IT201800010200A1 - VERTICAL AXIS WIND TURBINE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:
“TURBINA EOLICA AD ASSE VERTICALE” "VERTICAL AXIS WIND TURBINE"
Campo tecnico Technical field
La presente invenzione si riferisce ad una turbina eolica ad asse verticale. The present invention relates to a vertical axis wind turbine.
Stato dell’arte State of the art
Generalmente, una turbina eolica ad asse verticale comprende un albero centrale fisso, che si estende in direzione verticale lungo un asse di rotazione verticale, e un gruppo rotorico. Detto albero centrale fisso è accoppiato al gruppo rotorico per mezzo di dispositivi di disaccoppiamento del moto rotoidale, come ad esempio cuscinetti, che consentono al gruppo rotorico di ruotare attorno all’albero centrale. Il gruppo rotorico comprende almeno una pala che si estende in direzione verticale, un dispositivo di trasmissione del moto, come ad esempio una ruota dentata, e una struttura di supporto che accoppia l’almeno una pala al dispositivo di trasmissione del moto. Generally, a vertical axis wind turbine comprises a fixed central shaft, extending vertically along a vertical axis of rotation, and a rotor assembly. Said fixed central shaft is coupled to the rotor group by means of decoupling devices of the rotoidal motion, such as bearings, which allow the rotor group to rotate around the central shaft. The rotor group includes at least one blade that extends vertically, a motion transmission device, such as a toothed wheel, and a support structure that couples the at least one blade to the motion transmission device.
In particolare sono note turbine eoliche ad asse verticale che comprendono un timone, in grado di orientarsi in direzione parallela al flusso del vento, e almeno una pala in grado di ruotare almeno parzialmente attorno ad un asse diverso dall’asse definito dall’albero centrale. Detto asse di rotazione dell’almeno una pala si estende in direzione sostanzialmente verticale. In particular, vertical axis wind turbines are known which include a rudder, able to orient itself in a direction parallel to the flow of the wind, and at least one blade capable of rotating at least partially around an axis other than the axis defined by the central shaft. Said axis of rotation of the at least one blade extends in a substantially vertical direction.
Sebbene attualmente le turbine eoliche ad asse verticale del tipo appena descritto siano largamente diffuse ed utilizzate, queste ultime non sono prive di inconvenienti che causano la perdita di lavoro utile e che ne diminuiscono il rendimento. Although currently vertical axis wind turbines of the type just described are widely spread and used, the latter are not without drawbacks which cause the loss of useful work and which reduce their efficiency.
Descrizione dell’invenzione Description of the invention
Uno scopo della presente invenzione è realizzare una turbina eolica che riduca almeno uno degli inconvenienti dell’arte nota. An object of the present invention is to create a wind turbine that reduces at least one of the drawbacks of the known art.
Secondo la presente invenzione è realizzata una turbina eolica ad asse verticale comprendente un supporto centrale fisso, che si estende lungo un asse principale estendentesi in direzione verticale; un timone in grado di orientarsi lungo una direzione del flusso del vento; un gruppo rotorico girevole attorno all’asse principale e comprendente una struttura di supporto rotorica girevole attorno all’asse principale e almeno una pala che è supportata dalla struttura di supporto rotorica, ruota assieme alla struttura di supporto rotorica attorno all’asse principale ed è in grado di ruotare almeno parzialmente attorno ad un asse secondario diverso dall’asse principale, preferibilmente parallelo all’asse principale; in cui l’almeno una pala si estende lungo una prima direzione parallela all’asse principale per una prima dimensione, lungo una seconda direzione di estensione per una seconda dimensione e lungo una terza direzione di estensione per una terza dimensione minore della seconda dimensione, e in cui la seconda direzione di estensione e la terza direzione di estensione sono incidenti tra di loro e giacciono su un piano perpendicolare all’asse principale; la turbina eolica comprendendo un dispositivo di regolazione di un rispettivo angolo di orientamento dell’almeno una pala, in particolare detto angolo di orientamento essendo definito dalla seconda direzione di estensione, e da una retta di riferimento perpendicolare all’asse principale e incidente l’asse principale e l’asse secondario; il dispositivo di regolazione essendo configurato per definire un rapporto di trasmissione variabile tra la rotazione dell’almeno una pala attorno all’asse secondario e la rotazione del gruppo rotorico attorno all’asse principale. According to the present invention, a vertical axis wind turbine is provided comprising a fixed central support, which extends along a main axis extending in a vertical direction; a rudder capable of orienting itself in a direction of wind flow; a rotor assembly rotatable about the main axis and comprising a rotor support structure rotatable about the main axis and at least one blade which is supported by the rotor support structure, rotates together with the rotor support structure about the main axis and is in able to rotate at least partially around a secondary axis other than the main axis, preferably parallel to the main axis; wherein the at least one blade extends along a first direction parallel to the principal axis for a first dimension, along a second direction of extension for a second dimension and along a third direction of extension for a third dimension smaller than the second dimension, and in which the second direction of extension and the third direction of extension are incident with each other and lie on a plane perpendicular to the main axis; the wind turbine comprising a device for adjusting a respective orientation angle of the at least one blade, in particular said orientation angle being defined by the second direction of extension, and by a reference line perpendicular to the main axis and incident to the axis main and secondary axis; the adjustment device being configured to define a variable transmission ratio between the rotation of the at least one blade around the secondary axis and the rotation of the rotor group around the main axis.
Grazie alla presente invenzione, in uso l’almeno una pala definisce due tipi di rotazione: una rotazione attorno all’asse principale assieme alla struttura di supporto rotorica per effetto della forza del vento, e un’altra rotazione rispetto alla struttura di supporto rotorica e attorno all’asse secondario per variare l’angolo di orientamento dell’almeno una pala. Detta rotazione attorno all’asse secondario è definita da un rapporto di trasmissione variabile che lega la rotazione dell’almeno una pala attorno all’asse secondario con la rotazione dell’almeno una pala attorno all’asse principale. La rotazione attorno all’asse secondario è definita dal dispositivo di regolazione. In maggior dettaglio, detto rapporto di trasmissione variabile varia durante la rotazione di 360° della struttura di supporto attorno all’asse di rotazione principale, in altre parole il rapporto di trasmissione variabile varia in base alla posizione angolare della detta almeno una pala. In altre parole, la rotazione dell’almeno una pala attorno all’asse secondario e la rotazione dell’almeno una pala attorno all’asse principale sono legate tra loro da una correlazione non lineare e variabile al variare dell’angolo di rotazione dell’almeno una pala attorno all’asse principale. Thanks to the present invention, in use the at least one blade defines two types of rotation: one rotation about the main axis together with the rotor support structure due to the force of the wind, and another rotation with respect to the rotor support structure and about the secondary axis to vary the orientation angle of the at least one blade. Said rotation around the secondary axis is defined by a variable transmission ratio that links the rotation of at least one blade around the secondary axis with the rotation of at least one blade around the main axis. The rotation around the secondary axis is defined by the adjustment device. In greater detail, said variable transmission ratio varies during the 360 ° rotation of the support structure around the main rotation axis, in other words the variable transmission ratio varies according to the angular position of said at least one blade. In other words, the rotation of the at least one blade around the secondary axis and the rotation of the at least one blade around the main axis are linked together by a non-linear and variable correlation as the angle of rotation of the at least a shovel around the main axis.
Inoltre, la variazione dell’angolo di orientamento è regolata istante per istante al fine di ottimizzare l’angolo di orientamento durante la rotazione di 360° della struttura di supporto rotorica attorno all’asse principale. In particolare, l’ottimizzazione dell’angolo di orientamento è eseguita con lo scopo di massimizzare la componente di forza tangenziale, agente sull’almeno una pala, utile alla rotazione della struttura di supporto rotorica attorno all’asse principale. In tal modo è possibile massimizzare l’energia fornita all’utenza esterna tramite un dispositivo di trasmissione dell’energia, come ad esempio una ruota dentata. Furthermore, the variation of the orientation angle is adjusted moment by moment in order to optimize the orientation angle during the 360 ° rotation of the rotor support structure around the main axis. In particular, the optimization of the orientation angle is performed with the aim of maximizing the tangential force component, acting on at least one blade, useful for the rotation of the rotor support structure around the main axis. In this way it is possible to maximize the energy supplied to external users through an energy transmission device, such as a toothed wheel.
Secondo una preferita forma di attuazione, l’almeno una pala ha un profilo alare. In particolare, il profilo alare si estende lungo la seconda e la terza direzione di estensione dell’almeno una pala. In maggior dettaglio, il profilo alare dell’almeno una pala definisce una corda alare che si estende lungo la seconda direzione di estensione dell’almeno una pala e coincide con la seconda dimensione. According to a preferred embodiment, the at least one blade has a wing profile. In particular, the airfoil extends along the second and third direction of extension of the at least one blade. In greater detail, the airfoil of the at least one blade defines a chord that extends along the second direction of extension of the at least one blade and coincides with the second dimension.
Secondo una preferita forma di attuazione, il dispositivo di regolazione comprende dispositivi elettromeccanici connessi all’almeno una pala per farla ruotare attorno all’asse secondario con un rapporto di trasmissione variabile tra la rotazione dell’almeno una pala attorno all’asse secondario e la rotazione del gruppo rotorico attorno all’asse principale. According to a preferred embodiment, the adjustment device comprises electromechanical devices connected to the at least one blade to make it rotate around the secondary axis with a variable transmission ratio between the rotation of the at least one blade about the secondary axis and the rotation of the rotor group around the main axis.
Secondo una preferita forma di attuazione, la turbina eolica comprende tre pale preferibilmente spaziate angolarmente tra loro di 120°; in cui il dispositivo di regolazione è configurato per definire un angolo di orientamento per ciascuna pala; preferibilmente la turbina eolica comprendendo un numero di pale che è uguale a tre. Secondo un’altra preferita forma di attuazione, il dispositivo di regolazione comprende per ciascuna pala un primo ingranaggio avente primitiva di forma non circolare, in cui il primo ingranaggio è accoppiato in maniera solidale alla rispettiva pala, preferibilmente il primo ingranaggio è configurato per ruotare attorno all’asse secondario; il dispositivo di regolazione comprendendo un meccanismo di trasmissione del moto che si accoppia con ciascun primo ingranaggio per definire la rotazione della rispettiva pala attorno all’asse secondario durante la rotazione della struttura di supporto rotorica attorno all’asse principale. According to a preferred embodiment, the wind turbine comprises three blades preferably angularly spaced by 120 °; wherein the adjusting device is configured to define an orientation angle for each blade; preferably the wind turbine comprising a number of blades which is equal to three. According to another preferred embodiment, the adjustment device comprises for each blade a first gear having a primitive of non-circular shape, in which the first gear is coupled integrally to the respective blade, preferably the first gear is configured to rotate around to the secondary axis; the adjustment device comprising a motion transmission mechanism that is coupled with each first gear to define the rotation of the respective blade around the secondary axis during the rotation of the rotor support structure around the main axis.
Secondo una preferita forma di attuazione il dispositivo di regolazione comprende un ingranaggio centrale girevole attorno ad un asse coincidente o parallelo all’asse principale in maniera indipendente rispetto alla struttura di supporto rotorica; in cui l’ingranaggio centrale è accoppiato a ciascun primo ingranaggio per definire la rotazione della rispettiva pala attorno all’asse secondario durante la rotazione della struttura di supporto rotorica attorno all’asse principale. According to a preferred embodiment, the adjustment device comprises a central gear rotating around an axis coincident or parallel to the main axis independently of the rotor support structure; in which the central gear is coupled to each first gear to define the rotation of the respective blade around the secondary axis during the rotation of the rotor support structure around the main axis.
Secondo una preferita forma di attuazione il dispositivo di regolazione comprendendo un secondo ingranaggio per ciascun primo ingranaggio e avente primitiva di forma non circolare; in cui una dentatura di ciascun primo ingranaggio ingrana con una dentatura del rispettivo secondo ingranaggio, e in cui ciascun secondo ingranaggio è accoppiato all’ingranaggio centrale. According to a preferred embodiment, the adjustment device comprising a second gear for each first gear and having a primitive of non-circular shape; in which a toothing of each first gear meshes with a toothing of the respective second gear, and in which each second gear is coupled to the central gear.
Secondo una preferita forma di attuazione, il dispositivo di regolazione comprendendo un ingranaggio satellite per ciascun primo ingranaggio, in cui il primo ingranaggio è accoppiato all’ingranaggio centrale tramite l’ingranaggio satellite. According to a preferred embodiment, the adjustment device comprising a satellite gear for each first gear, in which the first gear is coupled to the central gear through the satellite gear.
Secondo una preferita forma di attuazione, ciascun ingranaggio satellite è accoppiato in maniera solidale al rispettivo secondo ingranaggio ed è configurato per ruotare in maniera solidale assieme al rispettivo secondo ingranaggio attorno ad un asse planetario parallelo all’asse principale, in cui una dentatura di ciascun ingranaggio satellite ingrana con una dentatura dell’ingranaggio centrale. According to a preferred embodiment, each satellite gear is coupled integrally to the respective second gear and is configured to rotate integrally together with the respective second gear around a planetary axis parallel to the main axis, in which a toothing of each gear satellite meshes with a toothing of the sun gear.
Secondo una preferita forma di attuazione, in cui il timone è accoppiato in maniera solidale all’ingranaggio centrale. According to a preferred embodiment, in which the rudder is coupled integrally to the central gear.
Secondo una preferita forma di attuazione le primitive dell’ingranaggio centrale e di ciascun ingranaggio satellite sono di forma circolare, preferibilmente con forma e dimensioni sostanzialmente uguali. According to a preferred embodiment, the primitives of the central gear and of each satellite gear are circular in shape, preferably with substantially the same shape and size.
Con il termine sostanzialmente uguali riferito alle primitive dell’ingranaggio centrale e di ciascun ingranaggio satellite, si intende una differenza massima del 10% tra le lunghezze del diametro della circonferenza della primitiva dell’ingranaggio centrale e del diametro della circonferenza della primitiva di ciascun ingranaggio satellite. With the term substantially equal referring to the primitives of the sun gear and of each satellite gear, we mean a maximum difference of 10% between the lengths of the diameter of the circumference of the primitive of the sun gear and the diameter of the circumference of the primitive of each satellite gear .
Secondo una preferita forma di attuazione la primitiva di ciascun primo ingranaggio è di forma ellittica o ha una forma a camma. According to a preferred embodiment, the primitive of each first gear is elliptical in shape or has a cam shape.
Secondo una preferita forma di attuazione ciascun primo ingranaggio e il rispettivo secondo ingranaggio hanno un numero di denti uguali, preferibilmente hanno forma e dimensioni sostanzialmente uguali, in particolare ellittica o a forma di camma. According to a preferred embodiment, each first gear and the respective second gear have an equal number of teeth, preferably having substantially the same shape and size, in particular elliptical or cam-shaped.
Con il termine sostanzialmente uguali, riferito alle primitive di ciascun primo e di ciascun secondo ingranaggio con primitiva di forma ellittica si intende una differenza massima del 10% tra le lunghezze dell’asse maggiore della primitiva di ciascun primo ingranaggio con primitiva di forma ellittica e dell’asse maggiore della primitiva di ciascun secondo ingranaggio con primitiva di forma ellittica e una differenza massima del 10% tra le lunghezze dell’asse minore di ciascun primo ingranaggio con primitiva di forma ellittica e dell’asse maggiore di ciascun secondo ingranaggio con primitiva di forma ellittica. With the term substantially equal, referring to the primitives of each first and of each second gear with primitive of elliptical shape we mean a maximum difference of 10% between the lengths of the greater axis of the primitive of each first gear with primitive of elliptical shape and of the 'major axis of the primitive of each second gear with primitive of elliptical shape and a maximum difference of 10% between the lengths of the minor axis of each first gear with primitive of elliptical shape and of the major axis of each second gear with primitive of form elliptical.
Secondo una preferita forma di attuazione, la turbina eolica comprende una base fissa accoppiata in maniera solidale al supporto centrale; in cui l’almeno una pala si estende in direzione verticale a partire da una prima quota misurata a partire dalla base fissa fino ad una seconda quota misurata a partire dalla base fissa; il supporto centrale estendendosi in direzione verticale fino ad una terza quota misurata a partire dalla base fissa, inferiore alla prima quota. According to a preferred embodiment, the wind turbine comprises a fixed base coupled integrally to the central support; in which the at least one blade extends in a vertical direction starting from a first height measured starting from the fixed base up to a second height measured starting from the fixed base; the central support extending in a vertical direction up to a third level measured from the fixed base, lower than the first level.
In altre parole il supporto centrale non si interpone tra la direzione del flusso del vento e l’almeno una pala. In other words, the central support is not interposed between the direction of the wind flow and the at least one blade.
Grazie alla presente invenzione, il flusso del vento interagisce direttamente con l’almeno una pala, senza alcuna perturbazione o turbolenza causata dal supporto centrale che interferisca con l’aerodinamica dell’almeno una pala. Per tale motivo, la turbina eolica è in grado di fornire maggiore potenza all’utenza esterna. Thanks to the present invention, the wind flow interacts directly with the at least one blade, without any disturbance or turbulence caused by the central support that interferes with the aerodynamics of the at least one blade. For this reason, the wind turbine is able to provide more power to external users.
Secondo una preferita forma di attuazione la struttura di supporto rotorico comprende una base mobile; in cui l’almeno una pala si estende in direzione verticale a partire dalla prima quota misurata a partire dalla base fissa fino alla seconda quota misurata a partire dalla base fissa; la base mobile estendendosi in direzione verticale fino ad una terza quota misurata a partire dalla base fissa inferiore alla prima quota. According to a preferred embodiment, the rotor support structure comprises a movable base; in which the at least one blade extends in a vertical direction starting from the first dimension measured starting from the fixed base up to the second dimension measured starting from the fixed base; the mobile base extending vertically up to a third level measured from the fixed base lower than the first level.
In una forma preferita di attuazione, il supporto centrale e la base mobile estendendosi in direzione verticale fino ad una terza quota uguale per entrambi misurata a partire dalla base fissa inferiore alla prima quota. In a preferred embodiment, the central support and the movable base extend in a vertical direction up to a third height equal for both measured starting from the fixed base lower than the first level.
Secondo una forma preferita di attuazione, l’almeno una pala ha un profilo alare estendentesi lungo la seconda direzione; il profilo alare dell’almeno una pala definendo una corda alare corrispondente alla seconda dimensione. According to a preferred embodiment, the at least one blade has an airfoil extending along the second direction; the airfoil of at least one blade defining an alar chord corresponding to the second dimension.
Secondo una forma preferita di attuazione, l’almeno una pala ha un profilo alare avente un naso e una coda e estendentesi lungo la seconda direzione di estensione; il profilo alare dell’almeno una pala definendo una corda alare corrispondente alla seconda dimensione; in cui il dispositivo di regolazione è configurato per far ruotare l’almeno una pala attorno all’asse secondario in modo che, durante la rotazione di 360° del gruppo rotorico e dell’almeno una pala attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento dell’almeno una pala sia compreso nei seguenti intervalli: According to a preferred embodiment, the at least one blade has an airfoil having a nose and a tail and extending along the second direction of extension; the airfoil of at least one blade defining a chord corresponding to the second dimension; wherein the adjusting device is configured to rotate the at least one blade about the secondary axis so that, during the 360 ° rotation of the rotor assembly and the at least one blade about the principal axis, the orientation of the at least one blade is included in the following ranges:
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 0° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 123° e 153°, preferibilmente uguale a 138°; - when the angular position of at least one blade is equal to 0 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 123 ° and 153 °, preferably equal to 138 °;
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 30° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 146° e 176°, preferibilmente uguale a 161°; - when the angular position of at least one blade is equal to 30 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 146 ° and 176 °, preferably equal to 161 °;
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 60° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 175° e 205°, preferibilmente uguale a 190°; - when the angular position of at least one blade is equal to 60 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 175 ° and 205 °, preferably equal to 190 °;
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 90° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 255° e 285°, preferibilmente uguale a 270°; - when the angular position of at least one blade is equal to 90 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 255 ° and 285 °, preferably equal to 270 °;
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 120° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 363° e 393°, preferibilmente uguale a 378°; - when the angular position of at least one blade is equal to 120 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 363 ° and 393 °, preferably equal to 378 °;
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 150° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 382° e 412°, preferibilmente uguale a 397°; - when the angular position of at least one blade is equal to 150 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 382 ° and 412 °, preferably equal to 397 °;
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 180° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 399° e 429°, preferibilmente uguale a 414°; - when the angular position of at least one blade is equal to 180 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 399 ° and 429 °, preferably equal to 414 °;
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 210° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 410° e 440°, preferibilmente uguale a 425°; - when the angular position of at least one blade is equal to 210 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 410 ° and 440 °, preferably equal to 425 °;
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 240° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 430° e 460°, preferibilmente uguale a 445°; - when the angular position of at least one blade is equal to 240 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 430 ° and 460 °, preferably equal to 445 °;
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 270° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 438° e 468°, preferibilmente uguale a 453°; - when the angular position of at least one blade is equal to 270 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 438 ° and 468 °, preferably equal to 453 °;
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 300° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 443° e 473°, preferibilmente uguale a 458°; - when the angular position of at least one blade is equal to 300 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 443 ° and 473 °, preferably equal to 458 °;
- quando la posizione angolare dell’almeno una pala è uguale a 330° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale, l’angolo di orientamento della detta pala è compreso tra 462° e 492°, preferibilmente uguale a 477°; - when the angular position of at least one blade is equal to 330 ° with respect to a rotation around the main axis, the angle of orientation of said blade is between 462 ° and 492 °, preferably equal to 477 °;
preferibilmente l’angolo di orientamento di ciascuna pala è calcolato come crescente in senso orario dalla retta di riferimento alla seconda direzione dal lato del naso del profilo alare. preferably the orientation angle of each blade is calculated as increasing clockwise from the reference line to the second direction from the nose side of the airfoil.
Per ciascuna pala si assume come configurazione iniziale, cioè quella corrispondente alla posizione angolare 0° di detta pala, la posizione angolare in cui si trova detta pala quando è in un punto di intersezione tra la circonferenza di rotazione del gruppo rotorico e una retta parallela alla direzione indicata dal timone e passante per il centro del gruppo rotorico, in particolare il detto punto di intersezione non è interposto tra il centro del gruppo rotorico e il timone. For each blade, the initial configuration, i.e. the one corresponding to the 0 ° angular position of said blade, is assumed to be the angular position in which said blade is found when it is at an intersection point between the rotation circumference of the rotor group and a straight line parallel to the direction indicated by the rudder and passing through the center of the rotor assembly, in particular the said point of intersection is not interposed between the center of the rotor assembly and the rudder.
Un altro scopo della presente invenzione è fornire un metodo di controllo di una turbina ad asse verticale che riduca almeno uno degli inconvenienti dell’arte nota. Another object of the present invention is to provide a control method for a vertical axis turbine that reduces at least one of the drawbacks of the known art.
Secondo la presente invenzione è fornito un metodo di controllo di una turbina ad asse verticale; in cui la turbina ad asse verticale comprende: una gruppo rotorico girevole attorno ad un asse principale e che a sua volta comprende almeno una pala in grado di ruotare almeno parzialmente attorno ad un asse secondario diverso da un asse principale, preferibilmente parallelo all’asse principale; in cui il metodo comprende le fasi di regolare un angolo di orientamento dell’almeno una pala in base a un rapporto di trasmissione variabile tra la rotazione dell’almeno una pala attorno all’asse secondario e la rotazione del gruppo rotorico attorno all’asse principale; preferibilmente l’angolo di orientamento essendo formato dalla seconda direzione di estensione e da una retta di riferimento perpendicolare all’asse principale e incidente l’asse principale e l’asse secondario. According to the present invention, a control method of a vertical axis turbine is provided; wherein the vertical axis turbine comprises: a rotor assembly rotatable around a main axis and which in turn comprises at least one blade capable of rotating at least partially around a secondary axis other than a main axis, preferably parallel to the main axis ; wherein the method comprises the steps of adjusting an orientation angle of the at least one blade based on a variable transmission ratio between the rotation of the at least one blade about the secondary axis and the rotation of the rotor assembly about the main axis ; preferably the orientation angle being formed by the second direction of extension and by a reference line perpendicular to the main axis and incident between the main axis and the secondary axis.
Descrizione di una forma di attuazione dell’invenzione Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure allegate, in cui: Description of an embodiment of the invention Other features and advantages of the present invention will appear clear from the following description of a non-limiting example of implementation, with reference to the attached figures, in which:
– la figura 1 mostra una vista dall’alto di uno schema semplificato realizzativo di una turbina eolica ad asse verticale secondo la presente invenzione; - Figure 1 shows a top view of a simplified construction scheme of a vertical axis wind turbine according to the present invention;
– la figura 2 mostra una vista in sezione della turbina di figura 1 lungo le linee di sezione II-II; Figure 2 shows a sectional view of the turbine of figure 1 along the lines of section II-II;
– la figura 3 mostra uno schema di un esempio semplificato realizzativo secondo la presente invenzione di un dispositivo di regolazione dell’angolo di orientamento delle pale della turbina eolica; e - Figure 3 shows a diagram of a simplified embodiment example according to the present invention of a device for adjusting the angle of orientation of the wind turbine blades; And
– la figura 4 mostra uno schema di una forma preferita ma non limitativa del profilo di ciascuna pala. Figure 4 shows a diagram of a preferred but not limiting shape of the profile of each blade.
Con riferimento alla figura 1, con il numero di riferimento 1 è indicata una turbina eolica 1 ad asse verticale. La turbina eolica 1 comprende un supporto centrale 2 fisso, che si estende in direzione verticale lungo un asse principale 6; e un gruppo rotorico 3 che ruota attorno all’asse principale 6. Il gruppo rotorico 3 comprende una struttura di supporto rotorica 19, in particolare una base mobile 19, la quale ruota attorno all’asse principale 6 ed è accoppiata in maniera girevole al supporto centrale 2 fisso; e una pluralità di pale 4 accoppiate alla base mobile 19, in particolare la pluralità di pale 4 comprende un numero di pale 4 uguale a tre. Detta base mobile 19 è accoppiata tramite cuscinetti 16 al supporto centrale 2, ed è in grado di ruotare attorno all’asse principale 6. With reference to Figure 1, the reference number 1 indicates a wind turbine 1 with a vertical axis. The wind turbine 1 comprises a fixed central support 2, which extends in a vertical direction along a main axis 6; and a rotor assembly 3 which rotates around the main axis 6. The rotor assembly 3 comprises a rotor support structure 19, in particular a movable base 19, which rotates around the main axis 6 and is rotatably coupled to the support central 2 fixed; and a plurality of blades 4 coupled to the mobile base 19, in particular the plurality of blades 4 comprises a number of blades 4 equal to three. Said mobile base 19 is coupled through bearings 16 to the central support 2, and is able to rotate around the main axis 6.
Ciascuna pala 4 si estende lungo un asse secondario 7 che è parallelo all’asse principale 6. Each blade 4 extends along a secondary axis 7 which is parallel to the main axis 6.
In una forma di attuazione preferita e non limitativa della presente invenzione illustrata nella figura 2, la base mobile 19 è a forma di disco, sul quale si innestano le tre pale 4 orientabili. In a preferred and non-limiting embodiment of the present invention illustrated in Figure 2, the movable base 19 is in the shape of a disc, on which the three orientable blades 4 are engaged.
Con riferimento alla figura 4, ciascuna pala 4 si estende lungo una prima direzione d1 parallela all’asse principale per una prima dimensione D1, lungo una seconda direzione di estensione d2 per una seconda dimensione D2 e lungo una terza direzione di estensione d3 per una terza dimensione D3 minore della seconda dimensione D2, e in cui la seconda direzione di estensione d2 e la terza direzione di estensione d3 sono incidenti tra di loro e giacciono su un piano perpendicolare all’asse principale. With reference to Figure 4, each blade 4 extends along a first direction d1 parallel to the main axis for a first dimension D1, along a second direction of extension d2 for a second dimension D2 and along a third direction of extension d3 for a third dimension D3 smaller than the second dimension D2, and in which the second direction of extension d2 and the third direction of extension d3 are incident to each other and lie on a plane perpendicular to the principal axis.
In maggior dettaglio, ciascuna pala 4 ha un profilo alare estendentesi lungo la seconda direzione di estensione d2 e il profilo alare di ciascuna pala 4 definisce una rispettiva corda alare corrispondente alla seconda dimensione D2. In una forma preferita di attuazione ma non limitativa della presente invenzione, il profilo alare di ciascuna pala 4 è il NACA 0009. In greater detail, each blade 4 has an airfoil extending along the second direction of extension d2 and the airfoil of each blade 4 defines a respective wing chord corresponding to the second dimension D2. In a preferred but non-limiting embodiment of the present invention, the airfoil of each blade 4 is NACA 0009.
Con riferimento alla figura 1, la turbina eolica 1 comprende un timone 5 che è configurato per posizionarsi nella direzione parallela al flusso del vento. With reference to Figure 1, the wind turbine 1 comprises a rudder 5 which is configured to position itself in the direction parallel to the wind flow.
Come si può vedere dalla figura 1, in un dato istante di tempo, ciascuna pala 4 ha un rispettivo angolo di orientamento a che è diverso rispetto agli angoli di orientamento a delle altre pale 4 e che è determinato in base alla posizione angolare della detta pala 4 attorno all’asse principale 6. Tale angolo di orientamento a verrà spiegato in maggior dettaglio nei paragrafi successivi. As can be seen from Figure 1, at a given instant of time, each blade 4 has a respective orientation angle a which is different with respect to the orientation angles a of the other blades 4 and which is determined on the basis of the angular position of said blade 4 around the main axis 6. This orientation angle a will be explained in greater detail in the following paragraphs.
Con riferimento alla figura 2, la turbina eolica 1 comprende una base fissa 14 alla quale è accoppiato in maniera solidale il supporto centrale 2. With reference to Figure 2, the wind turbine 1 comprises a fixed base 14 to which the central support 2 is integrally coupled.
Le tre pale 4 si estendono in direzione verticale a partire da una prima quota Q1 misurata dalla base fissa 14 fino ad una seconda quota Q2 misurata dalla base fissa 14. Il supporto centrale 2 si estende in direzione verticale fino ad una terza quota Q3 misurata dalla base fissa 14, inferiore alla prima quota Q1. In tal modo il supporto centrale 2 non si interpone tra la direzione del flusso del vento e le pale 4. In maggior dettaglio, le pale 4 non hanno ostacoli interposti tra di loro, in particolare lungo la direzione del flusso del vento, e, di conseguenza, il flusso del vento che incide sulle dette pale 4 non viene perturbato da altri ostacoli all’infuori delle pale 4. The three blades 4 extend in a vertical direction starting from a first dimension Q1 measured from the fixed base 14 up to a second dimension Q2 measured from the fixed base 14. The central support 2 extends in a vertical direction up to a third dimension Q3 measured from fixed base 14, lower than the first quota Q1. In this way the central support 2 is not interposed between the direction of the wind flow and the blades 4. In greater detail, the blades 4 have no obstacles interposed between them, in particular along the direction of the wind flow, and, of consequently, the flow of the wind that affects said blades 4 is not disturbed by other obstacles other than the blades 4.
Inoltre, la base mobile 19 si estende in direzione verticale fino alla terza quota Q3 misurata a partire dalla base fissa 14 inferiore alla prima quota Q1 di ciascuna pala 4. Furthermore, the mobile base 19 extends in a vertical direction up to the third dimension Q3 measured starting from the fixed base 14 lower than the first dimension Q1 of each blade 4.
Nella presente domanda di brevetto, si utilizza il termine direzione verticale come uguale ad una direzione parallela o coincidente all’asse principale 6 e viceversa. In uso, la direzione verticale è perpendicolare alla direzione del vento. In the present patent application, the term vertical direction is used as equal to a direction parallel or coincident to the main axis 6 and vice versa. In use, the vertical direction is perpendicular to the wind direction.
Grazie alla presente invenzione, dal momento che il supporto centrale 2 si estende in direzione verticale fino ad una terza quota Q3 inferiore ad una prima quota Q1 di ciascuna pala 4, entrambe misurate a partire dalla base fissa 14, il flusso del vento interagisce direttamente con le pale 4, senza alcuna perturbazione che interferisca con l’aerodinamica della turbina eolica 1. Per tale motivo, la turbina eolica 1 è in grado di fornire maggiore potenza all’utenza esterna. Thanks to the present invention, since the central support 2 extends in a vertical direction up to a third height Q3 lower than a first height Q1 of each blade 4, both measured starting from the fixed base 14, the wind flow interacts directly with the blades 4, without any disturbance that interferes with the aerodynamics of the wind turbine 1. For this reason, the wind turbine 1 is able to supply greater power to the external user.
La base fissa 14 svolge la funzione di supportare e stabilizzare l’intera struttura della turbina eolica 1. The fixed base 14 performs the function of supporting and stabilizing the entire structure of the wind turbine 1.
Con riferimento alla figura 2, la turbina eolica 1 comprende un dispositivo di regolazione 18 di un rispettivo angolo di orientamento a di ciascuna pala 4. With reference to Figure 2, the wind turbine 1 comprises a device 18 for adjusting a respective orientation angle a of each blade 4.
Il dispositivo di regolazione 18 comprende un ingranaggio centrale 9; un primo ingranaggio 11 per ciascuna pala 4; un secondo ingranaggio 12 per ciascun primo ingranaggio 11; e un ingranaggio satellite 10 per ciascun secondo ingranaggio 12. In maggior dettaglio, ciascun primo ingranaggio 11 e ciascun secondo ingranaggio 12 hanno primitive di forma non circolare. Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate la turbina eolica 1 comprende tre pale 4 e di conseguenza il dispositivo di regolazione 18 comprende un ingranaggio centrale 9, tre ingranaggi satelliti 10, tre primi ingranaggi 11 e tre secondi ingranaggi 12. The adjustment device 18 comprises a central gear 9; a first gear 11 for each blade 4; a second gear 12 for each first gear 11; and a satellite gear 10 for each second gear 12. In greater detail, each first gear 11 and each second gear 12 have primitives of non-circular shape. In the embodiment illustrated in the attached figures, the wind turbine 1 comprises three blades 4 and consequently the adjustment device 18 comprises a central gear 9, three planetary gears 10, three first gears 11 and three second gears 12.
In particolare in una forma di attuazione preferita e non limitativa della presente invenzione l’ingranaggio centrale 9 e gli ingranaggi satelliti 10 hanno primitiva di forma circolare. In particular, in a preferred and non-limiting embodiment of the present invention, the central gear 9 and the planetary gears 10 have a circular primitive shape.
In una forma di attuazione preferita e non limitativa della presente invenzione ciascun ingranaggio satellite 10 ha forma e dimensioni sostanzialmente uguali all’ingranaggio centrale 9. In a preferred and non-limiting embodiment of the present invention, each satellite gear 10 has a shape and size substantially equal to the central gear 9.
Il timone 5 è accoppiato in maniera solidale all’ingranaggio centrale 9. L’ingranaggio centrale 9, essendo accoppiato al supporto centrale 2 tramite cuscinetti 16, è in grado di ruotare attorno all’asse principale 6 sotto l’azione del timone 5. In maggior dettaglio, in uso il timone 5 può ruotare attorno all’asse principale 6 sotto l’azione del vento in modo da orientarsi parallelamente al flusso del vento. Il timone 5 è accoppiato in modo solidale all’ingranaggio centrale 9 e di conseguenza muove detto ingranaggio centrale 9 sotto l’azione del vento. The rudder 5 is coupled integrally to the central gear 9. The central gear 9, being coupled to the central support 2 by means of bearings 16, is able to rotate around the main axis 6 under the action of the rudder 5. In more detail, in use the rudder 5 can rotate around the main axis 6 under the action of the wind so as to orient itself parallel to the flow of the wind. The rudder 5 is coupled integrally with the central gear 9 and consequently moves said central gear 9 under the action of the wind.
Con riferimento alla figura 2, l’ingranaggio 9 comprende un foro centrale di forma circolare per accoppiarsi in modo girevole con il supporto centrale 2. With reference to Figure 2, the gear 9 includes a central circular hole to mate in a rotatable way with the central support 2.
Ciascuna pala 4 si estende in direzione verticale ed è rigidamente connessa ad un rispettivo perno 15a, che è a sua volta rigidamente connesso al rispettivo primo ingranaggio 11. Each blade 4 extends in a vertical direction and is rigidly connected to a respective pin 15a, which is in turn rigidly connected to the respective first gear 11.
Detti perni 15a sono accoppiati, per mezzo di cuscinetti 16, alla base mobile 19, in modo tale da consentire alle pale 4 di ruotare attorno ad un asse secondario 7 parallelo all’asse principale 6. In particolare detti perni 15a attraversano la base mobile 19 lungo la direzione verticale. In maggior dettaglio, il rispettivo primo ingranaggio 11 di ciascuna pala 4 e la pala 4 stessa sono disposti da lati opposti rispetto alla base mobile 19 e sono collegati tra di loro tramite i rispettivi perni 15a che attraversano la base mobile 19. Said pins 15a are coupled, by means of bearings 16, to the mobile base 19, in such a way as to allow the blades 4 to rotate around a secondary axis 7 parallel to the main axis 6. In particular, said pins 15a pass through the mobile base 19 along the vertical direction. In greater detail, the respective first gear 11 of each blade 4 and the blade 4 itself are arranged on opposite sides with respect to the mobile base 19 and are connected to each other by means of the respective pins 15a which cross the mobile base 19.
Con riferimento alla figura 3, la dentatura di ciascun primo ingranaggio 11 ingrana con la dentatura del rispettivo secondo ingranaggio 12. Ciascun secondo ingranaggio 12 è accoppiato in maniera solidale al rispettivo ingranaggio satellite 10 tramite un perno 15b, il quale è inserito nella base mobile 19 ed è accoppiato ad essa tramite cuscinetti 16. In uso, il secondo ingranaggio 12 e il rispettivo ingranaggio satellite 10 ruotano attorno ad un asse planetario 8 parallelo all’asse principale 6, in particolare l’ingranaggio satellite 10 definisce la rotazione del secondo ingranaggio 12. With reference to Figure 3, the toothing of each first gear 11 meshes with the toothing of the respective second gear 12. Each second gear 12 is coupled integrally to the respective satellite gear 10 by means of a pin 15b, which is inserted in the mobile base 19 and is coupled to it by means of bearings 16. In use, the second gear 12 and the respective satellite gear 10 rotate around a planetary axis 8 parallel to the main axis 6, in particular the satellite gear 10 defines the rotation of the second gear 12 .
La dentatura dell’ingranaggio satellite 10 ingrana con la dentatura dell’ingranaggio centrale 9. The toothing of the satellite gear 10 meshes with the toothing of the central gear 9.
La turbina eolica 1 comprende una ruota dentata di trasmissione della potenza 13 che è accoppiata in maniera solidale alla base mobile 19, ed è perciò in grado di ruotare attorno al supporto centrale 2 al fine di trasmettere energia verso un’utenza esterna, ad esempio tale ruota dentata di trasmissione della potenza 13 è accoppiata ad un generatore elettrico (non mostrato). The wind turbine 1 comprises a power transmission toothed wheel 13 which is coupled integrally with the mobile base 19, and is therefore able to rotate around the central support 2 in order to transmit energy to an external user, for example such power transmission sprocket 13 is coupled to an electric generator (not shown).
Con riferimento alla figura 3, è mostrato il dispositivo di regolazione 18 dell’angolo di orientamento a di ciascuna pala 4. In particolare la figura 3 mostra uno schema del meccanismo di trasmissione del moto tra la base mobile 19 e le tre pale 4 orientabili. L’ingranaggio centrale 9 è orientato secondo una posizione angolare iniziale dal timone 5, che si orienta in direzione parallela alla direzione del flusso del vento. Tale ingranaggio centrale 9 rimane fermo finché non avvengono cambiamenti della direzione del flusso del vento. With reference to Figure 3, the adjustment device 18 of the orientation angle a of each blade 4 is shown. In particular, Figure 3 shows a diagram of the motion transmission mechanism between the mobile base 19 and the three adjustable blades 4. The central gear 9 is oriented according to an initial angular position from the rudder 5, which is oriented in a direction parallel to the direction of the wind flow. This central gear 9 remains stationary until changes in the direction of the wind flow take place.
Ciascun ingranaggio satellite 10, ruota attorno all’ingranaggio centrale 9, percorrendone tutta la circonferenza di primitiva durante una rotazione di 360° della base mobile 19 attorno all’asse principale 6. Ciascun ingranaggio satellite 10, avendo un diametro di primitiva uguale al diametro di primitiva dell’ingranaggio centrale 9, compie una rotazione di 360° attorno all’asse planetario 8, durante una rotazione di 360° della base mobile 19 attorno all’asse principale 6. Ciascun secondo ingranaggio 12, essendo rigidamente connesso al rispettivo ingranaggio satellite 10, ha la stessa velocità di rotazione del rispettivo ingranaggio satellite 10. Perciò ciascun secondo ingranaggio 12 compie una rotazione di 360° attorno all’asse planetario 8, durante una rotazione di 360° della base mobile 19 attorno all’asse principale 6. Each satellite gear 10 rotates around the central gear 9, covering its entire pitch circumference during a 360 ° rotation of the mobile base 19 around the main axis 6. Each satellite gear 10, having a pitch diameter equal to the diameter of primitive of the central gear 9, performs a rotation of 360 ° around the planetary axis 8, during a rotation of 360 ° of the mobile base 19 around the main axis 6. Each second gear 12, being rigidly connected to the respective satellite gear 10 , has the same rotation speed of the respective satellite gear 10. Therefore, each second gear 12 performs a rotation of 360 ° around the planetary axis 8, during a rotation of 360 ° of the mobile base 19 around the main axis 6.
La dentatura di ciascun primo ingranaggio 11 ingrana con la dentatura del rispettivo secondo ingranaggio 12 determinando un rapporto di trasmissione variabile tra la rotazione della base mobile 19 attorno all’asse principale 6 e la rotazione delle pale 4 attorno all’asse secondario 7. The toothing of each first gear 11 meshes with the toothing of the respective second gear 12 resulting in a variable transmission ratio between the rotation of the mobile base 19 around the main axis 6 and the rotation of the blades 4 around the secondary axis 7.
Ciascun primo ingranaggio 11 ha un numero di denti uguale al rispettivo secondo ingranaggio 12. Each first gear 11 has a number of teeth equal to the respective second gear 12.
Perciò ad una rotazione di 360° di ciascun primo ingranaggio 11 attorno all’asse secondario 7 corrisponde una rotazione di 360° del rispettivo secondo ingranaggio 12 attorno all’asse planetario 8. Di conseguenza ad una rotazione completa di 360° della base mobile 19 attorno all’asse principale 6 corrisponde una rotazione completa di 360° di ciascun primo ingranaggio 11 attorno all’asse secondario 7. Therefore, a rotation of 360 ° of each first gear 11 around the secondary axis 7 corresponds to a rotation of 360 ° of the respective second gear 12 around the planetary axis 8. Consequently, a complete rotation of 360 ° of the mobile base 19 around the main axis 6 corresponds to a complete rotation of 360 ° of each first gear 11 about the secondary axis 7.
In una forma preferita di attuazione, ma non limitativa della presente invenzione, ciascun primo ingranaggio 11 e ciascun secondo ingranaggio 12 hanno una stessa forma e dimensione non circolare, in particolare sono ellittici o a forma di camma. In particolare, in tale forma di attuazione, in una configurazione opzionale, ma in tutti i casi non limitativa di tale forma di attuazione, l’asse maggiore dell’ellissi della primitiva di ciascun primo ingranaggio 11 è coincidente con la corda alare del profilo alare della rispettiva pala 4. In a preferred but non-limiting embodiment of the present invention, each first gear 11 and each second gear 12 have the same non-circular shape and dimension, in particular they are elliptical or cam-shaped. In particular, in this embodiment, in an optional configuration, but in all non-limiting cases of this embodiment, the major axis of the ellipse of the primitive of each first gear 11 coincides with the chord of the wing profile of the respective blade 4.
Grazie al meccanismo precedentemente descritto, le rotazioni delle tre pale 4 attorno ai rispettivi assi secondari 7 sono legate con una relazione non lineare alla rotazione della base mobile 19 attorno all’asse principale 6. In tal modo si ottimizza l’angolo d’orientamento a delle tre pale 4, al fine di massimizzare la potenza utile trasferita all’utenza esterna. Thanks to the mechanism described above, the rotations of the three blades 4 around their respective secondary axes 7 are linked with a non-linear relationship to the rotation of the mobile base 19 around the main axis 6. In this way the angle of orientation a of the three blades 4, in order to maximize the useful power transferred to the external user.
In particolare, il dispositivo di regolazione 18 è configurato per far ruotare le tre pale 4 attorno all’asse secondario 7 in modo che, durante la rotazione di 360° del gruppo rotorico 3 attorno all’asse principale 6, gli angoli di orientamento a di ciascuna pala formati dalla seconda dimensione di ciascuna pala 4 e da una retta di riferimento 27 perpendicolare all’asse principale 6 e incidente l’asse principale 6 e l’asse secondario 7 di ciascuna pala 4, siano compresi in predeterminati intervalli. In particolare, con riferimento alla figura 1, il dispositivo di regolazione 18 è configurato per definire, per ciascuna pala 4, l’angolo di orientamento a in base alla posizione della relativa pala 4 rispetto ad una configurazione iniziale nel seguente modo. In particular, the adjustment device 18 is configured to rotate the three blades 4 around the secondary axis 7 so that, during the 360 ° rotation of the rotor assembly 3 around the main axis 6, the orientation angles a of each blade formed by the second dimension of each blade 4 and by a reference straight line 27 perpendicular to the main axis 6 and incident on the main axis 6 and the secondary axis 7 of each blade 4, are included in predetermined intervals. In particular, with reference to Figure 1, the adjustment device 18 is configured to define, for each blade 4, the orientation angle a based on the position of the relative blade 4 with respect to an initial configuration in the following way.
Per ciascuna pala 4, l’angolo di orientamento a è definito nel seguente modo: For each blade 4, the orientation angle a is defined as follows:
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 0° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a di detta pala 4 è compreso tra 123° e 153°, preferibilmente uguale a 138°; - when the angular position of said blade 4 is equal to 0 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 123 ° and 153 °, preferably equal to 138 °;
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 30° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a della detta pala 4 è compreso tra 146° e 176°, preferibilmente uguale a 161°; - when the angular position of said blade 4 is equal to 30 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 146 ° and 176 °, preferably equal to 161 °;
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 60° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a della detta pala 4 è compreso tra 175° e 205°, preferibilmente uguale a 190°; - when the angular position of said blade 4 is equal to 60 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 175 ° and 205 °, preferably equal to 190 °;
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 90° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a della detta pala 4 è compreso tra 255° e 285°, preferibilmente uguale a 270°; - when the angular position of said blade 4 is equal to 90 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 255 ° and 285 °, preferably equal to 270 °;
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 120° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a della detta pala 4 è compreso tra 363° e 393°, preferibilmente uguale a 378°; - when the angular position of said blade 4 is equal to 120 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 363 ° and 393 °, preferably equal to 378 °;
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 150° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a della detta pala 4 è compreso tra 382° e 412°, preferibilmente uguale a 397°; - when the angular position of said blade 4 is equal to 150 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 382 ° and 412 °, preferably equal to 397 °;
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 180° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a della detta pala 4 è compreso tra 399° e 429°, preferibilmente uguale a 414°; - when the angular position of said blade 4 is equal to 180 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 399 ° and 429 °, preferably equal to 414 °;
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 210° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a della detta pala 4 è compreso tra 410° e 440°, preferibilmente uguale a 425°; - when the angular position of said blade 4 is equal to 210 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 410 ° and 440 °, preferably equal to 425 °;
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 240° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a della detta pala 4 è compreso tra 430° e 460°, preferibilmente uguale a 445°; - when the angular position of said blade 4 is equal to 240 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 430 ° and 460 °, preferably equal to 445 °;
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 270° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a della detta pala 4 è compreso tra 438° e 468°, preferibilmente uguale a 453°; - when the angular position of said blade 4 is equal to 270 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 438 ° and 468 °, preferably equal to 453 °;
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 300° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a della detta pala 4 è compreso tra 443° e 473°, preferibilmente uguale a 458°; - when the angular position of said blade 4 is equal to 300 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 443 ° and 473 °, preferably equal to 458 °;
- quando la posizione angolare di detta pala 4 è uguale a 330° rispetto ad una rotazione attorno all’asse principale 6, l’angolo di orientamento a della detta pala 4 è compreso tra 462° e 492°, preferibilmente uguale a 477°. - when the angular position of said blade 4 is equal to 330 ° with respect to a rotation around the main axis 6, the orientation angle a of said blade 4 is between 462 ° and 492 °, preferably equal to 477 °.
preferibilmente l’angolo di orientamento a è calcolato come crescente in senso orario dalla retta di riferimento 27 alla seconda direzione d2 dal lato del naso 25 del profilo alare 20. preferably the orientation angle a is calculated as increasing clockwise from the reference line 27 to the second direction d2 from the side of the nose 25 of the airfoil 20.
Per ciascuna pala 4 si assume come configurazione iniziale, cioè quella corrispondente alla posizione angolare 0° di ciascuna pala 4, la posizione angolare in cui si trova la pala 4 quando è in un punto di intersezione tra la circonferenza di rotazione del gruppo rotorico 3 e una retta parallela alla direzione indicata dal timone e passante per il centro del gruppo rotorico 3, in particolare il detto punto di intersezione non è interposto tra il centro del gruppo rotorico 3 e il timone 5. For each blade 4 the initial configuration, i.e. the one corresponding to the angular position 0 ° of each blade 4, is assumed to be the angular position in which the blade 4 is when it is at an intersection point between the rotation circumference of the rotor group 3 and a straight line parallel to the direction indicated by the rudder and passing through the center of the rotor assembly 3, in particular the said intersection point is not interposed between the center of the rotor assembly 3 and the rudder 5.
In particolare, in figura 1 la pala 4 che si trova nella porzione di sinistra della turbina eolica 1 e che è tagliata lungo la sezione II-II è nella sua posizione angolare uguale a 0° ossia nella sua configurazione iniziale, in altre parole la posizione angolare 0° è la posizione angolare in cui si trova la pala 4 quando è allineata con il timone 5 ed è dal lato opposto al timone 5 rispetto all’asse principale 6. In particular, in figure 1 the blade 4 which is located in the left portion of the wind turbine 1 and which is cut along the section II-II is in its angular position equal to 0 °, i.e. in its initial configuration, in other words the position angular 0 ° is the angular position in which the blade 4 is when it is aligned with the rudder 5 and is on the side opposite the rudder 5 with respect to the main axis 6.
La posizione angolare di ciascuna pala 4 è calcolata come crescente in senso antiorario attorno all’asse principale 6. The angular position of each blade 4 is calculated as increasing counterclockwise around the main axis 6.
Dato che nella configurazione iniziale di ciascuna pala 4, l’angolo di orientamento a è compreso tra 123° e 153°, preferibilmente uguale a 138°; nel corso della rotazione di ciascuna pala 4 attorno all’asse principale 6 l’angolo di orientamento a può assumere valori superiori a 360° come si può vedere nella figura 1 e nei valori degli angoli riportati sopra. Given that in the initial configuration of each blade 4, the orientation angle a is between 123 ° and 153 °, preferably equal to 138 °; during the rotation of each blade 4 around the main axis 6 the orientation angle a can assume values greater than 360 ° as can be seen in Figure 1 and in the values of the angles shown above.
Visto che le tre pale 4 sono angolarmente spaziate tra loro di 120°, in un dato istante di tempo ciascun angolo di orientamento a di ciascuna pala 4 assume un valore diverso dagli altri due angoli di orientamento a delle altre due pale 4. Risulta infine evidente che all’invenzione qui descritto possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall’ambito delle rivendicazioni allegate. Since the three blades 4 are angularly spaced by 120 °, at a given instant of time each orientation angle a of each blade 4 assumes a different value from the other two orientation angles a of the other two blades 4. Finally, it is evident that modifications and variations can be made to the invention described here without departing from the scope of the attached claims.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102018000010200A IT201800010200A1 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | VERTICAL AXIS WIND TURBINE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102018000010200A IT201800010200A1 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | VERTICAL AXIS WIND TURBINE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT201800010200A1 true IT201800010200A1 (en) | 2020-05-09 |
Family
ID=65409357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT102018000010200A IT201800010200A1 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | VERTICAL AXIS WIND TURBINE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT201800010200A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2448339A (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-15 | Adrian Janssen | Turbine blade adjustment |
| WO2009030047A1 (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-12 | Mario Grenier | Energy extraction device with at least one bank of blades |
| US20110076144A1 (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-31 | Lucas Jeffrey M | Fluid Interacting Device |
-
2018
- 2018-11-09 IT IT102018000010200A patent/IT201800010200A1/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2448339A (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-15 | Adrian Janssen | Turbine blade adjustment |
| WO2009030047A1 (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-12 | Mario Grenier | Energy extraction device with at least one bank of blades |
| US20110076144A1 (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-31 | Lucas Jeffrey M | Fluid Interacting Device |
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