Dispositif concentrateur de vent, notamment pour éolienne à axe vertical . Wind concentrator device, especially for vertical axis wind turbines.
La présente invention concerne un dispositif concentrateur de vent, notamment bien que non exclusivement pour une éolienne.The present invention relates to a wind concentrator device, in particular although not exclusively for a wind turbine.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION
On connaît, en particulier du document US-B-We know, in particular from document US-B-
6,413,038, une éolienne comportant un arbre monté verti- calement pour tourner sur un bâti et des pales fixées à l'arbre pour entraîner celui en rotation lorsqu'elles sont soumises à l'action du vent. Afin de recueillir l'énergie du vent de façon efficace pour transmettre celle-ci à une pompe ou une génératrice, les pales de l'eolienne sont configurées de façon dissymétrique afin qu'une moitié des pales soit entraînée par le vent, c'est-à-dire descende au vent, tandis que l'autre moitié des pales qui remonte au vent offre une faible résistance à l'écoulement du vent. Plus la dissymêtrie est impor- tante, plus l'énergie recueillie est importante.6,413,038, a wind turbine comprising a shaft mounted vertically to rotate on a frame and blades fixed to the shaft to drive the one in rotation when they are subjected to the action of the wind. In order to efficiently collect wind energy to transmit it to a pump or generator, the blades of the wind turbine are configured asymmetrically so that half of the blades are driven by the wind. ie downwind, while the other half of the blades going upwind offers little resistance to wind flow. The greater the dissymmetry, the greater the energy collected.
On connaît également du document US-A-1, 586, 914 un dispositif concentrateur de vent comportant des panneaux verticaux qui convergent vers une éolienne à axe vertical . Pour éviter un risque de concentration trop forte du vent et de rupture du concentrateur de vent et de l'eolienne en cas de vent violent il est possible de refermer les panneaux autour de l'eolienne. Toutefois en cas de montée brutale du vent, celui-ci risque de détériorer l'installation avant que les panneaux aient pu être refermés.Document US-A-1, 586, 914 also discloses a wind concentrator device comprising vertical panels which converge towards a wind turbine with a vertical axis. To avoid the risk of excessive wind concentration and breakage of the wind concentrator and the wind turbine in the event of strong wind, the panels can be closed around the wind turbine. However, in the event of a sudden rise in the wind, it risks damaging the installation before the panels have been able to be closed.
OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de concentrer l'énergie du vent sans toutefois augmenter la concentration du vent dans des proportions risquant de détériorer
le dispositif concentrateur de vent ou l'élément à ventiler.OBJECT OF THE INVENTION An object of the invention is to concentrate the energy of the wind without, however, increasing the concentration of the wind in proportions liable to deteriorate. the wind concentrator or the element to be ventilated.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose, selon l'invention, un dispositif concentrateur de vent comportant au moins deux panneaux verticaux convergents vers un élément à ventiler, chaque panneau comportant des bras supports sur lesquels des volets sont montés pour pivoter autour d'un axe, de préférence horizontal, quelle que soit la direction du vent par rapport aux volets et sont rappelés, de préférence par gravité, dans un plan délimité par les bras supports sans être bloqués dans ce plan.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION With a view to achieving this aim, there is proposed, according to the invention, a wind concentrating device comprising at least two vertical panels converging towards an element to be ventilated, each panel comprising support arms on which flaps are mounted to pivot about an axis, preferably horizontal, whatever the direction of the wind relative to the flaps and are recalled, preferably by gravity, in a plane delimited by the support arms without being blocked in this plane.
Ainsi, la convergence des panneaux tend à assu- rer une concentration du vent vers l'élément à ventiler et chaque volet prend une position d'équilibre qui est fonction de la puissance du vent qu'il reçoit, le volet s'escamotant d'autant plus que le vent est plus fort de sorte que les volets assurent automatiquement une régula- tion de la compression du vent et laissent celui-ci s'échapper lorsque le taux de compression maximum supportable est atteint.Thus, the convergence of the panels tends to ensure a concentration of the wind towards the element to be ventilated and each shutter takes an equilibrium position which is a function of the power of the wind which it receives, the shutter retracting from the more so the wind is stronger so that the flaps automatically regulate the compression of the wind and let it escape when the maximum bearable compression rate is reached.
Selon une version avantageuse de l'invention, les volets sont équipés de contrepoids. Il est ainsi pos- sible d'adapter le taux de compression maximum obtenu par le dispositif selon l'invention en fonction du site dans lequel le dispositif concentrateur de vent est implanté.According to an advantageous version of the invention, the flaps are equipped with counterweights. It is thus possible to adapt the maximum compression ratio obtained by the device according to the invention according to the site in which the wind concentrator device is installed.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le dispositif concentrateur de vent comporte des panneaux régulièrement répartis autour de l'élément à ventiler. Ainsi, quelle que soit la direction prise par le vent, les panneaux au vent par rapport à l'élément à ventiler forment un angle inférieur ou égal à 90° par rapport à la direction du vent tandis que les panneaux sous le vent par rapport à l'élément à ventiler forment
un angle supérieur ou égal à 90° par rapport à la direction du vent de sorte que les panneaux au vent assurent une concentration du vent tandis que les panneaux sous le vent assurent une décompression favorisant un écoulement du vent à travers l'élément à ventiler.According to another advantageous aspect of the invention, the wind concentrator device comprises panels regularly distributed around the element to be ventilated. Thus, whatever the direction taken by the wind, the windward panels relative to the element to be ventilated form an angle less than or equal to 90 ° relative to the wind direction while the leeward panels relative to the element to be ventilated form an angle greater than or equal to 90 ° relative to the wind direction so that the windward panels ensure a concentration of the wind while the leeward panels provide a decompression promoting a flow of the wind through the element to be ventilated.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention en relation avec un dispositif concentrateur de vent disposé autour d'une éolienne montée pour tourner autour d'un axe vertical, les panneaux sont disposés pour former par rapport à une direction radiale de l'eolienne un angle en direction inverse du sens de rotation de l'eolienne. Ainsi une partie accrue du vent est concentrée vers la partie utile de l'eolienne.According to another advantageous aspect of the invention in connection with a wind concentrator device arranged around a wind turbine mounted to rotate about a vertical axis, the panels are arranged to form with respect to a radial direction of the wind turbine angle in opposite direction to the direction of rotation of the wind turbine. Thus an increased part of the wind is concentrated towards the useful part of the wind turbine.
Selon encore un autre aspect avantageux de l'invention, les panneaux sont montés pour pivoter autour d'axes verticaux. Il est ainsi possible de modifier à volonté le taux de compression du vent .According to yet another advantageous aspect of the invention, the panels are mounted to pivot around vertical axes. It is thus possible to modify at will the compression ratio of the wind.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention en référence aux figures ci-jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une vue de dessus schéma- tique du dispositif concentrateur de vent selon l'invention, monté autour d'une éolienne, la figure 2 est une vue en perspective partielle d'un panneau formant le dispositif concentrateur de vent selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTIONBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of a particular non-limiting embodiment of the invention with reference to the attached figures among which: FIG. 1 is a schematic top view of the wind concentrator device according to the invention, mounted around a wind turbine, FIG. 2 is a partial perspective view of a panel forming the wind concentrator device according to the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
En référence aux figures, le dispositif concentrateur de vent selon l'invention est illustré en relation avec une éolienne 1 adaptée à tourner autour d'un axe vertical 2 et comportant à cet effet des pales verti- cales 15 qui ont été représentées selon des tirets épais
incurvés bien que l'eolienne puisse avoir toute structure permettant à l'eolienne d'être entraînée en rotation dans un sens mentionné par une flèche sur la figure, sous l'effet du vent dont la direction est illustrée par des flèches en trait épais sur la figure.With reference to the figures, the wind concentrator device according to the invention is illustrated in relation to a wind turbine 1 adapted to rotate around a vertical axis 2 and comprising for this purpose vertical blades 15 which have been shown in dashes thick curved although the wind turbine can have any structure allowing the wind turbine to be driven in rotation in a direction mentioned by an arrow in the figure, under the effect of the wind whose direction is illustrated by arrows in thick line on the figure.
Le dispositif concentrateur de vent selon l'invention comporte des panneaux 3 montés pour pivoter sur des poteaux verticaux 4 adjacents à la périphérie de l'eolienne 1. Chaque panneau 3 comporte des bras supports horizontaux 5 montés pour pivoter sur les poteaux 4 par des manchons 6, et reliés entre eux par des entretoises verticales 7. Les bras supports 5 et les entretoises 7 sont par exemple constitués de tubes en acier soudés les uns aux autres pour former des cellules rectangulaires. Un volet 8, réalisé par exemple à partir d'une plaque de po- lyéthylène est monté dans chaque cellule et est fixé pour pivoter librement autour du bras support 5 correspondant par des brides 9 qui s'étendent à cheval sur les bras supports et sont fixées aux volets 8 par des moyens appropriés tels que des boulons ou des rivets traversant les brides et les volets. Afin de permettre un pivotement silencieux des volets 8 sur les bras supports 5, les brides sont de préférence réalisées à partir d'une plaque de polyéthylène mise en forme.The wind concentrator device according to the invention comprises panels 3 mounted to pivot on vertical poles 4 adjacent to the periphery of the wind turbine 1. Each panel 3 has horizontal support arms 5 mounted to pivot on the poles 4 by sleeves 6, and interconnected by vertical spacers 7. The support arms 5 and the spacers 7 are for example made of steel tubes welded to each other to form rectangular cells. A flap 8, made for example from a polyethylene plate is mounted in each cell and is fixed to pivot freely around the corresponding support arm 5 by flanges 9 which extend astride the support arms and are fixed to the flaps 8 by suitable means such as bolts or rivets passing through the flanges and the flaps. In order to allow silent pivoting of the flaps 8 on the support arms 5, the flanges are preferably made from a shaped polyethylene plate.
Dans le mode de réalisation préféré illustré, les volets 8 sont en outre équipés de contrepoids 10 dont le poids et la distance par rapport au bras support 5 sont déterminés en fonction du site pour adapter la force de rappel des volets 8 vers leur position verticale.In the preferred embodiment illustrated, the flaps 8 are further equipped with counterweights 10 whose weight and distance from the support arm 5 are determined according to the site to adapt the return force of the flaps 8 to their vertical position.
Dans le mode de réalisation illustré, les panneaux 3 sont en outre reliés les uns aux autres par des câbles 11 et l'un des panneaux 3 est relié par un câble 12 à un tambour 13 accouplé à un moteur de commande 14. Si nécessaire, en particulier pour des panneaux 3 de
grande dimension, on peut prévoir de supporter les panneaux 3 par des roues prenant appui sur un chemin de roulement .In the illustrated embodiment, the panels 3 are further connected to each other by cables 11 and one of the panels 3 is connected by a cable 12 to a drum 13 coupled to a control motor 14. If necessary, especially for panels 3 of large dimension, one can provide for supporting the panels 3 by wheels bearing on a raceway.
Dans le mode de réalisation illustré, le dispo- sitif comporte huit panneaux 3 régulièrement répartis autour de l'eolienne 1 et dans la position illustrée les panneaux 3 sont disposés pour former un angle A de 45° en direction inverse du sens de rotation de l'eolienne par rapport à une direction radiale passant par le poteau 4 correspondant au panneau 3 considéré. On notera sur la figure 1 que le panneau 3 correspondant à une direction radiale perpendiculaire à la direction du vent se trouve ainsi disposé à 45° par rapport au vent, de sorte qu'au lieu de constituer un obstacle perpendiculaire au vent, il participe au contraire à une déviation du vent vers l'eolienne. On obtient ainsi une exploitation maximale de la force du vent. Pour obtenir cette exploitation maximale du vent avec un dispositif concentrateur de vent comportant un nombre différent de panneaux, ceux-ci sont de préférence disposés pour former avec la direction radiale un angle A ayant une valeur obtenue en divisant un tour complet par le nombre de panneaux. Pour un angle exprimé en degrés, la valeur de l'angle sera donc obtenue en divisant 360 par le nombre de panneaux. L'écoulement du vent est illustré sur la figureIn the illustrated embodiment, the device comprises eight panels 3 regularly distributed around the wind turbine 1 and in the illustrated position the panels 3 are arranged to form an angle A of 45 ° in the opposite direction to the direction of rotation of the 'wind turbine with respect to a radial direction passing through the pole 4 corresponding to the panel 3 considered. Note in Figure 1 that the panel 3 corresponding to a radial direction perpendicular to the wind direction is thus arranged at 45 ° to the wind, so that instead of constituting an obstacle perpendicular to the wind, it participates in contrary to a deflection of the wind towards the wind turbine. This gives maximum exploitation of the force of the wind. To obtain this maximum exploitation of the wind with a wind concentrating device comprising a different number of panels, these are preferably arranged to form with the radial direction an angle A having a value obtained by dividing a complete revolution by the number of panels . For an angle expressed in degrees, the value of the angle will therefore be obtained by dividing 360 by the number of panels. The wind flow is illustrated in the figure
1 par des traits mixtes montrant que le vent est ainsi concentré vers la partie de l'eolienne utile à la transformation de l'énergie du vent en une force de rotation appliquée à l'eolienne. On notera à ce propos qu'il est possible de réguler la quantité de vent déviée vers l'eolienne par les panneaux 3 en agissant sur le moteur 14 pour faire varier l'angle des panneaux 3 par rapport à une direction radiale correspondante de l'eolienne. En particulier, dans le mode de réalisation illustré, il est possible de ramener cet angle à une valeur quasiment
nulle en enroulant le câble 12 sur le tambour 13. La quantité de vent concentrée vers l'eolienne dépend donc à la fois de l'angle formé par les panneaux 3 et de la position d'équilibre prise par les volets 8 sous l'effet du vent. En pratique le poids et la disposition des contrepoids seront de préférence réglés une fois pour toutes en fonction de la vitesse moyenne du vent sur le site considéré, et la quantité de vent recueilli sera réglée en faisant varier l'orientation des panneaux 3. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications1 by mixed lines showing that the wind is thus concentrated towards the part of the wind turbine useful for transforming wind energy into a rotational force applied to the wind turbine. It will be noted in this connection that it is possible to regulate the amount of wind deflected towards the wind turbine by the panels 3 by acting on the motor 14 to vary the angle of the panels 3 relative to a corresponding radial direction of the wind turbine. In particular, in the illustrated embodiment, it is possible to reduce this angle to an almost value zero by winding the cable 12 on the drum 13. The amount of wind concentrated towards the wind turbine therefore depends both on the angle formed by the panels 3 and on the equilibrium position taken by the flaps 8 under the effect the wind. In practice, the weight and arrangement of the counterweights will preferably be adjusted once and for all according to the average wind speed on the site in question, and the amount of wind collected will be adjusted by varying the orientation of the panels 3. Of course , the invention is not limited to the embodiment described and it is possible to add variants without departing from the scope of the invention as defined by the claims
En particulier, bien que le dispositif concentrateur de vent selon l'invention ait été décrit en association avec une éolienne, le dispositif selon l'invention pourra également être disposé autour d'un élément à ventiler quelconque, par exemple un hangar à murs ajourés dont on souhaite assurer la ventilation. Bien que l'invention ait été décrite avec des panneaux régulièrement répartis autour de l'élément à ventiler, ce qui permet de recueillir une quantité constante de vent quelle que soit la direction du vent, il est également possible pour les sites où le vent a des directions privilégiées, de réaliser le dispositif selon l'invention avec un nombre plus limité de panneaux disposés en amont de l'élément à ventiler par référence aux directions privilégiées du vent.In particular, although the wind concentrator device according to the invention has been described in association with a wind turbine, the device according to the invention may also be arranged around any element to be ventilated, for example a hangar with openwork walls, we want to provide ventilation. Although the invention has been described with panels regularly distributed around the element to be ventilated, which makes it possible to collect a constant amount of wind regardless of the wind direction, it is also possible for sites where the wind has preferred directions, to produce the device according to the invention with a more limited number of panels arranged upstream of the element to be ventilated by reference to the preferred directions of the wind.
Bien que le dispositif selon l'invention ait été illustré avec des panneaux montés pour pivoter sur les poteaux 4 et reliés entre eux pour permettre une modification simultanée de l'orientation de tous les panneaux, on pourra monter les panneaux dans une position fixe, ou au contraire supprimer la liaison entre les panneaux et assurer un réglage individuel de l'orientation de chacun
des panneaux, ce qui permet alors de les incliner tous selon une direction proche de la direction du vent lorsque celui-ci est très fort.Although the device according to the invention has been illustrated with panels mounted to pivot on the posts 4 and connected together to allow a simultaneous modification of the orientation of all the panels, the panels can be mounted in a fixed position, or on the contrary remove the connection between the panels and ensure an individual adjustment of the orientation of each panels, which then makes it possible to tilt them all in a direction close to the direction of the wind when it is very strong.
Bien que dans le mode de réalisation illustré les volets 8 soient montés pour pivoter sur un axe horizontal et soient rappelés par gravité, on peut prévoir de monter les volets 8 sur un axe vertical et de les rappeler de façon élastique dans le plan délimité par les bras supports 5.
Although in the illustrated embodiment the flaps 8 are mounted to pivot on a horizontal axis and are recalled by gravity, provision may be made to mount the flaps 8 on a vertical axis and to recall them resiliently in the plane delimited by the support arms 5.