ITFI20130115A1 - Cicloturbina a pale mobili oscillanti - Google Patents

Cicloturbina a pale mobili oscillanti

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ITFI20130115A1
ITFI20130115A1 IT000115A ITFI20130115A ITFI20130115A1 IT FI20130115 A1 ITFI20130115 A1 IT FI20130115A1 IT 000115 A IT000115 A IT 000115A IT FI20130115 A ITFI20130115 A IT FI20130115A IT FI20130115 A1 ITFI20130115 A1 IT FI20130115A1
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IT
Italy
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rotor
blade
around
axis
oscillation
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IT000115A
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Amedeo Pimpini
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Amedeo Pimpini
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • F03D3/062Rotors characterised by their construction elements
    • F03D3/066Rotors characterised by their construction elements the wind engaging parts being movable relative to the rotor
    • F03D3/067Cyclic movements
    • F03D3/068Cyclic movements mechanically controlled by the rotor structure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/21Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211Rotors for wind turbines with vertical axis
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

DESCRIZIONE
“CICLOTURBINA A PALE MOBILI OSCILLANTIâ€
La presente invenzione ha per oggetto una cicloturbina a pale mobili oscillanti, in particolare una cicloturbina del tipo con rotore ad asse verticale, e si colloca nel settore delle macchine generatrici per la trasformazione dell’energia di una corrente fluida (preferibilmente energia eolica ma, alternativamente, anche energia di correnti marine) in energia elettrica.
Sono attualmente noti generatori eolici ad asse verticale comprendenti un telaio di supporto (rotore) girevole attorno all’asse ed una pluralità di pale angolarmente distribuite attorno all’asse e preposte a ricevere una spinta dal vento tale da mettere in rotazione il telaio attorno all’asse.
Sono note soluzioni che, al fine di ottimizzare l’efficienza, sono equipaggiate con meccanismi di movimentazione delle pale, che risultano quindi orientabili.
Le soluzioni note tentano di minimizzare l’impatto con l’aria/fluido in fase di recupero (vale a dire nel movimento di ritorno della pala, controvento), ad esempio cercando di rendere le pale mobili o flessibili, prevedendo dei meccanismi di tipo meccanico per l’orientazione delle pale, come mostrato in US4383801, il quale insegna ad utilizzare pale (“air foils†) di forma simmetrica, direzionate da un timone innestato sulla macchina e che trasmette il movimento meccanicamente.
La domanda di brevetto US2011/0116924 prevede una rotazione delle pale di frequenza pari alla metà della frequenza di rotazione ed impiega un timone ed una trasmissione del movimento realizzata con una coppia di catene. Le due pale possono essere di tipo “air foil†ellittiche di forma simmetrica, dal momento che ciascuna ala offre, alternativamente, entrambe le proprie estremità al vento.
Le principali problematiche coinvolte con il funzionamento delle cicloturbine del tipo sopra descritto sono le seguenti:
- lo sviluppo di una coppia motrice à ̈ generalmente confinato in una porzione di giro avente ampiezza molto limitata: la combinazione del moto del vento e dell’ala produce una coppia utile in un arco di circa 30 gradi su tutto il giro;
- innesco di vibrazioni generate dall’intermittenza delle forze generate dalla combinazione del moto circolare e del flusso del vento: questo impedisce di far lavorare tali macchine ad alte velocità;
- effetti negativi delle forze centrifughe che, nella peculiare soluzione delle macchine ad asse verticale, si esercitano perpendicolarmente alle pale, a differenza dei generatori eolici ad asse orizzontale in cui le forze centrifughe sono dirette parallelamente alle pale;
- sostanziale incapacità di partire da ferme: questo costringe a tenere le pale sempre in movimento o ad adottare appositi circuiti di controllo. La combinazione dei problemi sopra enunciati costringe i progettisti a sovradimensionare le strutture, per cui à ̈ molto difficile costruire macchine di potenze confrontabili con le pale eoliche ad asse orizzontale.
Scopo della presente invenzione à ̈ quindi quello di mettere a disposizione una cicloturbina a pale mobili oscillanti in grado di ovviare alle problematiche sopra lamentate.
In particolare, à ̈ scopo della presente invenzione mettere a disposizione una cicloturbina a pale mobili oscillanti che presenti elevato rendimento nello sfruttamento dell’energia eolica.
E’ altresì scopo della presente invenzione mettere a disposizione una cicloturbina a pale mobili oscillanti che presenti elevata resistenza strutturale con ingombri ridotti (e quindi ridotto impatto ambientale).
E’ inoltre scopo della presente invenzione mettere a disposizione una cicloturbina a pale mobili oscillanti che presenti bassa rumorosità, in particolare ad elevati regimi di rotazione.
E’ ulteriore scopo dell’invenzione mettere a disposizione una cicloturbina a pale mobili oscillanti che presenti ottime proprietà di avviamento autonomo da fermo, in particolare in assenza di appositi sistemi di controllo.
Le caratteristiche tecniche dell’invenzione, secondo il suddetto scopo, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, ed i vantaggi della stessa risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:
- la figura 1 illustra una vista laterale di una cicloturbina secondo la presente invenzione;
- la figura 2 mostra una vista, in sezione secondo un piano trasversale, di una pala utilizzata nella cicloturbina di figura 1;
- le figure 3-5 sono rappresentazioni schematiche del funzionamento della cicloturbina di figura 1;
- la figura 6 rappresenta un braccio di supporto facente parte della cicloturbina di figura 1, in una prima configurazione operativa;
- la figura 7 rappresenta il braccio di supporto di figura 6 in una differente configurazione operativa;
- la figura 8 rappresenta una vista, parzialmente schematizzata ed in sezione secondo un piano verticale, del braccio di supporto di figura 6; - la figura 9 illustra una vista laterale schematizzata di una cicloturbina secondo la presente invenzione, ed in accordo con una variante realizzativa;
- la figura 10 Ã ̈ una rappresentazione ingrandita di un dettaglio della cicloturbina di figura 9.
Con riferimento alle figure annesse, con 1 Ã ̈ complessivamente rappresentata una cicloturbina in accordo con la presente invenzione.
La cicloturbina 1 Ã ̈ atta ad essere accoppiata ad un generatore elettrico (alternatore), non illustrato.
La cicloturbina 1 Ã ̈ utilizzabile in una corrente fluida preferibilmente eolica ma, alternativamente, potrebbe essere usata immersa in un liquido, per esempio per la generazione di energia elettrica da correnti marine.
La cicloturbina 1 comprende un rotore 2 girevole attorno ad un asse di rotazione “X†verticale e comprendente, nella forma realizzativa illustrata, un albero 3 disposto lungo l’asse “X†(e collegato ad un alternatore non illustrato) ed una pluralità di bracci 4 fissati all’albero 3 ed orientati in direzione radiale. L’albero 3 poggia sul terreno mediante un basamento 5. Nella forma realizzativa illustrata in figura 1, i bracci sono orizzontali e il loro numero può essere qualsiasi, preferibilmente maggiore di quattro, angolarmente equidistanziati attorno all’asse “X†del rotore 2.
Ad un’estremità di ciascun braccio 2 opposta all’asse “X†à ̈ applicata girevolmente una pala 6 in una configurazione tale da rendere la pala 6 girevole attorno ad un rispettivo asse di oscillazione “Y†parallelo all’asse “X†del rotore 2.
La conformazione di ciascuna pala 6 (le pale sono identiche tra loro) à ̈ illustrata in dettaglio in figura 2. In accordo con tale figura, ciascuna pala 6 presenta due vertici contrapposti 6a, 6b definenti una corda “C†di congiunzione tra di essi, e presenta conformazione ricurva definente da un lato un dorso convesso 6c (“dorso aspirato†) e dal lato opposto un ventre concavo 6d.
Inoltre, le pale 6 sono simmetriche rispetto ad un piano verticale parallelo al rispettivo asse di oscillazione “Y†e preferibilmente contenente tale asse di oscillazione “Y†. Questa caratteristica ha una peculiare funzione che verrà illustrata nel seguito. L’asse di oscillazione “Y†coincide con una direzione prevalente di sviluppo della pala 6.
Nella peculiare forma realizzativa illustrata in figura 1, sono previste coppie di pale 6 in cui le due pale 6 di ciascuna coppia sono tra loro sovrapposte e preferibilmente allineate con i rispettivi assi di oscillazione “Y†coincidenti. Tuttavia, à ̈ possibile prevedere soluzioni con singole pale 6 (quindi non impilate) o con pale 6 impilate in gruppi di tre o più.
Come visibile in figura 1, le pale 6 di ciascuna coppia sono disposta da parti opposte del rispettivo braccio 4, in particolare una sopra ed una sotto.
Inoltre, al fine di migliorare la stabilità della cicloturbina 1 con particolare riferimento alle azioni centrifughe, sono previsti tiranti “T†orizzontali e/o inclinati per collegare parti opposte della cicloturbina 1, in particolare estremità assiali di appositi supporti 7 delle pale 6, su cui queste ultime sono girevolmente applicate.
La cicloturbina 1 comprende inoltre mezzi di movimentazione agenti sulle pale 6 per variare l’orientazione delle pale 6 rispetto al rotore 2 attorno ai rispettivi assi di oscillazione “Y†.
Vantaggiosamente, i mezzi di movimentazione sono configurati in modo tale da realizzare un’oscillazione alternata di ciascuna pala 6 attorno al rispettivo asse di oscillazione “Y†secondo una frequenza doppia rispetto alla frequenza di rotazione del rotore 2.
Nell’ambito della presente invenzione, con il termine “oscillazione†si intende un movimento continuo ed alternato, preferibilmente (ma non limitatamente) di ampiezza sinusoidale, che porta le pale 6 a muoversi in rotazione tra due posizioni estreme.
In accordo con l’invenzione, i mezzi di movimentazione sono configurati in modo tale da conferire a ciascuna pala 6 un angolo di oscillazione, attorno al rispettivo asse “Y†, avente ampiezza compresa tra 45° e -45°, e preferibilmente con escursione massima di 45° e -45°, rispetto ad una direzione radiale riferita all’asse di rotazione “X†del rotore 2 (l’angolo e la direzione radiale sono determinati facendo riferimento alla summenzionata corda “C†della pala 6).
In altre parole, la configurazione assunta dalle pale 6 à ̈ ottenuta dalla somma di un movimento di trascinamento, dato dalla rotazione del rotore 2 attorno all’asse di rotazione “X†, ed un movimento relativo di rotazione di ciascuna pala 6 attorno al rispettivo asse di oscillazione “Y†tra le due posizioni di ampiezza limite.
Le figure 3 e 4 mostrano alcune delle posizioni assunte da una pala 6 durante la rotazione del rotore 2, in particolare ogni 45°.
In accordo con la figura 3, i mezzi di movimentazione realizzano le seguenti movimentazioni di ciascuna pala 6:
- in un primo e terzo quadrante (quadranti I e III di figura 3), in cui la posizione angolare della pala 6 attorno all’asse di rotazione “X†del rotore 2 definisce un angolo di valore assoluto (vale a dire a meno del segno) inferiore a 45° rispetto alla direzione “D†del vento, la pala 6 viene fatta ruotare in un verso (che in figura 3 à ̈ indicato come antiorario, discorde al senso di rotazione del rotore 2) attorno al rispettivo asse di oscillazione “Y†;
- in un secondo e quarto quadrante (quadranti II e IV di figura 3), in cui la posizione angolare della pala 6 attorno all’asse di rotazione del rotore 2 definisce un angolo di valore assoluto compreso tra 45° e 90° rispetto alla direzione “D†del vento, la pala 6 viene fatta ruotare nel verso opposto (che in figura 3 à ̈ indicato come orario, concorde al senso di rotazione del rotore 2) attorno al rispettivo asse di oscillazione “Y†.
Come mostrato in figura 4 ne deriva che, nelle posizioni angolari della pala 6 attorno all’asse di rotazione “X†del rotore 2 definenti un angolo nullo o di 90° rispetto alla direzione “D†del vento (indicate con A, C, E, G), i mezzi di movimentazione dispongono la pala 6 con la rispettiva corda “C†sostanzialmente in direzione radiale rispetto all’asse di rotazione “X†del rotore 2, vale a dire con un orientamento che definisce un angolo nullo formato tra la corda “C†e la direzione radiale.
Inoltre, come ulteriormente mostrato in figura 4, nelle posizioni angolari della pala 6 attorno all’asse di rotazione del rotore definenti un angolo di valore assoluto pari a 45° rispetto alla direzione “D†del vento (indicate con B, D, F, H), i mezzi di movimentazione dispongono la pala 6 con la rispettiva corda “C†secondo un orientamento formante, rispetto alla citata direzione radiale, un angolo “ †pari a ± 45° (il segno o – à ̈ determinato dallo specifico quadrante considerato in quanto la direzione di oscillazione varia quattro volte in un ciclo completo di rotazione del rotore 2).
Nelle posizioni intermedie tra quelle evidenziate, si ha un angolo di oscillazione “ †di ciascuna pala 6 di valore assoluto inferiore a 45°, variabile in continuo in funzione della posizione angolare istantaneamente assunta dalla pala 6 attorno all’asse di rotazione “X†del rotore 2.
I mezzi di movimentazione, quindi, fanno sì che:
- ciascuna pala, quando si viene a trovare nel primo quadrante “I†, sfrutti l’effetto del “dorso aspirato†6c utilizzando la portanza del profilo alare della pala 6 stessa mantenendo la pala 6 orientata in maniera da mantenere un angolo costante/ottimale rispetto al vento;
- nel secondo quadrante “II†ciascuna pala 6 si trovi orientata con il dorso 6c nella stessa direzione del vento in modo da sfruttare l’effetto CX (il vento preme sul ventre concavo 6d della pala 6 ottenendo la massima efficacia di spinta);
- nel terzo quadrante “III†, Ia pala 6 venga orientata in maniera da sfruttare nuovamente l’effetto del “dorso aspirato†6b (che ha senso opposto rispetto al primo quadrante ma che, essendo da parte opposta dell’asse “X†del rotore 2, contribuisce in senso concorde alla generazione della coppia) mantenendo un angolo costante/ottimale rispetto alla direzione del vento; e
- nel quarto quadrante “IV†, in cui la pala 6 si muove controvento, la pala 6 offra al vento il proprio dorso 6c, quindi la parte opposta a quella offerta al vento nel secondo quadrante “II†.
L’effetto del “dorso aspirato†6c realizzato nel primo e nel terzo quadrante consente, vantaggiosamente, di conferire alla cicloturbina secondo l’invenzione una spiccata coppia anche da ferma ed in un qualsiasi angolazione assunta in partenza dal rotore 2.
Grazie alla summenzionata logica di movimentazione, le pale 6 ruotano in modo continuo attorno ai rispettivi assi di oscillazione “Y†, in particolare con una velocità angolare pari al doppio della velocità angolare di rotazione del rotore 2 in modo tale da ottenere una frequenza doppia dei cicli di rotazione rispetto al rotore 2.
La figura 5 mostra l’andamento (simmetrico) dell’angolo di oscillazione “ †in funzione della posizione angolare assunta dalla pala 6 attorno all’asse “X†del rotore 2. Si nota, in particolare, la presenza di due zone a “correzione negativa†(-) in cui la pala 6 viene ruotata in senso antiorario (“all’indietro†), opposto al senso di rotazione del rotore 2, e due zone a “correzione positiva†(+) in cui la pala 6 viene ruotata in senso orario (“in avanti†), equiverso al senso di rotazione del rotore 2.
Le figure 6-8 mostrano una forma realizzativa preferita dei mezzi di movimentazione.
In accordo con tale forma realizzativa, i mezzi di movimentazione comprendono, per ciascuna pala 6, un rispettivo cinematismo a biellamanovella 8, 9 montato sul rotore 2 e la cui manovella 8 à ̈ girevole attorno ad un rispettivo asse “X†fisso rispetto al rotore 2 e parallelo all’asse di rotazione “X†del rotore 2, mentre la cui biella 9 à ̈ collegata girevolmente alla pala 6 eccentricamente rispetto all’asse di oscillazione “Y†della pala 6. In tal modo, un movimento rotatorio continuo della manovella 8 viene trasformato in un movimento di oscillazione della pala 6.
Nella specifica forma realizzativa illustrata, la manovella 8 à ̈ definita da una ruota dentata sulla quale à ̈ eccentricamente applicata, in modo girevole, un’estremità della biella 9 (opposta all’altra estremità della biella 9, incernierata eccentricamente alla pala 6).
Preferibilmente, la manovella 8 à ̈ posta in rotazione dal rotore 2, in presa diretta mediante ingranamento con una ruota dentata 10 (o una cremagliera) stazionaria e coassiale al rotore 2 in modo tale che la rotazione del rotore 2 attorno al rispettivo asse di rotazione “X†ponga in rotazione la manovella 8 ad una velocità angolare doppia rispetto al rotore 2. Pertanto, il diametro della ruota dentata definente la manovella 8 à ̈ pari a metà del diametro della ruota dentata 10 (o cremagliera).
Con il termine “stazionaria†, riferito alla ruota dentata 10, si intende il fatto che la ruota dentata 10 non ruota insieme al rotore 2 ma à ̈ invece fissa, preferibilmente fissata removibilmente ad una parte fissa della cicloturbina 1.
Come mostrato nelle figure 6 e 7, ciascun braccio 4 ha estensione diametrale e supporta una coppia di pale 6 diametralmente contrapposte. Il medesimo braccio 4 supporta quindi entrambi i cinematismi a biellamanovella 8, 9 (che presentano una manovella 8 comune e due bielle 9 ad essa collegate) delle due pale 6 e determina una movimentazione contemporanea, e opposta, delle due pale 6.
La rotazione del braccio 4 attorno all’asse “X†del rotore 2 determina un movimento di rivoluzione della ruota dentata definente la manovella 8 che, essendo ingranata sulla ruota dentata 10, ruota ad una velocità doppia azionando le pale 6 ad una frequenza doppia rispetto alla frequenza di rotazione del rotore 2.
In alternativa, à ̈ comunque possibile prevedere che le due pale 6 siano movimentate in modo indipendente l’una dall’altra o, ancora, prevedere l’utilizzo di bracci 4 indipendenti tra loro (un braccio 4 per ogni pala 6). Vantaggiosamente la cicloturbina 1 comprende inoltre mezzi per la rilevazione della direzione del vento e mezzi di correzione attivi sui mezzi di movimentazione per traslare angolarmente, attorno all’asse di rotazione “X†del rotore 2 ed in funzione della direzione “D†del vento, la distribuzione delle configurazioni assunte dalle pale 6 durante la rotazione del rotore 2.
In altre parole, i mezzi di correzione hanno la funzione di orientare le pale 6 sempre nella direzione ottimale rispetto al vento, in quanto quest’ultimo à ̈ mutevole e una logica di oscillazione fissa delle pale 6 non garantirebbe la sufficiente efficacia nella cattura dell’energia eolica.
In particolare, i mezzi di correzione hanno l’effetto di traslare angolarmente, attorno all’asse “X†del rotore 2, ciascuna configurazione istantanea assunta dalle pale 6 rendendola ottimale alla direzione “D†corrente del vento.
A titolo di esempio, prendendo la figura 4, una modifica della direzione “D†del vento (che anziché provenire da sinistra potrebbe provenire con un’inclinazione di 45°) porterebbe la pala 6 in posizione “B†a lavorare con un orientamento inadatto a generare la massima efficienza, e così con essa anche le altre pale 6 nelle altre posizioni.
Scendendo maggiormente nel dettaglio, come visibile nelle figure 6-8, i mezzi di correzione comprendono un motore elettrico 11 attivo sulla ruota dentata 10 (o cremagliera) stazionaria al fine di variare la posizione angolare della ruota dentata 10 stessa attorno all’asse di rotazione “X†del rotore 2. Tale rotazione della ruota dentata 10 stazionaria ha l’effetto di correggere l’inclinazione delle pale 6 attorno ai rispettivi assi di oscillazione “Y†adattandola alla direzione “D†corrente del vento.
Nella figura 8 si nota che il motore elettrico 11 agisce direttamente su una rispettiva ruota dentata di comando 12 solidale alla ruota dentata 10, mediante un pignone “P†solidale al motore elettrico 11.
Anche il motore elettrico 11, così come la ruota dentata 10 stazionaria, à ̈ montato su una struttura fissa non girevole insieme al rotore 2.
Preferibilmente, i mezzi di movimentazione (ruote dentate, ecc…) sono racchiusi entro un volume riempito con bagno d’olio 12, come visibile in figura 8.
Preferibilmente, come mostrato nelle figure 6-8, sono previsti appositi mezzi per la rilevazione della posizione angolare della ruota dentata (10) o cremagliera stazionaria, realizzati per esempio mediante una ruota dentata ausiliaria (15) ingranata con la ruota dentata (10) o cremagliera stazionaria e collegata ad un rilevatore (16) rotazionalmente accoppiato alla ruota dentata ausiliaria (15).
In una soluzione realizzativa, la direzione “D†del vento viene rilevata tramite un apparato distaccato (per esempio comune ad una pluralità di cicloturbine facenti parte di una medesima installazione) il quale trasmette ad un’unità controllo Ia direzione del vento sotto forma di un segnale elettrico che va da un valore minimo ad un valore massimo. La posizione angolare delle pale 6 viene rilevata tramite un rispettivo sensore elettrico che trasmette all’unità di controllo un corrispondente segnale elettrico che va da un minimo ad un massimo. L’unità di controllo aziona quindi il motore elettrico 11 per far in modo che i valori dei due segnali siano uguali o comunque compatibilmente vicini, ottimizzando l’efficienza della cicloturbina.
La figura 9 mostra (in modo schematizzato) una variante realizzativa dell’invenzione, che si differenzia dalla forma realizzativa precedentemente descritta nel fatto che i bracci 4 non sono orizzontali ma formano un angolo acuto rispetto all’orizzontale, pur essendo disposti a raggiera attorno all’albero 3.
In tale configurazione, come meglio evidenziato in figura 10, le pale 6 (non mostrate in figura 9) sono disposte con il proprio asse di oscillazione “Y†parallelo, e preferibilmente coincidente, alla direzione di sviluppo dei bracci 4. In altre parole, le pale 6 si sviluppano lungo i bracci 4.
Al fine di movimentare le pale 6 nel modo sopra descritto (la logica di controllo à ̈ identica a quella descritta in precedenza), i mezzi di movimentazione (ed in particolare il cinematismo a biella-manovella 8, 9) presenta uno snodo 14 aggiuntivo disposto sulla biella 9 in modo tale da ottenere una soluzione con doppia biella incernierata, in cui le due bielle 9a, 9b sono tra loro inclinate (la prima biella 9a disposta orizzontalmente mentre la seconda biella 9b disposta perpendicolarmente all’asse di oscillazione “Y†della rispettiva pala 6).
Anche in questo caso, à ̈ previsto l’impiego di tiranti “T†di sommità per conferire al rotore maggior resistenza alle azioni centrifughe agenti sui bracci 4.
La presente invenzione raggiunge gli scopi proposti, superando gli inconvenienti lamentati nella tecnica nota.
La logica di funzionamento della cicloturbina secondo la presente invenzione, in particolare a doppia frequenza di oscillazione delle pale rispetto al rotore, consente di ottimizzare il rendimento nell’interazione tra pale e corrente fluida (vento, correnti marine) e quindi di massimizzare la potenza specifica erogabile.
Inoltre, la cicloturbina secondo l’invenzione, essendo in grado di variare quattro volte l’orientazione della pala durante un intero giro del rotore, consente di distribuire la coppia erogata su almeno i tre quarti del giro, con benefica influenza sulle vibrazioni innescate (e di conseguenza sul dimensionamento degli organi).
Grazie all’utilizzo dell’effetto di portanza/deportanza del profilo alare (simmetrico e con dorso aspirato) delle pale, la cicloturbina secondo l’invenzione à ̈ in grado di autoavviarsi da ferma senza richiedere apparati di avviamento addizionali.

Claims (9)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Cicloturbina a pale mobili oscillanti, comprendente: - un rotore (2) girevole attorno ad un asse (X); - una pluralità di pale (6) montate sul rotore (2), ciascuna pala (6) essendo montata sul rotore (2) in modo girevole attorno ad un rispettivo asse di oscillazione (Y); - mezzi di movimentazione (7, 8, 9, 10; 14) agenti sulle pale (6) per variare l’orientazione delle pale (6) rispetto al rotore (2) attorno a detti rispettivi assi di oscillazione (Y); caratterizzata dal fatto che detti mezzi di movimentazione (7, 8, 9, 10; 14) sono configurati in modo tale da realizzare un’oscillazione alternata di ciascuna pala (6) attorno al rispettivo asse di oscillazione (Y) secondo una frequenza doppia rispetto alla frequenza di rotazione del rotore (2).
  2. 2. Cicloturbina secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di movimentazione (7, 8, 9, 10; 14) sono configurati in modo tale da realizzare le seguenti movimentazioni di ciascuna pala (6): - in un primo e terzo quadrante (I, III), in cui la posizione angolare della pala (6) attorno all’asse di rotazione (X) del rotore (2) definisce un angolo di valore assoluto inferiore a 45° rispetto alla direzione (D) del vento, la pala (6) viene fatta ruotare in un verso attorno al rispettivo asse di oscillazione (Y); - in un secondo e quarto quadrante (II, IV), in cui la posizione angolare della pala (6) attorno all’asse di rotazione (X) del rotore (2) definisce un angolo di valore assoluto compreso tra 45° e 90° rispetto alla direzione (D) del vento, la pala (6) viene fatta ruotare nel verso opposto attorno al rispettivo asse di oscillazione (Y).
  3. 3. Cicloturbina secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ciascuna pala (6) presenta due vertici (6a, 6b) contrapposti definenti tra essi una corda (C), ed in cui i mezzi di movimentazione (7, 8, 9, 10; 14) sono configurati per movimentare ciascuna pala (6) secondo un movimento di oscillazione della rispettiva corda (C), attorno al rispettivo asse di oscillazione (Y), avente ampiezza compresa tra 45° e -45°, e preferibilmente con escursione massima di 45° e -45°, rispetto ad una direzione radiale riferita all’asse di rotazione (X) del rotore (2).
  4. 4. Cicloturbina secondo la rivendicazione 3, in cui: - nelle quattro posizioni angolari della pala (6) attorno all’asse di rotazione (X) del rotore (2) definenti rispettivamente un angolo di 0°, di 90°, 180° e 270° rispetto alla direzione (D) del vento, i mezzi di movimentazione (7, 8, 9, 10; 14) dispongono la pala (6) con la rispettiva corda (C) sostanzialmente in direzione radiale rispetto all’asse di rotazione (X) del rotore (2), - nelle quattro posizioni angolari della pala (6) attorno all’asse di rotazione (X) del rotore (2) definenti un angolo di valore assoluto pari a 45° rispetto alla direzione (D) del vento, i mezzi di movimentazione (7, 8, 9, 10; 14) dispongono la pala (6) con la rispettiva corda (C) sostanzialmente a 45° rispetto ad una direzione radiale passante per l’asse di rotazione (X) del rotore (2).
  5. 5. Cicloturbina secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui i mezzi di movimentazione (7, 8, 9, 10; 14) comprendono, preferibilmente per ciascuna pala (6), un rispettivo cinematismo (8, 9) a biella-manovella montato sul rotore (2), in cui la manovella (8) di detto cinematismo (8, 9) a biella-manovella à ̈ posta in rotazione dal rotore (2), preferibilmente in presa diretta con una ruota dentata (10) o una cremagliera stazionaria e coassiale al rotore (2) in modo tale che la rotazione del rotore (2) ponga in rotazione la manovella (8) ad una velocità angolare doppia rispetto al rotore (2), ed in cui la biella (9) di detto cinematismo (8, 9) a biella-manovella à ̈ collegata girevolmente alla pala (6) in posizione eccentrica rispetto all’asse di oscillazione (Y) della pala (6).
  6. 6. Cicloturbina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuna di dette pale (6) presenta conformazione ricurva definente da un lato un dorso convesso (6c) e dal lato opposto un ventre concavo (6d), ed in cui i mezzi di movimentazione (7, 8, 9, 10; 14) sono configurati per rivolgere al vento detto ventre concavo (6d) almeno in un istante in cui la pala (6) si muove in direzione parallela ed equiversa al vento.
  7. 7. Cicloturbina secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta pala (6) presenta forma simmetrica rispetto ad un piano parallelo a detto rispettivo asse di oscillazione (Y) e preferibilmente contenente detto asse di oscillazione (Y).
  8. 8. Cicloturbina secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre mezzi per la rilevazione della direzione del vento e mezzi di correzione (11, 12) attivi sui mezzi di movimentazione (7, 8, 9, 10; 14) per traslare angolarmente, attorno all’asse di rotazione (X) del rotore (2) ed in funzione della direzione (D) del vento, la distribuzione delle configurazioni assunte dalle pale (Y) durante la rotazione del rotore (2).
  9. 9. Cicloturbina secondo la rivendicazione 8 quando dipende dalla 5, in cui detti mezzi di correzione (11, 12) comprendono un motore elettrico (11) attivo sulla ruota dentata (10) o cremagliera stazionaria per variare una posizione angolare della ruota dentata (10) stazionaria attorno all’asse di rotazione (X) del rotore (2), ed in cui la cicloturbina (1) comprende inoltre mezzi (15, 16) per la rilevazione della posizione angolare della ruota dentata (10) o cremagliera stazionaria.
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