LU84702A1 - Systeme de commande du pas cyclique des pales d'une eolienne du type panemone - Google Patents

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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D3/066—Rotors characterised by their construction elements the wind engaging parts being movable relative to the rotor
    • F03D3/067—Cyclic movements
    • F03D3/068—Cyclic movements mechanically controlled by the rotor structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • F05B2260/50—Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F05B2260/504—Kinematic linkage, i.e. transmission of position using flat or V-belts and pulleys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

SYSTEME DE COMMANDE DU PAS CYCLIQUE DES PALES D'UNE EOLIENNE DU TYPE PANEMONE
L'invention concerne un système de commande du pas cyclique des pales d'une éolienne du type panémone, en par-5 ticulier à axe vertical.
Les éoliennes du type panémone à axe vertical ou horizontal sont bien connues. Aussi a-t-on déjà proposé en vue d'améliorer le rendement de ces machines d'ajuster l'angle d'attaque ou pas cyclique des pales d'une éolienne à 10 axe vertical de sorte que l'angle d'attaque se trouve toujours dans la position optimum en tout point sur le chemin parcouru pendant chaque rotation autour de l'axe vertical de l'éolienne. Cependant ces systèmes de commande du pas cyclique des pales ne prennent pas en considération la direc-15 tion variable du vent.
Le but de la présente invention est de fournir un système de commande du pas cyclique pour une éolienne du type panémone qui permet une position optimum de l'angle d'attaque des pales pendant toute leur rotation autour de l'axe, 20 en particulier vertical de l'éolienne. Un autre but est celui de rendre cet ajustage du pas cyclique optimum indépen-demment de la direction du vent.
Selon l'invention ce but est réalisé par un système de commande comprenant une roue centrale, une roue planétaire 25 pour chaque pale fixée à l'axe de rotation de la pale correspondante et un moyen de transmission sans fin pour chaque pale passant autour de la roue centrale et de la roue planétaire de la pale correspondante, le diamètre des roues planétaire étant le double du diamètre de la roue centrale.
30 Une girouette solidaire de la roue centrale rend l'an gle d'attaque des pales optimum pour toute direction du vent.
L'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple ou limitatif avec référence au dessin annexé qui représente d'une façon schématique une projection horizontal d'une ëo-35 lienne du type panémone avec une commande du pas cyclique selon l'invention.
L'éolienne du type panémone comprend un rotor 10 représenté dans le dessin annexé comme comprenant p.ex. six pales A,B,C,D,E,F, montées sous forme de cage d'écureuil au- - 2 - tour de l'axe de rotation, en particulier vertical, de l'éolienne. Chaque pale A-F peut tourner autour d'un axe également vertical logé à ses deux extrémités dans une structure 5 circulaire solidaire de l'axe vertical de l'éolienne et identifiée par le numéro de référence 12.
Dans la figure unique les pales A-F sont représentées pour deux directions du vent différentes identifiées par "VENT 1" et "VENT 2" respectivement, le symbole "noir" de 10 chacune des pales A-F valant pour la direction du vent "VENT 1" et le symbole "blanc" valant pour la direction du vent "VENT 2".
L'ajustage de l'angle d'attaque ou pas cyclique des pales §era maintenant décrit pour la direction du vent "VENT 1" a-15 vec référence à la pale A et vaut pour chacune des pales sur son chemin circulaire du point de la figure où est représentée la pale A, en passant par les différents endroits où sont représentées les pales B à F, pour retourner au point de la pale A.
20 Lorsque le rotor 10 de l'éolienne tourne dans le sens indiqué par la flèche 14, la pale A remonte le vent avec un maître-couple minimum. Dès que la pale A a franchi l'axe xx', elle commence à s'incliner (vers la droite dans le dessin) et subit de la part du vent un effort transversal qui se traduit 25 compte-tenu du bras de levier par un couple moteur sur l'axe de rotation. En position D la pale subit un effort relatif maximum. Sur son chemin imposé par le rotor 10, la pale A continue à s'incliner et tourner pour arriver en A de nouveau dans la position indiquée, après avoir tournée un demi-30 tour sur elle-même sur son déplacement de A par D en A. Des positions intermédiaires sont ^représentées par les pales B à F.
Le mouvement de la pale A qui vient d'être décrit est provoqué par une roue Rg centrale dentée ou crantée montée coax-35 ialement à l'axe de rotor et mobile autour d'elle, une roue planétaire Rp dentée ou crantée montée sur 1'axe de rotation de la pale A et solidaire de celui-ci, et une chaîne 16, Galle ou maritime, ou une courroie 16 dentée, sans fin, qui passe autour de la roue centrale Rg et de la roue planétaire Rp 40 dentée. Le diamètre nominal de la roue planétaire Rp est le - 3 - double du diamètre nominal de la roue centrale R . Ainsi la y vitesse de rotation cyclique des pales est la moitié de la vitesse de rotation de la roue centrale R et du rotor 10.
y 5 La pale A, ainsi que les autres pales B-F, est consti tuée d'un profil mince dont la forme est étudiée pour obtenir une bonne stabilité aérodynamique, surtout lorsque la pale remonte le vent. La forme des pales n'est pas l'objet de 1'invention.
10 Lors de l'assemblage du rotor, les pales A-F doivent prendre les positions relatives qui sont p.ex. représentées en symboles "noir^' sur le dessin, afin que pour la direction du vent "VENT 1", p.ex. la pale D se retrouve dans la position réprésentée de la pale A après une demi révolution du rotor. 15 Tout comme la pale A, les pales B-F sont munies de la même façon d'une roue planétaire R^.
Une girouette G est fixée à la roue centrale R . Lors- y que la girouette est placée dans le lit du vent, au-dessus de l'éolienne, elle oriente la roue centrale en fonction de 20 la direction du vent et pilote ainsi la commande du pas cyclique des pales de manière à obtenir un effort maximum sur les pales.
Tout déplacement angulaire oC de la girouette change l'orientation des pales d'un angle cK/2 dû au rapport des diamè-25 très de la roue centrale R^ et des roues planétaires R^. Ce changement de 11 orientation des pales pour le changement de la direction du vent de "VENT 1" à "VENT 2", c-à-d du déplacement de la girouette G de la position Gl vers la position G2 est représenté dans le dessin par les symboles "blancs" 30 pour les pales. Par cet ajustage l'angle d'attaque des pales est en tout endroit sur leur chemin circulaire autour de l'axe du rotor toujours ajusté de façon optimum pour toute = ' direction du vent.
La commande du pas cyclique décrite peut aussi être uti-*· 35 lisé sur une éolienne à axe horizontal. Dans ce cas il n'y a pas de girouette qui agit sur le pas cyclique, mais elle agira plutôt sur le rotor de façon à placer son axe horizontal toujours perpendiculairement à la direction du vent.
Sans girouette ce fonctionnement, parfait dans la direction 40 des vents dominants et opposés (machine réversible), reste - 4 - correct pour les vents qui s'écartent meme fortement du plan principal.
Un frein de service et de sécurité est réalisé simple-5 ment, sur le moyeu principal, par un frein à tambour, à disque ou à bande.
Les avantages du système de commande du pas cyclique pour éolienne du type panémone et d'une éolienne équipée d'un tel système sont 10 -démarrage par vent très faible -puissance illimitée -encombrement réduit -vitesse de rotation peu élevée -mécanisme d'orientation simple, fiable et peu coûteux 15 -absence de vibrations -bruit de fonctionnement très faible -entretien facile -transmission mécanique directe du couple -transmission électrique directe sans collecteur 20 -pylône de hauteur modérée -pour les machines de puissance élevée, accouplement direct de la roue du générateur de type volant (grand diamètre, faible épaisseur, grand nombre de paires de pôles sur le rotor.

Claims (4)

1. Système de commande du pas cyclique des pales d'une éolienne du type panémone, en particulier à axe vertical, 5 dont les pales peuvent tourner chacune autour d'un axe de rotation propre, caractérisé par une roue (Rg) centrale, une . roue planétaire (Rp) pour chaque pale fixée à l'âxe de rota tion de la pale (A-F) correspondante et un moyen de transmission (16) sans fin pour chaque pale passant autour de la 10 roue centrale et de la roue planétaire de la pale correspondante, et en ce que le diamètre des roues planétaires (Rp) est le double du diamètre de la roue centrale (Rg).
2. Système selon la revendication 1, caractérisé par une 15 girouette solidaire de la roue centrale (Rg).
3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la roue centrale et les roues planétaires ;sont des roues dentées et que le moyen de transmission est une chaîne.
4. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en 20 ce que la roue centrale et les roues planétaires sont des roues crantées et que le moyen de transmission est une courroie crantée. u
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