ITBG20090057A1 - Motore eolico a pale pendolari cooperanti con un appoggio inferiore delimitante la loro escursione angolare in un assetto verticale di massima esposizione. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Invenzione avente per titolo:

“Motore eolico a pale pendolari cooperanti con un appoggio inferiore delimitante la loro escursione angolare in un assetto verticale di massima esposizione”.

Questa invenzione si riferisce ad un motore eolico ad asse verticale dotato di pale pendolari; dette pale sono cooperanti con un appoggio inferiore delimitante la loro escursione angolare in un assetto verticale di massima esposizione; detto appoggio avviene con modalità che consentono una sua regolazione.

Come è noto, esistono motori eolici ad asse verticale che traggono il loro momento motore da una differenza di spinte eccentriche, tra il lato destro e quello sinistro, derivante da una differenza delle resistenze offerte da superfici esposte al vento in tali lati contrapposti.

Tutti questi motori presentano inconvenienti dovuti alla loro complessità costruttiva ed alla loro vulnerabilità agli uragani.

In questo usuale tipo di motori eolici si ha la necessità di muovere le pale rispetto alla rotazione del rotore, in modo che esse possano offrire la massima resistenza aerodinamica in un lato e la minima resistenza aerodinamica nel lato opposto. Tale movimentazione deve essere la più rapida possibile e deve avvenire quando le pale passano dal lato investito utilmente dal vento all’altro lato, investito dannosamente dal vento perché determinante una frenatura del rotore costituito dalle pale.

Ciò impone ovviamente una leggerezza massima delle pale, per privarle delle forze di inerzia generate dalle accelerazioni connesse a tale movimentazione alterna di esse. Infatti, le due sezioni maestre, utile e frenante, presenti ai due lati dell’asse verticale del rotore, vengono ciclicamente create dalla rotazione del rotore; esse devono passare da un’estensione massima ad un’estensione minima, in un modo che sia il più rapido possibile. Un modo che richiede pertanto alle pale una inerzia minima, per consentire ad esse di assumere le diverse posizioni in tempi minimi, necessari alla realizzazione del rendimento massimo del rotore eolico.

Nei notori motori eolici “ad ante battenti” le pale sono incernierate su un asse che è verticale, cosicché le loro movimentazioni verso il necessario assetto di massima esposizione sono affidate solo alla forza del vento.

In altri motori eolici dello stesso richiedente Poeta, tale forza è stata invece utilmente aumentata adottando un incernieramento delle pale con un asse che è orizzontale: in questo modo, infatti, vengono associate al vento anche le spinte generate dallo stesso peso delle pale disposte pendolarmente.

In questi citati ultimi tipi di motore a vento si ha, tuttavia, che rincernieramento di tali pale al loro braccio di sostegno avviene su un asse ubicato in una loro estremità, cosicché la spinta del vento risulta eccentrica rispetto al citato asse di incernieramento. Per questo motivo, anche il mantenimento delle pale in un assetto perpendicolare al vento richiede battute eccentriche. Tali battute eccentriche creano tuttavia una forte torsione sui bracci radiali, di sostegno delle pale e di supporto orbitante, costitutivi del rotore; creano inoltre sollecitazioni che impongono strutture delle pale particolarmente pesanti o inerziali.

Scopo della presente invenzione è quello di definire un motore eolico ad asse verticale e di tipo “differenziale”, che possa disporre di pale leggerissime, idonee ad acquisire assetti differenti ciclici opponendo forze di inerzia irrilevanti.

Altro scopo è quello di definire un motore eolico, come sopra, che disponga di mezzi semplici ed efficienti per ridurre le reazioni opposte al vento qualora esso dovesse raggiungere le pericolose velocità degli uragani.

Altro scopo è quello di definire un motore eolico, come sopra, che sia in grado di trarre potenza meccanica notevole anche da venti deboli, mediante esposizione di grandi superfici utili.

Altro scopo è quello di definire un motore eolico, come sopra, che sia realizzabile con strutture semplici idonee a consentire bassi costi di produzione, necessari per competere economicamente con le altre fonti energetiche disponibili.

Questi ed altri scopi, appariranno come raggiunti dalla lettura della descrizione dettaglia seguente, illustrante un motore eolico operante con asse di rotazione verticale dotato della particolarità di avere un rotore comprendente pale orbitanti leggerissime, sospese ad un loro bordo superiore in modo pendolare attorno ad un proprio asse orizzontale portato da bracci radiali di un mozzo del rotore. Ciò consente ad esse di poter essere disposte dal vento in un lato passivo (D) con assetto orizzontale senza opporre significative resistenze all’avanzamento controvento, e consente pure di poter offrire grande resistenza utile al vento in un lato opposto attivo (S) del rotore nonostante la loro estrema leggerezza. Tale proprietà deriva dal fatto di far appoggiare un bordo libero di tali pale contro una inferiore struttura di battuta radialmente aggettante dal mozzo, al fine di determinare un proprio assetto verticale attivo di massima esposizione al vento ed al fine di interagire con mezzi regolatori del citato appoggio.

Gli aspetti concettuali dell'invenzione sono illustrati, a titolo puramente indicativo ma non limitativo, dalle allegate tavole di disegno in cui:

- la Fig. 1 mostra schematicamente un esempio di motore eolico, dotato di quattro pale oscillanti, visto di fronte;

- la Fig. 2 mostra prospetticamente una pala di un rotore disposta verticalmente per offrire al vento una superficie massima perpendicolarmente ad esso;

- la Fig. 3 mostra una vista dall’alto di un motore eolico a quattro pale dove le parti hanno dimensioni finalizzate a rendere chiari i concetti operativi;

- la Fig. 4 mostra un esempio di scrocco ad impegno unidirezionale tra pala e suo appoggio inferiore;

- la Fig. 5 mostra un esempio di motore eolico a quattro pale visto da dietro;

- la Fig. 6 mostra un esempio di scrocco a sormonto elastico, differenziato nei due versi, regolante l'impegno tra pala e suo appoggio inferiore;

- la Fig. 7 mostra una pala con una disposizione verticale stabilita da un suo appoggio inferiore;

- la Fig. 8 mostra una pala con una disposizione orizzontale operante nel suo avanzamento controvento;

- la Fig. 9 mostra una pala supportata da un braccio a profilo aerodinamico ed appoggiata inferiormente con uno scrocco ad impegno unidirezionale;

- la Fig. 10 mostra in vista radiale una pala appoggiata su uno scrocco ad impegno bi-direzionale elasticamente differenziato;

- la Fig. 11 mostra una versione di motore eolico in cui le pale sono fissate contrapposte e perpendicolari tra esse su di un albero diametrale oscillante comune.

Con riferimento alla citata Fig. 1 , il motore eolico illustrato comprende un palo fisso 1 supportante un mozzo 2, assoggettato a girare attorno ad un asse verticale 4 in un verso 3 a seguito dell’azione che il vento esercita su generiche pale 6, specificate in 6S, 6C, 6D, solidali a bracci radiali 5.

In tale figura il vento è considerato come spirante verso il piano del disegno. Da ciò deriva che la pala 6S, posta in un lato sinistro S rispetto all’asse 4, ha un assetto verticale che gli fa utilmente esporre al vento una superficie massima. Per contro, la pala 6D, posta in un lato destro D, ha un assetto orizzontale che gli fa esporre al vento una superficie minima, per ridurre al minimo le forze frenanti che il vento esercita su di essa quando avanza controvento.

In una zona intermedia anteriore centrale si ha la pala 6C che, per chiarezza espositiva, è illustrata in un assetto verticale; tale assetto è ipotizzabile che sia stato appena acquisito, a seguito di una discesa pendolare della pala ed a seguito di una acquisita posizione orbitale neutra rispetto al verso del vento.

Poiché il motore eolico illustrato è di un tipo a quattro pale, una quarta pala non è illustrata, perché ubicata posteriormente al mozzo 2 e perciò non visibile; possiamo tuttavia immaginarla con inclinazione simile, ma speculare a quella della pala 6C.

In merito al citato numero di pale, va rimarcato che esso è finalizzato esclusivamente ad una chiarezza esplicativa. Il motore eolico di cui all'invenzione è infatti funzionante con qualsiasi numero di pale: tre, cinque, sei, sette, otto, eccetera.

Va anche rimarcato che il diametro di esso può essere anche di qualche decina di metri. Va infine precisato che tale motore eolico si riferisce ad un solo piano operativo, ovvero che esso potrebbe operare sovrapposto ad altri piani a spaziare alti volumi cilindrici.

Le pale 6 sono equipaggiate con almeno una coppia di boccole 7, specificabili con 7A, 7 B; tali boccole provvedono a sorreggere le pale ed a farle liberamente oscillare pendolarmente su un asse di incernieramento 8, portato dai bracci radiali 5.

Tali pale sono inoltre equipaggiate con sporgenze 9, eccentriche con distanza E rispetto al citato asse 8; tale eccentricità consente alle sporgenze 9, di appoggiare su strutture di battuta 10, solidali al mozzo 2 ed ubicate ad un sottostante livello 11.

In questo modo, la spinta del vento viene trasmessa al mozzo 2 su due livelli: sul livello in cui orbita l’asse 8 di incernieramento sui bracci radiali 5, e sul sottostante livello 11 in cui si attua l’appoggio della sporgenza 9 sulla struttura di battuta 10 quando il vento fa discendere la pala in un verso 24.

Le pale risultano pertanto sollecitate appoggiando su due loro estremità: superiore 12 ed inferiore 13.

Mentre “l’appoggio” dell’estremità superiore 12 è costante in quanto affidato all’incernieramento delle boccole 7A e 7B sull’asse 8 dei bracci radiali 5, l’appoggio dell’estremità inferiore 13 è variabile.

Detta “variabilità” dell’appoggio dell’estremità inferiore 13 può essere espressa in vari modi, dipendenti dalle modalità operative che si intendono conferire al motore eolico.

Un primo modo può consistere in un appoggio di una sporgenza 9 contro una zona periferica della struttura di battuta 10, che sia flessibile ed operante a sbalzo rispetto al suo ancoraggio sul mozzo 2. In tale caso la sporgenza 9 è intesa come parte rigida integrata in una generica pala oscillante 6; per contro, la struttura di battuta 10 è intesa come un lungo tondino di acciaio per molle fissato radialmente sul mozzo 2; la Fig. 2 è idonea ad illustrare tale modalità operativa.

In questo primo modo, l’impegno della sporgenza 9 avviene sbattendo trasversalmente sul citato tondino, determinandone una flessione attenuatrice dell’urto.

Con tale modalità operativa, l’impegno della zona dell’estremità inferiore 13 della pala 6 sulla struttura di battuta 10 presuppone che, la sporgenza 9, si mantenga ad una distanza radiale R dall’asse verticale 4 che sia costante.

La pala è infatti assoggettata ad una forza centrifuga 14 creata dalla sua orbitazione attorno all’asse verticale 4 e, pertanto, le sue boccole 7A e 7B devono strisciare non solo con la cilindricità del loro foro impegnato sul proprio braccio radiale 5, ma anche con un loro piano perpendicolare all’asse 8 su battute 15 solidali ai bracci 5.

Con la citata modalità operativa si può comprendere che, l’appoggio della sporgenza 9 sulla struttura di battuta 10, potrebbe essere eliminato lasciando scorrere la pala 6 nel verso in cui la spinge la sua forza centrifuga 14, aumentando cioè la distanza R fino a superare un’estremità 16 della struttura di battuta 10.

In questo modo, quando venti eccessivamente forti potrebbero costituire problemi per la struttura del motore eolico, si utilizza la grande velocità di rotazione di esso, per far scorrere centrifugamente le pale 6 sui loro bracci 5 di supporto. Esse vengono così private dell’appoggio sulla struttura di battuta 10, su cui agiva la sporgenza 9 della loro estremità inferiore 13, e così non possono più reagire al vento.

Tali pale 6 diventano conseguentemente soggette ad una oscillazione che prosegue liberamente sotto l’azione del vento.

Dalla Fig. 2, che illustra quanto ora detto, si possono rilevare anche altri aspetti.

In primo luogo che lo scorrimento di regolazione, creato dalla forza centrifuga 14 agente sulla pala 6, è assistito da una molla di reazione 17, appoggiata su un primo piattello 18 fissato sull’estremità del braccio radiale 5 e su un secondo piattello 19, sul quale appoggia scorrevolmente la boccola 7A con usuali mezzi antifrizione.

Quanto finora esposto ha evidenziato che il motore eolico di cui all'invenzione ha la particolarità di una pala 6 appesa pendolarmente libera, che viene ciclicamente ed automaticamente disposta dal vento da un assetto orizzontale di minima resistenza aerodinamica ad un assetto verticale di massima resistenza aerodinamica. Ha evidenziato, inoltre, che l'assetto verticale della pala è stabilito da due appoggi posti alle estremità 12 e 13 di ognuna di esse, i quali consentono economicamente grandi leggerezze strutturali.

In particolare, si è visto che l’escursione angolare (deducibile dal verso di discesa 24, Fig. 1 ) di circa 90°, a cui è assoggettata la pala, ha una sua delimitazione soltanto nella sua estremità inferiore 13.

Superiormente, infatti, l’assetto orizzontale lo si è considerato stabilizzato dall’azione di allineamento svolta dal verso di un vento V (vedasi Fig. 8).

Ciò non esclude tuttavia che il superamento dell’assetto orizzontale, di minima resistenza aerodinamica, possa essere impedito da appositi dispositivi. In tal caso, tuttavia, tali dispositivi delimitatori della risalita verso l’alto della pala 6, operano in modo completamente differente dalle strutture di battuta 10: infatti, essi sono assoggettati a sollecitazioni meccaniche estremamente esigue.

Dalla Fig. 2 si può rilevare la presenza di un limitatore di un’escursione 23 verso l’alto dell’oscillazione che il vento impone alla pala 6 quando essa, orbitando attorno all’asse verticale 4 del motore eolico, avanza controvento. Tale escursione 23 verso l’alto avviene in un verso che fa distaccare la sporgenza 9 dalla struttura di battuta 10, su cui appoggiava precedentemente mentre si trovava nel lato sinistro S illustrato in Fig 1.

Tale limitatore di escursione angolare verso l’alto della pala 6 incernierata sul braccio radiale 5 è illustrato, nella Fig. 2, in una sua espressione essenzialmente concettuale, finalizzata a favorire la comprensione del suo ruolo.

In detta espressione concettuale si ha, pertanto, un limitatore 20 costituito da una barretta 21 integrata in due supporti laterali 22A, 22B, fissati rigidamente al braccio radiale 5. Nella Fig. 2, tale barretta 21 è collocata anteriormente, cioè dalla parte da cui giunge il vento (ipotizzabile soffiante perpendicolarmente verso il foglio del disegno). Essa è collocata con una necessaria eccentricità rispetto all’asse di incernieramento 8 attorno a cui oscilla la pala 6, per poter fermare una propaggine superiore 25 solidale alla pala 6.

Il posizionamento centrale della barretta 21 è puramente esemplificativo.

La lunghezza di tale barretta 21 dovrà essere maggiore della corsa di scorrimento centrifugo della pala 6, qualora detto scorrimento assistito dalla molla di reazione 17 sia adottato dal motore eolico. In ogni caso, è importante considerare che il limitatore di escursione 20 è utile in qualsiasi tipo di rotore 26 che venga adottato, ovvero anche con pale differenti da quelle descritte e che sono di seguito illustrate a titolo esemplificativo.

Un altro esempio di limitatore di escursione verso l’alto è illustrato nella Fig. 9.

In tale figura il ruolo di supporto delle generiche pale 6, anziché essere svolto da bracci radiali 5, è svolto da un profilato di lamiera 50 fissato ad una faccia piana 51 di un mozzo 2A di forma prismatica.

Detto profilato di lamiera 50 comprende alette interne 52 per il supporto di un perno 53 attuatore dell’asse 8 di oscillazione di una propria pala 6E equipaggiata con boccole 7E presenti in sporgenze piane 54 della pala. Detto profilato comprende anche una zona posteriore 55 preposta a delimitare le escursioni della pala 6E verso l’alto, mantenendone per il breve tempo necessario in un assetto orizzontale 6F (disegnato in Fig. 9 con linea sottile).

Detto profilato di lamiera 50 può svolgere in tale modo la funzione di bordo aerodinamico di agevole penetrazione nel vento, quando la pala si trova nel lato D e deve avanzare controvento (Fig. 1 ); in tale condizione la pala non avanza più nel verso del vento V, bensì nel verso contrario che trasforma il vento V in un controvento W. La Fig. 9 mostra come la pala 6E è installata all'interno del profilato di lamiera 50.

Un altro esempio di delimitatore dell’escursione angolare verso l’alto 23, stabilizzatrice dell’assetto orizzontale, è illustrato dalla Fig. 11.

In tale esempio si ha che due pale 6P e 6R sono fissate su di un albero comune 56, attraversante diametralmente un mozzo 57, e sono disposte tra esse in modo perpendicolare.

L’albero comune 56 è vincolato solo assialmente, e può pertanto oscillare liberamente; consegue da ciò che, in assenza di vento, le due pale 6P e 6R sono disposte con angolo di 45° rispetto ad un piano verticale passante per l’asse di incernieramento 8, cioè sono disposte nelle posizioni 6P’ e 6R’.

Il mozzo 57 è equipaggiato con le proprie strutture di battuta 10, in modo da impegnarle sulle sporgenze 9 per mantenere in posizione verticale attiva la pala 6P.

Poiché tale pala 6P è congiunta rigidamente alla pala perpendicolare 6R mediante l’albero comune 56 attraversante diametralmente il mozzo 57, tale pala 6R è impedita nella sua risalita verso l’alto dallo stesso impedimento che la pala 6P incontra nel superare la verticalità; un impedimento che è creato dall’arresto della sporgenza 9 della pala 6P contro la struttura di battuta 10.

Precedentemente, è stata considerata una versione di pala 6 capace di scorrere centrifugamente fino a far superare alla sua sporgenza 9 l’estremità 16 della struttura di battuta 10. Ciò, per collocarla in una zona Z posteriore alla struttura di battuta 10, ed impedire così alla pala 6 di ricevere dal vento V spinte che siano eccessive e pericolose per la struttura del motore eolico. Questo fatto, tuttavia, riducendo la velocità angolare del rotore 26, riduce la forza centrifuga 14 e fa risospingere la pala 6 in un verso centripeto, mediante le molle di reazione 17.

Ciò impedirebbe però, alla sporgenza 9, di ritornare ad una precedente zona F, anteriore alla struttura di battuta 10 e necessaria per consentire alle pale 6 di ricevere spinte motrici utili; conseguirebbe, pertanto, che il motore eolico subirebbe la messa “fuori uso” di una o più delle sue pale.

Finché sussiste la forza pericolosa dell’uragano, ciò è un fatto vantaggioso, ma quando l’uragano non c’è più, il permanere delle pale nella zona posteriore Z determinerebbe un motore eolico che richiede un intervento manuale, per riposizionare le sporgenze 9 delle pale nella zona anteriore F, cioè davanti alla struttura di battuta 10.

Per evitare la necessità di tale ripristino con azione manuale, l’invenzione è stata implementata con mezzi che consentono il ripristino automatico delle normali condizioni di funzionamento, anche dopo l’esposizione del motore eolico agli uragani più forti.

Tali mezzi consistono sostanzialmente in dispositivi paragonabili agli “scrocchi” delle porte. Gli scrocchi consentono infatti alle porte di chiudersi automaticamente in un senso, ma impediscono poi alle porte di riaprirsi nell’altro senso (per riaprire le porte è infatti necessario disimpegnare poi lo scrocco, con l’azione svolta dalle usuali maniglie).

Anche nel motore eolico di cui all’invenzione sono adottati speciali “scrocchi” 27 specificati in 27C, 27S, 27P, 27D, i quali impediscono alle pale 6 di oltrepassare la struttura di battuta 10, sulla quale esse appoggiano con la loro estremità inferiore 13 munita della apposita sporgenza 9 per rimanere utilmente nella zona anteriore F; tali scrocchi, però, consentono alla stessa pala 6 di oltrepassare la struttura di battuta 10 e di ritornare in tale zona anteriore F, qualora detta pala si trovasse nella zona posteriore Z e venisse conseguentemente spinta contro tale struttura di battuta 10 dall’azione di un controvento W.

Quest’ultima condizione è quella che si verifica dopo che la pala 6, per varie ragioni, superi la struttura di battuta 10, anziché rimanere davanti ad essa, nella zona anteriore F.

In ogni caso, tali scrocchi 27 possono operare sia in un piano verticale, sia in un piano orizzontale; inoltre, essi possono essere realizzati in innumerevoli modi espressi dai seguenti esempi, dai quali si evince anche la loro cooperazione con le sporgenze 9.

Il disegno schematico di cui alla Fig. 3, mostra una modalità operativa degli scrocchi 27 in un piano verticale. Tale modalità è quella connessa alla condizione di uno scorrimento delle pale 6, determinato dalla forza centrifuga 14 e contrastato dalle molle di reazione 17, che dispone gli scrocchi 27 oltre l’estremità 16 della struttura di battuta 10 di essi.

In questa condizione infatti, il riposizionamento con movimento centripeto effettuato dalla molla 17 quando il rotore 26 rallenta la sua velocità nel verso 3, impone allo scrocco 27 di passare sopra la struttura di battuta 10, agendo elasticamente su di essa con forze verticali dirette verso il basso (verso il foglio del disegno guardando la Fig. 3).

Nel disegno schematico di Fig. 3, il rotore 26 è visto dall’alto; a seguito di ciò, essendo i bracci radiali 5 ubicati ad un livello superiore, essi sono disegnati più stretti per visualizzare meglio la struttura di battuta 10;detta struttura 10 appare pertanto più larga e più corta dei citati bracci radiali 5, in un modo che potrebbe non esprimere le dimensioni delle parti in una proporzione reale.

Da tale Fig. 3 si può rilevare che il vento V soffiante nel verso della freccia che lo indica, pone il generico scrocco 27 a contatto della struttura di battuta 10 nella zona soggetta ad essere utilmente investita dal vento nelle pale 6C, 6S, 6P. Ovviamente, tale contatto avviene con la massima forza sulla posizione che nella Fig. 3 è posseduta dalla pala 6S, cioè quella che espone al vento la superficie maggiore.

La pala 6D è invece disposta orizzontalmente, per offrire la resistenza aerodinamica minima, ed ha un suo scrocco 27D che è lontano da una sua struttura di battuta 10D. Dalla Fig. 3 si può rilevare anche la posizione di impegno di specificati scrocchi 27C, 27S, 27P sulle rispettive pale, nonché il funzionamento di essi.

Tali scrocchi della Fig. 3 sono illustrati in una loro realizzazione concettuale che faciliti la comprensione del loro funzionamento e della loro collocazione mediante parti L e K, individuabili anche con un riferimento alla seguente Fig. 4. Detta Fig. 4 indica una sezione secondo un piano yy di Fig. 3; le dimensioni delle parti di Fig. 4 sono finalizzate principalmente a rendere chiaro il funzionamento di uno scrocco 27N, e sono dunque da considerare solo nel loro aspetto concettuale.

In tale Fig. 4, lo scrocco 27N comprende un puntale 28 incernierato alla base della sporgenza 9 con un perno 29. Sulla zona posteriore rispetto al verso V del vento, il puntale 28 è sospinto verso il basso da una molla 30, la quale mantiene una zona anteriore L di esso contro una zona di fermo 31 .

Nella configurazione così definita il puntale 28 appoggia con una sua zona frontale 32 contro un bordo anteriore 33 della struttura di battuta 10, consentendo in tal modo alla pala 6 di arrestarsi in un assetto verticale.

Qualora, per le ragioni citate lo scrocco si trovasse in una zona posteriore Z, esso porrebbe a contatto di un bordo posteriore 35 della struttura di battuta 10 un piano inclinato 36 del puntale 28.

Conseguentemente, quando a seguito della sua orbitazione nel verso 3 la pala 6 si trova nella zona D e viene investita da un controvento W (che relativamente ad essa assume pertanto un verso opposto al verso del vento V che investe un suo lato anteriore 34), essa fa strisciare il piano inclinato 36 contro il bordo posteriore 35, determinando così il sollevamento del puntale 28 e lo schiacciamento della molla 30.

A seguito di ciò, lo scrocco 27 viene riposizionato stabilmente nella zona anteriore F della struttura di battuta 10, facendo nuovamente impegnare la zona frontale 32 contro il bordo 33.

In tale versione di Fig. 4 è implicito che l’asse 8 di oscillazione delle pale 6 e la struttura di battuta 10 siano mantenuti tra essi ad una distanza costante, espressa dalla eccentricità E di Fig. 1.

In tale versione si ha che una reazione elastica 38 dello scrocco, durante il sormonto della struttura di battuta 10 da parte del piano inclinato 36, crea sulla citata struttura 10 una componente 37 che è verticale e rivolta verso il basso. Come notorio, una componente orizzontale 39 costituisce la forza connessa allo spostamento relativo di ritorno nel piano orizzontale tra sporgenza 9 e struttura di battuta 10.

La tipologia di scrocco a componenti verticali 37 è idonea a cooperare con scorrimenti radiali delle pale 6. Tali scorrimenti possono essere di piccola entità quando essi sono finalizzati esclusivamente alla protezione del motore eolico dagli uragani, ma possono essere anche di grandi entità per adeguare il rendimento del motore eolico alla velocità del vento.

Delle pale 6 che orbitino nel verso 3 con un piccolo raggio (bracci radiali 5 che sono corti) sono poco distanziate tra esse, cosicché potrebbero creare interferenze aerodinamiche, abbassanti il rendimento del motore eolico nel caso di elevata velocità del vento.

Da ciò, deriva un vantaggio nella possibilità di poterle far scorrere sui loro bracci radiali 5 in senso centrifugo, per farle orbitare su circonferenze più grandi comportanti anche l’allontanamento reciproco tra esse e la conseguente riduzione dell’interferenza aerodinamica. La maggiore circonferenza dell’orbita delle pale riduce la velocità angolare del rotore 26, pur aumentando la potenza del motore eolico in ragione della superficie utile che il rotore può in tal modo esporre al vento.

Con riferimento alla Fig. 5, il rotore 26, in essa illustrato schematicamente con vista posteriore, ha le sue pale 6 che non sono scorrevoli radialmente come quelle illustrate dalla Fig. 3. Infatti, il rotore 26 di cui alla Fig. 5 trae una sicurezza anti-uragani da uno scrocco 27 T che non agisce al di sopra della struttura di battuta 10, bensì sulla sua estremità 16. Più precisamente, tale scrocco 27T è posizionato sulle estremità della struttura di battuta 10.

Detta estremità 16 svolge tuttavia anche la funzione di arrestare la discesa delle pale 6 durante le tipiche escursioni 23, 24, di circa 90° di esse. Con tali escursioni cicliche, ogni pala 6 passa dalla posizione orizzontale (indicata dalla pala 6D) di minima resistenza aerodinamica, alla posizione verticale (indicata dalla pala 6S) di massima resistenza aerodinamica.

Come visto in Fig. 4, lo scrocco 27N supera la struttura di battuta 10 scorrendo radialmente lungo di essa (cioè in un verso che, dal foglio del disegno va perpendicolarmente verso l'osservatore) con la sua zona frontale 32 impegnata rigidamente sul bordo 33. Uno scrocco 27T illustrato nelle Figg. 5, 6, invece, realizza l'impegno di arresto della pala 6 nella zona funzionale anteriore F contro la struttura di battuta 10 mediante una superficie ripida 40; tale superficie ripida ha la proprietà di abbassarsi, per lasciare passare sopra di essa la sporgenza 9 solo in caso di grandi sforzi prestabiliti.

Osservando la Fig. 6, va notato che la sporgenza 9 indicata non giace nel piano del foglio del disegno, ma è protesa perpendicolarmente a tale foglio nel verso di trafiggerlo. In tale figura, lo scorrimento della sporgenza 9 sulla superficie ripida 40 è facilitato da una sua implementazione con una usuale rotella 9A, che definisce una traiettoria “t” di sormonto dello scrocco 27T.

Dopo aver lasciato la zona funzionale anteriore F ed essere passata nella zona inattiva posteriore Z, la sporgenza 9 può ritornare alla zona funzionale anteriore F scorrendo su una superficie poco inclinata 41 dello scrocco 27T. Tali differenti inclinazioni delle due superfici 40 e 41 dello scrocco 27 T consentono alla sporgenza 9, che scorre su di esse, di esercitare spinte radiali di andata 42 e di ritorno 43 molto differenti.

La “radialità” di tali spinte 42 e 43 è riferita all’asse verticale 4 del motore eolico, ovvero del rotore 26.

Da quanto detto, infatti, la spinta radiale di andata 42 deve essere esigua, mentre la spinta radiale di ritorno 43 deve essere molto forte. Tali spinte cooperano infatti con una lamina elastica sagomata 44 dello scrocco 27T che consente cedimenti proporzionali alle forze “fa” e “fr” che agiscono perpendicolarmente su di essa.

Ciò significa pure che, la lamina elastica sagomata 44 comprendente le due superfici 40 e 41 dello scrocco 27T, subirà minimi cedimenti radiali nonostante grandi forze “fta” possano essere esercitate dalla sporgenza 9 sulla superficie ripida 40; per contro, tale lamina elastica sagomata 44 subirà massimi cedimenti flessionali radiali nonostante piccole forze “ftr” esercitate dalla sporgenza 9 sulla superficie poco inclinata 41 durante il ritorno della pala 6, oscillante sul suo asse di incernieramento 8 secondo i versi delle escursioni 23 e 24.

Ciò, appunto, in ragione delle differenti componenti radiali 42 e 43 create dalle differenti inclinazioni della due superfici 40 e 41 .

Precedentemente, l’elasticità dello scrocco 27T è stata considerata come derivante dalla flessione della lamina elastica sagomata 44, fissata con due bulloni 66, 67, avvitati sull’estremità 16 della struttura di battuta 10, ipotizzata rigida.

Ciò consente di regolare la forza con cui la lamina elastica 44 può arrestare, mediante la sporgenza 9, l’estremità inferiore 13 della pala 6, semplicemente adottando lamine di differente spessore o conformazione o inclinazione. Tale regolazione è finalizzata a conferire al motore eolico di cui all’invenzione una idoneità per venti di qualsiasi forza.

Con riferimento alla Fig. 5 si può meglio comprendere la collocazione degli scrocchi 27T in riferimento con le altre parti del motore eolico.

Con riferimento alla Fig. 9, si può rilevare un’ulteriore modalità realizzativi degli scrocchi 27, espressa da uno scrocco 27L.

In tale scrocco si ha una barretta 46 incernierata con perno 47 su alette 48 di un generico telaio rigido 49 della pala 6E. Tale barretta 46 viene mantenuta a contatto del telaio rigido 49 da una molla ad azione torsionale 45 avvolta sul perno 47; tale molla crea una spinta sulla barretta 46 in un verso che è lo stesso con cui la struttura di battuta 10 agisce sulla generica sporgenza 9 per arrestare la discesa della pala 6E.

Qualora la barretta 46 si trovasse ad appoggiare sulla struttura di battuta 10 nel lato opposto Z, a seguito del suo scorrimento regolatore creato dalla forza centrifuga 14 sulla pala 6, la spinta del vento sulla pala (6D in Fig. 1 ) che avanza in un verso di controvento W (Fig. 4) determinerebbe una escursione angolare della barretta 46 attorno al perno 47, vincendo l'azione antagonista della molla ad azione torsionale 45: ciò consentirebbe alla pala 6E (Fig. 9) di essere riportata, insieme alla sua barretta 46, sul lato funzionale anteriore F del rotore 26.

Con riferimento alla Fig. 10, si può rilevare come il sormonto della struttura di battuta 10 da parte della estremità inferiore 13 della pala 6 possa avvenire anche con scrocchi bidirezionali a resistenza differenziata, del tipo già illustrato in Fig. 6. Più precisamente, in tale Fig. 10 tale scrocco, indicato genericamente con 27, è installato sulla faccia superiore della struttura di battuta 10.

Con riferimento alla Fig. 7, interpretabile come “vista S” di Fig. 1 , si può rilevare un esempio di modalità costruttiva delle pale 6.

Sul braccio radiale 5, le boccole 7 comprendono un foro orizzontale coniugato scorrevolmente sul braccio 5 ed un altro foro perpendicolare in cui è alloggiato un proprio tondino tubolare 58, fissato alla boccola 7 con usuali mezzi.

Ognuno dei tondini tubolari 58, della possibile pluralità di boccole 7 impegnate sul comune braccio radiale 5, penetra in propri fori ovali 59A, 59B di un sottile laminato 60, rigido ma elasticamente flessibile per essere mantenuto teso, precaricato e curvato. Ciò avviene in cooperazione con un manicotto superiore 61 e con un manicotto inferiore 62, fissati al proprio tondino tubolare 58 e dotati di un’estremità obliqua su cui far aderire, rispettivamente, la superficie curva dell’estremità superiore e la superficie curva dell’estremità inferiore della pala 6S.

In questo caso, tali estremità superiore ed inferiore del laminato 60 potrebbero costituire le estremità superiore 12 ed inferiore 13 delle generiche pale 6.

Il laminato elasticamente flessibile 60 può essere realizzato sia in materiale plastico (per esempio, polipropilene in lastra, oppure alveolato) sia in lamina metallica ad alta resistenza (per esempio in lega di alluminio ANTICORODAL), sia in usuale laminato di resina rinforzata con fibre di vetro, o di carbonio, eccetera.

Con riferimento alla Fig. 8, essa è interpretabile come una pala 6D della Fig. 1 ; si può infatti rilevare come, la pala in assetto verticale 6S della Fig. 7, a seguito di una orbitazione di 180° che la trasferisce dal lato sinistro S al lato destro D, si dispone in un assetto orizzontale uguale a quello indicato in tale Fig. 8.

In questo assetto la pala offre al vento un ingombro verticale 63 che è minimo ed una superficie posteriore 64 che è liscia ed aerodinamica, in modo da offrire una resistenza aH’avanzamento controvento W che sia minima.

La forma anteriore incavata ed incurvata del laminato 60 obbliga l’aria che la percorre ad esercitare le notorie spinte generate da traiettorie di scorrimento curve, utilizzate per il funzionamento delle genericità delle turbine. L’applicazione di questa regola al motore eolico di cui all’invenzione, tuttavia, non è indispensabile come nelle comuni eliche, giacché le direzioni di ingresso del vento nelle pale 6 sono continuamente variabili con l’orbitazione di queste.

Può essere pertanto applicato anche il concetto di far “assorbire” l’energia cinetica del vento da pale che dispongano di superfici a resistenza aerodinamica massima.

Un’altra forma costruttiva delle pale potrebbe dunque essere quella illustrata nella Fig. 9.

In essa la superficie della pala è composta dal telaio rigido 49 comprendente un lato anteriore 65 con superficie a resistenza aerodinamica massima. Una superficie, cioè, assorbente l’energia cinetica del vento, ovvero capace di smorzarlo a valori minimi o nulli. A titolo di esempio, materiali spugnosi a rilievi frenanti, oppure, camere lastriformi con superficie anteriore di accesso traforata, sulla quale il vento è impossibilitato a scorrere, bensì solo ad entrare all'interno della camera lastriforme, per uscirne diffuso a velocità minima quando la pala viene disposta posteriormente dalla orbitazione del rotore.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1 ) Motore eolico operante con asse di rotazione verticale (4) caratterizzato da un rotore (26) comprendente pale (6, 6C, 6D, 6E, 6P, 6R, 6S) orbitanti leggerissime, sospese ad una loro estremità superiore (12) in modo pendolare attorno ad un proprio asse di incernieramento (8) orizzontale portato da bracci radiali (5, 50) di un mozzo (2, 2A) del rotore (26) per poter essere disposte da un controvento (W) in un lato passivo (D) con disposizione orizzontale senza opporre significative resistenze all’avanzamento controvento, e per poter offrire grande resistenza utile ad un vento (V) in un lato opposto attivo (S) del rotore (26) nonostante la loro estrema leggerezza, in ragione del fatto di far appoggiare una loro estremità inferiore (13) su una struttura di battuta (10) radialmente aggettante dal mozzo (2, 2A) ad un livello inferiore (11 ), allo scopo di mantenere un assetto verticale attivo (S) di massima esposizione al vento ed al fine di interagire con mezzi (9, 9A, 27, 27C, 27D, 27L, 27N, 27P, 27S, 27T) regolatori del citato appoggio.
2. 2) Motore eolico, come alla rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l’escursione (23) delle leggerissime pale da un loro assetto verticale (S) ad un loro assetto orizzontale (D) è delimitata dall’azione stessa del controvento (W) esercitata al di sopra del piano orizzontale definito dalla orbitazione degli assi di incernieramento (8).
3. 3) Motore eolico, come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’escursione (23) delle leggerissime pale da un loro assetto verticale presente in lato attivo (S) ad un loro assetto orizzontale presente nel lato passivo (D) è delimitata da una apposita barretta sporgente (21 ) di supporti laterali (22A, 22B) solidali al proprio braccio radiale (5).
4. 4) Motore eolico, come alla rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l’escursione di leggerissime pale (6P) da un loro assetto verticale presente in un lato attivo (S) ad un loro assetto orizzontale (6R) presente nel loro lato passivo (D) è stabilita mediante la delimitazione attuata dalla struttura di battuta (10) sulla pala opposta (6P) ad assetto verticale, dette pale (6P, 6R) contrapposte e perpendicolari, tra loro, essendo solidali a bracci radiali (5) uniti tra essi ad esprimere un solo albero comune (56) diametralmente attraversante un apposito mozzo (57, Fig. 11 ).
5. 5) Motore eolico, come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le pale (6) appoggiano con la loro estremità inferiore (13) sulle rispettive strutture di battuta (10) mediante apposite sporgenze (9).
6. 6) Motore eolico, come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le strutture di battuta (10) sono costituite da lunghe barre a sezione cilindrica ancorate a sbalzo sul mozzo (2) per subire cedimenti flessionali elastici prestabiliti, sia in un piano orizzontale per smorzare l'urto delle sporgenze (9) delle pale (6) appoggianti su esse, sia in un piano verticale per consentire alle pale un sormonto di tali barre quando la spinta del vento è ritenuta eccessiva, dette sporgenze (9) offrendo forme inclinate di impegno favorenti detto sormonto, in uno o entrambi i sensi.
7. 7) Motore eolico, come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le pale (6) sono scorrevoli su propri mezzi di incernieramento (5, 53) per effetto di una forza centrifuga (14) vincendo la reazione di apposite molle (17) antagoniste, detto scorrimento potendo essere sia finalizzato al superamento di un’estremità (16) della struttura di battuta (10) da parte di scrocchi (27, 27D, 27T, 27N, 27L), sia finalizzato ad aumentare il diametro del rotore (26) mediante allontanamento reciproco tra le pale (6).
8. 8) Motore eolico, come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'impegno tra l’estremità inferiore (13) di ogni pala (6) e la sottostante (1 1 ) struttura di battuta (10) avviene mediante interposizione di scrocchi (27), detti scrocchi potendo operare sia in senso verticale (Figg. 3, 4, 9, 10), sia in un piano orizzontale (Figg. 5, 6), detti scrocchi potendo inoltre operare sia in modo unidirezionale (27N, 27L) sia in modo bidirezionale (27T) adottando piani inclinati di impegno con la sporgenza (9) che sono differenziati (40, 41 ) per offrire reazioni che favoriscano il ritorno delle pale (6) da una collocazione posteriore (Z) ad una loro corretta collocazione anteriore (F).
9. 9) Motore eolico, come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le pale (6) hanno una conformazione incavata del loro lato anteriore (65) tratta da un laminato (60) flessibile irrigidito dalla cooperazione con tondini tubolari (58) diritti e perpendicolari ai bracci radiali (5, Figg. 7, 8).
10. 10) Motore eolico, come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le pale (6) hanno la loro superficie anteriore (65) con asperità idonee a creare la massima resistenza aerodinamica, mentre la loro superficie posteriore (64) ha una conformazione liscia e tale da creare una resistenza aerodinamica minima.