IT8217113A1 - Congegno azionato dal vento per ottenere energia meccanica da trasformare in energia elettrica di intensità costante atta a produrre calore utilizzabile per riscaldamento degli ambienti e per usi vari - Google Patents

Description

"CONGEGNO AZIONATO DAL VENTO PER OTTENB=

?? ENERGIA MECCANICA DA TRASFORMARE IN ENERGIA E= LETTRICA DI INTENSIT?' COSTANTE ATTA APRODURRE CA= LORE UTILIZZABILE BER RISCALDAMENTO DEGLI AMBIEliTI E PER USI VARI."

R I A S S U N T O

L'invenzione consiste in un congegno attuato in mo= 10 da sfruttare al massimo la spinta del vento spi= rante in qualsiasi direzione e senso ed a qualsiasi velocit? mettendo in azione una rotante che, media= nte autoregolazione meccanica del congegno stesso, mantiene una velocit? di rotazione pressocch? cos=

??? ?

tante JL'autoregolazione meccanica avviene allorch? 11 vento supera le velocit? prescelta come velocit di regime ed in base alla quale viene calcolato il ruotismo necessario a trasmettere il moto ad un ge= neratore di corrente. Con ci? ? possibile ottenere energia elettrica d'intensit? costante per cui si possono utilizzare delle normali resistenze elettri che per la produzione del calore senza necessit? di inserire qualsiasi altra apparecchiatura elettrica

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o__e.let.tronica.

Mediante un capace ed_adeguato accumulatore di ca= lore si pu? arrivare a disporre di una grande mas= sa di liquido (comunemente acqua) _a temperatura e= levata _da utilizzare sia per il riscaldamento degli .ambienti .sia per qualsiasi altro uso.

Attualmente il congegno ? gi? stato sperimentato

con jnodellino in scala molto ridotta ed avendo ris=; contrato l'ottimo funzionamento ? in corso di cos= truzione un prototipo in scala maggiore e completo i in tutte le sue componenti essenziali. 0O* Nella fig.1 della tav. I ? rappresentato schemati= camente tutto il complesso composto di quattro eie: menti essenziali e cio?:

1?) Una rotante(posta in alto a destra della figa ra) avente grosso-modo la forma di un tamburo.

Essa, ricevendo la spinta del vento, assume un mo= to rotatorio sempre nello stesso senso (senso ora= rio se i pannelli periferici sono dsposti come in figura o senso antiorario se gli stessi vengono disposti capovolti).

L'albero della rotante appoggia in basso su una qualsiasi base fissa mentre all'estremit? superio= re ? sostenuto da un elemento a forcella che a sua volta ? bloccato ai due estremi a dei sostegM

17 t ?? 7 A 8 2?'

trasmessa all' albero superiore orizzontale che -muo= ve il generatore di-corrente-, - ... .. _

La -forza di frenatura sviluppata-dal meccanismo anzidetto Impedisce che il numero.di giri del generatore di corrente oltrepassi 1 limiti -di_tolleranza.-consentiti dal .generatore stesso,. _

4 ) Un generatore .di corrente della potenza desi= _ derata e conseguenz.iale al dimensionamento.-de gli... . altri elementi del congegno... . . ... . .. . .

Inoltre occorre a parte un qualsiasi accumulato= re di .calore contenente del liquido (comunemente acqua) dimensionato anch'esso in base agli .elementi precedentemente descritti ed in base anche ai gior= ni di autonomia di cui si intende disporre ipotiz= zando un determinato periodo di eventuale stasi del vento.

In particolare:

La rotante azionata dal vento, avente quasi la for= ma di un tamburo, ? composta da due dischi paralle= li tra loro e coassiali formanti le due basi di un cilindro e collegati perifericamente lungo tutta la superficie laterale da pannelli verticali oppor= tunamente sagomati. La sagomatura di questi ultimi ? stata studiata ed anche sperimentata praticamente per sfruttare al massimo la spinta del vento per Fissi. (Vedi fig. 1 della tav. I e figura unica iella tav. 5 ).

2?) Un ruotiamo con rapporto di trasmissione calco= lato in modo da avere un numero di giri dell'asse terminale corrispondente al numero di giri di regi me del generatore di corrente. Il ruotiamo, che co me si vede dalla fig. 1 della tav. I ? situato in

so, iniziando dall'albero della girante, trasmet te il moto rotatorio contemporaneamente sia al gene

1 atore di corrente sia all'apparecchio di frenatura ?i VV

?) Un meccanismo di frenatura (in vista di fronte nella fig. 2 della tav. I ed in sezione verticale passante per il centro nella fig. unica della tavo= >? ^La III). Con questo meccanismo si utilizza la forza centrifuga di una o pi? coppie di pesi che, median= te bracci a mensola rivolti verso il centro, impri= mono un moto di traslazione verticale alla piastra circolare inferiore la quale, a sua volta, abbassar dosi con l'aumentare della velocit?, fa immergere parzialmente, o al limite anche totalmente,_una rotante con palette opportunamente sagomate nella vasca sottostante contenente del liquido possibile mente molto denso e viscoso. Quest'ultimo, osta= colando il moto rotatorio delle palette ricurve, agisce da freno la cui forza frenante viene

cui nella formula dalla .quale si.,parte..(S = KAV)

per ricavare il valore della,spinta,del.vento che soffia ortogonalmente.ad_una .supe_rf_icie_.piana _il__ coefficiente .K vie ad aumentare di.quasi il 60 fo land? cos? modo di ridurre notevolmente le.dimen= qioni .della rotante.Inoltret data la..particolare, sagomatura .dei pannelli la parte della rot?nte che verreihe ad esercitare un'azione contraria e cio? i la parte sita a destra della fig. 1 e 2 della tav. V / II, dove sono riportate la sezione verticale passan te per il centro della rotante e la sezione orizzon tale della stessa, offre al vento una resistenza minima. Questa poi ? ancora maggiormente ridotta considerando il fatto che le linee di forza che in= vedtono i pannelli, incontrando quel tipo di cur= vatura e di sagomatura sono costrette a scindersi ciascuna in due componenti di cui una d? luogo ad un momento negativo e l'altra ad un momento positi^ vo che tende ad annulla o a minimizzare quello ne= gativo.

rotante ? solidale con 1'albero centrale che ver so?l'estremit? inferiore ? munito di una ruota den?. tata conica dalla quale viene trasmesso il moto a tutto il ruotismo il quale, in ultimo, trasmette il contemporaneamente al generatore di corrente

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al meccanismo d.f frenatura..In.base a ci? il nu= nero,di giri,del generatore di corrente ?_vin.co.lato al numero di giri del.meccanismo di_frenatura^._

L?.'albero,della rotante,,jdisposto.verticalmente appoggia,appoggia inferiormente su.una.Jbase fissa fig. Ideila tav. I) mentre superiormente si inse= :risce__in_un.dischetto forato sito alljjangolq_di_un_ supporto a forcella i cui estremi vengono bloccati 1 Ln due punti fissi e regolabili per ottenere la per V~v fetta verticalit? dell'albero stesso (Vedi tav.5).

la sagomatura dei pannelli che nella speri.mentazio :ie pratica ha dato i migliori risultati per lo'sfru ttamento dell'energia eolica ? quella rilevabile

?alla sezione verticale e da quella orizzontale

iella rotante riportate nella tav.II.

Per ottenere tale sagomatura, che del resto potreb be anche essere leggermente variata per ragioni di ordine pratico, si ? ottenuta nel seguente moBo:

Il diametro D della rotante ? stato diviso in die= oi parti uguali, la lunghezza di una di queste par= ti,corrispondente ad un decimo di D ? stata molti= plicata per 3,14 e divisa per 3. Il segmento cos? ottenuto, indicato con d nella fig.2 della tav. II il diametro delle venti semicirconferenze site agli estremi dei venti raggi ottenuti dividendo a

sua volta la circonferenza della rotante in tanti archetti uguali tra loro ma _in numero doppio (20) _di.quello__in cui_ ? stato diviso il diametro D (10) Nella fig. 2 della tay. Il ? riportato il diametro d di una delle semicirconferenze anzidette. L'es tremo Ad el diametro d^? stato congiunto^con _il centro 0 della semicirconferenza successiva. Indij con apertura di compasso A-B e centrando in A si traccia l'arco che da B va ad incontrare la con= i giungente ^ con il centro del diametro d della se= micirconferenza successiva. Tale operazione, ripe= tuta per tutti i tratti seguenti d? luogo alla sa= gomatura il cui andamento il cui andamento ? ripor tato in sezione orizzontale nella fig. 2 della

tav. II

Avendo cos? proceduto si ? venuta a creare una successione di pannelli che danno luogo ad una su= perfid e sagomata senza soluzione di continuit?.

La rotante ? inoltre dotata di due anelli metalli ci aventi pi? o IDBJ^O lo stesso diametro D e dispoj ti uno superiormente e l'altro inferiormente alla girante stessa. Detti anelli hanno la funzione di volani e servono a vincere la iniziale forza fre= nante che sviluppa il generatore di corrente nel momento in cui entra in eccitazione e servono an= che

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che per far mantenere pressocch? costante il moto pU rotatorio della girante durante le brevi oscilla^ ! zioni della velocit? del vento.

Il meccanismo di frenatura, riportato nella fig. 2

della tav. I in vista di fronte e nella fig. uni=

ca della tav. Ili visto in sezione verticale pas=

sante per il centro ? composto da:

Un albero verticale mosso dalla coppia di ruote co=.S

niche di cui una ? applicata all'albero orizzontale J che trasmette il moto al generatore di corrente. ?: . In tal modo il numero di giri di quest'ultimo deve \r* per forza essere sempre uguale o proporzionato al I numero di giri dell'albero del meccanismo di fre=

.< natura. All'albero del meccanismo di frenatura ? 4 solidalmente collegata, mediante manicotto imbullo=

nato, una piastra circolare ai cui bordi sono in= a cernierate una o pi? coppie di aste che sostengono

in basso delle sfere metalliche di peso adeguato.

Ciascuna di dette aste sono dotate verso l'alto di

due bracci rivolti verso il centro e muniti alle

estremit? di cuscinetti a sfere per eliminare l'at=

trito radente che si manifesterebbe durante il fun= zionamento. Il braccio superiore tende a spostare

in basso una seconda piastra circolare posta al di

sotto della precedente ogniqualvolta le sfere me=

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che le jpalette ricurve di frenatura non dovessero anche solo parzialmente, trascinare con se il li= guido dando cos? luogo ad una diminuzione della forza frenante, nella vaschetta contenitrice sono state disposte perifericamente delle alette fisse ricurve ed ubicate in modo tale da ostacolare lre= ventuale trascinamento del liquido da garte delle palette ricurve. Nella fig. unica della tavola IY ? stata riportata la sezione orizzontale della vas=? chetta contenente il liquido e supponendo che le palette ricurve di frenatura si trovino immerse ne], liquido.

In quanto al generatore di corrente c'? poco da di=* re poich? lo si pu? reperire in commercio sceglien dolo in base alle caratteristiche date a tutto il congegno sia nei riguardi della potenza sia nei ri guardi del numero di giri al minuto.

L'accumulatore di calore pu? consistere in un con= tenitore di qualsiasi materiale purch? resistente a temperatura almeno di poco superiore a cento gra di. Esso pu? essere collocato in qualsiasi spazio libero esterno ma prossimo alle abitazioni oppure in un vano interno (meglio se nello seantinato)pur ch? sia bene coibentato. Il dimensionamento di es= so ? subordinato alla quantit? di energia che si ? *':/ ? ' ?- 8 2 ? tu | V

talliche tendono ad allontanarsi a causa della for

za centrifuga derivante dall'aumento della veloci=

t? del vento che tende a far aumentare la velocit?

di rotazione dell'albero del meccanismo di frena=

tura. L'altro braccio, posto al di sotto della ste m\\r\H il J^rj? ssa piastra circolare, serve a riportare questa

verso l?alto mediante il peso stesso delle sfere ^ \ V ?P ?

metalliche col diminuire della loro forza centrl=

fuga.La piastra inferiore ? poi collegata solidal=

mente mediante manicotto scorrevole solo in verti= A

cale con una rotante di frenatura sita all'estremi

t? inferiore del manicotto. Detta rotante ? dotata /_ _ di palette ricurve e sagomate in modo da incontra^ /

re notevole resistenza quando vengono a trovarsi ??* parzialmente, ed al limite anche totalmente, im= i DIF. _ merse nel liquido contenuto in una sottostante vas l chetta dorma circolare. In questa va messo del li=

- quido possibilmente molto denso e viscoso. Le pa=

lette ricurve di cui si ? detto in precedenza sono

comprese tra due dischi paralleli tra loro e coas=

siali. Nel disco inferiore poi sono praticate una

o pi? serie ?i feritoie sagomate a bocca di lupo

e con la sporgenza rivolta verso il basso. Queste

hanno la funzione di dare inizio all'azione di fre=

natura con un inizio molto graduale. Al fine poi

>

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progettato di ricavare dal generatore di corrente ed anche dal numero di giorni di autonomia di cui si intende disporre nel caso ni eventuale stasi del vento per pi? giorni.

Dall'accumulatore di calore, mediante la normale pompa di spinta in uso negli impianti di riscalda= mento, si pu? far circolare 1?acqua calda nei ra= diatori ed inoltre, mediante un comune scambiatore di calore, inviare l'acqua neglia apparecchi per usi domestici o per altri usi.

Dopo quanto gi? descritto risulta chiaro il funzio=: namento del congegno e cio?:_ _ _

Innanzi tutto, con qualsiasi mezzo idoneo si impri=: me al congegno la velocit?-prescelta come velocit? di regime in modo che le sfere?metalliche dell'ap= parecchio di frenatura s? trovino a distanzq dal centro cos? come si verranno a trovare durante il funzionamento a velocit? di regime. Indi nella vas^ chetta sottostante si versa il liquido di frenatura sino ad un livello tale da lambire quasi la parte inferiore della girante di frenatura. In tali con= dizioni il congegno ? gi? pronto per entrare in funzione. Infatti, immaginando di )artire da un momento di stasi del vento e cio? in un momento in cui il congegno ? fermo, riscontriamo che ?e aste 171 13 /A 8 2

sostenenti -le.sfere metalliche trovarsi in-posizio^

Ci ne verticale^e j3u.ind.i_la parte inferiore^(iella,ro_=

tante di frenatura trovasi ad_una_certa altezza

rispetto al__pelo libero del liquido contenuto nella vaschetta sottostante. Iniziando poi l'azione^del

vento, il congegno si mette in moto e con l'aumen=

tare della velocit?, a causa della forza centrifu=

ga, le sfere metalliche sono costrette ad allonta=

narsi dal centro facendo cos? abbassare la girante t di frenatura. Al momento in cui si raggiunge la ve

locit? di regime la girante di frenatura si ? ab=

bassata sino quasi a toccare il liquido contenuto

nella vaschetta. Quasi contemporaneamente il gene=

ratore di corrente entra in eccitazione dando luo=

go ad una brusca azione frenante che per? ? facil=

mente vinta dalla grande forza d'inerzia gi? aceu=

mulata dai due anelli metallici^^i^t^ ati^jcon fun=

zione di volani sulla rotante azionata dal vento.

Da quel momento in poi, anche se la forza del ven=

to aumenta, il numero di giri del generatore di

corrente potr? solo aumentare leggermente mantenen

dosi sempre nei limiti di tolleranza consentiti

dal generatore stesso essendo tale numero di giri condizionato dall'apparecchio di frenatura.

Questo infatti, con l'aumentare della velocit? di

rotazione e quindi della forza centrifuga delle sfa re metalliche

ad abbassarsi ulteriormente e quindi far affondare nel liquido della vaschetta sottostante le jpalette

Se poi la velocit? del jvento tende a diminuire, il peso stesso delle sfere metalliche essendo minore

sollevare la piastra unitamente alla girante di fr? natura

I due anelli con finzione di volani applicati alla rotante azionata dal vento hanno anche la funzione

la stessa durante i piccoli sbalzi di velocit? del vento

lizzazione del congegno anzidescritto ? quello di poter utilizzare l'energia eolica che oltre ad es= sere completamente gratuita ? anche praticamente

lettrica che consenta di ottenere calore senza ri= correre ai tradizionali combustibili

La collocazione del congegno potr? essere oppor= tunamente scelta caso per caso E' evidente che se _ _ _R I V E N D I G A Z I ON I

.1_?)__?ipo__di rotante ad asse verticale con particola^ sagomatura dei pannelli verticali sogget= ti alla spinta.del vento e collegati tra loro in modo da formare una superficie sagomata ser _ za soluzione di continuit? sviluppantesi^ lun= _ _ go tutta la superficie laterale di un ipotetico cilindro.

2?) Meccanismo di frenatura per contenere la ve= locit? del moto rotatorio entro determinati limiti in modo che lo stesso moto rotatorio abbia un andamento pressocch? costante e com= posto essenzialmente da:

a) Un albero verticale ruotante sul quale vi ? una piastra circolare fissa ed una che pu? scorrere solo verticalmente sotto l?azione di due bracci fissati a delle coppie di aste incernierate ai bordi della piastra fissa e sostenenti'in basso dei pesi adatti a sfrut= tare la forza centrifuga;

b) una rotante a palette ricurve dotata di moto

Claims (1)

1. <<?Jv ?

   rotatorio trasmesso dall'albero della rotante azio~ nata__dal_vento_mediante apposito ruotismo e scor= revole verticalmente lungo Inalbero verticale facente parte dem meccanismo di frenatura;

   c) vaschetta contenente il liquido necessario_ per 1'azione?frenante e dotata di alette ricurve disposte perifericamente all'interno della vaschetta stessa;

   Il richiedente: Martines Ettore Valentino

   a