BE1019272A3

BE1019272A3 - Moteur eolien ou hydraulique a cone de divergence.

Info

Publication number: BE1019272A3
Application number: BE2010/0213A
Authority: BE
Original assignee: Miele Antonio
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2012-05-08

Abstract

Le monteur à cône (C) de divergence transforme de façon optimisée l'énergie cinétique du flux gazeux (R) ou liquide arrivant dans son aire d'action (S) en énergie rotative qui peut être exploitée par tout système y accouplé (G). Son originalité réside en deux points essentiels: 1) Son nez-cône de divergence (C) qui dévie tout le flux (R) vers sa couronne d'aubes (A). 2) Ses aubes (A) ont leur surface active éloignée de l'axe de rotation (X). Ces deux caractéristiques lui confèrent couple important, vitesse soutenue, rendement stable et exploitabilité plus élargie à la diversité des vitesses de fluide. Le système rend aussi plus plausible la réalisation d'éoliennes pour particuliers.

Description

Moteur éolien ou hydraulique à cône de divergence.

DESCRIPTION (fig. 1 et 2) 1 Le moteur éolien ou hydraulique à cône de divergence(C), que nous appellerons Conturbine pour la clarté de la description, peut utiliser comme source d'énergie tout fluide en mouvement dans le flux duquel il sera placé, avec son nez-cône(C) faisant face à l'écoulement de ce fluide. Son domaine d'application est donc celui de la transformation de 5 l'énergie cinétique linéaire d'un fluide en énergie rotative pouvant être exploitée soit, tout simplement, par un générateur électrique, soit par tout autre système pouvant utiliser sa puissance disponible à son arbre auquel il sera accouplé. Pour cette description, nous considérerons comme source d'énergie le vent, donc de l'air en mouvement, qui sera sans doute l'application la plus fréquemment mise en œuvre.

10 Actuellement les turbines ou moteurs éoliens les plus utilisés ont, comme éléments créant leur couple, des pales dont le profil prend source pratiquement sur l'arbre de rotation et qui balayent de toute leur longueur le rayon d'action du système, ce qui présente le désavantage que les écarts de vitesses linéaires d'une extrémité à l'autre de ces pales sont extrêmement grands et ont un effet de distorsion du rendement sur leur longueur, qui est 15 généralement grande et qui, par ailleurs, les rend relativement vulnérables aux pressions fortes de l'air(ou fluide).

De plus, pour obtenir une vitesse exploitable, ces systèmes actuels sont conçus le plus souvent avec un nombre réduit de pales, ce qui présente l'inconvénient de n'exploiter que très partiellement le flux continu du fluide, et cela est vérifiable par le taux relativement 20 faible de dépression à l'aval de ces systèmes, taux de dépression qui est bien plus important à l'aval d'une Conturbine ou moteur à cône de diversion.

La Conturbine peut être comparée à un entonnoir inversé (fig. 1 et 2 ; C) muni d'aubes périphériques ( A) vers lesquelles est dévié, et donc concentré, tout l'air(R ou fluide) arrivant dans son aire d'action(S). Cette conception envoie un flux plus dense(Zs ) que l'air ambiant(R) 25 vers les aubes, qui se trouvent ainsi dans une zone de surpression(Zs ) qui applique une force qui lui est proportionnelle sur la face avant des aubes.

On notera ici les deux caractéristiques déterminantes suivantes : - la distance relativement importante de toute la surface active des aubes(A) par rapport à l'axe de rotation(X), et donc leur moment d'inertie important, ce qui signifie couple 30 important qui en découle. De plus, cette situation feit aussi que le rendement des aubes est peu influencé par les différentes vitesses du vent car la vitesse linéaire en tous points des aubes, présente très peu de différentiels.

-la « surpression »(Zs) obtenue en zone amont des aubes imprimera à ces dernières une vitesse supérieure à ce qu'elle serait si elles étaient simplement dans le flux d'air naturel.

35 Ces deux caractéristiques, à eHes seules, rendent la Conturbine imparable d'efficacité, car il est évident que couple important conjugué à vitesse soutenue donnent une puissance importante... et c'est bien là le but recherché dans l'exploitation de l'énergie d'un fluide !

Par ailleurs, la dépression en aval du système, qui peut être assimilé à une barrière constante captant la totalité du flux d'air arrivant dans son rayon d'action, est très importante, ce qui 40 est un facteur significatif de la capacité de la Conturbine à « extraire » fortement l'énergie au flux de fluide. Ceci rend beaucoup plus plausible la réalisation d'unités à usage de particuliers car l'encombrement requis sera moindre et la robustesse intrinsèque due aux dimensions relativement petites des aubes et à la pièce maîtresse qui est un cône, élément auto rigide, seront des données rassurantes.

45 La Conturbine n'exclut pas une complexification consistant à rendre les aubes positionnables (jusqu'à la mise en drapeau) par un système centralisé sur l'arbre (système non représenté ici) car son « dos » en forme de disque est un support idéal pour un tel système rayonnant de l'axe vers les aubes.

La figure 1 montre une version non restrictive de la Conturbine en vue de plan où l'on peut 50 constater que la ceinture d'aubes(A) est bien périphérique et que, donc, le couple produit par cet ensemble sera important du fait de l'importance du bras de levier de chaque aube dont toute la surface active est éloignée de l'axe de rotation.

La figure 2 (vue en élévation) rend compte de l'effet du nez-cône(C) qui dévie tout le flux d'air (R, ou fluide) vers la couronne d'aubes(A) où elle crée une zone de surpression (Zs) qui 55 imprimera à ces dernières une vitesse supérieure à celle qu'elles acquerraient par la seule vitesse du flux ambiant. Dans la présentation de cette figure (fig. 2), une génératrice électrique (G) est prise comme exemple d'exploitation de la Conturbine dont le palier-support est ici fixé sur un bras (B) qui déporte l'ensemble par rapport à l'axe (D) d'orientation pour obtenir une mise naturelle de la Conturbine nez fece au vent (R, ou fluide).

Claims

5 Ce moteur est caractérisé par son principe qui consiste à dévier par son nez-cône tout le flux de fluide qu'il reçoit vers des aubes périphériques qui profitent ainsi d'un flux densifié tout en ayant un moment d'inertie maximum pour produire un couple maximum. Les revendications essentielles sont donc :
1. Conception en forme de cône muni d'aubes périphériques ; tout l'air arrivant dans son 10 rayon d'action est dévié vers la ceinture d'aubes qui se trouvent ainsi en zone de surpression, ce qui en dope la vitesse et le couple.
2. Toute la surface active des aubes est située loin de l'axe de rotation ; cela optimise le couple, uniformise le rendement et le système s'en trouve capable d'exploiter au mieux les diverses vitesses du vent. 3) 15 Rigidité intrinsèque du système, dont la pièce maîtresse, conique, est géométriquement auto rigide, surtout si, de plus, elle est assortie d'une base en forme de disque. Cette robustesse est complémentée par la dimension relativement petite des aubes qui ne craignent donc pas les pressions importantes.
4. Ce système admet un nombre d'aubes éventuellement considérable, ce qui peut être un 20 atout pour créer une démultiplication de vitesse pour vents forts tout en les exploitant au maximum par le couple important produit dans ce choix.
5. Le système n'exclut pas une éventuelle complexification visant à agir sur l'orientation des aubes afin de l'adapter à la vitesse ou d'en réduire la prise au vent (flux), car une base en forme de disque est un support idéal pour faire « rayonner » vers des aubes (rendues 25 mobiles pour ce cas) une commande centralisée sur l'axe de la Conturbine.
6. Sa simplicité de conception de base et son caractère performant rendent plus plausibles des réalisations à usage de particuliers.