FR2588317A1

FR2588317A1 - Steerable vortex wind generator

Info

Publication number: FR2588317A1
Application number: FR8515049A
Authority: FR
Original assignee: VIAUD GABRIEL
Current assignee: VIAUD GABRIEL
Priority date: 1985-10-08
Filing date: 1985-10-08
Publication date: 1987-04-10

Abstract

The invention relates to a vortex generator. According to a main arrangement this generator is characterised by a hollow tower 2 equipped with vertical convectors 1 forming nozzles and oriented into the wind 12. At the peak of the tower is the device 25 having the task of converting the kinetic energy of the induced flow into mechanical or electrical energy, a static aspirator 26 makes it possible to remove this flow upwards. In the bottom of the tower is the aspirator 8 in the shape of a spiral housing equipped with steerable blades 9 and vertical convectors forming nozzles. The whole of the tower-aspirator steers into the wind by means of a mechanical device 21. The invention finds a main application in the production of electrical energy.

Description

La présente Invention concerne un dispositif permettant alcbtnir de l'énergie au moyen de flux semblables à ceux que forme un cyclone naturel. L'énergie obtenue avec le dispositif selon l'invention provient de la reproduction artificielle à-des échelles appropriées des vortex où tourbillons de configuration cyclonique, à partir de l'énergie cinétique provenant de flux, en profitant des différences de pression existant dans l'atmosphère ainsi que des composantes dues aux gradients thermiques qui y existent. Le dispositif selon l'inventeur permet de reproduire par analogie des phénomènes comme les cyclones, les tornades etc... et permet d'obtenir par conversion l'énergie produite par ces phénomènes. The present invention relates to a device making it possible to supply energy by means of flows similar to those formed by a natural cyclone. The energy obtained with the device according to the invention comes from the artificial reproduction at appropriate scales of the vortices where vortices of cyclonic configuration, from the kinetic energy coming from flows, taking advantage of the pressure differences existing in the atmosphere as well as components due to the thermal gradients that exist there. The device according to the inventor makes it possible to reproduce by analogy phenomena such as cyclones, tornadoes etc ... and makes it possible to obtain by conversion the energy produced by these phenomena.

Le dispositif conforme à l'invention est caractérisée en ce que la tour de convection cyclonique comprend un ensemble de convecteurs verticaux formant tuyères sur le côté exposé au vent et ce sur toute la hauteur de la tour. A la partie supérieure, des déflecteurs dégagent vers le haut le flux sortant de la turbine supérieure. Au sommet de la tour de convection sont prévus des dispositifs permettant la conversion de l'énergie cinétique du flux en énergie mécanique ou électrique. L'ensemble de la tour de convection est solidaire d'un aspirateur inférieur qui, par sa forme spirale s'ouvre dans le vent et s'oriente solidairement avec la tour de convection, un ensemble de convecteurs verticaux situés dans le vent orientent le fluide dans le sens du vortex sur les aubes d'entrée.L'aspirateur inférieur comprend en son centre un dispositif de déflecteurs orientables dont le but est d'assurer en même temps que les convecteurs la rotation du fluide à travers l'aspirateur inférieur, et dans un même temps de favoriser le démarrage du vortex supérieur ainsi que d'assurer la régulation de ce flux par l'orientation jusqu'à fermeture du dispositif d'aubes. The device according to the invention is characterized in that the cyclonic convection tower comprises a set of vertical convectors forming nozzles on the side exposed to the wind and this over the entire height of the tower. At the upper part, deflectors release upward the flow leaving the upper turbine. At the top of the convection tower, devices are provided for converting the kinetic energy of the flow into mechanical or electrical energy. The entire convection tower is attached to a lower vacuum cleaner which, by its spiral shape opens in the wind and is oriented in solidarity with the convection tower, a set of vertical convectors located in the wind orient the fluid in the direction of the vortex on the inlet vanes. The lower vacuum cleaner comprises in its center a device of orientable deflectors whose purpose is to ensure at the same time as the convectors the rotation of the fluid through the lower vacuum cleaner, and at the same time promoting the start of the upper vortex as well as ensuring the regulation of this flow by the orientation until the blade device is closed.

L'orientation de l'ensemble du dispositif tour-aspirateur est assuré par un moyen mécanique tel que par exemple motoréducteur avec entraînement électrique ou hydraulique ou tout autre système. The orientation of the entire vacuum-cleaner device is ensured by mechanical means such as, for example, a gear motor with electric or hydraulic drive or any other system.

D'autres caractéristiques de l'invention seront mises en évidence au cours de la description qui suit eu égard aux dessins ci-annexés dans lesquels la figure 1 représente la section transversale de la tour cyclonique avec ces convecteurs verticaux formant tuyères. Other characteristics of the invention will be highlighted during the description which follows with regard to the attached drawings in which FIG. 1 represents the cross section of the cyclonic tower with these vertical convectors forming nozzles.

La figure 2 représente la section transversale de l'asprirateur inférieur avec ses convecteurs verticaux formant tuyères ainsi que ces déflecteurs orientables. FIG. 2 represents the cross section of the lower vacuum cleaner with its vertical convectors forming nozzles as well as these orientable deflectors.

La figure 3 représente la tour de convection cyclonique avec son aspirateur statique supérieur et les dispositifs permettant la conversion de l'énergie cinétique en énergie mécanique ou électrique. FIG. 3 represents the cyclonic convection tower with its upper static vacuum cleaner and the devices allowing the conversion of kinetic energy into mechanical or electrical energy.

Le dispositif suivant l'invention se différencie des dispositifs antérieurs en ce qu'il permet une plus grande récupération d'énergie que dans les dispositifs éoliens classiques, cela est dû au fait que le fluide indicent est obligé de subir une accélération de convection pour des raisons naturelles en formant consécutivement les trois flux de base d'un cyclone naturel qui sont, d'une part la convection accélérée par la loi de continuité, d'autre part l'irrotationel et enfin le rotationel, grace à quoi on atteint des tourbillons de dimensions restreintes mais de concentration énergétique très élevée, sans être limité en construction, compte tenu des dimensions de tructure employée. The device according to the invention differs from previous devices in that it allows greater energy recovery than in conventional wind devices, this is due to the fact that the indicating fluid is forced to undergo convection acceleration for natural reasons by consecutively forming the three basic flows of a natural cyclone which are, on the one hand convection accelerated by the law of continuity, on the other hand the irrotational and finally the rotational, thanks to which one reaches vortices of restricted dimensions but of very high energy concentration, without being limited in construction, taking into account the dimensions of structure used.

Un des éléments fondamental pour l'obtention artificielle de cyclones sont les convecteurs 3 fig. 1 qui sont constitués par des écrans verticaux presque tangents à un conduit central cylindrique 14 dont les génératrices suivent un profil courbe tel que sa présence, en liaison avec la conduite centrale, provoque dans flux une accélération définie par les lois aérodynamiques en obligeant le vent naturel à augmenter de vitesse en l'accélérant en trois points consécutifs qui sont d'une part l'écran courbe 2, d'autre part le convecteur proprement dit 3 et enfin la conduite formant vortex 14, les convecteurs sont destinés à conduire, défléchir et accélérer un flux transversal sensiblement horizontal. One of the fundamental elements for the artificial obtaining of cyclones are the convectors 3 fig. 1 which are constituted by vertical screens almost tangent to a cylindrical central duct 14 whose generatrices follow a curved profile such that its presence, in connection with the central duct, causes in flow an acceleration defined by aerodynamic laws by forcing the natural wind to increase speed by accelerating it at three consecutive points which are on the one hand the curved screen 2, on the other hand the convector proper 3 and finally the pipe forming vortex 14, the convectors are intended to drive, deflect and accelerate a substantially horizontal transverse flow.

La tour cyclonique utilisée en liaison avec l'invention se compose principalement de convecteurs 3 avec leur conduite formant vortex 14 comme cela est montré à la figure 1 dans laquelle on a représenté les menbranes ou cloisons verticales 3 dont le nombre n'est pas limité, il peut être en fonction de la dimension du système de quatre à huit en moyenne. Elles sont délimitées par une courbe telle qu'une circonférence, une éllipse, une hyperbole, une parabole, une spirale logarithmique ou hyperbolique ou de tout autre type, les cloisons étant de hauteur convenable et formant entre deux cloisons consécutives un convecteur formant concentrateur du flux énergétique qui afflue vers la conduite 14 formant vortex. The cyclonic tower used in connection with the invention mainly consists of convectors 3 with their pipe forming a vortex 14 as shown in FIG. 1 in which the menbranes or vertical partitions 3 are shown, the number of which is not limited, it can be depending on the size of the system from four to eight on average. They are delimited by a curve such as a circumference, an ellipse, a hyperbola, a parabola, a logarithmic or hyperbolic spiral or any other type, the partitions being of suitable height and forming between two consecutive partitions a convector forming a concentrator of the flow energy which flows towards the pipe 14 forming a vortex.

Cette tour cyclonique est constituée de plusieurs convecteurs du type de celui indiqué précédemment, les convecteurs étant conformés entre deux éléments de rigidification et deux cloisons consécutives en formant plusieurs étapes dont les dimensions vont croissantes avec la hauteur de la tour voir fig. 3. This cyclonic tower is made up of several convectors of the type indicated above, the convectors being shaped between two stiffening elements and two consecutive partitions by forming several stages whose dimensions are increasing with the height of the tower see fig. 3.

La figure 2 montre de manière schématique la section transversale de l'aspirateur inférieur avec ses convecteurs verticaux 8 et 10 chargés d'orienter et de concentrer le flux naturel 12 vers les déflecteurs orientables 9 sont institués par des lames verticales légèrement courbes montées sur un axe de rotation qui leur permet grace à un dispositif mécanique ou hydraulique de subir une orientation de plusieurs degrés allant de l'ouverture maximum vers la fermeture complète du conduit d'aspiration, contrôlant ainsi le débit d'air dans ce conduit. L'ensemble de ce dispositif permet la régulation de l'ensemble de la tour supérieure. La figure 2 montre également les organes de rigidification de la structure 7. A cette même figure la flèche 13 indique la direction du flux qui fait que cette tour est cyclonique. Figure 2 shows schematically the cross section of the lower vacuum cleaner with its vertical convectors 8 and 10 responsible for orienting and concentrating the natural flow 12 towards the orientable deflectors 9 are instituted by slightly curved vertical blades mounted on an axis of rotation which allows them, thanks to a mechanical or hydraulic device, to undergo an orientation of several degrees going from the maximum opening towards the complete closing of the suction duct, thus controlling the air flow in this duct. The whole of this device allows the regulation of the whole of the upper tower. FIG. 2 also shows the stiffening members of the structure 7. In this same figure the arrow 13 indicates the direction of the flow which makes this tower cyclonic.

La figure 3 montre de manière schématique une tour cyclonique on y voit en 19 le support de la tour qui peut être réalisé en béton ou acier d'une hauteur variable en fonction du site d'implantation. Le dôme en 20 dont le but est l'accélération du vent naturel avant son entrée dans la tour. Le dispositif d'orientation de la tour 21 ce dispositif peut être à commande mécanique, hydraulique ou électrique. En 14 on retrouve l'aspirateur inférieur avec ses déflecteurs orientables 9 la cloison de la bâche spirale 8, la tuyère de sortie 5, la direction du fluide en 13. En 1 les différents éléments de la tour côté convecteurs et 2 côté de la conduite formant vortex, chaque élément étant légèrement plus grand à mesure que l'on monte vers le sommet de la tour que celui qui lui est directement inférieur, améliorant ainsi le rendement énergétique. Le sens d'écoulement du fluide est représenté par la flèche 13. Le dispositif de conversion de l'énergie cinétique du fluide en énergie mécanique ou électrique est indiqué en 23 et 25 le support de ce dispositif en 24. On trouve enfin en 26 l'aspirateur supérieur avec ses déflecteurs dégageant vers le haut le flux sortant de la turbine supérieure. FIG. 3 schematically shows a cyclonic tower, the support of the tower can be seen therein at 19, which can be made of concrete or steel of varying height depending on the site of implantation. The dome in 20 whose goal is the acceleration of the natural wind before it enters the tower. The orientation device of the tower 21 this device can be mechanically, hydraulically or electrically controlled. At 14 we find the lower vacuum cleaner with its adjustable deflectors 9 the partition of the spiral cover 8, the outlet nozzle 5, the direction of the fluid at 13. At 1 the different elements of the tower on the convector side and 2 on the side of the pipe forming a vortex, each element being slightly larger as one climbs towards the top of the tower than the one directly below it, thus improving energy efficiency. The direction of flow of the fluid is represented by the arrow 13. The device for converting the kinetic energy of the fluid into mechanical or electrical energy is indicated at 23 and 25 the support for this device at 24. Finally, there is at 26 l 'upper vacuum cleaner with its deflectors releasing upward the flow leaving the upper turbine.

Un dispositif de conversion de l'énergie cinétique du flux passant dans la tuyère d'aspiration à la sortie de l'aspirateur inférieur peut être installé dans celle-ci voir reprères 14.15.16. A device for converting the kinetic energy of the flow passing through the suction nozzle at the outlet of the lower vacuum cleaner can be installed in the latter, see references 14.15.16.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution ci-dessus décrits et représentés pour lesquels on pourra prevoir d'autres variantes sans pour cela sortir du cadre des revendications annexées. Of course, the invention is not limited to the embodiments described above and shown for which other variants can be provided without departing from the scope of the appended claims.

Claims

1 - Energy generating device by means of flows similar to those formed by a natural cyclone, characterized in that on the one hand the cyclonic conversion tower and its spiral vacuum cleaner fig. 2 is movable around a vertical axis in order to orient itself in the wind, on the other hand the cyclonic conversion tower comprises on its face in the wind vertical convectors (3) forming nozzles, on the other hand also the head of the tower is equipped with a device allowing the conversion of the kinetic energy of the induced fluid into usable electrical or mechanical energy, on the other hand, finally, it is provided above the device for converting diffusers responsible for increase the yield.

2 - Device according to claim 1, characterized in that the vertical convectors (3) forming nozzles are organized so as to orient the fluid by accelerating it in the cyclonic direction towards the part forming a vortex and that this assembly is oriented in the wind through a mechanical device.

3 - Device according to claims 1 and 2 characterized in that the lower vacuum cleaner fig. 2 in the form of a spiral opens in the wind and is oriented in solidarity with the cyclonic convection tower on a raceway (21) fig. 3.

4 - Device according to claims 1 and 3 characterized in that the lower vacuum cleaner fig. 2 comprises on its face in the wind vertical convectors (3) forming nozzles and the purpose of which is to increase the efficiency of the vacuum cleaner at the same time as orienting the fluid in the direction of the vortex.

5 - Device according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the lower vacuum cleaner fig. 3 comprises in its central part orientable deflectors (9) the purpose of which is to ensure, at the same time as the rotation of the fluid (13) in the vortex direction, the regulation of this fluid through the suction nozzle (5 ) by orientation until the adjustable deflectors (9) are closed.