à l'opposé du déplacement.At the start it is necessarily oriented towards the North, ie "in flag", because no favorable thrust is possible when the flow is opposite to the displacement.
Ensuite elle pivote progressivement vers la gauche, sans que l'incidence du vent relatif ne dépasse celle du "décrochement". Aux environs du NN deux options sont possibles, suivant que nous voulions, ou non, que le flux reste en écoulement continu.Then it gradually rotates to the left, without the incidence of the relative wind exceeding that of the "setback". Around the NN two options are possible, depending on whether or not we want the flow to remain in continuous flow.
Dans la première option, à partir de cet en¬ droit, la pale commence à "rebrousser chemin", c'est à dire s'immobilise en azimut et commence à tourner vers la droite. Elle est de nouveau dirigée vers le Nord à son passage à l'Ouest ( VI) et continue sa rotation à droite jusqu'à son azimut maximum (Z), ce qui se produit vers le SSW (point symétrique du précèdent par rapport à l'axe EW). Elle "re- brousse chemin" à nouveau pour se trouver dirigée vers le Nord au point E. Dans tout le secteur approximatif allant du NW au S , la poussée est moindre que ce qu'elle serait si 1 ' "écoulement perturbé" du fluide était accepté, comme c'est le cas dans la deuxième option. Dans cette dernière, la pale ne commence pas à "rebrousser chemin" vers le NN , mais continue quelque temps son mouvement de rotation vers la gauche, ce qui détermine alors un "décollement" des filets de fluide, vers l'w deux cas de cette deuxième option sont possibles. Le premier ne nous intéresse pas ici, car il suppose, qu'à l'instar des voiliers qui "empannent" en virant de bord vent arrière, la pale tourne brutalement vers la gauche, pour reprendre une lente rotation, toujours vers la gauche, et se retrouver face au vent à l'Est.In the first option, from this point, the blade begins to "turn back", that is to say, stops in azimuth and begins to turn to the right. It is again directed towards the North when it passes to the West (VI) and continues its rotation to the right until its maximum azimuth (Z), which occurs towards the SSW (symmetric point of the preceding with respect to l 'EW axis). It "turns back" again to find itself directed north at point E. Throughout the approximate sector going from NW to S, the thrust is less than it would be if the "disturbed flow" of the fluid was accepted, as in the second option. In the latter, the blade does not start to "turn back" towards the NN, but continues for some time its movement of rotation towards the left, which then determines a "detachment" of the threads of fluid, towards the w two cases of this second option is possible. The first one does not interest us here, because it supposes that, like the sailboats which "jibe" while veering from the downwind edge, the blade turns suddenly to the left, to resume a slow rotation, always to the left, and end up facing the wind to the east.
Le deuxième cas est plus original et pprésente l'avan- tage de ne pas nécessiter de choc brutal: la pale, vers le NW, continue sa rotation à gauche pour se retrouver perpen¬ diculaire au vent absolu à l'Ouest; l'écoulement du fluide, bien que "perturbé", provoque une poussée malgré tout impor¬ tante, très bien dirigée pour augmenter le couple s'exerçant sur l'arbre du rotor ( Fig 2, option 2 ) . Cependant le ventThe second case is more original and has the advantage of not requiring a brutal shock: the blade, towards the NW, continues its rotation to the left to find itself perpen¬ dicular to the absolute wind to the West; the flow of the fluid, although "disturbed", causes a thrust despite everything important, very well directed to increase the torque exerted on the rotor shaft (Fig 2, option 2). However the wind
1 ' "attaque" désormais sur son "bord de fuite": elle doit donc être conçue pour cela et présenter par conséquent un profil lenticulaire à deux axes de symétrie (alors que généra¬ lement elles ne possèdent qu'un seul axe de symétrie longitu- dinal). Aux environs du SW, elle retrouve les condition d'orientation de la première option, et est, à l'Est, de nouveau orientée vers le Nord, mais en n'ayant fait qu'un demi-tout depuis le départ de ce point.1 "attack" now on its "trailing edge": it must therefore be designed for this and therefore have a lenticular profile with two axes of symmetry (while generally they have only one axis of symmetry longitu - dinal). Around the SW, it finds the orientation conditions of the first option, and is, in the East, again oriented towards the North, but having made only a half-whole since the departure of this point .
En conclusion, dans la première option la tendance globale de la pale est de rester orientée vers le Nord. Dans la seconde, elle est de tourner régulièrement à la vitesse moitié de celle du rotor (dispositif existant, mais sans le "décentrement" exposé plus ioinj. Le dispositif de la présente invention, outre qu'il génère ces deux "mouvements de base" par le choix convenable des rapports des engrenages qu'il met en oeuvre, ajoute algébriquement une correction réglable en amplitude, cyclique, de même période que celle de la rotation du rotor, qui détermine les orientations finales désirées.In conclusion, in the first option the overall tendency of the blade is to remain oriented towards the North. In the second, it is to rotate regularly at half the speed of the rotor (existing device, but without the "shift" exposed more ioinj. The device of the present invention, in addition to generating these two "basic movements" by the appropriate choice of the ratios of the gears which it implements, algebraically adds a correction adjustable in amplitude, cyclic, of the same period as that of the rotation of the rotor, which determines the desired final orientations.
Son objectif peut cependant se limiter à assurer, l'harmonisation indispensable des orientations des pales lorsque celles ci sont déterminées par un autre dispositif (par exemple un dispositif d'auto orientation). 0 f(fig 9)Le dispositif de la présente invention est p caractérisé par la présence d'un pignon denté central,circu¬ laire ou de forme elliptique,parfaite ou approximative. fixe par rapport à la direction absolue Vadu flux de fluide et placé, ou pouvant l'être, d'une façon excentrée par rapport 5 à l'axe du rotor.(0) pIts objective may however be limited to ensuring, the essential harmonization of the orientations of the blades when these are determined by another device (for example a self-orientation device). 0 f (fig 9) The device of the present invention is p characterized by the presence of a central toothed pinion, circular or elliptical, perfect or approximate. fixed relative to the absolute direction Vadu fluid flow and placed, or can be, eccentrically relative to the axis of the rotor. (0) p
En outre, chaque pale est solidaire d'un pignon denté satellite A en prise avec un pignon intermédiaireI, lui même également en prise avec le pignon centralÇ- Des liaisons assurant le contact correct des engrenages, sans que la o liberté des pignons intermédiaires ne soit limitée par d'au très dispositifs.In addition, each blade is integral with a toothed satellite gear A in engagement with an intermediate gearI, itself also in engagement with the central gearÇ- Links ensuring the correct contact of the gears, without the freedom of the intermediate gears being limited by to very devices.
Chacun de ces pignons pouvant être en réalité constitué de plusieurs pignons solidaires, parallèles et de même axe de rotation, pour permettre, entre autres buts, 5 des chevauchements pour des débattements plus importants.Each of these pinions can in reality consist of several integral pinions, parallel and of the same axis of rotation, to allow, among other purposes, 5 overlaps for greater deflections.
La disposition de ces trains d'engrenages pouvant être plus ' complexes en raison de considération de construction, à la condition que l'ensemble soit équivalent mécaniquement à la description qui précède. Les pales pouvant d'ailleurs ne pas être directe ment solidaires de leur pignon satellite, mais être astreint à suivre exactement leur mouvement par des chaines. courroies crantées, arbres de transmission portés par le rotor, etc.. (fig 3). Pour simplifier l'exposé du fonctionnement nous allons considérer, bien que cela ne soit pas une obliga¬ tion, que les rayons de ces trois pignons dentés sont égaux .de valeur "r"(il s'agit alors de la 1ère option (lig 33 page 2). Les "liaisons" 5 citées- peuvent être de simplesThe arrangement of these gear trains may be more ' complex due to construction considerations, provided that the assembly is mechanically equivalent to the above description. The blades may moreover not be directly attached to their satellite pinion, but be required to follow their movement exactly by chains. toothed belts, drive shafts carried by the rotor, etc. (fig 3). To simplify the presentation of the operation, we will consider, although this is not an obligation, that the radii of these three toothed pinions are equal. Of value "r" (this is then the 1st option (lig 33 page 2). The "links" 5 mentioned may be simple
"bras" allongés 10, munis d'un tourillons à chacune de leurs deux extrémités, qui maintiennent les axes de deux pignons en prise à la bonne distance (fig. 5). En général, l'axe du rotor traverse le pignon central par une ouverture allongée qui permet le jeu nécessaire au "décentrement" de ces deux pièces l'une par rapport à l'autre. Le tourillon de la liaison correspondante doit être de grand diamètre pour la même raison. Ces "liaisons" avec le pignon central doivent être "étagées" le long de celui ci, car il y en a autant que de pales, sauf si on a recours à d'autres dispositifs. L'un de ceux ci est un simple ressort (Ress.)(à boudin, spiral, à lame, à élastique, etc .. } qui, prenant appui sur le rotor, exerce une pression convenable sur chaque bras de la liaison 10 des pignons intermédiaires avec les pignons satellites A (Fig. 5). Des contrepoids pivotants Pd liés à ces "bras" venant en outre compenser la tendance au décollement des pignons intermédiaires due à la force centrifuge (fig. 5).elongated "arms" 10, provided with a pin at each of their two ends, which hold the axes of two pinions in engagement at the right distance (fig. 5). In general, the axis of the rotor crosses the central pinion by an elongated opening which allows the clearance necessary for the “decentering” of these two parts relative to one another. The trunnion of the corresponding link must be of large diameter for the same reason. These "connections" with the central pinion must be "stepped" along this one, because there are as many as blades, unless recourse is had to other devices. One of these is a simple spring (Ress.) (With flange, spiral, blade, elastic, etc.) which, bearing on the rotor, exerts a suitable pressure on each arm of the connection 10 des intermediate gears with the planet gears A (Fig. 5) Pivoting counterweights Pd linked to these "arms" also compensate for the tendency of the intermediate gears to detach due to centrifugal force (fig. 5).
Un autre dispositif (fig. 4) consiste à "cercler" l'ensemble des pignons intermédiaires en "enserrant" leur axe, avec le jeu convenable, par une couronne 11 restant libre par ailleurs (il convient que le rotor aie au moins trois pales). Le contact de ces axes avec la couronne devant être fait par l'intermédiaire de "manchons" cylindriques les protégeant. Ces "manchons" pouvant avantageusement être remplacés par des "patins" B portés par les axes des pignons intermédiaires et épousant la forme intérieure de la couronne pour que le glissement soit possible, avec ou sans interposi¬ tion de billes ou rouleaux. Il faut prévoir, soit plusieurs couronnes, soit une seule disposée dans une saignée circulaire pratiquée dans chacun des pignons intermédiaires, en leur milieu (Fig. 6). Les patins P peuvent être de simples roule¬ ments à billes.Another device (fig. 4) consists in "encircling" all of the intermediate pinions by "enclosing" their axis, with the appropriate clearance, by a crown 11 remaining otherwise free (the rotor should have at least three blades ). The contact of these axes with the crown to be made by means of cylindrical "sleeves" protecting them. These "sleeves" can advantageously be replaced by "skids" B carried by the axes of the intermediate pinions and matching the internal shape of the crown so that sliding is possible, with or without the interposition of balls or rollers. It is necessary to provide either several crowns, or only one arranged in a circular groove made in each of the intermediate gears, in the middle (Fig. 6). The pads P can be simple ball bearings.
Il est à noter que les pignons intermédiaires ne sont soutenus que par leurs liaisons, notamment celles (10) les liant aux pignons satellites; celles ci peuvent d'ailleurs pivoter sur un robuste tourillon K lié au rotor même, à la condition que son axe soit dans le prolongement de celui de la pale considérée (Fig. 15). -b- Afin de pouvoir expliciter le fonctionnement du dispositif de la présente invention, il convient de décrire plus concrètement l'éolienne déjà prise comme exemple.It should be noted that the intermediate pinions are only supported by their links, in particular those (10) linking them to the satellite pinions; these can also pivot on a robust pin K linked to the rotor itself, provided that its axis is in line with that of the blade in question (Fig. 15). -b- In order to explain the operation of the device of the present invention, it is necessary to describe more concretely the wind turbine already taken as an example.
Fig 15 Pour permettre les réglages prévus, le pignon centrar est monté sur une "embase rotative5 pouvant pivoter,Fig 15 To allow the planned adjustments, the centrar pinion is mounted on a "rotary base 5 which can pivot,
5 sur rail ou glissière^circulaire fixé sur l'assise extérieure de l'éolienne, concentrique ent à l'arbre du rotor, de façon à ce qu'elle puisse être orientée en direction du vent absolu.5 on rail or circular slide ^ fixed on the outer seat of the wind turbine, concentric between the rotor shaft, so that it can be oriented towards the absolute wind.
Une glissière, portée par cette pièce, permet une translation latérale, en général rectiligne, du pignonA slide, carried by this part, allows lateral translation, generally rectilinear, of the pinion
10 central, qui peut ainsi être "décentré" par un réglage à l'aide d'un vérin par vis sans fin ou autres dispositif) par rapport à l'arbre du rotor.10 central, which can thus be "off-center" by an adjustment using a jack by worm or other device) relative to the rotor shaft.
Celui ci traverse ces deux pièces par des ouvertures permettant les maneuvres précitées. En outre, 15 dans certaines réalisations. il sera possible de modifier l'orientation du pignon central par rapport à 1 ' "embase rotative" et même de provoquer la désolidarisation complète de ces deux éléments. Cette dernière possibilité étant indis pensable, concurrarnment une annulation instantanée 20 du "décentre ent", pour que les pales se mettent toutes "en drapeau", afin de prévenir toute avarie relative à une survente brutale-This crosses these two parts through openings allowing the above-mentioned maneuvers. In addition, 15 in some achievements. it will be possible to modify the orientation of the central pinion with respect to the "rotary base" and even to cause the complete separation of these two elements. The latter possibility being essential, concurrently an instantaneous cancellation 20 of the "off center", so that the blades are all "feathered", in order to prevent any damage relating to a sudden oversold-
Cette éolienne, maintenant concrètement établie, va permettre l'étude des orientations de ses pales.This wind turbine, now concretely established, will allow the study of the directions of its blades.
O ^R Tout d'abord, après avoir orienté la glissièGre de l'embase vers le Nord, nous annulons provisoirement le "décentrage" du pignon central. Par construction, et de façon définitive, nous "calons" alors toutes les pales, sur leur pignon satellite pour qu'elles soient toutes orien-O ^ R First of all, after orienting the slide G re from the base towards the North, we temporarily cancel the "off-center" of the central pinion. By construction, and in a definitive way, we then “wedge” all the blades, on their satellite pinion so that they are all oriented-
30 tées vers le Nord. L'angle "bi" formé par les demi droites joignant les centres du pignon intermédiaire et du pignon satellite A au centre du pignon central c(fig 7), est alors égal pour toutes les pales. Il est donné par la relation: cos bi ≈ R : 4 r30 tees to the North. The angle "bi" formed by the half straight lines joining the centers of the intermediate pinion and the satellite pinion A to the center of the central pinion c (fig 7), is then equal for all the blades. It is given by the relation: cos bi ≈ R: 4 r
J R étant la distance invariable qui sépare les pales du centre du rotor,- et "r" le rayon, que nous avons choisi égal pour tous les pignons , afin de simplifier les expressions. "R" "r" , et par conséquent "bi", sont des données de construction, par définition invariables. 40 Pour les besoins de la démonstration, "désolida risons" provisoirement du rotor une pale munie de son pigno satellite, et plaçons la n'importe où (fig. 8), dans u rayon toutefois limité par les "liaisons" déjà citées. L pale dévie alors d'un angle Z vers l'Est ou l'Ouest depui sa position Nord initiale. L'angle bi devient b (angle fai par les centres des pignons central et satellite, vu d centre C du pignon central). On voit facilement que Z es quatre fois la valeur de la différence entre "b" et "bi" et que cos b = d : 4r d étant la distance séparant les centres de pignons central et satellite, on voit que la déviation d la pale ne dépend que cette valeur, quelque soit l'emplacemen de la pale (qu'elle soit en place ou "désolidarisée"). J R being the invariable distance which separates the blades from the center of the rotor, - and "r" the radius, which we have chosen equal for all the pinions, in order to simplify the expressions. "R""r", and therefore "bi", are construction data, by definition invariable. 40 For the purposes of the demonstration, we temporarily "separate" a blade fitted with its satellite pinion from the rotor, and place it anywhere (fig. 8), within a radius, however, limited by the "links" already mentioned. The blade then deviates by an angle Z towards East or West from its initial North position. The angle bi becomes b (angle fai by the centers of the central pinion and satellite, seen d center C of the central pinion). We can easily see that Z is four times the value of the difference between "b" and "bi" and that cos b = d: 4r d being the distance separating the centers of pinions central and satellite, we see that the deviation of the blade depends only on this value, whatever the location of the blade (whether it is in place or "disconnected").
Après avoir refixé la pale à sa place su le rotor, nous donnons un "décentre ent" "e" au pignon centra C sur sa glissière, à l'opposé du Nord (fig. 9), et nou appelons "a" l'angle dont a tourné le rotor depuis le passag de la pale à l'Est. Le triangle OCA donne la relation:: d carré = R carré + e carré - 2 R e cos(a+90°) soit: d carré = R carré + e carré + 2 R e sin aAfter having reattached the blade to its place on the rotor, we give a "center offset" "e" to the center pinion C on its slide, opposite to the North (fig. 9), and we call "a" angle at which the rotor turned from the blade pass to the east. The triangle OCA gives the relation :: d square = R square + e square - 2 R e cos (a + 90 °) that is: d square = R square + e square + 2 R e sin a
Nous avons vu que: d = 4 r cos b donc : (4r)carré x (cos b)carré = Rcarré + e carré + 2 Re sinaWe have seen that: d = 4 r cos b therefore: (4r) square x (cos b) square = R square + e square + 2 Re sina
Par ailleurs C fig 8): cos bi = R : 4rIn addition C fig 8): cos bi = R: 4r
Si nous adoptons une fois pour toutes "4r pour unité de longueur, nous avons les trois formules suivan tes qui donnent Z (orientation de la pale par rapport a Nord) en fonction de "a" (rotation du rotor depuis son passag à l'Est):If we adopt once and for all "4r for unit of length, we have the following three formulas which give Z (orientation of the blade relative to North) as a function of" a "(rotation of the rotor from its passage to the East):
Z = 4 ( b-bi) avec: cos bi = R etZ = 4 (b-bi) with: cos bi = R and
(cos b)carré = Rcarré + e carré + 2Re sina(cos b) square = R square + e square + 2 Re sina
Les facteurs R et bi sont des données de cons¬ truction et "e" est le "décentrement" du pignon central C (le tout en unités"4r").The factors R and bi are construction data and "e" is the "shift" of the central pinion C (all in units "4r").
Ces formules montrent que pour une éolienne définie et un "décentrement" donné : 1/ La déviation des pales à l'Est et à l'Ouest est identique et toujours égale à 4 fois la différence entre "b" et "bi" (Cos "b" valant la racine carrée de la somme des carrés de cos bi et de "e").These formulas show that for a defined wind turbine and a given "shift": 1 / The deviation of the blades to the East and to the West is identical and always equal to 4 times the difference between "b" and "bi" (Cos "b" being the square root of the sum of the squares of cos bi and "e").
2/La déviation des pales en valeur absolue est maximum au Nord et au Sud. Le "point de rebroussement" ne se trouve pas exactement vers le NNW et le SSW, comme il serait conforme à ce qui était prévu page 2 ligne 36 (nous verrons plus loin comment améliorer ce résultat)2 / The deviation of the blades in absolute value is maximum in the North and in the South. The "cusp" is not exactly towards the NNW and the SSW, as it would be as expected on page 2 line 36 (we will see later how to improve this result)
Les formules montrent que pour "a" plus ou moins 90°: cos bNord = cos bi + e cos bSud = cos bi moins e.The formulas show that for "a" more or less 90 °: cos bNord = cos bi + e cos bSud = cos bi minus e.
Les Z étant toujours 4 fois la différence de "b" et "bi".The Z being always 4 times the difference of "b" and "bi".
L'introduction d'un "décentrement" "e" a produit une déviation identique de la pale à l'est et à l'ouest (Z EW) . Il convient donc, à chaque décentrement, de faire pivoter le pignon central de cette quantité (Z EW) pour que les pales E et W soient à nouveau orientées vers le Nord à ces deux endroitsThe introduction of a "shift" "e" produced an identical deflection of the blade to the east and to the west (Z EW). It is therefore advisable, at each shift, to rotate the central pinion by this quantity (Z EW) so that the blades E and W are again oriented towards the North at these two places.
Le mécanisme de l'éolienne présentée permet effectivement de faire pivoter le pignon central sur son "embase rotative" de la quantité moins Z (EW).The mechanism of the wind turbine presented effectively makes it possible to rotate the central pinion on its "rotary base" by the quantity minus Z (EW).
Si ce mécanisme n'existe pas ou si on ne veut pas l'utiliser, il est toujours possible de faire pivoterIf this mechanism does not exist or if you do not want to use it, it is always possible to rotate
5 l'embase sur la gauche pour obtenir le même résultat (fig5 the base on the left to obtain the same result (fig
10).10).
QQ
Le plus simple est de prévoir la glissière du pignon central sur l'embase légèrement courbe de façon à ce que ce pignon pivote sur la gauche lorsque le "décentre¬ ment" augmente. Cette maneuvre ayant, de plus, pour effetThe simplest is to provide the slide of the central pinion on the slightly curved base so that this pinion pivots to the left when the "decentring" increases. This maneuver having, moreover, the effect
C de déporter faiblement le pignon central à droite, ce qui équivaut à une rotation de la ligne NS de l'éolienne; ce qui va également dans le sens du but recherché. Cette courbure étant très faible, comme le montrent les quelques résultats numériques qui vont suivre. La conduite de ces calculs est la suivante: Nous avons tout d'abord choisi les "bi" (données de construction des éoliennes) : c'est à dire l'angle ,vu du centre du pignon central, que font entre eux les centres des deux autres pignons lorsque le "décentrement'* est annulé. Les "bi" choisis sont :45° 40° 35° 30° .C to slightly offset the central pinion to the right, which is equivalent to a rotation of the line NS of the wind turbine; which also goes in the direction of the desired goal. This curvature is very small, as shown by the few numerical results which follow. The conduct of these calculations is as follows: We first chose the "bi" (construction data of the wind turbines): that is to say the angle, seen from the center of the central pinion, that the centers make between them of the other two gears when the "shift" * is canceled. The "bi" chosen are: 45 ° 40 ° 35 ° 30 °.
Nous avons ensuite calculé les azimuts des pales au N et au S (à l'Est et à l'W ils sont nuls) pour quelques "décentrements" choisis ", désignés par le- rapport "g" avec le rayon "r" de tous les pignons:(g = OC)We then calculated the azimuths of the blades to the N and to the S (to the East and to the W they are zero) for some "selected offsets", designated by the ratio "g" with the radius "r" of all pinions: (g = OC)
"g" : "r" = 0,1 0,2 0,5 0.75"g": "r" = 0.1 0.2 0.5 0.75
Il convient de rappeler que le "décentrement" "e", dans les formules, correspond au quart de ces chiffres, l'unité choisi étant 4r.It should be recalled that the "shift" "e" in the formulas corresponds to a quarter of these figures, the unit chosen being 4r.
Pour chacune de ces données, nous avons d'abord calculé Z°, qui est le quadruple de la différence entre "b EW" et "bi"; c'est à dire l'angle dont on doit corriger tous les azimuts pour qu'ils soient nuls à 1 ' E et à l'W: carré de cos bEW - carré de cos bi + carré de "e".For each of these data, we first calculated Z °, which is four times the difference between "b EW" and "bi"; that is to say the angle whose azimuths must be corrected so that they are zero at 1 'E and at W: square of cos bEW - square of cos bi + square of "e".
Les azimuts des pales au Nord et au Sud, avant le pivotement correcteur de Z°, sont calculés comme étant quatre fois la différence du "b" intéressé ' avec "bi". Ces "b" ,N et S, sont donnés par les formules: cos b = cos bi plus ou moins "e" (suivant qu'il s'agit du Nord ou du Sud).The azimuths of the blades in the North and in the South, before the corrective pivoting of Z °, are calculated as being four times the difference of the "b" concerned with "bi". These "b", N and S, are given by the formulas: cos b = cos bi more or less "e" (depending on whether it is North or South).
Enfin il faut soustraire Z° à ces deux quantités trouvées (en valeur absolue il faut ajouter au N et retrancher au S) .Finally we must subtract Z ° from these two quantities found (in absolute value we must add to N and subtract from S).
Les azimuts des pales au Nord et au Sud sont les suivants (ils sont nuls à 1 'E et à l'W).The azimuths of the north and south blades are as follows (they are zero at 1 'E and at W).
Les écarts entre les valeurs absolue des orien¬ tations au Nord et au Sud ne sont pas fatalement défavorables. Bien au contraire, ils peuvent être recherchés par les cons¬ tructeurs,pour" tenir compte de la déviation du courant de fluide dans le sens trigonomètrique qui est produite par les pales Nord (fig 11). The differences between the absolute values of the orientations in the North and in the South are not inevitably unfavorable. On the contrary, they can be sought by the manufacturers, to " take account of the deflection of the fluid current in the trigonometric direction which is produced by the North blades (fig 11).
Nous avons vu (page 2, ligne 36) qu'il était préférable que le "point de rebroussement" des pales Nord soit vers le NNW plutôt qu'au Nord, comme c'est le cas pour l'éolienne présentée comme exemple.We have seen (page 2, line 36) that it was preferable that the "cusp" of the North blades be towards the NNW rather than to the North, as is the case for the wind turbine presented as an example.
On peut donc avoir avantage à faire pivoter celle ci dans le sens trigonomètrique (c'est à dire déplacer, ou faire pivoter son pignon central; cette maneuvre pouvant d'ailleurs être prise en compte par la courbure de la glissiè¬ re citée page 8 ligne 30).It can therefore be advantageous to rotate the latter in a trigonometric direction (that is to say move, or rotate its central pinion; this maneuver can moreover be taken into account by the curvature of the slide cited on page 8 line 30).
Le courant de fluide intéressant les pales situées au Sud étant dévié dans le sens trigonomètrique, celles ci ont donc bien leur "point de rebroussement" placé dans la zone favorable, mais la rotation précédente de l'éoli¬ enne va en partie détruire cette heureuse circonstance.The flow of fluid of interest to the blades located in the South being deflected in the trigonometric direction, these therefore have their "cusp" point placed in the favorable zone, but the previous rotation of the windmill will partly destroy this happy circumstance.
Il conviendra donc d'adopter la demi mesure qui permettra les orientations désirables, en tenant compte que cette rotation augmentera en valeurs absolues Les azimutsIt will therefore be necessary to adopt the half measure which will allow the desirable orientations, taking into account that this rotation will increase in absolute values. The azimuths
N et diminuera ceux du S.N and will decrease those of S.
D Des déflecteurs pourront également être utili¬ sés, intérieurement ou extérieurement (ou les deux), pour canaliser, sur les pales Sud, le flux de fluide suivant l'orientation exacte désirée (pour les générateurs et les propulseurs) (fig 12).D Deflectors can also be used, internally or externally (or both), to channel, on the South blades, the flow of fluid in the exact orientation desired (for generators and propellers) (fig 12).
Un autre dispositif, plus complexe, entrant dans le cadre de la présente invention peut être mis en oeuvre pour que les points de rebroussement Nord et Sud soient "décalés" vers l'ouest. ffi<3 13) Another, more complex device falling within the scope of the present invention can be implemented so that the North and South cusps are "offset" to the west. ffi < 3 13)
Il consiste à "ovaliser" les pignons centré! et intermédiaires, c'est à dire à leur donner la forme d'él- lipses identiques, leur axe étant situé sur l'un de leurs foyer.It consists in "ovalizing" the pinions centered! and intermediate, that is to say, give them the form of identical slings, their axis being located on one of their focal points.
Pour assurer la transmission avec le piqnon A satellite, resté circulaire, il est prévu la disposition suivante:(en pointillés fig 13) Le pignon intermédiaire 'I est en réalité composé de deux pignons parallèles et solidaires par leur axe commun.To ensure transmission with the satellite pin A, which remains circular, the following arrangement is provided: (dotted fig 13) The intermediate pinion ' I is actually composed of two parallel pinions which are integral by their common axis.
L'un d'eux est le piqnon elliptique précèdent, en prise avec le pignon elliptique central, l'autre est circulaire et en prise avec le pignon satellite, circulaire également.One of them is the preceding elliptical pin, in engagement with the central elliptical pinion, the other is circular and in engagement with the satellite pinion, also circular.
Comme nous l'avions fait pour la précédente éolienne, orientons 1 ' "embase rotative" 5 vers le Nord, et centrons l'un des foyers F du pignon central sur le centre du rotor (Fig. 13). Lorsque l'une des pales est à l'Est, son pignon intermédiaire et le pignon central, tous deux elliptiques, doivent avoir leurs grands axes alignés (vers le NNE dans le cas de figure), les "liaisons" doivent joindre leurs foyers droits, et la pale orientée vers le Nord. Lorsque nous faisons tourner lentement le rotor dans le sens trigonomètrique, le pignon intermédiaire tourne plus lentement qu'il ne le ferait dans l'éolienne précédente, car FT est plus court que TH. De ce fait la pale P, dont l'orientation résulte de la différence entre cette rotation et celle qu'elle aurait si les pignons étaient circulaires, prend progressivement une orientation "à gauche".As we did for the previous wind turbine, orient the "rotary base" 5 towards the North, and center one of the foci F of the central pinion on the center of the rotor (Fig. 13). When one of the blades is in the East, its intermediate pinion and the central pinion, both elliptical, must have their major axes aligned (towards the NNE in the case of figure), the "links" must join their straight foci , and the blade facing north. When we slowly rotate the rotor counterclockwise, the intermediate gear rotates more slowly than it would in the previous wind turbine, because FT is shorter than TH. Therefore the blade P, the orientation of which results from the difference between this rotation and that which it would have if the pinions were circular, gradually takes an orientation "to the left".
Au point II', lorsque le pignon intermédiaire a tourné de 180°, nous avons Il'T' = FT' . La vitesse de rota¬ tion de la pale par rapport à celle de l'éolienne est alors la même que dans l'éolienne précédente et la pale s'immobilise en orientation, avant de "repartir" dans l'autre sens. C'est le "point de rebroussement" cherché et il se produit bien vers le NNW.At point II ', when the intermediate pinion has turned 180 °, we have Il'T' = FT '. The speed of rotation of the blade relative to that of the wind turbine is then the same as in the preceding wind turbine and the blade stops in orientation, before "starting again" in the other direction. This is the desired "cusp" and it occurs well towards the NNW.
La "liaison" F II' a tourné de 90° + x et: sin x = 2c : 2a ≈ e (excentricité de l'ellipse).The "connection" F II 'has rotated 90 ° + x and: sin x = 2c: 2a ≈ e (eccentricity of the ellipse).
A l'W la pale est de nouveau Nord; le "point de rebroussement" Sud est vers le SSW, symétriquement au précè¬ dent par rapport à la ligne EW. Il est à noter que la distance FI est constante, ce qui permet d'utiliser toutes les "liai- sons" présentées précédemment.To the W the blade is again North; the "cusp point" South is towards the SSW, symmetrically to the previous point relative to the EW line. It should be noted that the distance FI is constant, which makes it possible to use all the "links" presented previously.
Le "décentrement" du pignon central, que nous effec¬ tuons maintenant, ajoute à ces orientations des pales, les orientations précédentes des pignons circulaires. Les pignons elliptiques ne font que "décaler" les "points de rebroussement" vers l'W, sans modifier les autres caractéristiques. On obtient le même résultat en conservant circulaire le pignon central et en "ovalisant" les pignons satellites et intermédiaires.The "shift" of the central pinion, which we are now carrying out, adds to these orientations of the blades, the previous orientations of the circular pinions. The elliptical gears only "shift" the "cusps" towards the W, without modifying the other characteristics. The same result is obtained by keeping the central pinion circular and "ovalizing" the satellite and intermediate pinions.
Pour obtenir les orientations des pales de la 2 éme option (page 3. lignes 20 à 40), c'est à dire celui concernant les rotors dont les pales tournent globalement moitié moins vite que le rotor, il suffit de doubler le rayon du pignon satellite A. Le décentrement du pignon central C provoque également une correction alternative, d'allure sinusoïdale, de l'orientation initiale des pales, de mè-ne période que la rotation du rotor.To obtain the orientations of the blades of the 2nd option (page 3. lines 20 to 40), that is to say that concerning the rotors whose blades generally rotate half as fast as the rotor, it suffices to double the radius of the pinion satellite A. The decentering of the central pinion C also causes an alternative correction, of sinusoidal shape, of the initial orientation of the blades, of period only the rotation of the rotor.
Sans "décentrement" les pales N et S sont orien¬ tées à 45* du "lit" du fluide. Si la vitesse périphérique du rotor égale celle du fluide, toutes les pales sont alors "en drapeaux" dans les flux relatifs. Pour qu'un travail entre en jeu, il convient donc, sans dépasser les "incidences de décrochement", d'"écarter" encore plus ces pales de la ligne N/S pour un générateur, et vice versa pour un propul¬ seur; ce qu'opère le "décentrement" du pignon C. Les pales Est restant N/S et les pales W restant E/W, en ne travaillant pas mais en gardant laminaire l'écoulement du fluide, ce qui assure un bon rendement.Without "shift", the blades N and S are oriented at 45 * from the "bed" of the fluid. If the peripheral speed of the rotor equals that of the fluid, all the blades are then "in flags" in the relative flows. In order for work to come into play, it is therefore appropriate, without going beyond the "dropout incidences", to "separate" these blades from the N / S line even more for a generator, and vice versa for a propellant; what operates the "shift" of the pinion C. The blades is remaining N / S and the blades W remaining E / W, not working but keeping the fluid flow laminar, which ensures good efficiency.
A partir de ces positions que nous appellerons "de départ", on peut diminuer relativement la vitesse périphé¬ rique pour un propulseur et l'auçsienter pour un générateur. La correction de l'orientation des pales se fera alors à l'inverse de ce qui vient d'être dit. Un écoulement discontinu commence à se créer vers les pales W. Les pales "repasseront", à un moment donné, par 45e du "lit" du fluide et le pignon C sera momentanément centré sur O.Dans tous les cas les pales E et W gardent leur orientation initale N/S et EW.From these positions we will call "home", we can relatively decrease the speed périphé¬ America for a propellant and auçsienter for a generator. The correction of the orientation of the blades will then be done contrary to what has just been said. A discontinuous flow begins to create towards the blades W. The blades will "pass", at a given moment, by 45 e of the "bed" of the fluid and the pinion C will be momentarily centered on O. In all cases the blades E and W keep their initial orientation N / S and EW.
Il semblerait que l'option 1 concerne surtout les vitesses importantes de fluide pour une vitesse modérée du rotor (donc un couple important); l'option 2 intéressant surtout des vitesses pérophèriques du rotor du même ordre que celle du fluide (sans point de rebroussement, mais avec pales à double symétrie). La figure 14 montre le mécanisme d'un propulseur conforme au dispositif de la présente invention. Le rotor est une "cage d'écureuil" (ou une moitié) solidaire de son arbre moteur (1), maintenu sur son assise par ses deux touril¬ lons (2) (ou un seul s'il s'agit d'une "demi cage"). Un carter étanche "3", solidaire du rotor, enveloppe l'ensemble des pignons A I C, ne laissant passer que les arbres des pales, solidaires également des pignons satellites A. Ces arbres étant creux pour pouvoir pivoter i autour des "barreaux de la "cage d'écureuil". Un "embase rotative" "5" intérieur au carter est solidaire d'une tige circulaire "6" placée concentrique- ent à l'un des tourillons du rotor, creux pour la circonstan¬ ce. Un renvoi de cette arbre, par engrenages coniques (7) est nécessaire pour que la tige "6" puisse sortir à l'extèri- eur. De cette façons il est aisé d'agir sur l'orientation de cette tige, solidaire de 1 ' "embase rotative"^ dont l'orien¬ tation détermine la direction du flux de fluide.It would seem that option 1 mainly concerns high fluid speeds for a moderate rotor speed (therefore a high torque); option 2 mainly concerns periophric speeds of the rotor of the same order as that of the fluid (without cusp, but with blades with double symmetry). Figure 14 shows the mechanism of a propellant according to the device of the present invention. The rotor is a "squirrel cage" (or a half) secured to its motor shaft (1), held on its seat by its two journals (2) (or only one if it is a "half cage"). A watertight casing "3", integral with the rotor, envelops all the pinions AIC, letting through only the shafts of the blades, also integral with the planet gears A. These shafts being hollow so as to be able to pivot i around the "bars of the" squirrel cage ". A" rotary base "" 5 "inside the housing is secured to a circular rod" 6 "placed concentrically with one of the rotor journals, hollow for the circumstance. this shaft, by bevel gears (7) is necessary so that the rod "6" can go outside. In this way it is easy to act on the orientation of this rod, integral with 1 "base rotary " ^ whose orientation determines the direction of the fluid flow.
Comme il a déjà été dit, le pignon central C est maintenu sur son "embase rotative", mais peut coulisser transversalement par rapport à elle pour permettre le "décen¬ trement" adapté aux conditions de fonctionnement (ce décentre¬ ment pouvant,dans certaines réalisations se faire de part et d'autre du centre du pignon central).As has already been said, the central pinion C is maintained on its "rotary base", but can slide transversely with respect to it to allow "decentering" adapted to the operating conditions (this decentring being able, in certain achievements on either side of the center of the central gable).
Ce décentrement peut être commandé, de l'extèri- eur, par le coulissement, ou la rotation, d'une tige "8" se mouvant à l'intérieur de la tige "6". La première maneuvre agissant par une glissière inclinée sur le déplacement, à 90e, du pignon central sur l' "embase"^ Dans la deuxième, le même résultat est obtenu par la rotation d'un petit pignon denté lié à cette tige, en prise avec une rampe dentée liée au pignon central, le long de sa glissière. G-This decentering can be controlled, from the outside, by the sliding, or rotation, of a rod "8" moving inside the rod "6". The first maneuver acting by an inclined slide on the movement, at 90 th , of the central pinion on the "base" ^ In the second, the same result is obtained by the rotation of a small toothed pinion linked to this rod, in engaged with a toothed ramp bound e to the central gear along its slide. G -
Ces propulseurs à axe horizontal, à carter étanche ou non, de la première ou deuxième option, sont bien adaptés aux petits navires rapides naviguant souvent dans des eaux de faibles profondeurs.These propellers with a horizontal axis, with a sealed casing or not, of the first or second option, are well suited to small fast ships often sailing in shallow waters.
Ils peuvent également être montés sur des aéronefs,en étant, par exemple, placés de chaque coté, sous ou remplaçant, les ailes des avions . les axes de rotation étant horizontaux. Un décollage vertical est alors possible, en agissant simplement sur l'orientation de l' "embase rotati¬ ve". Une poussée verticale agissant à l'avant ou à l'arrière de l'avion est alors nécessaire pour équilibrer le couple crée par la réaction du couple moteur appliqué au rotor. L'avion peut également planner, même s'il est dépourvu d'aile, le rotor étant arrêté ou tournant lente- meent, pales parallèles (pignon central non décentré).They can also be mounted on aircraft, being, for example, placed on each side, under or replacing, the wings of airplanes. the axes of rotation being horizontal. A vertical takeoff is then possible, by simply acting on the orientation of the "rotary base". A vertical thrust acting at the front or at the rear of the aircraft is then necessary to balance the torque created by the reaction of the engine torque applied to the rotor. The aircraft can also plan, even if it does not have a wing, the rotor being stopped or rotating slowly, blades parallel (central pinion not off-center).
De tels propulseurs, agissant dans un gas ou dans un liquide, permettent un flux très rapide sans que la rotation ne soit excessive. Cette caractéristique est très intéressante pour les véhicules rapides, ainsi que pour les souffleries, où l'on peut envisager des vitesses supersoniques, avec une "veine" de flux en écoulement régulier continu, d'une section importante; ce que ne peut réaliser une hélice.Such propellants, acting in a gas or in a liquid, allow a very fast flow without the rotation being excessive. This characteristic is very interesting for fast vehicles, as well as for wind tunnels, where one can envisage supersonic speeds, with a "vein" of flow in continuous regular flow, of a large section; what a propeller cannot do.
Dans ces conditions d'utilisation, une fois le "régime de croisière" atteint, les pales n'ont qu'une très faible variation d'orientation, ce qui implique un très petit "décentrement", ainsi qu'une excentricité minime des pignons (en cas d'utilisation de pignons elliptiques). Les conditions sont alors optimum pour un fonctionnement très doux, exempt d'"à coup" et de vibration.Under these conditions of use, once the "cruising speed" has been reached, the blades have only a very slight variation in orientation, which implies a very small "shift", as well as a minimal eccentricity of the pinions. (when using elliptical gears). The conditions are then optimum for a very smooth operation, free of "jerk" and vibration.
Des conditions de fonctionnement analogues sont retrouvées dans les èoliennes à rotation lente et à couple moteur puissant, ne réclamant de ce fait qu'un "décen¬ trement faible. A titre d'exemple, et pour terminer cet exposé, nous décrivons ici une telle éolienne que nous suppo- serons d'une puissance assez modeste ou, au contraire, très importante, destinée à actionner une pompe placée au fond d'un forage, directement par son arbre vertical, sans intermé¬ diaire électrique, (fig 15).Similar operating conditions are found in wind turbines with slow rotation and powerful motor torque, thus claiming only a "slight decrease. By way of example, and to end this presentation, we describe here such a wind turbine which we will assume of a fairly modest or, on the contrary, very large power, intended to actuate a pump placed at the bottom of a borehole, directly by its vertical shaft, without electrical intermediation ( fig 15) .
Le rotor envisagé ici est une "cage d'écureuil",9 sans arbre intérieur central. Les ailes pivotent autourThe rotor envisaged here is a "squirrel cage", 9 without a central inner shaft. Wings pivot around
4 des "barreaux" de cette cage, et sont munies à leur base de leur pignons satellite-A. Celui ci est en prise avec le pignon intermédia¬ ire I, solidaire d'un pignon intermédiaire "adjoint" I' (fig 15), placé sous la "flasque" horizontale inférieure' de la cage d'écureuil. C'est ce dernier qui est en prise avec le pignon central C, toujours extérieur. La "liaison" 10 pivote autour de tourillon /sK, liés à la "flasque", dont les axes sont alignés avec celui du pignon satellite A .4 of the "bars" of this cage, and are provided at their base with their satellite-A pinions. This one is engaged with the intermediate gear I, secured to an intermediate "assistant" gear I '(fig 15), placed under the lower horizontal "flange" of the squirrel cage. It is the latter which is engaged with the central pinion C, always external. The "link" 10 pivots around a pin / sK, linked to the "flange", whose axes are aligned with that of the satellite pinion A.
L'assise de l'éolienne, ancrée dans le sol, porte des rails, ou des glissières,1 circulaires concentrique- ent avec l'axe du rotor, sur lesquels s'appuie l' "embase rotative" "5", pour pivoter autour de celui ci (des galets, des rouleaux, des billes, pourront être inperposés). Ce mouvement est réalisé, soit par un simple levier horizontal, soit par vérin maneuvré à la main ou électriquement.The base of the wind turbine, anchored in the ground, carries rails, or slides, 1 circular concentric with the axis of the rotor, on which the "rotary base""5" rests, to pivot around this one (rollers, rollers, balls, can be superposed). This movement is carried out either by a simple horizontal lever, or by actuator actuated by hand or electrically.
Comme il l'a été indiqué plus haut (page 6As indicated above (page 6
G ligne 5), cette "embase" comporte une glissière qui permet le coulissement d'un "support de pignon central" "12", qui détermine le "décentrement". Le réglage se faisant par un volant à vis sans fin manoeuvrable à la main ou par moteur électrique.G line 5), this "base" includes a slide which allows the sliding of a "central pinion support" "12", which determines the "shift". The adjustment is made by a worm wheel which can be operated by hand or by electric motor.
Enfin, le pignon central "est lie aux pignons intermédiaires par son engrenage et la "couronne" "11" (paqe 5 ligne 20) qui les applique contre lui. Il es*- solidaire de son "support" "12", par un embrayage de sécurité (ligne 19 paçt . 6> . Le dispositif prévu à la ligne 30 de la pageFinally, the central pinion " is linked to the intermediate pinions by its gear and the" crown "" 11 "(pk 5 line 20) which applies them against it. It is * - secured to its" support "" 12 ", by a safety clutch (line 19 pack. 6>. The device provided for line 30 on the page
4 peut également être installé, pour diminuer les dimensions des pignons.4 can also be installed, to reduce the dimensions of the pinions.
L'éolienne décrite ici à titre d'exemple est maintenue verticale par 3 (ou plus) espars, poutres, ou poutrelles, formant "arcs boutant", autour d'un mât tournant lié à la partie supérieure horizontale du rotor. Ce mât tournant pouvant être maintenu par des haubans sur le rotor.The wind turbine described here by way of example is kept vertical by 3 (or more) spars, beams, or beams, forming "buttress arcs", around a rotating mast linked to the horizontal upper part of the rotor. This rotating mast can be maintained by guy wires on the rotor.
Un tourillon est prévu pour sa rotation à la jonction des poutrelles. Celles ci sont par ailleurs solidement ancrées dans le sol et des vérins sont prévus pour régler l'alignement du mât tournant avec l'axe du forage. Une butée doit être prévue à la base de l'éoli¬ enne, sur l'arbre du rotor, pour équilibre: scn poids. Les arcs boutant précédents peuvent être remplacés par de simples haubans en fils d'acier, munis de ridoires en remplacement des vérins. Dans ce cas, il faut prévoir une butée à la jonction des haubans, sur le mât, pour équilibrer leur ten¬ sion.A trunnion is provided for its rotation at the junction of the beams. These are also firmly anchored in the ground and jacks are provided to adjust the alignment of the rotating mast with the drilling axis. A stop must be provided at the base of the éoli¬ enne, on the rotor shaft, for balance: scn weight. The previous flying arches can be replaced by simple guy wires made of steel wire, fitted with turnbuckles to replace the jacks. In this case, it is necessary to provide a stop at the junction of the shrouds, on the mast, to balance their tension.
Il est à noter que si les pales sont en grand nombre, il conviendra que leurs pignons soient disposés sur plusieurs plans horizontaux pour que la place disponible soit suffisante, comme il est prévu page 4, ligne 22 à 26.It should be noted that if there are a large number of blades, their pinions should be arranged on several horizontal planes so that the space available is sufficient, as provided on page 4, lines 22 to 26.
Pour les puissances faibles ou modérées, il sera intéressant de prévoir une "girouette d'embase 2.,3 pour astreindre celle ci à "suivre" la direction du vent. Il faudra, qu'elle ait une surface très importante, mais qui pourra être réduite en prélevant une faible fraction de la puissance fournie par l'éolienne, afin de faire pivoter l'embase, d'un poids important. (fig 16)For low or moderate powers, it will be interesting to provide a "base vane 2, 3 to compel it to" follow "the wind direction. It will have to have a very large surface, but which will be reduced by taking a small fraction of the power supplied by the wind turbine, in order to rotate the base, of significant weight. (fig 16)
Dans ce cas, celle ci comporte un appendice qui la prolonge horizontalement à l'opposé du vent, surIn this case, it has an appendage which extends it horizontally away from the wind, on
24 lequel est monté un plan mince, ou un profilé, vertical, qui "remonte", au delà de la trajectoire des pales, mais en deçà des arcs boutant. Le plan de cette girouette passant par l'axe du rotor. *'24 which is mounted a thin plane, or a vertical profile, which "goes up", beyond the trajectory of the blades, but below the buttress arcs. The plane of this vane passing through the axis of the rotor. * '
Sa partie haute peut en outre pivoter autourIts upper part can also pivot around
25 d'une "charnière", horizontale, ou ayant une faible pente vers le centre du rotor. Elle est équilibrée pour rester25 of a "hinge", horizontal, or having a slight slope towards the center of the rotor. She is balanced to stay
26 verticale par un contre poids de faible action, de façon à ce que le moindre écart du vent la fasse basculer d'un coté ou de 1 'autre Ce mouvement met "en prise" l'un ou l'autre de deux à cet effet. Aucun embrayage n'ayant lieu lorsque le plan mince est en position de repos, c'est à dire vertical. _-26 vertical by a counterweight of weak action, so that the slightest deviation of the wind causes it to tip over on one side or the other This movement puts "in engagement" one or the other of two for this purpose. No clutch taking place when the thin plane is in the rest position, that is to say vertical. _-
Par ailleurs, un pignon denté, dont le pivotIn addition, a toothed pinion, whose pivot
''22 est fixé sur l'embase, est en prise avec une couronne denteé circulaire, concentrique à l'axe du rotor, fixée sur l'assise de l'éolienne. '' 22 is fixed on the base, is engaged with a circular toothed ring, concentric with the axis of the rotor, fixed to the base of the wind turbine.
De l'énergie est prélevée sur le rotor par une "prise de force", (arbre 19). Celle ci peut n'être qu'une simple courroie de trans¬ mission appliquée sur l'arbre 1 du rotor, ou un pignon denté 17 mu par un engrenage 18 (à vis sans fin ou autre) placé en couronne SUT cette arbre, qui met en rotation continue un axe 19 porté par l'embase.Energy is taken from the rotor by a "PTO", (shaft 19). This can be only a simple transmission belt applied to the shaft 1 of the rotor, or a toothed pinion 17 mu by a gear 18 (worm or other) placed in a crown SUT this shaft, which continuously rotates an axis 19 carried by the base.
Cette rotation pouvant être solidarisée avec celle de l'axe 20 porteur du pignon 21 indiqué à la ligne 34 de la page 16, par l'intermédiaire de l'un ou l'autre embrayage.This rotation can be secured to that of the axis 20 carrying the pinion 21 indicated on line 34 on page 16, by means of one or the other clutch.
Pour ce faire, l'un ou l'autre des axes précités comporte un duspositif à engrenages, qui détermine "en fin de parcours", la rotation en sens inverse de deux disques identiques; chacun d'eux étant partie intégrante de l'un des' embrayages.To do this, one or other of the aforementioned axes comprises a gear device, which determines "at the end of the journey", the rotation in opposite direction of two identical discs; each of them being an integral part of one of the 'clutches.
Par ce dispositif, le vent, en déviant légèrement, fait, "basculer" la partie pivotante 24 de la girouette, ce qui actionne l'embrayage correspondant et met en prise, avec la "force motrice" 19, le pignon 21 qui fait pivoter l'embase dans le sens désiré.By this device, the wind, by slightly deflecting, causes the pivoting part 24 of the wind vane to "tilt", which actuates the corresponding clutch and engages, with the "driving force" 19, the pinion 21 which makes it pivot the base in the desired direction.
Par ce même procédé de "prise de force" sur l'arbre du rotor, on peut également asservir l'amplitude du "décentre¬ ment" du pignon centrai à la vitesse de rotation de l'éolien¬ ne.By the same process of "PTO" on the rotor shaft, one can also control the amplitude of the "decentring" of the central gear to the speed of rotation of the wind turbine.
Pour ce faire, un régulateur à boules, monté sur l'embase 5 et mu par l'axe de la "prise de force", commande celui des deux embrayages prévus qui fera tourner, dans le bon sens, l'arbre de la vis sans fin, montée sur l'embase, qui détermine le décentrement, afin que la vitesse de rotation se situe dans les limites prévues.To do this, a ball regulator, mounted on the base 5 and driven by the axis of the "PTO", controls that of the two clutches provided which will rotate, in the correct direction, the shaft of the screw endless, mounted on the base, which determines the shift, so that the speed of rotation is within the limits provided.
D'une façon analogue, un indicateur de force du vent, qui pourra n'être qu'un simple panneau "suspendu" en travers au vent, par une "charnière" horizontale liée à l'embase, pourra commander la même maneuvre. Une certaine amplitude de l'angle que fait ce panneau avec la verticale mettra en action un embrayage qui diminuera la valeur du décentrement, jusqu'à l'annuler en cas de tempête- II est possible, en choisissant correctement tous les paramètres qui peuvent l'être, de se servir de cette êolienne pour forer le puits qui sera utilisé par la pompe qu'elle mettra en action.Similarly, a wind force indicator, which may be only a simple panel "suspended" across the wind, by a horizontal "hinge" linked to the base, can control the same operation. A certain amplitude of the angle that this panel makes with the vertical will activate a clutch which will decrease the value of the shift, until canceling it in the event of a storm. It is possible, by correctly choosing all the parameters that can be, to use this wind turbine to drill the well which will be used by the pump that it will put into action.
Pour ce faire, une ou plusieurs ouvertures doivent être pratiquées sur la partie supérieure de l'éolien¬ ne, au centre, ou près du centre, ainsi qu'un évidement concentrique dans son arbre 5, pour permettre le passage des tiges de forage.To do this, one or more openings must be made on the upper part of the wind turbine, in the center, or near the center, as well as a concentric recess in its shaft 5, to allow the passage of the drill rods.
Celles ci étant fixées sur cet arbre par col- liers, boulonnage, clavetage, ou tous autres moyens.These are fixed to this shaft by collars, bolting, keying, or any other means.
On peut également prévoir un soulèvemet préalab¬ le de l'éolienne, par vérins, ou autres dispositifs, afin que son poids participe à la poussée verticale nécessaire au creusement. Les vérins pouvant d'ailleurs prendre appui, soit sur le bâti, soit sur les tiges de forage elles mêmes; dans ce cas ils peuvent tourner avec l'ensemble éoilenne tiges, ce qui facilite les opérations. It is also possible to provide a preliminary lifting of the wind turbine, by jacks, or other devices, so that its weight contributes to the vertical thrust necessary for digging. The jacks can also be supported either on the frame or on the drill rods themselves; in this case they can rotate with the éoilenne rods assembly, which facilitates operations.

Claims

REVENDICATIONS
1) Dispositif d'orientation des pales P disposées régulière¬ ment sur le pourtour d'un rotor 9 qui peuvent pivoter suivant leur axe 4 parallèle à l'axe 0 de l'arbre 1 du rotor 9 perpen¬ diculaire au flux de fluide le traversant, utilisable pour constituer, soit un générateur: êolienne ou turbine, soit un propulseur, d'un mobile dans un liquide ou un gaz, ou d'un fluide: ventilateur, pompe; caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison un pignon central C fixe par rapport à la direction du flux de fluide et décentré par rapport à l'arbre 1 du rotor, des pignons dentés identiques A de ° dimensions égales ou doubles de celles du pignon central C, solidaires chacu. s d'une des paies P, et de pignons dentés intermédiaires I qui, tout en restant libres par ailleurs, sont astreints à être constamment en prise à la fois avec le pignon central C et le pignon satellite A correspondant. 5 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pignon denté central C est maintenu sur une "embase rotative" 5 de centre O au moyen d'une glissière G, rectiligne ou légèrement courbe, permettant un décentrement réglable réciproque de ces deux éléments cités, un débrayage étant également prévu pour les désolidariser en cas de danger.1) Device for orienting the blades P arranged regularly on the periphery of a rotor 9 which can pivot along their axis 4 parallel to the axis 0 of the shaft 1 of the rotor 9 perpenicular to the flow of fluid through, usable to constitute either a generator: wind turbine or turbine, or a propellant, of a mobile in a liquid or a gas, or of a fluid: fan, pump; characterized in that it comprises in combination a central pinion C fixed with respect to the direction of the fluid flow and off-center with respect to the shaft 1 of the rotor, identical toothed pinions A with dimensions equal to or double those of the pinion central C, interdependent each. s one of the pays P, and intermediate toothed gears I which, while remaining free otherwise, are required to be constantly engaged both with the central pinion C and the corresponding satellite pinion A. 5 2 Device according to claim 1 characterized in that the central toothed pinion C is maintained on a "rotary base" 5 of center O by means of a slide G, straight or slightly curved, allowing a reciprocal adjustable offset of these two elements mentioned, a clutch is also provided to disconnect them in the event of danger.
3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par la présence d'au moins une couronne circulaire 11 qui enserre tous les axes des pignons intermédiaires par l'inter¬ position _ d'éléments B constitués de "patins" coulissants, ou de rouleaux, guidés par des glissières ou des chemins de roulement disposés sur ces couronnes 11.3) Device according to claims 1 and 2 characterized by the presence of at least one circular ring 11 which encloses all the axes of the intermediate pinions by the inter¬ position _ of elements B consisting of sliding "pads", or rollers , guided by slides or raceways arranged on these rings 11.
4) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les axes des pignons A et intermédiaires sont liés par des bras 10 pourvus d'un contrepoids' Pd afin que la force centrifuge s'exerçant sur Pd maintienne en contact les pignons C et intermédiaires!; un ressort (Ress) agissant également sur le dit bras 10, en prenant appui sur le rotor 9 renforçant cette action. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes destiné à mieux adapter les orientations des pales P aux écoulements de fluide, caractérisé en ce que les pignons intermédiaires sont composés chacun de deux4) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the axes of the pinions A and intermediate are linked by arms 10 provided with a counterweight 'Pd so that the centrifugal force exerted on Pd keeps the pinions in contact C and intermediaries !; a spring (Ress) also acting on said arm 10, by resting on the rotor 9 reinforcing this action. 5) Device according to any one of the preceding claims intended to better adapt the orientations of the blades P to the fluid flows, characterized in that the intermediate gears are each composed of two
5 pignons parallèles liés solidairement par leur axe commun de rotation, l'un I, circulaire, étant en prise avec le pignon satellite circulaire correspondant A, l'autre, I', elliptique, étant en prise avec le pignon central C, identique à I', l'axe commun de rotation passant par le centre du5 parallel pinions joined together by their common axis of rotation, one I, circular, being engaged with the corresponding circular satellite pinion A, the other, I ', elliptical, being engaged with the central pinion C, identical to I ', the common axis of rotation passing through the center of the
-® pignon intermédiaire circulaire I et par l'un des foyers du pignon intermédiaire elliptique I'.-® circular intermediate pinion I and by one of the focal points of the elliptical intermediate pinion I '.
6) Dispositif, selon l'une quelconque des revendications précédentes, appliqué à une êolienne à axe vertical pourvue d'une girouette 23, destiné à utiliser une fraction de l'éner-6) Device according to any one of the preceding claims, applied to a wind turbine with a vertical axis provided with a wind vane 23, intended to use a fraction of the energy
--^ gie produite par ladite êolienne pour orienter correctement l' "embase rotative" 5 par rapport à la direction du vent, caractérisé par la présence de deux arbres rotatifs supportés par l'embase 5 dont l'un, 19, est lié à un pignon denté 17 en prise avec une couronne dentée circulaire 18 fixée 20 sur l'arbre 1 du rotor 9, l'autre, 20, à un pignon denté en prise avec une large couronne dentée circulaire 22 liée au bâti concentriquement à l'arbre 1 du rotor, l'un de ces deux arbres rotatifs 19 ou 20 étant lié par jeu d'engrenages à deux disques tournant en sens inverse; et en ce que le- ^ gie produced by said wind turbine to correctly orient the "rotary base" 5 relative to the wind direction, characterized by the presence of two rotary shafts supported by the base 5, one of which, 19, is linked to a toothed pinion 17 engaged with a circular toothed crown 18 fixed 20 on the shaft 1 of the rotor 9, the other, 20, to a toothed pinion engaged with a large circular toothed crown 22 linked to the frame concentrically with the shaft 1 of the rotor, one of these two rotary shafts 19 or 20 being linked by a set of gears to two discs rotating in opposite directions; and in that the
25 basculement d'un coté ou de l'autre d'un profilé vertical, ou d'un plan mince 24 en tenant lieu, autour d'un axe quasi horizontal 25 orienté en direction de l'axe 0 de l'arbre 1 du rotor 9 et articulé sur l'appendice 23 de l'embase 5, solidarise par l'embrayage 27 l'un ou l'autre des deux25 tilting on one side or the other of a vertical profile, or of a thin plane 24 taking place, around an almost horizontal axis 25 oriented in the direction of the axis 0 of the shaft 1 of the rotor 9 and articulated on the appendix 23 of the base 5, secured by the clutch 27 one or the other of the two
30 disques précédents avec l'arbre rotatif 19 ou 20 resté libre, un faible contrepoids 26 étant fixé au plan mince, ou au profilé, pour l'équilibrer en position verticale en l'absence de toute poussée latérale du vent. 7) dispositif, suivant la revendication 6, appliquée à une êolienne à axe vertical, destiné à utiliser une fraction de l'énergie produite par ladite êolienne pour faire tourner dans le bon sens et de la quantité nécessaire la vis sans fin montée sur 1 embase 5 qui entraine son décentrement par rapport au pignon central C, caractérisé par la présence de deux arbres rotatifs supportés par l'embase 5 dont l'un, 19, est lié à un pignon denté 17 en prise avec une couronne dentée circulaire 18 fixée sur l'arbre 1 du rotor 9, l'autre, 20. a sa rotation liée à celle de ladite vis sans fin, l'un des deux arbres 19 et 20 étant lié par jeu d'engrenages à deux disques tournant en sens inverses, l'action d'un régulateur à boules ou d'un indicateur de force du vent commande les embrayages 27 en solidarisant l'un ou l'autre des deux disques précédents avec l'arbre rotatif 19 ou 20 resté libre jusqu'à ce que le décentrement détermine une vitesse de rotation de l'éolienne située dans les limites prévues.30 previous discs with the rotary shaft 19 or 20 remained free, a weak counterweight 26 being fixed to the thin plane, or to the profile, to balance it in the vertical position in the absence of any lateral thrust from the wind. 7) device according to claim 6, applied to a wind turbine with vertical axis, intended to use a fraction of the energy produced by said wind turbine to rotate in the right direction and in the quantity required, the worm screw mounted on 1 base 5 which causes its offset relative to the central pinion C, characterized by the presence of two rotary shafts supported by the base 5, one of which, 19, is linked to a toothed pinion 17 engaged with a circular toothed ring 18 fixed on the shaft 1 of the rotor 9, the other, 20. has its rotation linked to that of said worm, one of the two shafts 19 and 20 being linked by a set of gears to two discs rotating in opposite directions, the action of a ball regulator or a wind force indicator controls the clutches 27 by joining one or the other of the two previous discs with the rotary shaft 19 or 20 remaining free until the decentering determines a speed of rotation of the wind turbine located within the limits provided.
8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 caractérisé par la présence de déflecteurs de fluide extérieurs De ou intérieurs Di destinés à canaliser les filets de fluide pour qu'ils agissent d'un façon optimum sur les pales P.8) Device according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5 characterized by the presence of external fluid deflectors De or interior Di intended to channel the fluid threads so that they act optimally on the blades P.
9) Application du dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, à la propulsion et ou à la sustentation d'un aéro¬ plane caractérisé en ce que deux dispositifs sont placés de part et d'autre, sur les cotés du fuselage, en remplacement des ailes, leur axe étant horizontal, de sorte qu'un décollage vertical est également possible en agissant sur l'orientation de l'embase rotative 5, et que ledit aéroplane puisse planer, rotors arrêtés, pignons centraux C non décentrés maintenant les pales parallèles. 10) Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 à la réalistion d'une êolien¬ ne à axe vertical pour le foraqe d'un puits avant qu'elle ne soit utilisée pour le pompage du liquide de la nappe attein¬ te, caractérisé par la présence d'au moins une ouverture à la partie supérieure du rotor, au centre ou près de celui-ci, ainsi que d'un évidement concentrique dans son arbre 1, pour permettre le passage des tiges de forage. 9) Application of the device according to claims 1, 2, 3, 4, 5, to the propulsion and or to the lift of a plane aero¬ characterized in that two devices are placed on either side, on the sides of the fuselage, replacing the wings, their axis being horizontal, so that a vertical takeoff is also possible by acting on the orientation of the rotary base 5, and that said airplane can hover, rotors stopped, central pinions C no off-center now the parallel blades. 10) Application of the device according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 to the realization of an éolien¬ ne with vertical axis for the foraqe of a well before it is used for pumping the liquid from the water table, characterized by the presence of at least one opening in the upper part of the rotor, in the center or near it, as well as a concentric recess in its shaft 1 , to allow the passage of drill pipes.
EP90915991A 1990-10-15 1990-10-15 Device for orienting rotor blades in a transverse fluid flow and applications Withdrawn EP0554241A1 (en)

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