IT202100027107A1 - AUTOMATIC REGULATION WIND GENERATOR AND AUTOMATIC REGULATION SYSTEM FOR WIND GENERATOR - Google Patents
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Description
Descrizione dell?Invenzione Industriale avente per titolo: Description of the Industrial Invention entitled:
?GENERATORE EOLICO A REGOLAZIONE AUTOMATICA E SISTEMA DI REGOLAZIONE AUTOMATICO PER GENERATORE EOLICO? ?AUTOMATIC REGULATION WIND GENERATOR AND AUTOMATIC REGULATION SYSTEM FOR WIND GENERATOR?
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad un generatore eolico a regolazione automatica e ad un sistema di regolazione automatico per generatore eolico. The present invention refers to an automatically regulating wind generator and an automatic regulation system for wind generator.
Sono noti nella tecnica un gran numero di generatori eolici atti a sfruttare/trasformare l'energia cinetica del vento (energia eolica) in energia elettrica attraverso l'utilizzo di eliche di generazione. A large number of wind generators suitable for exploiting/transforming the kinetic energy of the wind (wind energy) into electrical energy through the use of generation propellers are known in the art.
Tali generatori noti, quando la velocit? di rotazione dell?elica diventa troppo elevata a causa di un aumento di intensit? del flusso eolico entro cui ? immersa, sfruttano l?azione di un sistema idraulico meccanico calettando le pale fino a ottenere lo stallo delle stesse in caso di venti oltre i limiti di sicurezza, fino all?arresto del generatore stesso che quindi con vento forte non produce pi? energia elettrica. Such known generators, when the speed? rotation of the propeller becomes too high due to an increase in intensity? of the wind flow within which ? immersed, they exploit the action of a mechanical hydraulic system by keying the blades until they stall in the event of winds exceeding safety limits, until the generator itself stops which therefore no longer produces in strong winds. electric energy.
Inoltre, i generatori eolici noti, al fine di ridurre la velocit? dell?elica in funzione dell?intensit? del flusso eolico possono richiedere la presenza di adeguati sensori di vento cooperanti con il relativo sistema di sicurezza, rendendo tali generatori pi? costosi e tecnicamente pi? complessi, anche a scapito dell?affidabilit? di funzionamento. Furthermore, the known wind generators, in order to reduce the speed? of the helix as a function of the intensity? of the wind flow may require the presence of adequate wind sensors cooperating with the relevant safety system, making these generators more? expensive and technically more? complex, even to the detriment of reliability? of operation.
Scopo quindi della presente invenzione ? quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo un generatore eolico a regolazione automatica in grado di mantenere sostanzialmente costante la velocit? di rotazione dell?elica di generazione, in modo automatico, con qualsiasi condizione di velocit? del vento. So the purpose of the present invention? is to solve the aforementioned problems of the prior art by providing an automatically regulating wind generator capable of maintaining the speed substantially constant. of rotation of the generation propeller, automatically, with any speed condition? of the wind.
Inoltre, uno scopo della presente invenzione ? quello di fornire un generatore eolico la cui regolazione automatica sia in funzione unicamente della velocit? di rotazione delle pale dell?elica di generazione, mantenendo la stessa costante quando forti venti porterebbero allo stallo forzato delle pale stesse. Furthermore, an object of the present invention is? is to provide a wind generator whose automatic regulation depends solely on the speed? of rotation of the generation propeller blades, maintaining the same constant when strong winds would lead to the forced stalling of the blades themselves.
Un altro scopo della presente invenzione ? quello di fornire un sistema di regolazione automatica per generatore eolico che consenta di trasformare un normale generatore eolico della tecnica nota in un generatore eolico come quello della presente invenzione. Another purpose of the present invention? that of providing an automatic regulation system for wind generator which allows to transform a normal wind generator of the known art into a wind generator like that of the present invention.
Inoltre, uno scopo della presente invenzione ? quello di fornire un sistema di regolazione automatica che consenta di trasformare un normale generatore eolico della tecnica nota in un generatore eolico in grado di mantenere sostanzialmente costante la velocit? di rotazione dell?elica di generazione, in modo automatico, anche in assenza di un freno meccanico o elettronico, con qualsiasi condizione di velocit? del vento. Furthermore, an object of the present invention is? is to provide an automatic regulation system that allows a normal wind generator of the known art to be transformed into a wind generator capable of maintaining the speed substantially constant. of rotation of the generation propeller, automatically, even in the absence of a mechanical or electronic brake, with any speed condition? of the wind.
Un altro scopo della presente invenzione ? quello di fornire un sistema di regolazione automatica che consenta di trasformare un normale generatore eolico della tecnica nota in un generatore eolico la cui regolazione automatica sia in funzione unicamente della velocit? di rotazione delle pale dell?elica di generazione, mantenendo la stessa costante quando forti venti porterebbero allo stallo forzato delle pale stesse. Another purpose of the present invention? is to provide an automatic regulation system that allows a normal wind generator of the known art to be transformed into a wind generator whose automatic regulation is a function solely of the speed? of rotation of the generation propeller blades, maintaining the same constant when strong winds would lead to the forced stalling of the blades themselves.
I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell?invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un generatore eolico ed un sistema di regolazione come quelli descritti nelle rispettive rivendicazioni principali. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l?oggetto delle rivendicazioni dipendenti. The above and other objects and advantages of the invention, as will appear from the following description, are achieved with a wind generator and a regulation system such as those described in the respective main claims. Preferred embodiments and non-trivial variants of the present invention form the subject of the dependent claims.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione. It is understood that all the attached claims form an integral part of this description.
Risulter? immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalit? equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate. Will it turn out? It is immediately obvious that countless variations and modifications can be made to what has been described (for example relating to shape, dimensions, arrangements and parts with equivalent functionality) without departing from the scope of protection of the invention as appears from the attached claims.
La presente invenzione verr? meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali: Will this invention come? better described by some preferred embodiments, provided by way of example and without limitation, with reference to the attached drawings, in which:
- le FIGG. 1a, 1b e 1c mostrano delle viste laterali di una realizzazione preferita del generatore eolico a regolazione automatica secondo la presente invenzione in diverse posizioni operative dipendenti all?intensit? del flusso eolico in cui ? immerso; - FIGS. 1a, 1b and 1c show side views of a preferred embodiment of the self-regulating wind generator according to the present invention in different intensity-dependent operating positions. of the wind flow in which ? absorbed;
- la FIG. 2 mostra un diagramma schematico di alcuni componenti funzionali del generatore eolico a regolazione automatica secondo la presente invenzione; e - FIG. 2 shows a schematic diagram of some functional components of the self-regulating wind generator according to the present invention; And
- la FIG. 3 mostra un diagramma nel quale sono rappresentate diverse posizioni operative di un?elica di generazione del generatore eolico a regolazione automatica secondo la presente invenzione in funzione di differenti valori dell?intensit? del flusso eolico in cui ? immersa. - FIG. 3 shows a diagram in which different operating positions of a generation propeller of the automatically regulated wind generator according to the present invention are represented as a function of different intensity values. of the wind flow in which ? immersed.
Facendo riferimento alle Figure si pu? notare che il generatore eolico 1 comprende almeno un?elica di generazione 3 immersa in almeno un flusso eolico F?, F??, F???, F????, F????? e almeno un mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5. By referring to the Figures you can? note that the wind generator 1 includes at least one generation 3 propeller immersed in at least one wind flow F?, F??, F???, F????, F????? and at least one actuation means for automatic dynamic regulation 5.
Vantaggiosamente, il mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5 ? previsto per modificare l?incidenza ??, ???, ????, ?????, ??????, e di conseguenza la proiezione della superficie rotazionale W?, W??, W???, W????, W?????, di tale elica di generazione 3 rispetto alla direzione X-X di tale flusso eolico F?, F??, F???, F????, F????? in funzione della velocit? di rotazione V?, V??, V???, V????, V????? dell?elica di generazione 3 stessa. Advantageously, the actuation means for the automatic dynamic regulation 5? expected to modify the incidence ??, ???, ????, ???, ??????, and consequently the projection of the rotational surface W?, W??, W??? , W????, W?????, of such generation 3 propeller with respect to the X-X direction of such wind flow F?, F??, F???, F????, F??? ?? depending on the speed? of rotation V?, V??, V???, V????, V????? of the generation 3 propeller itself.
In particolare, il generatore eolico 1 comprende almeno un mezzo di articolazione 7 sul quale agisce operativamente il mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5 al fine di fare ruotare il generatore eolico 1 secondo un primo verso di rotazione R? o un secondo verso di rotazione R?? intorno ad un asse di rotazione passante per tale mezzo di articolazione 7 e lungo un piano sostanzialmente verticale passante alla direzione X-X quando la velocit? di rotazione dell?elica di generazione 3 rispettivamente aumenta o diminuisce rispetto ad un valore di soglia preimpostato. In particular, the wind generator 1 comprises at least one articulation means 7 on which the actuation means for the automatic dynamic adjustment 5 operationally acts in order to rotate the wind generator 1 according to a first direction of rotation R? or a second direction of rotation R?? around an axis of rotation passing through this articulation means 7 and along a substantially vertical plane passing in the X-X direction when the speed? rotation of the generation 3 propeller increases or decreases respectively compared to a preset threshold value.
Il generatore eolico 1 secondo la presente invenzione comprende inoltre almeno un mezzo di rilevazione della velocit? di rotazione V?, V??, V???, V????, V????? dell?elica di generazione 3 e cooperante operativamente con il mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5: in particolare, il mezzo di rilevazione della velocit? di rotazione V?, V??, V???, V????, V????? dell?elica di generazione 3 pu? comprendere almeno un sensore di velocit? di rotazione 6, composto per esempio da una ruota fonica 6a, solidale in rotazione attorno alla direzione X-X all?elica di generazione 3, e relativo rilevatore di velocit? angolare 6b che, attraverso un opportuno mezzo 9 di elaborazione e acquisizione della velocit? di rotazione V?, V??, V???, V????, V????? coopera operativamente con il mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5. The wind generator 1 according to the present invention further comprises at least one speed detection means? of rotation V?, V??, V???, V????, V????? of the generation 3 propeller and operationally cooperating with the actuation means for the automatic dynamic regulation 5: in particular, the speed detection means? of rotation V?, V??, V???, V????, V????? of the generation 3 propeller can? include at least one speed sensor? of rotation 6, composed for example of a tone wheel 6a, integral in rotation around the X-X direction to the generation 3 propeller, and relative speed detector? angle 6b which, through an appropriate means 9 for processing and acquiring the speed? of rotation V?, V??, V???, V????, V????? Cooperates operationally with the actuation means for automatic dynamic regulation 5.
Vantaggiosamente quindi, cos? come possibile notare in particolare nel diagramma della FIG. 3 nel quale, nell?asse delle ascisse ? riportata la velocit? F del flusso eolico e nell?asse delle ordinate W ? riportata l?ampiezza della proiezione della superficie rotazionale dell?elica di generazione 3, quando la velocit? del flusso eolico varia F?, F??, F???, F????, F?????, il mezzo di rilevazione della velocit? di rotazione V?, V??, V???, V????, V????? dell?elica di generazione 3 rileva la modifica della velocit? di rotazione V?, V??, V???, V????, V????? dell?elica di generazione 3 e la segnala al mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5 che: Advantageously therefore, what? as can be seen in particular in the diagram of FIG. 3 in which, in the x-axis ? reported the speed? F of the wind flux and in the ordinate axis W ? The amplitude of the projection of the rotational surface of the generation 3 propeller is reported, when the speed? of the wind flow varies F?, F??, F???, F????, F?????, the means of detecting the speed? of rotation V?, V??, V???, V????, V????? of the generation 3 propeller detects the change in speed? of rotation V?, V??, V???, V????, V????? of the generation propeller 3 and signals it to the actuation means for the automatic dynamic regulation 5 which:
- se la velocit? di rotazione V?, V??, V???, V????, V????? ? maggiore del valore di soglia preimpostato, agendo sul mezzo di mezzo di articolazione 7 provvede a fare ruotare il generatore eolico 1 secondo il primo verso di rotazione R? per modificare l?incidenza ??, ???, ????, ?????, ??????, e di conseguenza diminuire l?ampiezza della proiezione della superficie rotazionale W?, W??, W???, W????, W????, di tale elica di generazione 3 rispetto alla direzione X-X di tale flusso eolico per fare diminuire la velocit? di rotazione dell?elica di generazione 3 stessa ad un valore inferiore o uguale a tale valore di soglia reimpostato; - if the speed? of rotation V?, V??, V???, V????, V????? ? greater than the preset threshold value, acting on the articulation means 7 causes the wind generator 1 to rotate according to the first direction of rotation R? to modify the incidence ??, ???, ????, ?????, ??????, and consequently decrease the amplitude of the projection of the rotational surface W?, W??, W ???, W????, W????, of this generation 3 propeller with respect to the X-X direction of this wind flow to decrease the speed? rotation of the generation 3 propeller itself to a value lower than or equal to this reset threshold value;
- viceversa, se la velocit? di rotazione V?, V??, V???, V????, V????? ? inferiore al valore di soglia preimpostato, agendo sul mezzo di mezzo di articolazione 7 provvede a fare ruotare il generatore eolico 1 secondo il secondo verso di rotazione R?? per modificare l?incidenza ??, ???, ????, ?????, ??????, e di conseguenza aumentare l?ampiezza della proiezione della superficie rotazionale W?, W??, W???, W????, W????, di tale elica di generazione 3 rispetto alla direzione X-X di tale flusso eolico per fare aumentare la velocit? di rotazione dell?elica di generazione 3 stessa. - vice versa, if the speed? of rotation V?, V??, V???, V????, V????? ? lower than the preset threshold value, acting on the articulation means 7 causes the wind generator 1 to rotate according to the second direction of rotation R?? to modify the incidence ??, ???, ????, ????, ??????, and consequently increase the amplitude of the projection of the rotational surface W?, W??, W ???, W????, W????, of this generation 3 propeller with respect to the X-X direction of this wind flow to increase the speed? of rotation of the generation 3 propeller itself.
In particolare, dalla FIG. 3, la velocit? del flusso eolico aumenta da F? a F?????: si pu? notare quindi che, grazie alla presenza del mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5 e del mezzo di articolazione 7, all?aumentare (da F? a F?????) o al diminuire (da F????? a F?) della velocit? del flusso eolico, l?incidenza ??, ???, ????, ?????, ?????? di tale elica di generazione 3 rispetto alla direzione X-X di tale flusso eolico varia,, e di conseguenza fare diminuire (da W? a W?????) o aumentare (da W????? a W?) opportunamente l?ampiezza della proiezione della superficie rotazionale dell?elica di generazione 3 stessa, mantenendo quindi la velocit? di rotazione di tale elica 3 ad un valore uguale o inferiore al valore di soglia preimpostato, che potrebbe rappresentare il limite di sicurezza strutturale del generatore eolico 1 secondo la presente invenzione. In particular, from FIG. 3, the speed? of the wind flux increases from F? to F?????: can you? therefore note that, thanks to the presence of the actuation means for the automatic dynamic adjustment 5 and the articulation means 7, when increasing (from F? to F?????) or decreasing (from F????? to F?) of the speed? of the wind flow, the incidence ??, ???, ????, ?????, ?????? of this generation 3 propeller with respect to the X-X direction of this wind flow varies, and consequently make the l ?amplitude of the projection of the rotational surface of the generation 3 propeller itself, thus maintaining the speed? of rotation of this propeller 3 to a value equal to or lower than the preset threshold value, which could represent the structural safety limit of the wind generator 1 according to the present invention.
Vantaggiosamente, il mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5 del generatore eolico 1 pu? essere un qualsiasi attuatore rotativo adeguato allo scopo quale, per esempio, un motore elettrico agente sul mezzo di articolazione 7. Advantageously, the actuation means for the automatic dynamic regulation 5 of the wind generator 1 can? be any rotary actuator suitable for the purpose such as, for example, an electric motor acting on the articulation means 7.
Inoltre, ? possibile prevedere che il mezzo di articolazione 7 comprenda almeno un mezzo di sbloccaggio/bloccaggio (non mostrato) dal/al mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5 per consentire una rotazione R?, R?? libera anche manuale del generatore eolico 1 secondo la presente invenzione. Furthermore, ? It is possible to provide that the articulation means 7 includes at least one unlocking/locking means (not shown) from/to the actuation means for the automatic dynamic adjustment 5 to allow a rotation R?, R?? also free manual of the wind generator 1 according to the present invention.
Inoltre, in una sua realizzazione preferita, ? possibile prevedere che il peso complessivo del generatore eolico 1 secondo la presente invenzione sia ripartito a circa il 50% rispettivamente a sinistra e a destra dell?asse di rotazione passante attraverso il mezzo di articolazione 7 almeno quando il generatore 1 si trova nella posizione operativa mostrata nella FIG. 1a. Furthermore, in one of his favorite creations, ? It is possible to provide that the overall weight of the wind generator 1 according to the present invention is distributed approximately 50% respectively to the left and right of the rotation axis passing through the articulation means 7 at least when the generator 1 is in the operating position shown in the FIG. 1a.
Ovviamente, per consentire all?elica 3 di disporsi nel giusto orientamento rispetto alla direzione X-X del flusso eolico F?, F??, F???, F????, F?????, il generatore eolico 1 secondo la presente invenzione pu? inoltre comprendere opportuni mezzi di orientamento intorno ad un un mezzo di rotazione 11, per esempio del tipo a ralla, che consentono al generatore 1 stesso anche di ruotare intorno ad un asse sostanzialmente verticale Y-Y: in particolare, se si tratta di un generatore eolico di relativamente piccole dimensioni, tali mezzi di orientamento possono comprendere almeno una pinna direzionale (non mostrata); in alternativa, solitamente nel caso di un generatore eolico 1 di medie o grandi dimensioni, tali mezzi di orientamento possono comprendere un mezzo attuatore a funzionamento idraulico, elettrico, ecc?. Obviously, to allow the propeller 3 to arrange itself in the right orientation with respect to the X-X direction of the wind flow F?, F??, F???, F????, F?????, the wind generator 1 second the present invention can furthermore include suitable orientation means around a rotation means 11, for example of the fifth wheel type, which also allow the generator 1 itself to rotate around a substantially vertical Y-Y axis: in particular, if it is a wind generator of relatively small in size, such orientation means can include at least one directional fin (not shown); alternatively, usually in the case of a medium or large sized wind generator 1, these orientation means can comprise an actuator means with hydraulic, electric, etc. operation.
La presente invenzione comprende inoltre un sistema di regolazione automatica che consenta di trasformare un normale generatore eolico della tecnica nota in un generatore eolico 1 come quello precedentemente descritto. The present invention also includes an automatic regulation system which allows a normal wind generator of the known art to be transformed into a wind generator 1 like the one previously described.
In particolare, il sistema di regolazione automatica per un generatore eolico secondo la presente invenzione comprende: In particular, the automatic regulation system for a wind generator according to the present invention includes:
- almeno un mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5 previsto per modificare l?incidenza dell?elica di generazione 3 e per essere connesso operativamente a tale generatore eolico 1; - at least one actuation means for automatic dynamic regulation 5 intended to modify the incidence of the generation propeller 3 and to be operationally connected to this wind generator 1;
- almeno un mezzo di rilevazione della velocit? di rotazione V?, V??, V???, V????, V????? dell?elica di generazione 3 cooperante operativamente con tale mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5; - at least one means of speed detection? of rotation V?, V??, V???, V????, V????? of the generation propeller 3 cooperating operationally with this actuation means for the automatic dynamic regulation 5;
- almeno un mezzo di articolazione 7 sul quale agisce tale mezzo di attuazione per la regolazione dinamica automatica 5 per far ruotare il generatore eolico 1 lungo un piano verticale passante per una direzione X-X del flusso eolico F?, F??, F???, F????, F????? in cui tale elica 3 ? immersa ed in funzione della velocit? di rotazione V?, V??, V???, V????, V????? dell?elica di generazione 3 stessa. - at least one articulation means 7 on which this actuation means for automatic dynamic regulation 5 acts to rotate the wind generator 1 along a vertical plane passing through a direction X-X of the wind flow F?, F??, F??? , F????, F????? in which this helix 3? immersed and depending on the speed? of rotation V?, V??, V???, V????, V????? of the generation 3 propeller itself.
Si sono descritte alcune forme preferite di attuazione dell?invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell?ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate nelle quali, eventuali segni di riferimento posti tra parentesi non possono essere interpretati nel senso di limitare le rivendicazioni stesse. Inoltre, la parola "comprendente" non esclude la presenza di elementi e/o fasi diversi da quelli elencati nelle rivendicazioni. L?articolo ?un?, ?uno? o ?una? precedente un elemento non esclude la presenza di una pluralit? di tali elementi. Il semplice fatto che alcune caratteristiche siano citate in rivendicazioni dipendenti diverse tra loro non indica che una combinazione di queste caratteristiche non possa essere vantaggiosamente utilizzata. Some preferred embodiments of the invention have been described, but naturally they are susceptible to further modifications and variations within the same inventive idea. In particular, numerous variations and modifications, functionally equivalent to the previous ones, which fall within the scope of protection of the invention as highlighted in the attached claims in which any reference signs placed in brackets cannot be interpreted in the sense to limit the claims themselves. Furthermore, the word "comprising" does not exclude the presence of elements and/or phases other than those listed in the claims. The article ?un?, ?one? or ?one? preceding an element does not exclude the presence of a plurality? of these elements. The mere fact that some features are cited in dependent claims different from each other does not indicate that a combination of these features cannot be advantageously used.
Claims (6)
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