IT201800005094A1

IT201800005094A1 - Wind impeller protected by an adjustable casing with protection from too strong wind.

Info

Publication number: IT201800005094A1
Application number: IT102018000005094A
Authority: IT
Inventors: Enrico Rosetta
Original assignee: Enrico Rosetta
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2019-11-07

Description

Descrizione Description

La rivendicazione principale riguarda una girante vincolata ad una carenatura in modo che possa girare intorno al proprio asse di rotazione rispetto alla carenatura. The main claim relates to an impeller constrained to a fairing so that it can rotate around its own axis of rotation with respect to the fairing.

Su una stessa carenatura possono essere vincolate giranti che hanno assi di rotazione non paralleli fra loro. Per esempio giranti con assi di rotazione orizzontali insieme a giranti con assi di rotazione verticali. Impellers can be constrained on the same fairing which have rotation axes that are not parallel to each other. For example impellers with horizontal rotation axes together with impellers with vertical rotation axes.

La carenatura è sagomata in modo da convogliare l'aria spinta dal vento su un lato di ogni girante, ad essa vincolata, in modo che l'aria investa la girante, con direzione trasversale all'asse di rotazione della girante, sul solo lato, rispetto all'asse di rotazione, dove la girante è spinta in rotazione nel corretto senso di rotazione. The fairing is shaped in such a way as to convey the air pushed by the wind on one side of each impeller, constrained to it, so that the air invests the impeller, with a direction transversal to the axis of rotation of the impeller, on the side only, with respect to the rotation axis, where the impeller is pushed into rotation in the correct direction of rotation.

La carenatura protegge dal vento l'altro lato della girante, rispetto all'asse di rotazione della girante. Se il vento investisse anche il lato della girante protetto dalla carenatura, il vento frenerebbe la rotazione della girante The fairing protects the other side of the impeller from the wind, with respect to the rotational axis of the impeller. If the wind also hit the side of the impeller protected by the fairing, the wind would slow down the rotation of the impeller

Il fatto che la carenatura convoglia l'aria, spinta dal vento, significa che la carenatura devia la direzione dell'aria e questo comporta che la direzione dell'aria che investe le pale può essere diversa per ogni girante e può essere diversa da quella del vento. The fact that the fairing conveys the air, pushed by the wind, means that the fairing deviates the direction of the air and this means that the direction of the air that hits the blades can be different for each impeller and can be different from that of the wind.

La velocità dell'aria che investe le pale della girante è maggiore della velocità del vento per l'effetto Venturi, poiché la sezione del flusso di aria che impatta sulle pale è minore della sezione di cattura del vento. The speed of the air hitting the impeller blades is greater than the wind speed due to the Venturi effect, since the section of the air flow impacting the blades is smaller than the wind capture section.

La carenatura, sottovento della girante, ha forma tale che favorisce il deflusso dell'aria dalla girante, tale funzione è importante quanto quella di convogliare l'aria sopravento della girante. The fairing, downwind of the impeller, has a shape that favors the flow of air from the impeller, this function is as important as that of conveying the air upwind of the impeller.

Sopravento e sottovento non si riferiscono in senso stretto alla direzione del vento, ma alla direzione dell'aria spinta dal vento. Windward and leeward do not strictly refer to the direction of the wind, but to the direction of the air pushed by the wind.

La struttura orientabile orienta in ogni momento le carenature, che sono fissate su di essa, le quali convogliano l'aria sulle giranti. The adjustable structure orients the fairings at any time, which are fixed on it, which convey the air to the impellers.

Secondo la rivendicazione 1, la girante rivendicata permette di costruire un generatore eolico di una certa complessità strutturale e funzionale nel quale possono coesistere giranti di dimensioni diverse, con assi di rotazione disposti in modi diversi e con sensibilità e resistenza al vento diverse. According to claim 1, the claimed impeller allows the construction of a wind generator of a certain structural and functional complexity in which impellers of different sizes can coexist, with rotation axes arranged in different ways and with different sensitivity and resistance to the wind.

Per le sue caratteristiche, per le molteplici applicazioni e per le funzionalità descritte, la girante rivendicata è nuova rispetto alle giranti eoliche note. Due to its characteristics, the many applications and the functions described, the claimed impeller is new with respect to known wind turbines.

Con riferimento alla rivendicazione 2, la struttura orientabile si orienta, per effetto del vento, girando attorno ad un asse verticale di orientamento, rispetto al sostegno. With reference to claim 2, the orientable structure is oriented, due to the effect of the wind, by turning around a vertical orientation axis, with respect to the support.

L'orientamento è automatico ed ottenuto senza costi energetici. Orientation is automatic and obtained without energy costs.

Rispetto alla rivendicazione principale, la rivendicazione 3 rivendica che la carenatura non è fissata alla struttura orientabile, ma è invece vincolata ad essa in modo che possa inclinarsi in un senso e nell'altro girando intorno ad un asse si salvaguardia. With respect to the main claim, claim 3 claims that the fairing is not fixed to the orientable structure, but is instead constrained to it so that it can tilt in one direction and the other by turning around an axis is safeguarded.

Girando in un senso la carenatura protegge meno le pale della girante, le quali sono maggiormente investite dall'aria spinta dal vento e, girando viceversa nel senso opposto protegge di più le pale, le quali sono meno investite dall'aria. Turning in one direction the fairing protects the impeller blades less, which are more affected by the air pushed by the wind and, turning vice versa in the opposite direction protects the blades more, which are less affected by the air.

La rivendicazione 4 rivendica una salvaguardia, che protegge la girante da vento troppo forte, essa è robusta, automatica ed azionata direttamente dal vento. Claim 4 claims a safeguard, which protects the impeller from too strong wind, it is robust, automatic and driven directly by the wind.

All'aumentare graduale del vento la salvaguardia gira gradualmente intorno all'asse di salvaguardia e gradualmente aumenta la protezione della girante. As the wind gradually increases, the safeguard gradually turns around the safeguard axis and gradually increases the protection of the impeller.

Le tavole 8, 9 e10 rappresentano carenature che girano intorno ad assi di salvaguardia (8). nelle tavole 11, 12 e 13 l'asse (8) coincide con l'asse (1). Tables 8, 9 and 10 represent fairings that revolve around safeguard boards (8). in tables 11, 12 and 13 the axis (8) coincides with the axis (1).

Sono rappresentate solo salvaguardie ad assi (8) orizzontali le quali sfruttano la forza peso per equilibrare la forza del vento. Only safeguards with horizontal axes (8) are shown which exploit the weight force to balance the force of the wind.

La rivendicazione 3 però non richiede che l'asse di salvaguardia sia orizzontale, il quale può anche essere per esempio verticale. In questo caso le forze, che contrastano l'azione del vento sulla carenatura, possono essere esercitate da elementi elastici (16) come per esempio molle elicoidali. La gradualità dell'azione di salvaguardia significa che la girante continua a produrre energia anche quando la velocità del vento aumenta, almeno fino ad un certo valore. Claim 3, however, does not require that the safeguard axis be horizontal, which can also be for example vertical. In this case the forces, which counteract the action of the wind on the fairing, can be exerted by elastic elements (16) such as for example coil springs. The gradualness of the safeguard action means that the impeller continues to produce energy even when the wind speed increases, at least up to a certain value.

Una similitudine, presa dal mondo della vela, può chiarire il concetto. A simile, taken from the world of sailing, can clarify the concept.

Quando la velocità del vento raggiunge una certa velocità bisogna ridurre la dimensione della randa, per evitare che la barca si capovolga. When the wind speed reaches a certain speed it is necessary to reduce the size of the mainsail, to prevent the boat from capsizing.

Ma ciò non comporta che la barca rallenti la sua velocità, al contrario, quando il vento è forte e la randa è ridotta, il vento spinge molto velocemente la barca. But this does not mean that the boat slows down its speed, on the contrary, when the wind is strong and the mainsail is reduced, the wind pushes the boat very fast.

Similmente il meccanismo automatico di salvaguardia, quando il vento aumenta, protegge la girante mentre la girante continua a produrre energia al massimo della sua capacità. Similarly, the automatic safeguard mechanism, when the wind increases, protects the impeller while the impeller continues to produce energy at its maximum capacity.

Dopo le molteplici mobilità tra giranti e carenature e tra carenature e struttura orientabile, considerate nelle rivendicazioni precedenti, con la rivendicazione 5 si piomba in una fissità apparentemente involuta. Questa soluzione strutturalmente semplice e robusta è però efficace per alcune applicazioni specifiche. After the multiple mobility between impellers and fairings and between fairings and orientable structure, considered in the preceding claims, claim 5 plunges into an apparently involuntary fixity. However, this structurally simple and robust solution is effective for some specific applications.

La carenatura può essere fissata su edifici e ponti dove l'aria spinta dal vento spira prevalentemente in una direzione nei due sensi. The fairing can be fixed on buildings and bridges where the air blown by the wind blows mainly in one direction in both directions.

La carenatura può inoltre essere fissata su veicoli (rivendicazione 6) in modo che la girante funzioni quando il vento spira trasversalmente alla direzione di marcia del veicolo. The fairing can also be fixed on vehicles (claim 6) so that the impeller operates when the wind blows transversely to the direction of travel of the vehicle.

In questo caso la girante grosso modo non interferisce con il moto del veicolo e produce energia solo con vento approssimativamente al traverso. In this case, the impeller roughly does not interfere with the motion of the vehicle and produces energy only with roughly crosswinds.

Camion, treni e sopratutto navi possono fruire di queste giranti. Trucks, trains and above all ships can use these impellers.

Le figure della tavola 16 si riferiscono a giranti con carenature fissate a navi e disposte in modo che gli assi (1) delle giranti siano verticali e allineati grosso modo in un piano verticale, il quale è parallelo al piano longitudinale della nave. The figures of table 16 refer to impellers with fairings fixed to ships and arranged so that the axes (1) of the impellers are vertical and aligned roughly in a vertical plane, which is parallel to the longitudinal plane of the ship.

Gli assi (1) possono anche essere disposti paralleli al piano longitudinale della nave. The axes (1) can also be arranged parallel to the longitudinal plane of the ship.

La rivendicazione 7 riguarda un caso particolare che permette una semplificazione costruttiva, adatta a giranti di medio piccole dimensioni (tavola 17). Claim 7 relates to a particular case which allows a simplification of construction, suitable for impellers of medium-small dimensions (table 17).

I passaggi di sfogo (6), rivendicati nella rivendicazione 8, rendono più elastico il funzionamento della girante e ne aumentano la potenza ( tavola 4, fig.6 e 7). The vent passages (6), claimed in claim 8, make the operation of the impeller more elastic and increase its power (table 4, fig. 6 and 7).

I pezzi modulari (7), relativi alla rivendicazione 9, possono essere per esempio pressofusi in leghe leggere. The modular pieces (7), relating to claim 9, can be for example die-cast in light alloys.

Nel caso di giranti di dimensioni rilevanti, gli stampi e le macchine per pressofusione hanno un limite dimensionale. Ciò giustifica la suddivisione di grosse giranti in pezzi modulari (tavole 18, 19 e 20). In the case of large impellers, molds and die casting machines have a dimensional limit. This justifies the subdivision of large impellers into modular pieces (tables 18, 19 and 20).

Le lamiere passanti nelle traforature dei dischi, relative alla rivendicazione 10, permettono di costruire giranti di notevoli dimensioni e grande potenza a costi notevolmente contenuti (tavola 21). The plates passing through the perforations of the discs, relating to claim 10, allow the construction of impellers of considerable size and great power at remarkably low costs (table 21).

Le diverse giranti, relative alle diverse rivendicazioni, hanno caratteristiche diverse ed impieghi diversi e sono sensibili e resistenti al vento in diversa misura, la loro gamma va da giranti sensibili già a venti di 3 Km/h fino a giranti, con salvaguardia, resistenti e funzionanti con vento a 160 Km/h. Spesso si dice semplicemente che un generatore eolico non funziona quando non c'è vento. The different impellers, relating to the different claims, have different characteristics and different uses and are sensitive and resistant to the wind in different degrees, their range goes from impellers sensitive to winds of 3 km / h up to impellers, with protection, resistant and operating with wind at 160 km / h. It is often said simply that a wind generator does not work when there is no wind.

Purtroppo questo non è completamente vero. Di solito un impianto eolico non funziona quando la velocità del vento è fuori range per il quale l'impianto è progettato e costruito. Unfortunately this is not entirely true. Usually a wind power plant does not work when the wind speed is out of the range for which the plant is designed and built.

Le giranti rivendicate e sopratutto le relative carenature e salvaguardie estendono il range di funzionamento e permettono di adeguare l'impianto eolico alla velocità di ventilazione del sito di installazione. The impellers claimed and above all the relative fairings and safeguards extend the operating range and allow the wind system to be adapted to the ventilation speed of the installation site.

Ciò significa che l'impianto funziona per un maggior numero di giorni in un anno, inclusi i giorni in cui il vento è debole ed i giorni in cui il vento è molto forte. This means that the system operates for a greater number of days in a year, including days when the wind is weak and days when the wind is very strong.

Nel complesso le rivendicazioni rivendicano giranti con protezioni e salvaguardie che rendono il generatore, affidabile. Overall, the claims claim impellers with protections and safeguards that make the generator reliable.

Il fatto che il generatore eolico può avere diverse giranti ed il particolare sistema costruttivo ed operativo permettono la costruzione di impianti eolici robusti e potenti con bassi costi di costruzione e mantenimento. The fact that the wind generator can have several impellers and the particular construction and operating system allow the construction of robust and powerful wind systems with low construction and maintenance costs.

Claims

Claims 1 Wind impeller characterized by the fact that it is constrained to a fairing (2) so that it can rotate around its own axis of rotation (1) with respect to the fairing (2) and that the fairing (2) is fixed to an adjustable structure ( 3) which is oriented, at any time, in a certain direction with respect to the direction of the wind; the fairing (2) is fixed to the orientable structure (3) in such a way and position and the impeller is constrained to the fairing (2) in such a way and position that, when the orientable structure (3) is oriented, the axis of rotation (1) of the impeller is transversal to the direction of the air, which, pushed by the wind, strikes the impeller; the fairing (2) has a shape such that, when the adjustable structure (3) is oriented, it conveys the air, which hits it, on all or part of the side of the impeller, with respect to the rotation axis (1), where the air pushes the impeller into rotation in the correct direction of rotation and at the same time the fairing (2) wraps and protects the opposite side of the impeller from the wind, with respect to the rotation axis (1), where, if the impeller were hit from the wind, the wind would slow down the rotation of the impeller; the fairing (2) is shaped such that, downwind of the impeller, it facilitates the flow of air from the impeller; the fairing (2) can constrain more than one impeller; more than one fairing (2) can be fixed on the swiveling structure (3).

2 Wind impeller, according to claim 1, characterized in that the orientable structure (3) is constrained to a support (5) in such a way that it can rotate around a vertical orientation axis (4) with respect to the support (5) and that at any time the orientable structure (3) is oriented, by turning around the vertical orientation axis (4), due to the overall effect of the wind on the orientable structure (3), on all the fairings (2) fixed on the orientable structure (3) and on all the impellers attached to the fairings (2).

3 Wind impeller, according to claim 1, characterized in that the casing (2) is constrained to the orientable structure (3) in such a way that it can rotate around a safeguard axis (8) with respect to the orientable structure (3), at least within a certain angle, in one direction and in the opposite direction and that the fairing (2) has a shape such that, by turning in one direction, it protects the impeller more from the action of the wind and, by turning in the opposite direction, it protects it less.

4 Wind impeller, according to claims 1 and 3, characterized in that the casing (2) has such a shape and is subjected to such forces that, due to the effect of the wind on the casing (2) and on the impeller, when the wind speed increases, the fairing (2) turns in the direction in which it protects the impeller more and, when the wind speed decreases, it turns in the opposite direction so that it protects the impeller less.

5 Wind impeller, according to claim 1, characterized by the fact that it lacks the orientable structure (3) and that the casing (2) is fixed to a fixed natural or constructed object (11), the casing (2) has such a shape and is arranged in such a position that it conveys on the impeller the air pushed by the wind when the wind blows approximately in one direction in both directions, the impeller has a shape and is exposed in such a way that it is pushed into rotation alternately in both directions by the wind which it turns alternately in both directions.

6 Wind impeller, according to claims 1 and 5, characterized in that the object (11) is a mobile vehicle, that the casing (2) has such a shape and is fixed in such a position that the impeller is roughly pushed into rotation by the movement of the vehicle and is instead pushed into rotation by the wind when the direction of the wind is roughly transverse to the direction of travel of the vehicle and finally that the rotation axis (1) of the impeller is transverse to the wind when the wind is transverse to the direction vehicle (13) and the direction of travel is straight.

7 Wind impeller, according to claim 1 and 2, characterized in that the rotation axis (1) of the impeller coincides with the vertical orientation axis (4).

8 Wind impeller, according to claim 1, characterized in that near the shaft (12) of the impeller there are vent passages (6), in the blades or between the blades and the shaft (12), through which the wind blown air can vent.

9 Wind impeller, according to claim 1, characterized in that the radially peripheral part of the impeller consists of at least two modular pieces (7) which are joined together.

10 Wind impeller, according to claim 1, characterized in that the radially peripheral part of the impeller consists of circular rings (9) similar to discs, fixed to the shaft (12) of the impeller and equipped with perforations (15), and by blades consisting of sheets (10) shaped so that they can be inserted through the perforations (15) in the circular crowns (9) and then fixed to the circular crowns (9); the circular rings (9) and the shaft (12) of the impeller are coaxial.