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FR2841605A1 - Equipment for converting energy of moving fluid into rotation, comprises conduit with internal streamlining to direct fluid to blades which may be aligned as equator or meridian to spherical rotor - Google Patents

Equipment for converting energy of moving fluid into rotation, comprises conduit with internal streamlining to direct fluid to blades which may be aligned as equator or meridian to spherical rotor Download PDF

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FR2841605A1
FR2841605A1 FR0208158A FR0208158A FR2841605A1 FR 2841605 A1 FR2841605 A1 FR 2841605A1 FR 0208158 A FR0208158 A FR 0208158A FR 0208158 A FR0208158 A FR 0208158A FR 2841605 A1 FR2841605 A1 FR 2841605A1
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Abstract

A fluid such as air or water travelling in a conduit (A) is channelled by convergent and divergent streamlining (C,D) past a housing (E) for a rotor (B). The rotor is shaped as a truncated sphere and turns about a shaft orthogonal to the flat faces. Paddle blades are attached to the curved faces and may be rotated between equatorial and meridian positions to vary the power taken from the air or water.

Description

Installation pour convertir l'énergie d'un fluide en mouvement.Installation to convert the energy of a moving fluid.

L'invention est relative à une installation pour convertir l'énergie  The invention relates to an installation for converting energy

d'un fluide en mouvement, et en particulier de l'air ou de l'eau.  of a moving fluid, and in particular air or water.

Elle concerne plus particulièrement les aérogénérateurs mais est aussi applicable aux hydrogénérateurs. Dans un aérogénérateur, un rotor convertit l'énergie cinétique éolienne en énergie cinétique de rotation sur un arbre de sortie dont le mouvement est utilisé, après multiplication ou réduction, pour entraîner des appareils tels qu'une pompe à eau, une génératrice ou un alternateur  It relates more particularly to wind turbines but is also applicable to hydrogenerators. In an aerogenerator, a rotor converts kinetic wind energy into kinetic energy of rotation on an output shaft whose movement is used, after multiplication or reduction, to drive devices such as a water pump, a generator or an alternator

fournissant du courant électrique.providing electric current.

Bien que ce mode de conversion de l'énergie éolienne soit connu depuis très longtemps, les capteurs d'énergie éolienne ont évolué en même temps que la turbine hydraulique pour revenir à la structure des moulins à vent, à savoir avec un rotor d'axe horizontal portant des pales radiales, de pas 15 réglables ou non. Le problème consécutif à la disposition horizontale de l'arbre, disposition exigeant de prévoir des renvois d'angle pour entraîner un arbre vertical dans certaines applications, telles que les pompes à eau, a été résolu en ce qui concerne les générateurs électriques, par exemple, en intégrant le générateur dans le bulbe horizontal disposé derrière le rotor. Il n'en demeure 20 pas moins que certains inconvénients subsistent. Le plus important est sans aucun doute la faible puissance délivrée qui implique d'augmenter le nombre d'aérogénérateurs avec pour conséquence, compte tenu de l'espace d'évolution qui leur est nécessaire, de déparer le site sur lequel ils sont répartis. Un autre inconvénient est de générer des bruits aériens, en particulier,  Although this method of converting wind energy has been known for a very long time, wind energy sensors have evolved at the same time as the hydraulic turbine to return to the structure of windmills, namely with an axis rotor. horizontal carrying radial blades, of step 15 adjustable or not. The problem resulting from the horizontal arrangement of the shaft, an arrangement requiring the provision of angle drives to drive a vertical shaft in certain applications, such as water pumps, has been resolved with regard to electric generators, for example , by integrating the generator into the horizontal bulb located behind the rotor. The fact remains that certain drawbacks remain. The most important is undoubtedly the low power delivered which implies increasing the number of wind turbines with the consequence, taking into account the space of evolution which is necessary for them, to mismatch the site on which they are distributed. Another disadvantage is to generate airborne noise, in particular,

lorsque le rotor fonctionne en roue libre.  when the rotor is coasting.

Pour remédier à cela, il a été envisagé, dans la turbine de Darrieus de doter un arbre vertical, de pales semi circulaires. A l'usage, il s'est révélé que ce type de turbine avait un plus faible rendement et était plus bruyant.  To remedy this, it has been envisaged in the Darrieus turbine to provide a vertical shaft with semi-circular blades. In use, it turned out that this type of turbine had a lower efficiency and was noisier.

La présente invention a pour but de fournir une installation 30 présentant un meilleur rendement, tout en générant moins de bruits aériens et pouvant indifféremment être utilisée avec son arbre de sortie horizontal ou vertical pour convertir une énergie éolienne, ou une énergie hydraulique.  The object of the present invention is to provide an installation 30 having a better efficiency, while generating less airborne noise and which can equally be used with its horizontal or vertical output shaft to convert wind energy, or hydraulic energy.

Cette installation comprend au moins un module équipé d'un rotor entraînant un arbre et disposé en aval d'un convergent tangentiel formé dans  This installation comprises at least one module equipped with a rotor driving a shaft and disposed downstream of a tangential convergent formed in

un carénage.a fairing.

Selon l'invention, le carénage délimite un convergent avec un col et un divergent, tandis que le rotor comprend: a) un corps en forme de segment sphérique dont les pôles sont tronqués par des méplats, parallèles au plan équatorial de ce corps, b) au moins deux bouts d'arbre saillants axialement de chacun des pôles, et c) au moins quatre palettes, réparties avec un pas angulaire constant autour du corps sphérique et solidaires, chacune, d'un pivot médian, chaque pivot étant, d'une part, monté libre en rotation dans un palier disposé 10 dans le plan équatorial du corps, et d'autre part, relié à des moyens moteurs aptes à le faire pivoter entre une position de travail, dans laquelle la palette occupe une position méridienne, et une position d'arrêt, dans laquelle la palette occupe une position équatoriale, et que le logement, contenant le rotor et disposé après le col du 15 convergent, est en forme de segment sphérique à pôles troqués, de rayon centré sur le centre du corps et de valeur égale, au jeu fonctionnel près, à celui du bord extérieur des palettes, ce logement s'étendant * en amont du corps, jusqu'à sensiblement une tangente à ce corps, parallèle à la direction du fluide quittant le col du convergent, * et, en aval, jusqu'à sensiblement le plan médian longitudinal  According to the invention, the fairing delimits a convergent with a neck and a divergent, while the rotor comprises: a) a body in the form of a spherical segment whose poles are truncated by flats, parallel to the equatorial plane of this body, b ) at least two shaft ends projecting axially from each of the poles, and c) at least four pallets, distributed with a constant angular pitch around the spherical body and integral, each, with a median pivot, each pivot being, of on the one hand, mounted freely in rotation in a bearing arranged in the equatorial plane of the body, and on the other hand, connected to motor means capable of rotating it between a working position, in which the pallet occupies a meridian position, and a stop position, in which the pallet occupies an equatorial position, and that the housing, containing the rotor and arranged after the neck of the convergent 15, is in the form of a spherical segment with swapped poles, of radius centered on the c between the body and of equal value, apart from the functional clearance, to that of the outer edge of the pallets, this housing extending * upstream of the body, up to substantially a tangent to this body, parallel to the direction of the fluid leaving the neck of the convergent, * and, downstream, to substantially the longitudinal median plane

du corps, pour former le col du divergent.  of the body, to form the neck of the divergent.

En fonctionnement, le flux de fluide, et en particulier le flux d'air pénétrant dans le convergent et sortant par le col de celui-ci, débouche 25 tangentiellement sur le corps et communique à ses palettes une partie de son énergie cinétique. En quittant le corps, le flux d'air circule dans le divergent jusqu'à l'orifice de sortie du carénage. Pour modifier la quantité d'énergie cinétique transmise au rotor, et voire même arrêter sa rotation, il suffit de modifier l'inclinaison de chaque palette en la faisant pivoter de sa position 30 méridienne à sa position équatoriale. Quand chaque palette est parallèle au plan équatorial, l'énergie qui leur est transmise est pratiquement nulle, de sorte que le rotor s'arrête, soit progressivement, soit immédiatement par l'action d'un frein.  In operation, the fluid flow, and in particular the air flow penetrating into the convergent and exiting through the neck thereof, opens tangentially on the body and communicates part of its kinetic energy to its pallets. Leaving the body, the air flow circulates in the divergent to the outlet of the fairing. To modify the quantity of kinetic energy transmitted to the rotor, and even even to stop its rotation, it suffices to modify the inclination of each pallet by rotating it from its meridian position to its equatorial position. When each pallet is parallel to the equatorial plane, the energy transmitted to them is practically zero, so that the rotor stops, either gradually or immediately by the action of a brake.

Dans une forme d'exécution, le rotor est disposé dans un caisson 35 tubulaire de section transversale rectangulaire dont les parois, opposées et parallèles à l'axe de rotation du rotor, sont habillées par des parois de carénage formant, - sur un côté du caisson, une gorge longitudinale, dont le rayon est similaire à celui du bord extrême des palettes - et, sur l'autre côté: * en amont du logement pour le rotor, une cambrure concave puis convexe allant jusqu'au bord du logement sphérique en formant un bec, définissant le col du divergent, avec la paroi opposée * et en aval de ce logement, un évasement allant du bord de  In one embodiment, the rotor is arranged in a tubular box 35 of rectangular cross section whose walls, opposite and parallel to the axis of rotation of the rotor, are covered by fairing walls forming, - on one side of the box, a longitudinal groove, the radius of which is similar to that of the extreme edge of the pallets - and, on the other side: * upstream of the housing for the rotor, a concave then convex camber going to the edge of the spherical housing in forming a beak, defining the neck of the divergent, with the opposite wall * and downstream of this housing, a flare going from the edge of

ce logement jusqu'à la sortie du caisson et formant divergent.  this housing up to the outlet of the box and forming a divergent.

Avec cette construction, le flux d'air est parfaitement canalisé orienté et redistribué, et le module qui le contient a une forme prismatique, 15 facilitant son assemblage avec d'autres modules, par superposition et juxtaposition.  With this construction, the air flow is perfectly channeled oriented and redistributed, and the module which contains it has a prismatic shape, making it easier to assemble with other modules, by superposition and juxtaposition.

Ainsi, dans une forme de mise en oeuvre, l'installation comprend plusieurs modules qui, composés chacun d'un caisson et d'un rotor d'axe vertical, sont juxtaposés et superposés dans une structure porteuse, la dite 20 structure étant solidaire d'un plateau circulaire inférieur, monté libre en rotation sur un chemin de guidage circulaire et relié à des moyens d'entraînement et de calage en rotation, tandis que les arbres des rotors des modules superposés sont liés en rotation, les uns aux autres et à un arbre de sortie commun.  Thus, in one form of implementation, the installation comprises several modules which, each consisting of a box and a rotor with a vertical axis, are juxtaposed and superimposed in a support structure, said structure being integral with '' a lower circular plate, mounted freely in rotation on a circular guide path and connected to drive and setting means in rotation, while the shafts of the rotors of the superimposed modules are linked in rotation, to each other and to a common output shaft.

Cette construction permet d'orienter les modules, de manière que  This construction makes it possible to orient the modules, so that

leur axe longitudinal soit toujours parallèle à la direction du vent du moment.  their longitudinal axis is always parallel to the direction of the current wind.

Dans une autre forme d'exécution, la paroi définissant le logement pour le rotor est interrompue, sensiblement à l'opposé de son extrémité juxtaposée au col du convergent, pour former l'entrée d'un canal d'aspiration contournant le rotor par l'amont et débouchant dans le convergent, en amont  In another embodiment, the wall defining the housing for the rotor is interrupted, substantially opposite its end juxtaposed to the neck of the convergent, to form the inlet of a suction channel bypassing the rotor by the upstream and opening into the converging, upstream

de son col.of his collar.

Lorsque le rotor est en rotation, une partie du fluide qui est entraîné par ses palettes dans le logement pour son corps emprunte le canal d'aspiration, en créant, dans la partie du logement court circuité par ce canal, une dépression qui se répercute à la sortie du col du convergent. Celle ci 35 aspire le fluide sortant de col, et, en conséquence, en augmente la vitesse et l'énergie, juste avant que ce fluide cède une partie de cette énergie aux  When the rotor is rotating, part of the fluid which is entrained by its vanes in the housing for its body borrows the suction channel, creating, in the part of the housing short circulated by this channel, a depression which is reflected in the exit of the converging pass. The latter sucks the fluid emerging from the neck, and consequently increases its speed and energy, just before this fluid transfers part of this energy to

palettes du rotor.rotor paddles.

Avantageusement, dans chaque module le rotor est lié en rotation à son arbre de sortie, traversant ou non, avec interposition d'un moyen d'entraînement unidirectionnel, tel que crans et cliquets. Dans une installation équipée de plusieurs rotors dont les arbres de sortie sont liés en rotation, cet aménagement permet, en débrayant le rotor déficient par rapport aux autres rotors, de ne pas ajouter un couple résistant au  Advantageously, in each module the rotor is linked in rotation to its output shaft, traversing or not, with the interposition of a unidirectional drive means, such as notches and pawls. In an installation equipped with several rotors whose output shafts are linked in rotation, this arrangement makes it possible, by disengaging the deficient rotor compared to the other rotors, not to add a torque resistant to the

couple moteur fourni.engine torque supplied.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description  Other characteristics and advantages will emerge from the description

qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de l'installation selon l'invention.  which follows with reference to the appended schematic drawing showing, by way of examples, several embodiments of the installation according to the invention.

Figures 1 et 2 sont des vues en coupe suivant, respectivement, I-l de figure 2 et 11-Il de figure 1, d'une première forme d'exécution d'un module selon l'invention, Figure 3 est une vue en coupe transversale suivant 111-111 de figure 1 montrant, à échelle agrandie, une forme d'exécution du rotor, Figure 4 est une vue en coupe et à échelle agrandie suivant IV-IV de figure 3, Figure 5 est une vue en coupe transversale d'une installation terrestre à deux modules superposés, Figure 6 est une vue en plan par-dessus d'une installation terrestre à trois modules juxtaposés, Figures 7 et 8 sont des vues, respectivement de face et en 25 élévation avec coupe partielle de la salle des machines d'une installation terrestre formée par des modules juxtaposées et superposées, Figure 9 est une vue en coupe suivant IX-IX de figure 8 de la salle des machines, Figure 10 est une vue en perspective d'une installation aérogénératrice maritime,  Figures 1 and 2 are sectional views along, respectively, Il of Figure 2 and 11-Il of Figure 1, of a first embodiment of a module according to the invention, Figure 3 is a cross-sectional view according to 111-111 of Figure 1 showing, on an enlarged scale, an embodiment of the rotor, Figure 4 is a sectional view and on an enlarged scale along IV-IV of Figure 3, Figure 5 is a cross-sectional view of a terrestrial installation with two superimposed modules, FIG. 6 is a plan view over a terrestrial installation with three juxtaposed modules, FIGS. 7 and 8 are views, respectively from the front and in elevation with partial section of the room. machines of a land installation formed by juxtaposed and superimposed modules, Figure 9 is a sectional view along IX-IX of Figure 8 of the engine room, Figure 10 is a perspective view of a marine wind turbine installation,

Figure 11 en est une vue en plan par-dessus, Figures 12 et 13 sont des vues en coupe suivant, respectivement, XII-XII de figure 13, et XIII-XIII de figure 12 d'une autre forme d'exécution d'un module.  Figure 11 is a plan view from above, Figures 12 and 13 are sectional views along, respectively, XII-XII of Figure 13, and XIII-XIII of Figure 12 of another embodiment of a module.

Dans la forme d'exécution décrite en référence aux figures 1 à 4, le module d'un aérogénérateur est composé d'un caisson tubulaire A, et d'un  In the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 4, the module of an aerogenerator is composed of a tubular box A, and of a

rotor B. Le caisson A contient un carénage définissant, comme montré à la figure 2, un convergent C, un divergent D et, entre les deux, un logement E pour le rotor.  rotor B. The casing A contains a fairing defining, as shown in FIG. 2, a convergent C, a divergent D and, between the two, a housing E for the rotor.

Comme montré aux figures 3 et 4, le rotor B comprend un corps 2, en forme de segment sphérique, dont les pôles sont tronqués par des méplats 2a, 2b, parallèles entre eux et au plan équatorial Pe. Chaque pôle est solidaire d'un roulement, respectivement 3a, 3b, et il est lié en rotation à un arbre 4, octogonal au plan équatorial Pe, cette liaison étant, par exemple, effectuée par une roue à cliquet 5a, 5b. Dans la forme d'exécution représentée, l'arbre est 10 traversant avec un bout femelle 6a et un bout mâle 6b. Chacune des extrémités de l'arbre 4 est montée libre en rotation dans deux roulements 7a, 7b.  As shown in Figures 3 and 4, the rotor B comprises a body 2, in the form of a spherical segment, the poles of which are truncated by flats 2a, 2b, parallel to each other and to the equatorial plane Pe. Each pole is integral with a bearing, respectively 3a, 3b, and it is linked in rotation to a shaft 4, octagonal to the equatorial plane Pe, this connection being, for example, made by a ratchet wheel 5a, 5b. In the embodiment shown, the shaft is through with a female end 6a and a male end 6b. Each of the ends of the shaft 4 is mounted to rotate freely in two bearings 7a, 7b.

Le rotor comprend également, au moins quatre palettes 8, réparties avec un pas angulaire constant autour du corps sphérique et, en conséquence, 15 réparties à 90 les unes des autres. Lorsque chaque palette est en position d'utilisation, comme montré sur la droite de figure 3, elle est dans un plan méridien et s'étend entre les deux plans polaires du corps 2. Son bord intérieur épouse le corps 2 et a donc un rayon r centré sur le centre O de ce corps, tandis que son bord extérieur est en arc de cercle de rayon R, supérieur à r et 20 de centre O. Chaque palette est solidaire d'un pivot médian 9 qui est monté libre en rotation dans un palier 10, disposé dans le plan équatorial Pe du corps 2. Le pivot 9 est lié à des moyens moteurs 12, tels qu'un moteur électrique. Les moteurs électriques 12 sont alimentés par une batterie disposée dans le corps 2 et sont reliés à un boîtier extérieur de contrôle et de commande, soit par une 25 canalisation électrique avec collecteur rotatif, soit par une liaison radio ou infrarouge. La figure 3 montre que, dans la forme d'exécution représentée, le rotor B peut accueillir un être humain qui pénètre dans le corps 2 par l'un des deux trous d'homme 13 avec porte 14 dont est équipé le corps 2, dans l'intervalle entre deux palettes 8.  The rotor also comprises, at least four vanes 8, distributed with a constant angular pitch around the spherical body and, consequently, 15 distributed at 90 from each other. When each pallet is in the position of use, as shown on the right in FIG. 3, it is in a meridian plane and extends between the two polar planes of the body 2. Its inner edge follows the body 2 and therefore has a radius r centered on the center O of this body, while its outer edge is in an arc of circle of radius R, greater than r and 20 of center O. Each pallet is integral with a median pivot 9 which is mounted to rotate freely in a bearing 10, disposed in the equatorial plane Pe of the body 2. The pivot 9 is linked to motor means 12, such as an electric motor. The electric motors 12 are powered by a battery disposed in the body 2 and are connected to an external control and command box, either by an electrical pipe with a rotary collector, or by a radio or infrared link. FIG. 3 shows that, in the embodiment shown, the rotor B can accommodate a human being who enters the body 2 through one of the two manholes 13 with door 14 with which the body 2 is fitted, in the interval between two pallets 8.

La figure 4 montre que chaque palette 8 peut, avec ses moyens moteurs 12, être amenée de sa position d'utilisation dans laquelle elle est parallèle à un méridien, montrée sur la droite des figures 3 et 4, à une position de repos, dans laquelle elle est dans le plan équatorial Pe, montré sur la partie gauche des mêmes figures. Bien entendu, elle peut prendre toute position  FIG. 4 shows that each pallet 8 can, with its drive means 12, be brought from its position of use in which it is parallel to a meridian, shown on the right of FIGS. 3 and 4, to a rest position, in which it is in the equatorial plane Pe, shown on the left side of the same figures. Of course, it can take any position

intermédiaire, si besoin est.intermediate, if necessary.

Le rotor B est disposé dans un logement E qui, comme montré aux figures 2 et 3, est en forme de segment sphérique et a, en section transversale, des formes et dimensions, respectivement, voisine et égales, au jeu fonctionnel près, à celles du rotor B. Ce logement est délimité, à l'intérieur du volume intérieur formé par les parois du caisson, par une paroi 21 de rayon R centré sur le centre O du corps 2. La figure 2 montre que ce logement est disposé entre le col F du convergent C et celui 16 du divergent D. Dans cette réalisation l'axe de rotation du rotor B est sensiblement à mi longueur du caisson A. Le caisson A, qui présente une section transversale rectangulaire,  The rotor B is placed in a housing E which, as shown in FIGS. 2 and 3, is in the form of a spherical segment and has, in cross section, shapes and dimensions, respectively, close to and equal, apart from the functional clearance, to those of the rotor B. This housing is delimited, inside the interior volume formed by the walls of the box, by a wall 21 of radius R centered on the center O of the body 2. FIG. 2 shows that this housing is disposed between the neck F of the convergent C and that 16 of the divergent D. In this embodiment the axis of rotation of the rotor B is substantially mid-length of the box A. The box A, which has a rectangular cross section,

comporte intérieurement des parois de carénage formant le convergent et le divergent. Plus précisément, la paroi longitudinales 17a, qui est parallèle à l'axe de rotation du rotor B, est habillée par une paroi de carénage 18 présentant une gorge longitudinale 19 à fond circulaire, dont le rayon R2 est 15 centré sur le centre O du rotor et a une valeur sensiblement égale, au jeu fonctionnel près, au rayon R du bord extérieur des palettes 8. Cette gorge 19 s'étend sur la plus grande partie du caisson, à partir d'une entrée progressive 19a jusqu'à une sortie dégressive 19b (figure 2). La paroi longitudinal 17b en vis-à-vis est habillée intérieurement par une paroi 20 présentant une cambrure 20 concave 20a et une cambrure convexe 20b, réduisant la section transversale du convergent jusqu'à la valeur du col F, en formant, avec la paroi du logement E un bec 22. La figure 2 montre que le prolongement fictif 20c de cette paroi, au-delà du bec 22, est tangent au corps 2 du rotor et parallèle à la direction du fluide pénétrant dans le logement E, suivant la flèche 31.  internally has fairing walls forming the converging and the diverging. More specifically, the longitudinal wall 17a, which is parallel to the axis of rotation of the rotor B, is covered by a fairing wall 18 having a longitudinal groove 19 with a circular bottom, the radius R2 of which is centered on the center O of the rotor and has a value substantially equal, apart from the functional clearance, to the radius R of the outer edge of the pallets 8. This groove 19 extends over the greater part of the box, from a progressive entry 19a to an exit degressive 19b (Figure 2). The facing longitudinal wall 17b is covered internally by a wall 20 having a concave camber 20a and a convex camber 20b, reducing the cross section of the convergent to the value of the neck F, forming, with the wall of the housing E a spout 22. FIG. 2 shows that the fictitious extension 20c of this wall, beyond the spout 22, is tangent to the body 2 of the rotor and parallel to the direction of the fluid entering the housing E, along the arrow 31.

En aval du logement E, la paroi longitudinale extérieure 17b du caisson est habillée par une paroi droite 23, disposée dans un plan contenant l'axe de rotation du rotor B et allant jusqu'à l'extrémité aval du caisson A, en formant un évasement constituant le divergent D. La figure 1 montre que les deux parois longitudinales 17c, 17d du  Downstream of the housing E, the outer longitudinal wall 17b of the box is covered by a straight wall 23, arranged in a plane containing the axis of rotation of the rotor B and going to the downstream end of the box A, forming a flaring constituting the divergent D. FIG. 1 shows that the two longitudinal walls 17c, 17d of the

caisson, qui sont perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor, sont doublées chacune par une paroi 24c, 24d. Ces deux dernières vont en se rapprochant, en allant de l'entrée du caisson jusqu'au logement E pour le rotor, puis en s'éloignant l'une de l'autre, en allant de ce logement jusqu'à la sortie 33 du caisson, sortie équipé d'une grille de stabilisation du flux de sortie.  box, which are perpendicular to the axis of rotation of the rotor, are each doubled by a wall 24c, 24d. These last two go closer, going from the inlet of the box to the housing E for the rotor, then moving away from each other, going from this housing to the outlet 33 of the box, outlet fitted with a grid for stabilizing the outlet flow.

La paroi 21 du logement E pour le rotor s'étend sur un secteur allant de l'extrémité libre à la paroi cambrée 20b, c'est-à-dire du col F du -7 convergent jusqu'à l'extrémité amont de la paroi 23 du divergent. Cette paroi forme, avec les parois 17b, 17c, 17d et la paroi 20 du convergent, un espace clos G qui est utilisé pour permettre l'accès au personnel d'entretien. L'espace G communique avec l'extérieur par un puits 26 et avec le convergent par une porte 27. Cet espace G contient également une vanne guillotine 28 reliée à des moyens moteurs aptes à la déplacer dans le convergent C pour l'obturer et à la ramener en position escamotée dans cet espace. La porte 27 est équipée d'un dispositif de sécurité ne permettant son ouverture que si la vanne 28 est en  The wall 21 of the housing E for the rotor extends over a sector going from the free end to the arched wall 20b, that is to say from the neck F of the -7 converging to the upstream end of the wall 23 of the divergent. This wall forms, with the walls 17b, 17c, 17d and the wall 20 of the convergent, an enclosed space G which is used to allow access to maintenance personnel. The space G communicates with the outside by a well 26 and with the convergent by a door 27. This space G also contains a guillotine valve 28 connected to motor means able to move it in the convergent C to close it and to return it to the retracted position in this space. The door 27 is equipped with a safety device allowing its opening only if the valve 28 is in

position d'obturation et le rotor B arrêté.  shutter position and rotor B stopped.

Les parois du caisson A et du carénage intérieur sont en métal ou en matériau composite. Dans les installations de grandes dimensions, le caisson et son carénage sont réalisés en tronçons assemblés sur le site d'exploitation. On conçoit aisément que le flux d'air pénétrant dans le caisson A par son entrée amont, comme montré par les flèches 31, soit progressivement comprimée accéléré par le convergent C jusqu'au col F. En sortie de ce col, le flux d'air est dirigé tangentiellement sur le rotor, de manière à venir frapper  The walls of box A and the inner fairing are made of metal or a composite material. In large installations, the box and its fairing are produced in sections assembled on the operating site. It is easily understood that the air flow entering the box A through its upstream inlet, as shown by the arrows 31, is gradually compressed accelerated by the convergent C to the neck F. At the outlet of this neck, the flow of air is directed tangentially on the rotor, so as to strike

perpendiculairement chacune des palettes 8 du rotor, en position de travail.  perpendicularly each of the blades 8 of the rotor, in the working position.

L'énergie cinétique ainsi transmise aux palettes provoque la rotation du rotor dans le sens de la flèche 32 de figure 2. En quittant le logement E le flux d'air se détend dans le divergent D, avant de retourner à l'atmosphère par la bouche  The kinetic energy thus transmitted to the vanes causes the rotor to rotate in the direction of arrow 32 in Figure 2. Leaving the housing E the air flow expands in the divergent D, before returning to the atmosphere by the mouth

de sortie 33 du caisson.outlet 33 of the box.

L'énergie cinétique communiquée à l'arbre 4 peut être utilisée pour entraîner les différents appareils décrits dans l'état de la technique, tels que  The kinetic energy communicated to the shaft 4 can be used to drive the various devices described in the state of the art, such as

pompe, générateur, alternateur.pump, generator, alternator.

En raison de sa forme tubulaire et de sa structure fermée l'aérogénérateur génère moins de bruit qu'une éolienne traditionnelle tout en  Due to its tubular shape and closed structure, the wind generator generates less noise than a traditional wind turbine while

fournissant un rendement énergétique supérieur.  providing superior energy efficiency.

Par sa conception sous forme de module parallélépipédique, le module selon l'invention peut, comme montré à la figure 5, être superposé à un ou plusieurs autres modules Ml, M2. Cette figure montre bien que les modules sont supportés, en surélévation par rapport au niveau du sol S, par une superstructure 40. Celle-ci est liée à une plateforme circulaire 42, montée libre en rotation dans un chemin de guidage circulaire 43 et associée à des moyens d'entraînement en rotation et de calage en rotation, non représentés, tels que  By its design in the form of a parallelepiped module, the module according to the invention can, as shown in FIG. 5, be superimposed on one or more other modules M1, M2. This figure clearly shows that the modules are supported, in elevation relative to the ground level S, by a superstructure 40. This is linked to a circular platform 42, mounted free in rotation in a circular guide path 43 and associated with means for driving in rotation and for setting in rotation, not shown, such as

un ensemble denture circulaire et crémaillère.  a set of circular toothing and rack.

Grâce à cet agencement, l'installation peut être orientée de manière que l'axe longitudinal de chacun de ces modules soit parallèle à la  Thanks to this arrangement, the installation can be oriented so that the longitudinal axis of each of these modules is parallel to the

direction du vent.wind direction.

La figure 6 montre que les modules Ml, M2, M3...Mn peuvent être juxtaposés sur un même niveau. Dans ces conditions, au moins l'un des modules est retourné à 1800, de manière que son rotor B, tournant en sens inverse de celui des autres rotors, compense les effets de couple sur la  FIG. 6 shows that the modules M1, M2, M3 ... Mn can be juxtaposed on the same level. Under these conditions, at least one of the modules is returned to 1800, so that its rotor B, rotating in the opposite direction to that of the other rotors, compensates for the effects of torque on the

structure 40.structure 40.

Il est évident que les arbres de sortie des modules superposés sont liés en rotation les uns aux autres et sont liés à un arbre de sortie commun 44 qui transmet l'énergie directement, ou à travers un réducteur ou un multiplicateur, à toute machine ou appareil disposé sous la plateforme 42, tel que compresseur, pompe, alternateur. La liaison entre les arbres superposés est facilitée en équipant l'un des bouts d'arbre de chaque rotor d'un tenon diamétral pénétrant dans la rainure diamétrale, ménagée à l'extrémité opposée  It is obvious that the output shafts of the superimposed modules are linked in rotation to each other and are linked to a common output shaft 44 which transmits energy directly, or through a reduction gear or a multiplier, to any machine or apparatus arranged under the platform 42, such as compressor, pump, alternator. The connection between the superimposed shafts is facilitated by equipping one of the shaft ends of each rotor with a diametral stud penetrating the diametrical groove, formed at the opposite end

de l'arbre d'un autre rotor.from the shaft of another rotor.

Un des intérêts de cette construction, concernant les modules de grandes et de petites dimensions, est de pouvoir ajouter ou enlever un module  One of the advantages of this construction, concerning large and small modules, is to be able to add or remove a module

au fur et à mesure des besoins d'énergie.  as the energy needs increase.

Les figures 7 à 9 représentent une centrale d'énergie équipée de trois colonnes de modules M superposés, ces colonnes étant portées par une superstructure 40a, solidaire d'une plateforme 42a liée, par des poteaux 45, à  FIGS. 7 to 9 represent a power plant equipped with three columns of superimposed modules M, these columns being carried by a superstructure 40a, secured to a platform 42a linked, by posts 45, to

une plateforme inférieure 42b.a lower platform 42b.

Les deux plateformes 42a et 42b sont montées avec possibilité de rotation dans une infrastructure 47. Les plateformes délimitent entre elles la salle des machines, qui est alimentée en énergie par les trois arbres de sortie 48 des trois colonnes de modules, ces arbres entraînant, par exemple, des alternateurs 49. La salle annulaire 47a, formée dans l'infrastructure 47 autour des plateformes, est suffisamment grande pour accueillir des armoires de contrôle et de commande de la turbine de chaque module, des transformateurs, les moyens de contrôle de commande et de régulation des machines entraînées, de même que les moyens commandant et contrôlant  The two platforms 42a and 42b are mounted with the possibility of rotation in an infrastructure 47. The platforms delimit between them the engine room, which is supplied with energy by the three output shafts 48 of the three columns of modules, these shafts causing, by for example, alternators 49. The annular room 47a, formed in the infrastructure 47 around the platforms, is large enough to accommodate control and command cabinets for the turbine of each module, transformers, command control means and of regulation of the driven machines, as well as the commanding and controlling means

l'orientation des modules par rapport à la direction du vent.  the orientation of the modules relative to the wind direction.

Dans la forme d'exécution montrée aux figures 10 et 11, les colonnes 52 et 53 de modules M superposés, sont disposées côte à côte sur  In the embodiment shown in FIGS. 10 and 11, the columns 52 and 53 of superimposed modules M are arranged side by side on

une plateforme 51, qui est montée au large des côtes et ancrée au fond marin.  a platform 51, which is mounted offshore and anchored to the seabed.

La figure 11 montre que les sens de rotation des turbines sont inversés entre les deux colonnes 52, 53. Une colonne 54, dont les dimensions sont la moitié de celles des colonnes 52 et 53, est montée entre ces deux colonnes pour  FIG. 11 shows that the directions of rotation of the turbines are reversed between the two columns 52, 53. A column 54, the dimensions of which are half that of columns 52 and 53, is mounted between these two columns to

assurer l'alimentation des auxiliaires.  supply the auxiliaries.

Dans ce qui précède, l'installation met en oeuvre des modules de grandes dimensions et ayant, par exemple, une hauteur de 2 mètres, une largeur de 4 mètres et une longueur de 22 mètres, ce qui procure une section transversale d'entrée de 8 m2, et une section au col F du convergent de 1, 26 m2, ce caisson coopérant avec un rotor ayant un diamètre de 2,40 mètres et 10 une hauteur de 1,75 mètre, avec des palettes ayant une largeur de 0,70 mètre pour une épaisseur de 3 centimètres. Toutefois, elle peut être réalisé dans des dimensions plus réduites pour pouvoir satisfaire les besoins d'énergie des maisons particulières, d'une caravane, d'un camping-car ou d'un voilier. De même, l'axe de rotation du rotor B, qui est vertical dans toutes les formes 15 d'exécution précédentes, peut également être horizontal dans des applications particulières. Les figures 12 à 13 montrent une forme d'exécution, concernant  In the above, the installation uses modules of large dimensions and having, for example, a height of 2 meters, a width of 4 meters and a length of 22 meters, which provides an inlet cross section of 8 m2, and a section at the neck F of the convergent of 1.26 m2, this box cooperating with a rotor having a diameter of 2.40 meters and a height of 1.75 meters, with pallets having a width of 0, 70 meters for a thickness of 3 centimeters. However, it can be made in smaller dimensions to meet the energy needs of private homes, a caravan, a motorhome or a sailboat. Likewise, the axis of rotation of the rotor B, which is vertical in all the previous embodiments, can also be horizontal in particular applications. Figures 12 to 13 show an embodiment, concerning

plus spécifiquement des modules de petites dimensions.  more specifically, small modules.

Pour la suite de la description, les éléments communs à la nouvelle 20 forme d'exécution et aux précédentes porteront des références majorées de  For the remainder of the description, the elements common to the new embodiment and to the previous ones will bear references increased by

, tandis que les références nouvelles débuteront à partir de 60.  , while the new references will start from 60.

Comme dans les formes d'exécution précédentes, le module est composé d'un caisson A avec un convergent C et un divergent D, d'un rotor B équipé de huit palettes 108, montées à pivot ou fixes. Le logement E du rotor B 25 est formé par une paroi 121 qui est interrompue, localement et sensiblement à l'opposé du col F du convergent, pour former la bouche d'entrée 60 d'un canal 61. Ce dernier contourne par l'amont le logement E pour le rotor et débouche dans le convergent C, en amont de son col F. Dans le convergent C la paroi 120a formant la cambrure concave est prolongée par une paroi 120b qui est  As in the previous embodiments, the module is composed of a box A with a convergent C and a divergent D, of a rotor B equipped with eight pallets 108, mounted pivotally or fixed. The housing E of the rotor B 25 is formed by a wall 121 which is interrupted locally and substantially opposite the neck F of the convergent, to form the inlet mouth 60 of a channel 61. The latter bypasses the upstream the housing E for the rotor and opens into the converging C, upstream of its neck F. In the converging C the wall 120a forming the concave camber is extended by a wall 120b which is

moins cambrée tandis que la paroi 119, qui lui fait vis-à-vis, forme une protubérance convexe 119c, en amont du débouché 62 du canal 61, pour orienter le flux d'air vers ce débouché et accroître l'effet d'aspiration.  less arched while the wall 119, which faces it, forms a convex protuberance 119c, upstream of the outlet 62 of the channel 61, in order to direct the air flow towards this outlet and increase the suction effect .

Dans cette installation, quand le rotor B est en rotation, l'air qu'il entraîne avec ses palettes 108 circule dans l'espace 63 formé entre la paroi 35 121 et le corps 102 du rotor. Simultanément, le flux d'air qui pénètre dans le convergent C, suivant les flèches 64, et qui est comprimé jusqu'au col F, passe  In this installation, when the rotor B is in rotation, the air which it drives with its vanes 108 circulates in the space 63 formed between the wall 35 121 and the body 102 of the rotor. Simultaneously, the air flow which enters the convergent C, following the arrows 64, and which is compressed to the neck F, passes

devant le débouché 62 du canal 61, en générant une aspiration dans ce canal. Par l'entrée 60 du canal, cette aspiration se répercute dans la partie amont 63a de l'espace 63 et, de là, jusqu'à la fin de cette partie, c'est dire au niveau du col F. Il en résulte que le flux d'air quittant le col est soumis, par cette aspiration, à une accélération qui augmente son énergie cinétique, juste avant qu'il en cède une partie aux palettes 108.  in front of the outlet 62 of channel 61, generating suction in this channel. By the inlet 60 of the channel, this aspiration is reflected in the upstream part 63a of the space 63 and, from there, until the end of this part, that is to say at the level of the neck F. It follows that the air flow leaving the neck is subjected, by this aspiration, to an acceleration which increases its kinetic energy, just before it yields part of it to the paddles 108.

Cet aménagement augmente la puissance et le rendement du module qui, comme dans les autres formes d'exécution, peut être juxtaposé ou superposé avec d'autres modules.  This arrangement increases the power and the output of the module which, as in the other embodiments, can be juxtaposed or superimposed with other modules.

ilhe

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Installation pour convertir l'énergie d'un fluide en mouvement comprenant au moins un module (M) équipé d'un rotor (B), entraînant un arbre (4) et disposé en aval d'un convergent tangentiel (C), le dit rotor étant monté libre en rotation dans les paliers d'un caisson garni par un carénage, caractérisée en ce que, le carénage délimite un convergent (C) avec un col (F) communiquant avec celui (16) d'un divergent (D, tandis que le rotor (B) comprend: a) un corps (2) en forme de segment sphérique dont les pôles sont tronqués par des méplats (2a, 2b), parallèles au plan équatorial (Pe) de ce corps, b) au moins deux bouts d'arbre (4 ou 6a, 6b) saillants axialement de chacun des pôles, et c) au moins quatre palettes (8, 108) réparties avec un pas angulaire constant autour du corps (2) et solidaires, chacune, d'un pivot médian (9), chaque pivot étant, d'une part, monté libre en rotation dans un palier (10) disposé dans le plan équatorial du corps, et d'autre part, relié à des moyens moteurs (12) aptes à le faire pivoter entre une position de travail, dans laquelle la palette (8) occupe une position méridienne, et une position d'arrêt, dans laquelle la palette (8) occupe une position équatoriale, et que le logement (E), contenant le rotor et disposé après le col du convergent, est en forme de segment sphérique à pôles tronqués, de rayon (R) centré sur le centre (O) du corps et de valeur égale, au jeu fonctionnel près, à celui du bord extérieur des palettes (8,108), ce logement présentant s'étendant: * en amont du corps (2), jusqu'à sensiblement une tangente à ce corps, parallèle à la direction du fluide quittant le col (F) du convergent, * et, en aval, jusqu'à sensiblement le plan médian longitudinal  1. Installation for converting the energy of a moving fluid comprising at least one module (M) equipped with a rotor (B), driving a shaft (4) and disposed downstream of a tangential convergent (C), the said rotor being mounted to rotate freely in the bearings of a casing furnished with a fairing, characterized in that, the fairing delimits a convergent (C) with a neck (F) communicating with that (16) of a divergent ( D, while the rotor (B) comprises: a) a body (2) in the form of a spherical segment whose poles are truncated by flats (2a, 2b), parallel to the equatorial plane (Pe) of this body, b) at least two ends of the shaft (4 or 6a, 6b) projecting axially from each of the poles, and c) at least four pallets (8, 108) distributed with a constant angular pitch around the body (2) and integral, each, a central pivot (9), each pivot being, on the one hand, mounted to rotate freely in a bearing (10) disposed in the equatorial plane of the body, and on the other hand, r linked to motor means (12) capable of rotating it between a working position, in which the pallet (8) occupies a meridian position, and a stop position, in which the pallet (8) occupies an equatorial position, and that the housing (E), containing the rotor and arranged after the neck of the convergent, is in the form of a spherical segment with truncated poles, of radius (R) centered on the center (O) of the body and of equal value, at play functional near, to that of the outer edge of the pallets (8,108), this housing having extending: * upstream of the body (2), up to substantially a tangent to this body, parallel to the direction of the fluid leaving the neck ( F) from the convergent, * and, downstream, to substantially the longitudinal median plane du corps (2), en formant le col du divergent.  of the body (2), forming the neck of the divergent. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rotor (B) est disposé dans un caisson tubulaire (A) de section transversale rectangulaire dont les parois (17a, 17b), opposées et parallèles à l'axe de rotation du rotor, sont habillées intérieurement et par des parois de carénage pour former: - sur un côté du caisson et avec une paroi (18), une gorge longitudinale (19) à fond arrondi, dont le rayon (R) est similaire à celui du bord extrême des palettes (8,108), - et, sur l'autre côté et avec des parois (20 et 23), e en amont du logement (E) pour le rotor, une cambrure concave (20a) puis convexe (20b) allant jusqu'au bord du logement sphérique (E) en formant un bec (22), définissant le col (F) du divergent, avec la paroi opposée * et en aval de ce logement et avec une paroi (23), un 10 évasement allant du bord de ce logement (E) jusqu'à la  2. Installation according to claim 1, characterized in that the rotor (B) is arranged in a tubular box (A) of rectangular cross section whose walls (17a, 17b), opposite and parallel to the axis of rotation of the rotor , are covered internally and by fairing walls to form: - on one side of the box and with a wall (18), a longitudinal groove (19) with rounded bottom, whose radius (R) is similar to that of the extreme edge pallets (8,108), - and, on the other side and with walls (20 and 23), e upstream of the housing (E) for the rotor, a concave camber (20a) then convex (20b) going up to at the edge of the spherical housing (E) by forming a beak (22), defining the neck (F) of the divergent, with the opposite wall * and downstream of this housing and with a wall (23), a flaring going from the edge from this accommodation (E) to the sortie du caisson (A), en formant le divergent (D).  outlet of the box (A), forming the divergent (D). 3. Installation selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la paroi (23) formant l'évasement du divergent (D) est dans un plan passant sensiblement par l'axe de rotation du rotor (B).  3. Installation according to all of claims 1 and 2, characterized in that the wall (23) forming the widening of the divergent (D) is in a plane passing substantially through the axis of rotation of the rotor (B). 4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le  4. Installation according to claim 1, characterized in that the convergent (C) est équipé d'une vanne guillotine motorisée (28) apte à l'obturer et s'effaçant un espace (G).  convergent (C) is equipped with a motorized guillotine valve (28) capable of closing it and erasing a space (G). 5. Installation selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les parois (17a, 17b) du caisson (A), qui sont 20 perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor (B) vont en se rapprochant l'une de l'autre, en allant de l'entrée du caisson (A) jusqu'au plan médian de celui-ci contenant l'axe de rotation du rotor (B), puis en s'éloignant l'une de l'autre, depuis ce plan jusqu'à la bouche de sortie.  5. Installation according to all of claims 1 and 2, characterized in that the walls (17a, 17b) of the box (A), which are perpendicular to the axis of rotation of the rotor (B) are approaching l 'from one another, going from the inlet of the box (A) to the median plane of the box containing the axis of rotation of the rotor (B), then moving away from one of the other, from this plane to the exit mouth. 6. Installation selon la revendication 1 et l'une quelconque des 25 revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs modules (Ml, M2, Mn) qui, composés chacun d'un caisson (A) et d'un rotor (B) d'axe vertical, sont juxtaposés et/ou superposés dans une structure porteuse (40, 40a), la dite structure étant solidaire d'un plateau circulaire inférieur (42), monté libre en rotation sur un chemin de guidage circulaire (43) et relié à des moyens 30 d'entraînement et de calage en rotation, tandis que les arbres (4) des rotors (B) des modules (Ml, M2, Mn) superposés sont liés en rotation, les uns aux autres et à un arbre de sortie (44) commun.  6. Installation according to claim 1 and any one of claims 2 to 5, characterized in that it comprises several modules (Ml, M2, Mn) which, each composed of a box (A) and a rotor (B) with vertical axis, are juxtaposed and / or superimposed in a support structure (40, 40a), said structure being integral with a lower circular plate (42), mounted to rotate freely on a circular guide path (43) and connected to means 30 for driving and setting in rotation, while the shafts (4) of the rotors (B) of the superimposed modules (Ml, M2, Mn) are linked in rotation, to each other and to a common output shaft (44). 7. Installation selon les revendications 1 et 6, caractérisée en ce que dans chaque module (M) le rotor (B) est lié en rotation à son arbre de 35 sortie (4, 6a, 6b), traversant ou non, avec interposition d'un moyen  7. Installation according to claims 1 and 6, characterized in that in each module (M) the rotor (B) is linked in rotation to its output shaft (4, 6a, 6b), traversing or not, with interposition of 'a way d'entraînement unidirectionnel, tel que crans et cliquets (5a, 5b).  unidirectional drive, such as notches and pawls (5a, 5b). 8. Installation selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce  8. Installation according to claims 1 and 2, characterized in that que la paroi (121) définissant le logement (E) pour le rotor (B) est interrompue, sensiblement à l'opposé de son extrémité juxtaposée au col (F) du convergent (C), pour former l'entrée (60) d'un canal d'aspiration (61) contournant le rotor par l'amont et débouchant dans le convergent (C) , en amont de son col (F) et  that the wall (121) defining the housing (E) for the rotor (B) is interrupted, substantially opposite its end juxtaposed with the neck (F) of the convergent (C), to form the inlet (60) d '' a suction channel (61) bypassing the rotor upstream and opening into the convergent (C), upstream from its neck (F) and par une bouche (62).through a mouth (62). 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le convergent (C) présente en amont du débouché (62) du canal d'aspiration (61) une protubérance convexe (1 19c), orientant le flux de fluide vers ce débouché  9. Installation according to claim 8, characterized in that the convergent (C) has upstream of the outlet (62) of the suction channel (61) a convex protuberance (1 19c), directing the flow of fluid towards this outlet pour accroître l'effet d'aspiration.  to increase the suction effect.
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