FR2803336A1 - Vertical axis windmill includes weighted base supporting vertical mast and four curved section blades with adjustment - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un ensemble de dispositifs sur éolienne de type turbine à vole qui reçoit la force du vent sur toute sa hauteur. The present invention relates to a set of devices on wind turbine type flywheel which receives the force of the wind over its entire height.
On connaît déjà des dispositifs de turbine à voile qui permettent transformer la force du vent en énergie électrique ou mécanique. Wind turbine devices are already known which make it possible to transform the force of the wind into electrical or mechanical energy.
Pour les éoliennes relativement importantes il est nécessaire de confectionner une fondation erl béton et d'utiliser un engin de levage. Par ça conception même la turbine à voile doit chercher la prise au vent maximum à sa partie qui est dans la direction du vent. Limiter la résistance à l'air à sa partie qui est face au vent. L'ensemble doit supporter les gros coups de vent et les vents forts. Pour cela, les systèmes utilisés pour l'agencement des voiles sont parfois ardus et compliqués. For relatively large wind turbines it is necessary to make an erl concrete foundation and to use a lifting machine. By this design even the sail turbine must seek the maximum wind resistance at its part which is in the direction of the wind. Limit air resistance to its part which faces the wind. The set must withstand strong gales and strong winds. For this, the systems used for the arrangement of the sails are sometimes difficult and complicated.
En effet pour coordonner l'ensemble, on utilise des ressorts, câbles souples, des poulies de mouflage ou des dispositifs de commande plus ou moins efficaces, qui provoquent une perte d'énergie importante. Indeed, to coordinate the whole, springs, flexible cables, hauling pulleys or more or less effective control devices are used, which cause a significant loss of energy.
Le dispositif selon l'invention a pour but de remédier à inconvénients. 11 comporte en effet selon une première caractéristique une base composée de poutrelles en fer disposées en forme de croix, fortement lestée aux extrémités. Au centre de cette base est fixé un socle dont la partie supérieure est tournante. Entre la partie fixe et la partie tournante du socle, est disposée une couronne qui transmettra l'énergie fournie, à une génératrice ou à un autre système mécanique. The device according to the invention aims to remedy drawbacks. 11 in fact comprises, according to a first characteristic, a base composed of iron beams arranged in the shape of a cross, heavily ballasted at the ends. In the center of this base is fixed a base, the upper part of which is rotatable. Between the fixed part and the rotating part of the base, is arranged a crown which will transmit the energy supplied, to a generator or to another mechanical system.
La partie supérieure du socle est formée de 2 disques. Entre ses 2 disques sont fixés les 4 bras de forme arrondie. Un treuil est fixé sur la partie tournante du socle. Le mat constitué de 2 barres séparés de plusieurs centimètres. A sa base, est soudée une plaque ronde avec des trous pour fixer le mat sur le socle. A sa partie supérieure une plaque rectangulaire munie d'un trou au centre pour laisser passer le câble, est soudée, pour maintenir l'écartement des barres. Sur la plaque est fixée une poulie. Les 4 bras supérieurs symétriquement identiques aux bras inférieurs, sont solidarisés entre eux de telle manière qu'ils puissent coulisser le long du mat. Ces bras sont fixés aux deux rondelles entourant les deux barres du mat. A l'axe de la partie supérieure des rondelles, est prévue une attache pour la fixation du câble. Le tout coulissant le long du mat à l'aide du câble et du treuil. Pour le montage autonome du mat, un système de fixation provisoire d'un axe est prévu, sur la circonférence de la rondelle supérieure du socle et sur la base du Il est également prévu la fixation provisoire d'une poulie à l'extrémité d'un des bras. The upper part of the base is formed by 2 discs. Between its 2 discs are fixed the 4 arms of rounded shape. A winch is attached to the rotating part of the base. The mat consisting of 2 bars separated by several centimeters. At its base is welded a round plate with holes to fix the mast on the base. At its upper part a rectangular plate provided with a hole in the center to let pass the cable, is welded, to maintain the spacing of the bars. A pulley is attached to the plate. The 4 upper arms symmetrically identical to the lower arms, are joined together so that they can slide along the mast. These arms are fixed to the two washers surrounding the two rods of the mast. At the axis of the upper part of the washers, there is provided a clip for fixing the cable. All sliding along the mast using the cable and the winch. For the autonomous mounting of the mast, a provisional fixing system for an axis is provided, on the circumference of the upper washer of the base and on the base of It is also provided for the provisional fixing of a pulley at the end of one of the arms.
La voilure est constituée au moins de 5 bandes de toiles. La bande centrale est fixée de préférence au milieu de chaque bras porteur. Sur cette bande sont confectionnés les clapets répartis de chaque coté de l'axe de la bande de toile, sur toute la hauteur Ces clapets s'ouvriront quant la voile sera face au vent, pour permettre d'évacuer une partie du vent opposé à la toile, et se refermeront quand la voile sera dans la direction du vent. The airfoil is made up of at least 5 strips of canvas. The central strip is preferably fixed in the middle of each support arm. On this strip are made the valves distributed on each side of the axis of the canvas strip, over the entire height These valves will open when the sail is facing the wind, to allow to evacuate part of the wind opposite to the canvas, and will close when the sail is in the direction of the wind.
Pour façonner les clapets, à intervalle régulier on découpe partiellement trou rectangulaire. Les côtés et la base de la coupe de la toile sont renforcés par des plaques de Plexiglas par exemple. Le rectangle coupé sur les 3 cotés est également renforcé aux abords en faisant dépasser les plaques pour qu'elles s'appuient sur la voile. Les 2 autres bandes de toile identiques l'une de l'autre sont placées de part et d'autre de la toile centrale. En leur extrémité une tige rigide est fixée. De ces tiges part un câble qui passe par un trou formé sur la tôle horizontale du bras pour se fixer sur le piston. Entre la tige et le ressort est fixée une poulie pour orienter le câble. Ces pistons situés sur la tôle de renfort du bras supérieur et sous la tôle de renfort du bras inférieur absorberont la surcharge du vent sur la toile, en se détendant. Ce qui aura pour effet un gonflement de la bande de toile suffisamment important pour laisser passer le vent entre ces bandes de toile et les toiles situées côte à côte de celles-ci. Le jour sera plus important fixant un câble entre les bras supérieurs et les bras inférieurs, parallèlement à la bande de toile espacé à unq distance égale à la largeur de cette bande. Au milieu du câblé ' autre câble pour se fixer de part et d'autre sur les cotés de la bande de toile. Quand la bande de toile gonflera les deux cotés auront tendance à se rapprocher, ce qui provoquera un espace conséquent entre les toiles. La bande de toile extérieure est fixée norïi@alement sur les deux bras. La bande intérieure proche du mat, le coté proche de la bande de toile à piston est fixé normalement sur les bras, le coté proche du mat est fixé de telle manière qu'elle a un retour vers le bras suivant formant un angle de 120 environ, en laissant un espace avec la toile pour laisser fuir le vent. On renforce ces toiles par des cordes en N filon. A l'extrémité des poutrelles de l'assise sont fixés des déflecteurs formant un angle de 45 degré pour orienter le courant d'air vers la partie externe de voile qui est dans le sens du vent et créer une légère dépression sur la partie de la voile qui est contre le vent. Pour avoir une plus grande surface de voilure il est possible de fixer le socle sur un pilier. L'ensemble étant rehaussé on fixe des tiges sous les bras inférieurs pour agencer des toiles. To shape the valves, at regular intervals, a rectangular hole is partially cut. The sides and the base of the canvas cut are reinforced with Plexiglas plates for example. The rectangle cut on the 3 sides is also reinforced in the surrounding area by making the plates protrude so that they rest on the sail. The 2 other strips of canvas identical to each other are placed on either side of the central canvas. At their end a rigid rod is fixed. From these rods leaves a cable which passes through a hole formed on the horizontal sheet of the arm to be fixed on the piston. Between the rod and the spring is fixed a pulley to orient the cable. These pistons located on the reinforcing sheet of the upper arm and under the reinforcing sheet of the lower arm will absorb the overload of the wind on the fabric, by relaxing. This will cause a swelling of the canvas strip large enough to let the wind pass between these canvas strips and the fabrics located side by side thereof. The day will be more important fixing a cable between the upper arms and the lower arms, parallel to the strip of canvas spaced at a distance equal to the width of this strip. In the middle of the cable 'another cable to be fixed on both sides on the sides of the fabric strip. When the strip of fabric swells the two sides will tend to come closer, which will cause a substantial space between the fabrics. The outer fabric strip is fixed norïi @ alement on the two arms. The inner band near the mat, the side near the piston cloth band is normally fixed on the arms, the side near the mat is fixed in such a way that it returns to the next arm forming an angle of about 120 , leaving a space with the canvas to let the wind flee. These canvases are reinforced with N vein cords. At the end of the seat beams are fixed deflectors forming an angle of 45 degrees to direct the air flow towards the external part of the sail which is in the direction of the wind and create a slight depression on the part of the veil which is against the wind. To have a larger sail area it is possible to fix the base on a pillar. The assembly being raised, rods are fixed under the lower arms to arrange fabrics.
Les dessins annexés illustrent l'invention: Fig. 1 représente l'éolienne dans son ensemble Fig 2 représente le mat posé sur son axe provisoire Fig 3 représente les bras supérieurs autour du mat avant l'agencement des toiles Fig 4 représente le socle Fig 5 représente le socle en coupe avec ses systèmes de roulement Fig 6 représente l'agencement des toiles vue de dessus Fig 7 représente le piston à ressort En référence à ces dessins, le dispositif comporte une assise ( en poutrelles de fer disposée en forme de croix. Les extrémités (2) sont lestées fortement. Au centre, chaque extrémité des poutrelles est fixé sur le coté de la poutrelle suivante tel sorte qu'il se forme un carré. Sur l'une des poutrelles on prévoit des trous vers l'extrémité (7) pour la fixation provisoire d'un bras. The accompanying drawings illustrate the invention: FIG. 1 represents the wind turbine as a whole Fig 2 represents the mast placed on its provisional axis Fig 3 represents the upper arms around the mast before the arrangement of the fabrics Fig 4 represents the base Fig 5 represents the base in section with its rolling systems Fig 6 represents the arrangement of the fabrics seen from above Fig 7 represents the spring piston With reference to these drawings, the device comprises a seat (in iron beams arranged in the shape of a cross. The ends (2) are heavily ballasted. center, each end of the beams is fixed on the side of the next beam so that it forms a square. On one of the beams, holes are provided towards the end (7) for the temporary fixing of an arm .
Au centre de l'assise est boulonné le socle (Fig4) .Ce socle comprend une partie fixe (3a), use partie tournante (3b), entre ses deux parties est disposée une couronne (8) .qui transmettra l'énergie fournie à une génératrice électrique. Sur la partie tournante est disposé le treuil (6). Entre les deux rondelles (9) situées sur la partie supérieure du socle sont fixés les bras inférieurs (10). In the center of the seat is bolted the base (Fig4). This base includes a fixed part (3a), use rotating part (3b), between its two parts is arranged a crown (8). Which will transmit the energy supplied to an electric generator. On the rotating part is arranged the winch (6). Between the two washers (9) located on the upper part of the base are fixed the lower arms (10).
Le dispositif mis en place pour redresser le mat sur le socle le suivant. Un système d'axe (4) est fixé provisoirement sur un coté de la base du mata Au 1/4 de la hauteur de ce mat est fixé provisoirement l'un des bras à l'équerre. L'extrémité extérieure du bras est face au deuxième bras qui est provisoirement fixé sur la partie extérieure (7) de l'assise, à l'opposé du mat couché. Le câble attaché à l'extrémité du premier bras passera sur une poulie fixée à l'extrémité du deuxième bras et s'enroulera sur le treuil (6). De cette façon le mat se dressera sur l'axe provisoire jusqu ' la verticale. Sa base doit se positionner sur la rondelle supérieure du socle pour être boulonnée. Quand mat sera fixé, on descendra le bras à l'aide du câble et treuil. Pour l'opération prévoir le blocage de la partie tournante. The device put in place to straighten the mast on the next base. An axis system (4) is provisionally fixed on one side of the base of the mat. At 1/4 of the height of this mat, one of the arms is provisionally fixed at right angles. The outer end of the arm is opposite the second arm which is temporarily fixed on the outer part (7) of the seat, opposite the lying mat. The cable attached to the end of the first arm will pass over a pulley attached to the end of the second arm and will wind up on the winch (6). In this way the mast will stand on the temporary axis up to the vertical. Its base must be positioned on the upper washer of the base to be bolted. When the mast is fixed, we lower the arm using the cable and winch. For the operation plan the blocking of the rotating part.
bras supérieurs (11)(Fig 3), en bas du mat, pour l'agencement toiles, sont constitués d'une tôle en forme arrondie sur sa longueur. Cette tôle, est renforcée par deux autres tôles soudées à l'équerre sur sa largeur. Ces tôles de renfort sont fixées aux rondelles (20) entourant le mat (5). En manoeuvrant le treuil (6), l'ensemble coulissera le long du mat. Sur la partie supérieure de la tôle de renfort inférieure sont disposés les pistons (19) avec leur poulie. upper arms (11) (Fig 3), at the bottom of the mat, for the arrangement of fabrics, consist of a metal sheet in rounded shape along its length. This sheet, is reinforced by two other sheets welded square across its width. These reinforcing sheets are fixed to the washers (20) surrounding the mast (5). By operating the winch (6), the assembly will slide along the mast. On the upper part of the lower reinforcement plate are arranged the pistons (19) with their pulley.
Le socle (Fig 4) dont la partie fixe (3a) est boulonné sur l'assise ). La partie supérieure (3b) tournante, comprend une couronne (8) qui transmettra l'énergie fournie à une génératrice. La partie supérieure constituée de deux rondelles (9) munie de trous pour les fixations des bras inférieurs (10), et du mat. The base (Fig 4) whose fixed part (3a) is bolted to the seat). The rotating upper part (3b) includes a crown (8) which will transmit the energy supplied to a generator. The upper part consists of two washers (9) provided with holes for fixing the lower arms (10), and the mat.
La Fig 5 représente le socle en coupe avec ses systèmes de roulement. Fig 5 shows the base in section with its bearing systems.
Fig 6 représente l'agencement des toiles vue de dessus. La toile centrale (13) est munie de clapets (17) qui s'ouvriront quant la voile sera face au vent et @ plaqueront quand voile sera dans le sens du vent. De chaque coté de la bande centrale sont placées les bandes (14) fixées en haut et en bas sur les pistons (19). La bande extérieur (15). bande près du mat (16) a un retour sur la bande suivante avec un jour (18), pour laisser passer le vent. système à piston (Fig 7) permettra d'absorber une partie du vent, sur la toile. Fig 6 shows the arrangement of the fabrics seen from above. The central fabric (13) is provided with valves (17) which will open when the sail is facing the wind and @ will tackle when the sail is in the direction of the wind. On each side of the central strip are placed the strips (14) fixed at the top and bottom on the pistons (19). The outer band (15). strip near the mast (16) has a return on the next strip with a day (18), to let the wind pass. piston system (Fig 7) will absorb part of the wind on the canvas.
L'ensemble comprend une tige fixée aux extrémités de la bande de toile (14) où est attaché un câble qui passe sur la poulie pour être fixé sur le piston. The assembly includes a rod fixed to the ends of the fabric strip (14) to which is attached a cable which passes over the pulley to be fixed on the piston.
Selon une variante non illustrée, le socle peut-être rehaussé sur un pilier. Les bras inférieurs sont munies avantageusement de tiges pour agencer des toiles sous ses bras. According to a variant not illustrated, the base can be raised on a pillar. The lower arms are advantageously provided with rods for arranging fabrics under his arms.
Selon une autre variante non illustrée, des bras identiques aux bras supérieurs sont disposés entre les bras inférieurs et les bras supérieurs quand les toiles sont d'une hauteur importante. According to another variant not illustrated, arms identical to the upper arms are arranged between the lower arms and the upper arms when the fabrics are of a significant height.
A titre d'exemple non limitatif l'éolienne aura une hauteur d'une dizaine de mètres avec diamètre de 6 m et une assise de lOrnx l Om, les lestes auront un poids de tonnes environ. Par sa robustesse et sa conception, elle peut être particulièrement appréciee par les .paysans, dans des lieux retirés, dans les pays en voie de développement, dans les déserts. L'éolienne est destinée à produire de l'électricité, alimenter des pompes ou tout autre système mécanique Au bord des mers, en prévision des fortes tempêtes, l'éolienne peut être neutralisée en descendent les bras supérieurs. By way of nonlimiting example, the wind turbine will have a height of ten meters with a diameter of 6 m and a base of lOrnx l Om, the ballasts will have a weight of approximately tonnes. By its robustness and its design, it can be particularly appreciated by .paysans, in remote places, in developing countries, in deserts. The wind turbine is intended to produce electricity, power pumps or any other mechanical system On the seashore, in anticipation of strong storms, the wind turbine can be neutralized by lowering the upper arms.
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