Une petite éolienne de jardin


Du soin apporté à la réalisation dépendent les performances mais un débit de 1000 litres sur 24 heures pour une brise établie est un minimum.


J'ai souhaité fabriquer une petite éolienne qui se contente d'une structure légère, mais qui soit capable de puiser l'eau à 4 ou 5 mètres et qui ait un débit acceptable.
D'abord séduit par la pompe VALDES où l'on transmet 
le mouvement rotatif directement de la turbine à la pompe au fond du puit, j'ai abandonné car on allait vers une machine de trop  grande taille incompatible avec un forage de petit
 diamètre.
Le choix d'une petite turbine donne la possibilité de monter en vitesse et d'avoir des performances honorables.

le projet



J'ai essayé de simplifier autant que possible, tant pour le coût que pour la facilité de réalisation et la fiabilité.
J'ai donc opté pour:
-Une pompe volumétrique immergée, à membrane, à simple effet et faible course.
-Une éolienne à axe verticale type Savonius (diamètre de la turbine 34 cm, hauteur 60 cm)
-Actionner la pompe depuis la surface, par un mouvement alternatif vertical de faible amplitude (pour limiter l'usure de la membrane).
-Convertir le mouvement rotatif de la turbine en mouvement alternatif, par un mécanisme simple aux frottements limités (plus on utilise d'énergie à vaincre les frottements moins il en reste pour pomper l'eau).  

Le principe que j'ai choisi: 
Le refoulement de la pompe qui demande le plus d’énergie se fait par une force de traction, alors que l’aspiration qui ne demande que peu d’énergie (la pompe étant immergée) se fait lui, par une force de poussée, voir sous le seul relâchement de la traction. 

La force nécessaire au refoulement dépend du poids de la tringlerie et de la hauteur de la colonne d’eau (la hauteur de refoulement). 

½ rotation est consacrée à L’aspiration avec peu d’énergie nécessaire 

½ rotation pour le re
foulement nécessitant l’essentiel de l’énergie. 

Cet effort peut en partie être compensé par un ressort : la turbine va stocker de l’énergie par la mise sous tension du ressort durant l’aspiration, énergie ensuite restituée par la détente du ressors lors du refoulement ; ce qui permet d’uniformiser en partie l’effort, tout au long de la rotation. 

 

L'ensemble est composé de 4 éléments :
1) La turbine
2) Le mécanisme
3)La pompe
4)L'assemblage
 

LA TURBINE
 
        C'est un rotor Savonius




Les caractéristiques de régime lent associé à un bon couple au démarrage et en fonctionnement permettent d'envisager cette machine plutôt comme une éolienne de pompage.
 


Le meilleurs rendement
 du rotor Savonius est obtenu lorsque la fente  "e" est égale à: D/6
où D = diamètre du rotor
d = diamètre d'une pale
e = la fente, c'est l'espace entre les pales
Si e = D/6 nous avons: D = 6e
D'autre part D = 2d - e donc
6e = 2d - e donc 7e = 2d conclusion e = 2d/7

SI d = 200mm e 400/7 soit 57,14mm et D = 342,85mm


 

Matériel nécessaire pour la turbine:

2,50m de tube 26x34 (1pouce) ou 26x34 selon disponibilité. Ce sera la structure de l'éolienne.

60cm de tube PVC diamètre 200mm

1 roulement à billes 30 x 10 x 9

Chutes de tôle ou fer plat épaisseur 3 et 4mm

1 boulon 10x120

 
 

 


LE MECANISME
 
    



    Ce petit mécanisme va servir à transformer le mouvement rotatif de la turbine en un mouvement alternatif vertical qui va actionner la pompe.

 
 
 


 


Veiller à ce que les 2 percements soient perpendiculaires

LA POMPE

C'est une pompe volumétrique à menbrane simple effet. Elément essentiel, on se doit d'y apporter un soin particulier à sa réalisation.




DSCF2134.JPGDSCF2159.JPG


Fabrication de la pompe


 Ensemble des pièces

Le corps de pompe esr constitué de 3 carrés de PVC, Comacell, plexiglass... de 10mm d'épaisseur (On peut aussi tailler dans une planche à découper).

 Commencer par découper 3 carrés de 60mm de côté (j'ai quelques fois remplacé le carré supérieur( N°3) par une piéce d'alu de 5mm d'épaisseur).

Sur le carré supérieur, tracer les diagonales et les entraxes des tous pour le perçage. Superposer les 3 carrés et percer les 4 trous d'assemblage au diamètre 6mm.



 

 
 






Repairer chaque élément de 1 à 3 afin qu'ils soient toujours remontés dans le même ordre. Prendre les éléments 2 et 3 et les percer à la scie cloche diamètre 28mm au centre.

 La pièce inférieur (N°1) est percée à 6mm pour le trou d'aspiration et à 8mm pour le refoulement.







 




Le contre piston doit être réalisé bien lisse pour ne pas agresser la membrane ( ne pas utiliser le Comacell pour cette pièce).
Les rebords des découpes en contact avec la membrane doivent être adoucis avec soin.



.Le clapets anti-retour

 C'est la pièce N° 1
 
Aspiration






Il est fait d'un morceau de chambre à air à vélo tenu par une vis ou une agrafe.
Ne pas trop serrer et veiller à ce que la pièce 1 reste bien lisse lors de l'assemblage.




Refoulement




C'est ce qui m'a donné le plus de mal.Son efficacité conditionne le rendement de la pompe.

Il est indispensable qu'il soit parfaitement étanche.
 
 



Il est réalisé dans du PVC de 10mm d'épaisseur, la membrane est un morceau de chambre à air retenu par une agrafe en inox. Ce système peut aussi être intégré directement dans la pompe (voir photo).





    Pour un résultat moins probant, il peut aussi être réalisé en tube, (cuivre ou inox) avec une vis rodée sur sa portée. Pour cela utiliser une visseuse et de la pâte à roder fine.
La distance entre les 2 tubes se situe
 entre 10 et 15 mm afin que la tête de la vis vienne en butée sur la partie crénelée avant de sortir du tube inférieur.
 

ASSEMBLAGE

 
 
 
 

J'ai utilisé une lo
ngueur de tube PVC de 50, une réduction 80/50 et 15 cm de pvc de 80. la longueur de pvc de 50 est telle que la pompe soit immergée et que l'autre extrémité arrive à 50 cm en dessous du mécanisme.

La transmission du mouvement entre le mécanisme et la pompe est faite avec un tube électrique de 16 mm de diamètre. Il est centré et guidé dans le tube de 50 par des cordelettes tous les 1,50M.
 


 
 
Côté pompe une cheville plastique de 14mm est rentrée à l'intérieur du tube et la fixation à la pompe se fait avec un tirefond de 6x40 
 

Le dessin ci contre schématise une façon d'installer l'éolienne au-dessus du forage.


Il faut faire attention à ce que les fixations du tube PVC  et de la turbine soient fermes. 


Deux équerres servent à rigidifier l'ensemble. Cette assemblage permet un réglage précis du tube d'accouplement de la pompe par rapport au mécanisme de la turbine.


Un tube de 2 pouces (50x60) est enfoncé dans le sol d'au moins 80cm.Sur ce tube et par l'intermédiaire de 2 cornières ou fer U de 40 minimum et de 4 étriers, on y fixera l'assemblage précédement réalisé.

 


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