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INSTALLATION EOLIENNE AVEC AUBES TOTALEMENT OU PARTIELLEMENT REGLABLES
SUR LEUR AXE LONGITUDINAL ET DISPOSITIF AUXILIAIRE DE
DEMARRAGE.
L'invention a trait à une installation éolienne avec aubes totalement ou partiellement réglables sur leur axe longitudinal, en vue du réglage de la puissance, et avec dispositif auxiliaire de démarrage. Il est déjà connu, en particulier dans les installations éoliennes à course rapide, de régler sur leur axe longitudinal, les aubes ou leurs parties, selon le nombre de tours ou selon le moment aérodynamique agissant sur elles, en vue du réglage de la puissance, les aubes étant mises en rotation le plus souvent au moyen d'un régulateur centrifuge chargé par ressort, lors du dépassement d'un nombre de tours théorique de la roue éolienne, dans le sens d'une dimi- nution de l'angle d'incidence, pour que la roue éolienne regoive une puis- sance limitée du vent.
De plus, on connaît déjà, également, des dispositifs auxiliaires de démarrage destinés à mettre en fonctionnement des roues éolien- nes à course rapide lors de vitesses du vent pour lesquelles le moment de dé- marrage relativement petit des aubes étroites et se présentant très défavora- blement à l'arrêt ne suffit pas encore, dans leur position de fonctionnement, pour vaincre la résistance au démarrage.
A cet effet, on a, jusqu'ici, en gé- néral, dans les installations produisant du courant, commandé le générateur électrique, normalement actionné par la roue éolienne, par une source de cou- rant extérieure,telle qu'un moteuro Ce "lancement"' électrique de la roue éo- lienne est toutefois limité aux installations productrices de courant et né- cessite en outre, pour un travail tout à fait automatique, des systèmes de connexion relativement compliqués et, par conséquent, également très sujets à dérangements.
C'est pourquoi on a également déjà proposé d'augmenter le
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moment de démarrage par un réglage automatique des aubes à un angle d'avance plus favorable, la roue étant à l'arrêt, auquel cas 1 amenée à la position de fonctionnement devait s'effectuer au moyen d'un régulateur centrifuge spé- cial. Ce moyen proposé, qui parait relativement simple, n'est cependant qu'à peine applicable car les efforts disponibles du régulateur sont trop petits, dès le commencement de la rotation de la roue éolienne, pour vaincre les ef- forts de frottement.
Le but de l'invention est d'améliorer, par voie mécanique, le démarrage automatique d'installations éoliennes à coefficient de course ra- pide élevé et avec aubes réglables, en vue de la limitation de la puissance, de préférence au moyen d'un régulateur centrifuge. Dans de telles installa- tions éoliennes se présente notamment la difficulté particulière due au fait que les aubes, pour le démarrage, doivent être déplacées dans le même sens de rotation que celui dans lequel elles sont déplacées, lorsque le nombre de tours théorique est atteint, par le régulateur, à l'encontre d'un ressort de régulateur.
Selon l'invention, ce mouvement inverse est obtenu à l'aide d'un ressort à tension préalable agissant à l'encontre de l'effort du res- sort de régulateur normal, ressort à tension préalable qui est tendu automa- tiquement lorsque l'installation est en marche - de préférence au moyen d'un dispositif actionné par une force auxiliaire - et qui, de ce fait, n'agit pas sur le réglage des aubes.
Grâce à cette conformation du moyen auxiliaire de démarrage, les aubes sont, lorsque la roue éolienne est à l'arrêt, auto- matiquement amenées par pivotement à la position de démarrage et, dès les premiers tours de la roue éolienne, progressivement à leur position de fonc- tionnement, position de laquelle, lorsque le nombre de tours théorique est atteint, elles sont réglées de nouveau à une faible puissance, par exemple par un régulateur centrifuge.
Comme agent auxiliaire pour la tension du ressort de démarra- ges on emploie avantageusement, selon l'invention, un liquide pouvant être mise sous pression par la roue éolienne en marche, liquide qui agit sur un cylindre de travail, en passant par une conduite d'amenée ayant une non-étan- chéité définie. De cette façon, il est possible, en appliquant les lois con- nues de l'hydraulique, de vaincre la force de tension préalable du ressort de démarrage, très considérable par exemple dans le cas d'un accouplement fixe avec la tige du régulateur et le ressort du régulateur, en employant une pompe foulante relativement petite et ne nécessitant que de faibles ef- forts d'actionnement, pompe qui travaille sur un cylindre de travail avec une surface de piston sensiblement plus grande et/ou une course plus grande.
Lorsque l'amenée d'agent sous pression est suspendue, la roue éolienne étant à l'arrêt, l'agent sous pression est chassé du cylindre de travail par le ressort de démarrage tendu, en raison de la non-étanchéité définie, les au- bes étant alors ramenées à la position de démarrage.
Pour réduire le temps nécessaire pour le réglage des aubes à la position de démarrage, à partir de l'arrêt de la roue éolienne et de l'a- menée d'agent sous pression ainsi interrompue, il s'est avéré particulière- ment avantageux de prévoir la non-étanchéité définie dans la conduite d'ame- née de l'agent sous pression au cylindre de travail, grâce à un "relais hy- draulique", avec modification automatique de la section de passage en fonc- tion du temps.
-Comme liquide constituant l'agent de pression, on utilise avan- tageusement l'huile servant en même temps à lubrifier les parties rotatives dans la tête de l'installation éolienne, si bien qu'aucun agent additionnel n'est nécessaire.
Si, dans ce cas, l'ouverture d'aspiration de la conduite me- nant à la pompe à agent sous pression est prévue à hauteur du niveau d'huile au moins nécessaire dans le mécanisme, le dispositif auxiliaire de démarra- ge conforme à l'invention donne en même temps une sécurité tout à fait auto- matique contre tout fonctionnement de l'installation sans remplissage d'hui- le suffisant dans le mécanisme, puisque les aubes restent constamment dans la position de démarrage pour un niveau d'huile trop bas, de sorte que la
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roue éolienne n'arrive pas à son nombre de tours nécessaire pour fournir une puissance notable. --
Enfin;
, il entre dans le cadre de l'invention de prévoir une soupape de réglage se trouvant en communication avec l'espace du cylindre' de travail réservé à 1"agent sous pression et susceptible d'être actionnée de préférence suivant la vitesse du vent - par exemple par un élément sensi- ble à la pression dynamique. De cette manière le dispositif de démarrage auxiliaire peut additionnelle-ment être utilisé également pour le réglage au- tomatique des aubes de la roue éolienne à une puissance moindre, dans le cas de vitesses excessives du vent, ce réglage pouvant être effectué soit simple- ment par le ressort de démarrage déchargé, jusqu'à la position de démarrage, soit par déviation du liquide sous pression également jusque la pleine po- sition de voilure dés aubes, le moment de rotation disparaissant.
Au dessin ci-annexé, on trouvera, dans trois figures, un exemple de mise en oeuvre de l'invention.
La figure 1 donne une représentation schématique de la tête dune installation éolienne avec le dispositif de démarrage auxiliaire con- forme à l'invention, et les figures 2 et 3 montrent deux coupes à travers le relais hydraulique, dans la conduite d'amenée de l'agent sous pression, à échelle accrue par rapport à celle de la figure 1, avec des positions différentes du piston de commande.
A la figure 1, 1 désigne la roue éolienne, dont trois aubes, 2, 2' et 2" sont montées à rotation sur les axes longitudinaux 3, 3' et 3" des aubes. La roue éolienne 1 commande, par l'intermédiaire d'un arbre creux 4 et d'un mécanisme à roues dentées à deux étages,5, 6, 7, 8, un générateur 9, pour la production d'énergie électrique.
Sur l'arbre de commande 10 du mécanisme est prévu un régulateur centrifuge 11, qui, par l'intermédiaire d'une tige de régulateur 12, traversant l'arbre creux 4 de la roue éolienne, d'une étoile de direction 13 et de biellettes de commande 14, 14' et 14", règle des aubes 2, 2' et 2" de la roue éolienne, lorsque le nombre de tours théorique est dépassé, à rencontre d'un ressort de régulateur 15, incorporé à l'arbre de la roue éolienne.
De plus,par l'intermédiaire d'un levier inverseur 16, monté dans le boîtier, le dispositif auxiliaire de démarrage 17 se trouve en rap- port d'action avec la tige de régulateur 12. Ledit dispositif 17 contient un ressort hélicoïdal 18, dont la tension préalable agit à lencontre de l'ef- fort du ressort normal du régulateur 15.
Par l'interposition d'un joint à glissement dans la tige d'actionnement, l'influence du ressort de régulateur sur le ressort auxiliaire de démarrage peut éventuellement, cependant, être interrompue complètement,les efforts d'actionnement nécessaires et, par suite, également les dimensions du dispositif auxiliaire de démarrage pouvant être réduits de fagon conformée Le cylindre de travail contient en outre une tige de piston 19, avec un piston 20, guidé de façon étanche dans le cylin- dre.
L'arbre de renvoi 21 du mécanisme à roues dentées 5 à 8 commande, par l'intermédiaire d'un excentrique 22, une pompe à huile 23, qui aspire de l'hui- le du réservoir à huile du mécanisme à roues dentées, par une conduite d'as- piration 24, et qui chasse l'agent sous pression dans le cylindre 17,par une conduite sous pression 25, comprenant un relais hydraulique 26, si bien que le piston 20 continue à comprimer le ressort de démarrage auxiliaire 18 et laisse par conséquent prendre aux aubes 2 à 2" la position de fonctionne- ment, en direction de l'effort du ressort de régulateur 15.
Les figures 2 et 3 représentent, à plus grande échelle et en coupé, une forme de réalisation, donnée à titre d'exemple., du relais hydrau- lique 26. L'huile sous pression venant de la pompe pénètre dans ce relais par la tubulure 27 et pousse un piston de commande 28, à l'encontre d'un res- sort hélicoïdal 29, de la position représentée en 28', en pointillé, à la figure 2, vers la position représentée en traits pleins en 28 à la même fi- gure, position pour laquelle le piston de commande libère la conduite 30
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d'admission vers le cylindre de travail.
Lorsque l'amenée d'huile sous pression cesse, un équilibre de pression s'établit aux deux côtés du piston de commande se trouvant dans la position 28, si bien que le ressort 29 préalablement tendu, déplace lentement le piston guidé avec un faible '.jeu dans le bottier 31 vers la position 28', pour laquelle un passage libre est ouvert de la conduite de raccordement 30 avec le cylindre de travail à la conduite de retour 32, de sorte que le ressort de démarrage auxiliaire 18 fait tourner les pales de façon accélérée vers la position de démarrage.- Aussitôt que le piston 20, dans le cylindre de travail 17, a atteint sa po- sition extrême, il est poussé par la pression croissante vers la position 28" (figure 3) , pour laquelle l'huile que la pompe à huile 23 a continué à fournir s'écoule dans la conduite de retour 32.
Au cylindre de travail 17 est encore prévue une autre soupape, 35,qui est actionnée par un élément sensible à la pression dynamique, le disque 36, en fonction de la pression du vent, et qui, lorsqu'une vitesse déterminée du vent a été dépassée, pro- voque un réglage des aubes à une puissance moindre par le ressort auxiliai- re de démarrage. Le disque 36, qui, lorsque le vent s'arrête, pend vertica- lement, pivote, lorsque la vitesse du vent augmente, sur un axe de rotation 37, progressivement, en direction d'une position horizontale, à l'encontre de son propre poids,sous l'effet de la pression dynamique agissant sur sa surface.
La soupape 35, actionnée par ce disque, est, dans ce cas, réglée de telle façon que, pour une vitesse de vent de 18m./sec. par exemple, elle ouvre un passage de l'espace sous pression 38 du cylindre de travail 17 vers une conduite de retour 39 menant à l'espace réservé à l'huile, après quoi le ressort auxiliaire de démarrage 18 règle les aubes à une puissance infé- rieure.
REVENDICATIONS.
1. Installation éolienne avec aubes totalement ou partielle- ment réglables sur leur axe longitudinal, pour le réglage de la puissance, et un dispositif auxiliaire de démarrage, caractérisée par le fait que le dispositif auxiliaire de démarrage se compose d'un ressort (18), préalable- ment tendu, agissant à l'encontre de l'effort du ressort de régulateur nor- mal (15), et d'un dispositif de tension (17, 20), pour le ressort (18), ac- tionné par l'installation en marche, de préférence par une force auxiliaire.