ITMO20090202A1

ITMO20090202A1 - WIND ENERGY TRANSFORMATION DEVICE

Info

Publication number: ITMO20090202A1
Application number: IT000202A
Authority: IT
Inventors: Ermanno Grandi
Original assignee: Ermanno Grandi
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2011-02-05

Description

“DISPOSITIVO EOLICO DI TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA”. "WIND ENERGY TRANSFORMATION DEVICE".

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo eolico di trasformazione dell’energia. The present invention refers to a wind energy transformation device.

Ad oggi sono note diverse tipologie di dispositivi eolici di trasformazione dell’energia, in particolare atti a trasformare l’energia eolica in energia elettrica. To date, different types of wind energy transformation devices are known, in particular for transforming wind energy into electricity.

I dispositivi eolici sono dotati di un rotore mobile in rotazione attorno ad un asse e sono generalmente suddivisi in dispositivi ad asse orizzontale e dispositivi ad asse verticale. Wind power devices are equipped with a movable rotor rotating around an axis and are generally divided into devices with a horizontal axis and devices with a vertical axis.

I dispositivi eolici ad asse orizzontale sono generalmente costituiti da una struttura di base fissa supportante un rotore provvisto di una pluralità di pale e mobile in rotazione attorno ad un asse orizzontale. Le pale definiscono una superficie destinata ad essere intercettata dal vento. Aeolian devices with a horizontal axis generally consist of a fixed base structure supporting a rotor provided with a plurality of blades and movable in rotation around a horizontal axis. The blades define a surface intended to be intercepted by the wind.

Per sfruttare nel miglior modo possibile la velocità e la direzione del vento incidente, la pale dei dispositivi eolici ad asse orizzontale possono avere varia conformazione e possono anche essere di tipo inclinabile, ovvero tali da variare la loro inclinazione rispetto alla struttura di base durante la rotazione del rotore attorno al proprio asse. In order to exploit in the best possible way the speed and direction of the incident wind, the blades of wind turbines with horizontal axis can have various conformations and can also be of the tilting type, i.e. such as to vary their inclination with respect to the base structure during rotation. of the rotor around its axis.

I dispositivi eolici ad asse orizzontale presentano comunque degli inconvenienti legati alla loro complessa struttura ed alle grandi masse in movimento, che comportano una scarsa efficienza di lavoro e che li rendono inadeguati a sfruttare forti raffiche di vento, (citazione dell’uso dei controlli di potenza inserita più avanti) The wind power devices with horizontal axis have however some drawbacks linked to their complex structure and to the large moving masses, which involve poor working efficiency and which make them inadequate to exploit strong gusts of wind, (citation of the use of power controls inserted later)

I dispositivi eolici ad asse verticale, a differenza di quelli ad asse orizzontale sono, nella maggior parte dei casi, in grado di funzionare con qualunque direzione del vento. Wind devices with a vertical axis, unlike those with a horizontal axis, are, in most cases, able to operate with any wind direction.

Buona parte dei dispositivi noti di trasformazione dell’energia ad asse verticale sono costituiti da una struttura di base fissa alla quale è associato un rotore libero di ruotare attorno ad un primo asse verticale e che supporta una pluralità di pale. Le pale dei dispositivi noti possono essere di varia forma, ad esempio rettangolare o ad elica, e sono generalmente associate in modo fisso al rotore. Al rotore è inoltre collegato un generatore elettrico che trasforma l’energia cinetica del rotore stesso in energia elettrica utile. Una particolare tipologia di dispositivi eolici ad asse verticale è costituita dalle cosiddette turbine Kobold. Most of the known vertical axis energy transformation devices consist of a fixed base structure associated with a rotor free to rotate around a first vertical axis and which supports a plurality of blades. The blades of known devices can be of various shapes, for example rectangular or helical, and are generally associated in a fixed manner to the rotor. An electrical generator is also connected to the rotor which transforms the kinetic energy of the rotor itself into useful electrical energy. A particular typology of vertical axis wind devices is constituted by the so-called Kobold turbines.

Le turbine Kobold sono state concepite come generatori idroelettrici, ma possono essere utilizzate anche come generatori eolici. Kobold turbines were conceived as hydroelectric generators, but can also be used as wind generators.

La peculiarità delle turbine Kobold consiste nel fatto che le pale sono incernierate al rotore e sono parzialmente libere di ruotare rispetto ad esso attorno ad un relativo secondo asse di rotazione tra due posizioni estreme fisse. The peculiarity of Kobold turbines consists in the fact that the blades are hinged to the rotor and are partially free to rotate with respect to it around a relative second axis of rotation between two extreme fixed positions.

La rotazione delle pale attorno al loro asse di incermeramento (secondo asse di rotazione) consente di sfruttare qualsiasi direzione del vento e di ridurre la resistenza della pale stesse durante la fase di ritorno del rotore, ovvero la fase durante la quale le pale si muovono in direzione sostanzialmente contraria alla direzione del vento. The rotation of the blades around their axis of securing (second axis of rotation) makes it possible to exploit any direction of the wind and to reduce the resistance of the blades themselves during the return phase of the rotor, i.e. the phase during which the blades move in direction substantially opposite to the direction of the wind.

Questi dispositivi eolici noti, ed in particolare la turbina di Kobold che è considerata l’arte nota più vicina alla presente invenzione, non sono privi di inconvenienti. These known wind devices, and in particular the Kobold turbine which is considered the closest known art to the present invention, are not without drawbacks.

La turbina di Kobold non consente infatti di sfruttare a pieno la velocità del vento e presenta quindi un’efficienza limitata. In fact, the Kobold turbine does not allow to take full advantage of the wind speed and therefore has limited efficiency.

Infatti, la liberta di rotazione delle pale attorno al loro asse di incemieramento non consente il posizionamento ottimale delle stesse in funzione della velocità di rotazione del rotore, della intensità e della direzione del vento, da cui ne deriva un limitato rendimento del dispositivo stesso. In fact, the freedom of rotation of the blades around their hinging axis does not allow their optimal positioning as a function of the speed of rotation of the rotor, the intensity and direction of the wind, from which a limited efficiency of the device itself derives.

In particolare, sebbene questi dispositivi noti siano in grado di funzionare con qualunque direzione del vento, essi non sono in grado di adattarsi a tale direzione in modo tale da ottenere la massima potenza possibile. In particular, although these known devices are able to operate with any wind direction, they are not able to adapt to this direction in such a way as to obtain the maximum possible power.

Questo limite si ripercuote anche durante la fase di ritorno del rotore, in quanto all’ aumentare della velocità del vento la crescente velocità di rotazione del rotore impedisce alle pale di disporsi in maniera ottimale e tale da ridurre al minimo la resistenza offerta alla rotazione del rotore stesso. This limit also has repercussions during the return phase of the rotor, since as the wind speed increases, the increasing rotor speed prevents the blades from arranging themselves in an optimal manner and in such a way as to minimize the resistance offered to the rotation of the rotor. same.

Il limite di questa tipologia di dispositivi noti per la trasformazione dell’energia, sia di quelli ad asse verticale che di quelli ad asse orizzontale, è tanto più evidente quanto maggiore è l’intensità del vento. The limit of this type of known devices for the transformation of energy, both those with a vertical axis and those with a horizontal axis, is all the more evident the greater the intensity of the wind.

Infatti, osservando le curve caratteristiche dei dispositivi eolici ad asse verticale e ad asse orizzontale che esprimono la potenza ottenibile in funzione della velocità del vento incidente, rappresentate in figura 5 e rispettivamente identificate con le lettere di riferimento V ed O, si nota come al superamento di una velocità nominale (detta “rated wind speed” e pari a circa 15 m/s) la potenza ottenibile dai dispositivi ad asse verticale riduce sensibilmente la sua crescita all’aumentare della velocità del vento e quella relativa invece ai dispositivi ad asse orizzontale si assesta su un valore pressoché costante. Inoltre, al raggiungimento di una velocità limite del vento ( detta “cut-out wind speed” e pari a circa 25 m/s) la potenza prodotta da tali dispositivi cala drasticamente fino quasi ad annullarsi. Ciò è dovuto alla presenza di limitatori di velocità, anche detti “controlli di potenza”, che intervengono per limitare la velocità del rotore quando il vento raggiunge la velocità sopra citata, in quanto in corrispondenza di tali velocità il rendimento del dispositivo cala drasticamente e risulta quindi opportuno ridurre la velocità del rotore. In fact, by observing the characteristic curves of the vertical axis and horizontal axis wind devices which express the power obtainable as a function of the incident wind speed, represented in figure 5 and respectively identified with the reference letters V and O, it is noted that upon exceeding of a nominal speed (called "rated wind speed" and equal to about 15 m / s) the power obtainable by vertical axis devices significantly reduces its growth as wind speed increases and that relative to horizontal axis devices is settles on an almost constant value. Furthermore, when a limit wind speed is reached (called “cut-out wind speed” and equal to about 25 m / s) the power produced by these devices drops drastically until it almost disappears. This is due to the presence of speed limiters, also called "power controls", which intervene to limit the speed of the rotor when the wind reaches the aforementioned speed, since at these speeds the efficiency of the device drops drastically and is therefore it is advisable to reduce the rotor speed.

I dispositivi eolici noti ad asse verticale sono quindi in grado di sfruttare in maniera ottimale solo il vento prevalente, che occupa generalmente circa un quarto delle ore totali annue di vento, e non sono in grado di sfruttare in modo soddisfacente elevate velocità del vento incidente. Known vertical axis wind devices are therefore capable of optimally exploiting only the prevailing wind, which generally occupies about a quarter of the total annual wind hours, and are unable to exploit in a satisfactory manner the high incident wind speeds.

II compito principale della presente invenzione è quello di escogitare un dispositivo eolico di trasformazione dell’energia, che sia in grado di sfruttare in modo ottimale la velocità del vento, qualunque sia la sua intensità e la sua direzione. The main task of the present invention is to devise a wind energy transformation device, which is able to optimally exploit the wind speed, whatever its intensity and direction.

Il presente trovato si propone quindi di escogitare un dispositivo eolico per la trasformazione dell’energia che, durante la rotazione del rotore, sia in grado di posizionare le proprie pale in modo tale da ottenere la massima efficienza energetica con qualsiasi velocità e direzione del vento incidente. Uno scopo del presente trovato è quello di escogitare un dispositivo in grado di sfruttare velocità elevate del vento incidente, anche fino a 50 m/s, ovvero in grado di produrre una potenza crescente all’ aumentare della velocità del vento incidente e quindi privo di limitatori di velocità, ovvero di controlli di potenza. The present invention therefore proposes to devise a wind device for the transformation of energy which, during the rotation of the rotor, is able to position its blades in such a way as to obtain maximum energy efficiency with any speed and direction of the incident wind. . An object of the present invention is to devise a device capable of exploiting high speeds of the incident wind, even up to 50 m / s, or capable of producing an increasing power as the speed of the incident wind increases and therefore without limiters. speed, or power controls.

Un altro scopo del presente trovato è quello di escogitare un dispositivo eolico per la trasformazione dell’energia nel quale le pale contribuiscano attivamente alla rotazione del rotore durante l’intero percorso compiuto da quest’ultimo, al fine di annullare le resistenze passive e migliorare l’efficienza del dispositivo stesso. Another object of the present invention is to devise a wind device for transforming energy in which the blades actively contribute to the rotation of the rotor during the entire path followed by the latter, in order to cancel the passive resistances and improve the efficiency of the device itself.

Un altro scopo ancora del presente trovato è quello di escogitare un dispositivo eolico che sia in grado di funzionare in qualunque condizione di vento, non solo quindi in condizioni di vento prevalente, così da incrementare sensibilmente la potenza annua prodotta rispetto ai dispositivi di trasformazione dell’energia noti. Yet another object of the present invention is to devise a wind power device which is capable of operating in any wind condition, not only therefore in prevailing wind conditions, so as to significantly increase the annual power produced with respect to the transformer devices. known energy.

Il presente trovato si propone quindi di incrementare sensibilmente, a parità di ingombro, l’energia annua prodotta rispetto ai dispositivi eolici noti. Ancora uno scopo del presente trovato è quello di escogitare un dispositivo eolico che sia sensibilmente più silenzioso, durante il funzionamento, rispetto ai dispositivi noti. The present invention therefore proposes to significantly increase, with the same size, the annual energy produced compared to known wind devices. Another object of the present invention is to provide a wind device which is considerably quieter, during operation, than known devices.

Altro scopo del presente trovato è quello di escogitare un dispositivo eolico per la trasformazione dell’energia, che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell’ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto. Another purpose of the present invention is to devise a wind device for the transformation of energy, which allows to overcome the aforementioned drawbacks of the prior art in the context of a simple, rational, easy and effective use and low cost solution.

Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dal presente dispositivo eolico di trasformazione dell’energia, comprendente: The above purposes are achieved by this wind energy transformation device, comprising:

- una struttura di base fissa; - a fixed base structure;

almeno un rotore supportato da detta struttura di base e mobile in rotazione attorno ad un primo asse sostanzialmente verticale con una prima velocità di rotazione; at least one rotor supported by said base structure and movable in rotation around a first substantially vertical axis with a first speed of rotation;

- almeno una pala associata solidalmente in rotazione a detto rotore attorno a detto primo asse e mobile in rotazione rispetto ad esso attorno ad un relativo secondo asse di rotazione sostanzialmente verticale; caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di regolazione della velocità atti a movimentare detta pala attorno a detto secondo asse con una seconda velocità di rotazione sostanzialmente pari alla metà di detta prima velocità di rotazione. - at least one blade integrally associated in rotation with said rotor about said first axis and movable in rotation with respect to it about a relative second substantially vertical axis of rotation; characterized in that it comprises speed adjustment means adapted to move said blade around said second axis with a second rotation speed substantially equal to half of said first rotation speed.

Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un dispositivo eolico di trasformazione dell’energia, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui: Other features and advantages of the present invention will become more evident from the description of a preferred, but not exclusive, embodiment of a wind energy transformation device, illustrated by way of example, but not limited to, in the accompanying drawings in which:

la figura 1 è una vista prospettica del dispositivo secondo il trovato in una prima forma di realizzazione, illustrativa delle caratteristiche di funzionamento; Figure 1 is a perspective view of the device according to the invention in a first embodiment, illustrating the operating characteristics;

la figura 2 è una vista prospettica del dispositivo secondo il trovato in una seconda forma di realizzazione; Figure 2 is a perspective view of the device according to the invention in a second embodiment;

la figura 3 è una vista in sezione longitudinale del dispositivo di figura 2; la figura 4 è una vista in sezione longitudinale del dispositivo secondo il trovato in una terza forma di realizzazione; Figure 3 is a longitudinal sectional view of the device of Figure 2; Figure 4 is a longitudinal section view of the device according to the invention in a third embodiment;

la figura 5 è una vista in sezione longitudinale del dispositivo secondo il trovato in una quarta forma di realizzazione; figure 5 is a longitudinal section view of the device according to the invention in a fourth embodiment;

la figura 6 è una vista prospettica del dispositivo secondo il trovato in una quinta forma di realizzazione; figure 6 is a perspective view of the device according to the invention in a fifth embodiment;

la figura 7 è una rappresentazione schematica delle posizioni angolari assunte dalle pale durante la rotazione del rotore rispetto alla direzione del vento, in modo tale da ottenere la massima potenza possibile, figure 7 is a schematic representation of the angular positions assumed by the blades during the rotation of the rotor with respect to the wind direction, in such a way as to obtain the maximum possible power,

la figura 8 rappresenta la curva caratteristica (v/w) del dispositivo secondo il trovato e quella di un dispositivo noto. Figure 8 represents the characteristic curve (v / w) of the device according to the invention and that of a known device.

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con il numero di riferimento 1 un dispositivo eolico di trasformazione dell’energia. With particular reference to these figures, the reference number 1 globally indicates a wind energy transformation device.

Nella presente descrizione, gli elementi comuni alle differenti forme di realizzazione descritte sono indicati con il medesimo numero di riferimento. In the present description, the elements common to the different embodiments described are indicated with the same reference number.

Il dispositivo 1 comprende una struttura di base 2 fissa e almeno un rotore 3,3a,3b associato alla struttura di base 2. Il rotore 3,3a,3b è mobile in rotazione attorno ad un primo asse 4 di rotazione sostanzialmente verticale con una prima velocità di rotazione vi. The device 1 comprises a fixed base structure 2 and at least one rotor 3,3a, 3b associated with the base structure 2. The rotor 3,3a, 3b is movable in rotation around a first substantially vertical rotation axis 4 with a first rotation speed vi.

Il dispositivo 1 comprende una o più pale 5 associate solidalmente in rotazione al rotore 3,3a,3b attorno al primo asse 4 e mobili in rotazione rispetto al rotore stesso attorno ad un relativo secondo asse 6 di rotazione sostanzialmente verticale. The device 1 comprises one or more blades 5 integrally associated in rotation with the rotor 3,3a, 3b around the first axis 4 and movable in rotation with respect to the rotor itself about a relative second axis 6 of substantially vertical rotation.

Nelle forme di realizzazione rappresentate nelle figure 2, 3, 4 e 6, la struttura di base 2 è costituita da una base 2a destinata ad appoggiarsi su una superficie di supporto, quale il suolo, e da uno stelo 2b centrale che si sviluppa verticalmente e che è solidale alla base 2a. Nelle forme di realizzazione rappresentate nelle figure 1 e 5, la struttura di base 2 comprende solo lo stelo 2b, il quale è direttamente fissato al terreno. In the embodiments shown in Figures 2, 3, 4 and 6, the base structure 2 is constituted by a base 2a intended to rest on a support surface, such as the ground, and by a central stem 2b which develops vertically and which is integral with the base 2a. In the embodiments shown in Figures 1 and 5, the base structure 2 comprises only the stem 2b, which is directly fixed to the ground.

Opportunamente, la struttura di base 2 può essere di tipo componibile, ovvero costituta da una pluralità di moduli associabili tra loro in modo amovibile. Conveniently, the base structure 2 can be of the modular type, or constituted by a plurality of modules which can be associated with each other in a removable way.

Vantaggiosamente, la struttura di base 2 è del tipo a tralicci, come quella rappresentata nelle figure, o in alternativa del tipo di una tensostruttura con ruote a raggi portanti atti a supportare una maglia di tiranti, quest’ultima tipologia non essendo rappresentata nelle figure in allegato. Advantageously, the base structure 2 is of the latticework type, like the one shown in the figures, or alternatively of the type of a tensile structure with spoked wheels suitable for supporting a link of tie rods, the latter type not being represented in the figures in attached.

Il rotore 3,3 a, 3b è a sua volta costituito da almeno un elemento tubolare 7,7a,7b calzato coassialmente sullo stelo 2b e libero di ruotare rispetto ad esso per effetto dell’interposizione di uno o più cuscinetti 8 a sfere, interposti tra lo stelo stesso e l’elemento tubolare 7,7a,7b e di almeno un cuscinetto reggispinta 21. Non sono comunque escluse differenti forme di accoppiamento in rotazione tra il rotore 3,3a,3b e la struttura di base 2. The rotor 3,3a, 3b is in turn constituted by at least one tubular element 7,7a, 7b fitted coaxially on the rod 2b and free to rotate with respect to it by effect of the interposition of one or more ball bearings 8, interposed between the rod itself and the tubular element 7,7a, 7b and of at least one thrust bearing 21. However, different forms of coupling in rotation between the rotor 3,3a, 3b and the base structure 2 are not excluded.

Dall’elemento tubolare 7,7a,7b si diramano, ortogonalmente ad esso, almeno due traverse 9,9a,9b tra le quali sono interposte le pale 5, preferibilmente presenti in numero pari. From the tubular element 7,7a, 7b, at least two crosspieces 9,9a, 9b branch off orthogonally to it, between which the blades 5 are interposed, preferably present in an even number.

La forma di realizzazione di figura 1 rappresenta il dispositivo 1 nella sua forma più semplice, nella quale comprende un rotore 3 che supporta una sola pala 5. The embodiment of figure 1 represents the device 1 in its simplest form, in which it comprises a rotor 3 which supports a single blade 5.

Nelle forme di realizzazione rappresentate nelle figure da 2 a 4, il dispositivo 1 comprende un rotore 3 che supporta due pale 5 disposte tra loro alla medesima altezza ed i cui secondi assi 6 di rotazione sono tra loro paralleli ed equidistanziati, sia linearmente che angolarmente, rispetto al primo asse 4. I secondi assi 6 delle due pale 5, durante la rotazione del rotore 3, descrivono quindi una circonferenza avente centro sul primo asse 4 e sono tra loro angolarmente distanziati di 180°. Non sono comunque escluse differenti forme di realizzazione, nelle quali il rotore 3 supporta tre o quattro pale 5 equidistanziate tra loro, ovvero rispettivamente disposte a 120° e a 90° una dall’altra ed alla medesima altezza. In the embodiments shown in Figures 2 to 4, the device 1 comprises a rotor 3 which supports two blades 5 arranged at the same height and whose second rotation axes 6 are parallel and equidistant to each other, both linearly and angularly, with respect to the first axis 4. The second axes 6 of the two blades 5, during the rotation of the rotor 3, therefore describe a circumference having a center on the first axis 4 and are angularly spaced 180 ° from each other. However, different embodiments are not excluded, in which the rotor 3 supports three or four blades 5 equidistant to each other, or respectively arranged at 120 ° and 90 ° from each other and at the same height.

Nella forma di realizzazione di figura 5, invece, il dispositivo 1 comprende un rotore 3 che supporta due pale 5 disposte ad altezze differenti tra loro. La posizione reciproca dei secondi assi 6 delle pale 5 rispetto al primo asse 4 è la medesima di quella descritta per le forme di realizzazione rappresentate nelle figure 2, 3 e 4. In the embodiment of Figure 5, on the other hand, the device 1 comprises a rotor 3 which supports two blades 5 arranged at different heights from each other. The reciprocal position of the second axes 6 of the blades 5 with respect to the first axis 4 is the same as that described for the embodiments shown in Figures 2, 3 and 4.

Le pale 5, ciascuna delle quali è supportata in rotazione da uno o più cuscinetti 10 interposti tra la pala stessa e la corrispondente traversa 9 definiscono quindi una rispettiva superficie di spinta 1 1 destinata ad essere intercettata dal vento incidente oppure a intercettare essa stessa l’aria per creare un fenomeno eolico. The blades 5, each of which is supported in rotation by one or more bearings 10 interposed between the blade itself and the corresponding crosspiece 9 therefore define a respective thrust surface 11 intended to be intercepted by the incident wind or to intercept itself the air to create a wind phenomenon.

Nelle forme di realizzazione in cui il rotore 3,3 a, 3b supporta due o più pale 5, le loro superfici di spinta 11 sono angolarmente sfasate e formano tra loro un angolo pari alla metà dell’angolo formato dalle rette congiungenti i rispettivi secondi assi 6 con il primo asse 4. Più precisamente, nelle forme di realizzazione di figura 2, 3, 4 e 5 le superfici di spinta 11 delle pale 5 formano tra loro un angolo di circa 90°. In the embodiments in which the rotor 3,3 a, 3b supports two or more blades 5, their thrust surfaces 11 are angularly out of phase and form an angle between them equal to half the angle formed by the straight lines joining the respective second axes 6 with the first axis 4. More precisely, in the embodiments of figures 2, 3, 4 and 5 the thrust surfaces 11 of the blades 5 form an angle of about 90 ° to each other.

Preferibilmente, le pale 5 comprendono una rispettiva tela mobile tra una configurazione distesa, nella quale definisce le relative superfici di spinta 11, ed una configurazione raccolta. Opportunamente, le pale 5 comprendono relativi mezzi di movimentazione delle tele dalla configurazione distesa alla configurazione raccolta, non rappresentati in dettaglio nelle figure. Preferably, the blades 5 comprise a respective movable canvas between an extended configuration, in which it defines the relative thrust surfaces 11, and a collected configuration. Conveniently, the blades 5 comprise relative means for moving the cloths from the extended configuration to the collected configuration, not shown in detail in the figures.

Più particolarmente, questi mezzi di movimentazione possono essere del tipo a tapparella, ovvero comprendenti da una struttura a stecche mobili verticalmente e attorno alle quali sono avvolte le tele, oppure possono essere del tipo a saracinesca, ovvero comprendenti un rullo girevole attorno al quale sono avvolte le relative tele. More particularly, these handling means can be of the roller shutter type, i.e. comprising a structure with vertically movable slats and around which the cloths are wrapped, or they can be of the gate type, i.e. comprising a rotatable roller around which they are wound the related canvases.

Secondo il trovato, il dispositivo 1 comprende mezzi di regolazione 12 della velocità atti a movimentare le pale 5 attorno al relativo secondo asse 6 con una seconda velocità v2di rotazione sostanzialmente pari a metà della prima velocità di rotazione V1. According to the invention, the device 1 comprises speed adjustment means 12 adapted to move the blades 5 around the related second axis 6 with a second rotation speed v2 substantially equal to half the first rotation speed V1.

Vantaggiosamente, i mezzi di regolazione 12 comprendono almeno una prima ruota 13 associata alla struttura di base 2 e sostanzialmente coassiale al primo asse 4, almeno ima seconda mota 14 solidale in rotazione ad almeno una pala 5 e coassiale al corrispondente secondo asse 6 di rotazione e mezzi di collegamento di ciascuna seconda mota 14 alla relativa prima ota 13. Advantageously, the adjustment means 12 comprise at least a first wheel 13 associated with the base structure 2 and substantially coaxial to the first axis 4, at least a second motor 14 integral in rotation with at least one blade 5 and coaxial with the corresponding second axis 6 of rotation and means for connecting each second mota 14 to the relative first ote 13.

Le prime e le seconde mote 13 e 14 sono opportunamente dimensionate in modo tale che la velocità di rotazione di ciascuna seconda mota 14 attorno al relativo secondo asse 6 sia sostanzialmente pari alla metà della velocità di rotazione della relativa pala 5 attorno al primo asse 4 di rotazione, ovvero pari alla metà della velocità di rotazione Vi del rotore 3,3a,3b. The first and second wheels 13 and 14 are suitably sized in such a way that the rotation speed of each second engine 14 around the related second axis 6 is substantially equal to half the rotation speed of the related blade 5 around the first axis 4 of rotation, i.e. equal to half the rotation speed Vi of the rotor 3,3a, 3b.

Poiché nelle forme di realizzazione rappresentate nelle figure le ruote 13 e 14 sono dentate ed i mezzi di collegamento sono costituiti da una cinghia dentata 15, per ottenere il rapporto di velocità sopra descritto è necessario che le seconde ruote 14 abbiano un numero di denti doppio rispetto alle prime ruote 13. Nel caso invece in cui le mote 13 e 14 siano sostanzialmente lisce, il diametro della seconda mota 14 deve essere sostanzialmente il doppio del diametro della prima mota 13 in modo tale da mantenere la velocità v1 del rotore 3,3a,3b pari al doppio delle velocità v2delle pale 5. Since in the embodiments shown in the figures the wheels 13 and 14 are toothed and the connecting means are constituted by a toothed belt 15, in order to obtain the speed ratio described above it is necessary that the second wheels 14 have a number of teeth double compared to to the first wheels 13. On the other hand, if the wheels 13 and 14 are substantially smooth, the diameter of the second wheel 14 must be substantially double the diameter of the first wheel 13 in such a way as to maintain the speed v1 of the rotor 3.3a, 3b equal to double the speed v2 of the blades 5.

In questa preferita forma di realizzazione, le seconde mote 14 ruotano in senso contrario rispetto al verso di rotazione del rotore 3, consentendo così alle corrispondenti pale di disporsi nella posizione di massima resa, come mostra la rappresentazione schematica di figura 7. La somma algebrica della rotazione del rotore 3 attorno al primo asse 4 e della rotazione delle pale 5 attorno al loro secondo asse 6 consente di ottenere una rotazione assoluta, ovvero vista da un osservatore esterno al sistema, delle pale stesse attorno al proprio asse 6 avente velocità pari alla metà di quella del rotore stesso e verso concorde. In this preferred embodiment, the second wheels 14 rotate in the opposite direction with respect to the direction of rotation of the rotor 3, thus allowing the corresponding blades to arrange themselves in the position of maximum yield, as shown in the schematic representation of figure 7. The algebraic sum of the rotation of the rotor 3 around the first axis 4 and of the rotation of the blades 5 around their second axis 6 makes it possible to obtain an absolute rotation, i.e. seen by an observer outside the system, of the blades themselves around their own axis 6 having a speed equal to half than that of the rotor itself and towards concordance.

Nelle forme di realizzazione rappresentate nelle figure da 1 a 4, i mezzi di regolazione 12 comprendono una prima mota 13, una seconda mota 14 e relativi mezzi di collegamento per ciascuna delle pale 5. In the embodiments shown in Figures 1 to 4, the adjustment means 12 comprise a first motor 13, a second motor 14 and relative connection means for each of the blades 5.

Nella forma di realizzazione di figura 5, invece, i mezzi di regolazione 12 comprendono una prima mota 13, una seconda mota 14 e relativi mezzi di collegamento per una sola delle pale 5, preferibilmente quella posizionata più in alto e comprendono anche mezzi di trasferimento del moto tra le pale 5. In the embodiment of figure 5, on the other hand, the adjustment means 12 comprise a first wheel 13, a second wheel 14 and relative connection means for only one of the blades 5, preferably the one positioned higher up, and also comprise means for transferring the motion between blades 5.

Più particolarmente, i mezzi di trasferimento del moto comprendono almeno una coppia di pulegge 35a e 35b tra loro collegate in rotazione, di cui una prima puleggia 35a associata solidalmente in rotazione ad una delle pale 5, ad esempio alla pala 5 associata alla seconda ruota 14, ed una seconda puleggia 35b associata solidalmente in rotazione all’altra pala 5. Le pulegge 35a e 35b, collegate tra loro mediante una cinghia 36, sono dimensionate in modo tale che le velocità di rotazione v2delle rispettive pale 5 attorno ai corrispondenti secondi assi 6 siano tra loro sostanzialmente uguali. Preferibilmente, le pulegge 35a e 35b sono dentate, sono provviste del medesimo numero di denti e sono sostanzialmente uguali alla seconda ruota 14. More particularly, the motion transfer means comprise at least a pair of pulleys 35a and 35b connected to each other in rotation, of which a first pulley 35a integrally associated in rotation with one of the blades 5, for example with the blade 5 associated with the second wheel 14 , and a second pulley 35b integrally associated in rotation with the other blade 5. The pulleys 35a and 35b, connected to each other by means of a belt 36, are sized in such a way that the rotation speeds v2 of the respective blades 5 around the corresponding second axes 6 are substantially equal to each other. Preferably, the pulleys 35a and 35b are toothed, have the same number of teeth and are substantially the same as the second wheel 14.

Osservando la figura 7 si può facilmente notare come le pale 5 si dispongano automaticamente, durante la rotazione del rotore 3,3a,3b, nella posizione di massima resa, ovvero nella posizione in cui ricevono la massima spinta dal vento. Più particolarmente, è possibile notare che, durante la fase di spinta del rotore 3,3a,3b, la superficie di spinta 11 della pala 5 che si trova nella posizione in cui la retta che congiunge il suo secondo asse 6 al centro della traiettoria 41 del rotore stesso forma un angolo sostanzialmente retto con la direzione del vento è disposta anch’essa ortogonalmente alla direzione del vento. Man mano poi che il rotore 3,3 a, 3b procede nella sua rotazione attorno al primo asse 4, le pale 5 modificano la propria inclinazione rispetto alla direzione del vento, in modo tale che la forza risultante che agisce su di esse abbia sempre una componente diretta in verso concorde a quello di rotazione, facilitando così la rotazione del rotore 3,3a,3b e annullando di conseguenza Fazione di resistenza delle pale 5 durante la fase di ritorno del rotore stesso. Il rotore 3 riceve quindi, durante l’intera percorrenza di un angolo giro, una spinta positiva rispetto al proprio verso di rotazione. By observing figure 7 it can be easily seen how the blades 5 automatically arrange themselves, during the rotation of the rotor 3,3a, 3b, in the position of maximum yield, that is, in the position in which they receive the maximum thrust from the wind. More particularly, it can be noted that, during the thrust phase of the rotor 3,3a, 3b, the thrust surface 11 of the blade 5 which is in the position in which the straight line joining its second axis 6 to the center of the trajectory 41 of the rotor itself forms a substantially right angle with the wind direction and is also arranged orthogonally to the wind direction. As the rotor 3,3 a, 3b proceeds in its rotation around the first axis 4, the blades 5 modify their inclination with respect to the wind direction, so that the resulting force acting on them always has a component directed in a direction concordant with that of rotation, thus facilitating the rotation of the rotor 3,3a, 3b and consequently canceling the resistance action of the blades 5 during the return phase of the rotor itself. The rotor 3 therefore receives, during the entire travel of a round angle, a positive thrust with respect to its direction of rotation.

In una forma di realizzazione alternativa, non rappresentata nelle figure, i mezzi di collegamento possono essere costituiti da un pignone provvisto alle sue estremità di due rulli conici ingrananti rispettivamente con la prima e con la seconda ruota 13 e 14. Anche in questa forma di realizzazione, il numero di denti delle seconde ruote 14 è doppio rispetto al numero di denti delle prime mote 13 in modo tale da ottenere un rapporto di velocità uno a due tra la seconda velocità v2delle pale 5 e la prima velocità V1 del rotore 3. In an alternative embodiment, not shown in the figures, the connecting means can consist of a pinion provided at its ends with two conical rollers meshing with the first and second wheels 13 and 14 respectively. Also in this embodiment , the number of teeth of the second wheels 14 is double compared to the number of teeth of the first wheels 13 so as to obtain a one to two speed ratio between the second speed v2 of the blades 5 and the first speed V1 of the rotor 3.

Vantaggiosamente, il dispositivo 1 comprende mezzi di orientazione 16 angolare atti a modificare l’inclinazione delle pale 5 in funzione della direzione del vento. In pratica, i mezzi di orientazione 16 consentono di variare l’inclinazione del piano di spinta 1 1 di ciascuna pala 5 rispetto alla retta ideale che congiunge il suo secondo asse 6 al primo asse 4, ovvero rispetto al raggio della circonferenza che corrisponde alla traiettoria 41 percorsa dal secondo asse 6 durante la sua rotazione attorno al primo asse 4. 1 mezzi di orientazione 16 consentono quindi di posizionare le pale 5 in modo tale che il vento eserciti su di esse la massima forza di spinta possibile. Advantageously, the device 1 comprises angular orientation means 16 adapted to modify the inclination of the blades 5 as a function of the wind direction. In practice, the orientation means 16 make it possible to vary the inclination of the thrust plane 11 of each blade 5 with respect to the ideal straight line which joins its second axis 6 to the first axis 4, i.e. with respect to the radius of the circumference which corresponds to the trajectory 41 traversed by the second axis 6 during its rotation around the first axis 4. The orientation means 16 therefore allow to position the blades 5 in such a way that the wind exerts the maximum possible thrust force on them.

Più particolarmente, i mezzi di orientazione 16 comprendono almeno un elemento di guida 17 associato alla struttura di base 2, mobile in rotazione attorno al primo asse 4 ed atto a disporsi angolarmente in funzione della direzione del vento. L’elemento di guida 17 è associato solidalmente alla corona esterna di un cuscinetto 18 a sfere interposto tra l’elemento di guida stesso e lo stelo 2b ed atto a consentire la rotazione dell’elemento di guida 17 attorno al primo asse 4. More particularly, the orienting means 16 comprise at least one guiding element 17 associated with the base structure 2, movable in rotation around the first axis 4 and able to be arranged angularly according to the direction of the wind. The guide element 17 is integrally associated with the external crown of a ball bearing 18 interposed between the guide element itself and the stem 2b and able to allow the rotation of the guide element 17 around the first axis 4.

Poiché l’unica forza che agisce sull’elemento di guida 17 è quella esercitata dal vento, l’elemento di guida 17 rimane sostanzialmente fermo fino a quando la direzione di tale forza rimane pressoché costante ed inizia invece a ruotare attorno al primo asse 4 solo nel momento in cui tale direzione si modifica, per fermarsi poi nuovamente al raggiungimento di una successiva posizione di equilibrio. Since the only force acting on the guide element 17 is that exerted by the wind, the guide element 17 remains substantially stationary until the direction of this force remains almost constant and instead begins to rotate around the first axis 4 only when this direction changes, to then stop again when a subsequent equilibrium position is reached.

Nelle forme di realizzazione rappresentate nelle figure da 1 a 4, l’elemento di guida 17 è collegato a ciascuna pala 5, mentre nella forma di realizzazione di figura 5 è collegato solamente ad una delle due pale 5 supportate dal rotore 3, e più precisamente alla pala 5 associata alla seconda ruota 14. In the embodiments represented in Figures 1 to 4, the guide element 17 is connected to each blade 5, while in the embodiment of Figure 5 it is connected only to one of the two blades 5 supported by the rotor 3, and more precisely to the blade 5 associated with the second wheel 14.

Preferibilmente, i mezzi di regolazione 12 sono meccanicamente collegati ai mezzi di orientazione 16. Preferably, the adjustment means 12 are mechanically connected to the orienting means 16.

Più particolarmente, nelle forme di realizzazione rappresentate nelle figure da 1 a 4, i mezzi di orientazione 16 comprendono un elemento tubolare 42 calettato sulla corona esterna del cuscinetto 18 ed atto a collegare in rotazione l’elemento di guida 17 alle prime ruote 13. Più particolarmente, sia l’elemento di guida 17 che le prime ruote 13 sono calettati sull’elemento tubolare 42 e quindi sono tra loro solidali in rotazione attorno al primo asse 4. La rotazione dell’elemento di guida 17 attorno al primo asse 4 comporta quindi la rotazione delle prime ruote 13 attorno al medesimo asse e quindi la rotazione delle pale 5 attorno ai relativi secondi assi 6 per un angolo pari alla metà dell’angolo di rotazione percorso della corrispondente prima ruota 13. More particularly, in the embodiments shown in Figures 1 to 4, the orienting means 16 comprise a tubular element 42 keyed onto the outer ring of the bearing 18 and able to connect in rotation the guide element 17 to the first wheels 13. More in particular, both the guiding element 17 and the first wheels 13 are keyed on the tubular element 42 and therefore are mutually integral in rotation around the first axis 4. The rotation of the guiding element 17 around the first axis 4 therefore involves the rotation of the first wheels 13 around the same axis and then the rotation of the blades 5 around the related second axes 6 by an angle equal to half the rotation angle of the corresponding first wheel 13.

Nella forma di realizzazione di figura 5, invece, l’elemento tubolare 42 collega solidalmente in rotazione attorno al primo asse 4 l’elemento di guida 17 alla sola prima ruota 13, e quindi della pala 5 ad essa collegata, la quale trasmette la rotazione all’altra pala 5 per mezzo delle pulegge 35a e 35b. In the embodiment of Figure 5, on the other hand, the tubular element 42 integrally connects in rotation around the first axis 4 the guide element 17 to the first wheel 13 only, and therefore to the blade 5 connected to it, which transmits the rotation to the other blade 5 by means of the pulleys 35a and 35b.

Non è comunque esclusa una differente forma di realizzazione, nella quale sia l’elemento di guida 17 che le prime ruote 13 sono direttamente calettate sulla corona esterna del cuscinetto 18. However, a different embodiment is not excluded, in which both the guide element 17 and the first wheels 13 are directly keyed on the outer ring of the bearing 18.

In una alternativa forma di realizzazione, non rappresentata nelle figure, i mezzi di orientazione 16 sono di tipo elettrico. In an alternative embodiment, not shown in the figures, the orienting means 16 are of the electrical type.

Più particolarmente, in questa alternativa forma di realizzazione, i mezzi di orientazione 16 comprendono un dispositivo atto a rilevare la direzione del vento ed operativamente collegato ad un motorino elettrico, il quale agisce sulle prime ruote 13 in modo tale da modificarne l’orientazione angolare in funzione della direzione del vento rilevata. More particularly, in this alternative embodiment, the orienting means 16 comprise a device suitable for detecting the direction of the wind and operatively connected to an electric motor, which acts on the first wheels 13 in such a way as to modify their angular orientation in function of the detected wind direction.

Il dispositivo 1 comprende poi mezzi di generazione 19 dell’energia meccanicamente collegati al rotore 3,3a,3b. The device 1 then comprises energy generation means 19 mechanically connected to the rotor 3,3a, 3b.

Vantaggiosamente, i mezzi di generazione 19 dell’energia sono costituiti da un’unità reversibile, ovvero atta a trasformare l’energia cinetica del rotore 3,3a,3b in energia elettrica, funzionando quindi da generatore di corrente elettrica, oppure atta a movimentare il rotore stesso per la generazione di una corrente eolica. Advantageously, the energy generation means 19 consist of a reversible unit, that is, capable of transforming the kinetic energy of the rotor 3,3a, 3b into electric energy, thus functioning as an electric current generator, or capable of moving the rotor itself for generating a wind current.

Preferibilmente, il dispositivo 1 comprende mezzi di connessione 20 del rotore 3,3a,3b ai mezzi di generazione 19 dell’energia. Preferably, the device 1 comprises means 20 for connecting the rotor 3,3a, 3b to the energy generation means 19.

Nella forma di realizzazione di figura 1, 2, 3 e 5, il rotore 3 è direttamente collegato ai mezzi di generazione 19 dell’energia. Più particolarmente, i mezzi di generazione 19 dell’energia sono disposti sulla base 2a, inferiormente alle pale 5, ed i mezzi di connessione 20 comprendono una ulteriore mota dentata 22 associata solidalmente in rotazione al rotore 3 e collegata ai mezzi di generazione 19 mediante una cinghia dentata 23. In the embodiment of figures 1, 2, 3 and 5, the rotor 3 is directly connected to the energy generation means 19. More particularly, the energy generation means 19 are arranged on the base 2a, below the blades 5, and the connection means 20 comprise a further toothed motor 22 integrally associated in rotation with the rotor 3 and connected to the generation means 19 by means of a toothed belt 23.

Nella forma di realizzazione di figura 4, invece, i mezzi di connessione 20 comprendono una pluralità di ingranaggi atti a trasferire la rotazione del rotore 3 ai mezzi di generazione 19 e viceversa. In the embodiment of Figure 4, on the other hand, the connection means 20 comprise a plurality of gears adapted to transfer the rotation of the rotor 3 to the generation means 19 and vice versa.

Più particolarmente, in questa forma di realizzazione, i mezzi di connessione 20 comprendono una terza mota 24 associata solidalmente in rotazione al rotore 3 e coassiale al primo asse 4, la quale è collegata ad una quarta mota 25 dentata mediante una prima mota intermedia 26. More particularly, in this embodiment, the connection means 20 comprise a third motor 24 integrally associated in rotation with the rotor 3 and coaxial with the first axis 4, which is connected to a fourth toothed motor 25 by means of a first intermediate motor 26.

La quarta mota 25 è calettata all’estremità di un albero 27 supportato in rotazione da un cuscinetto 28 e provvisto all’estremità opposta di un’altra quarta mota 25, la quale è collegata ad una quinta mota 29 dentata mediante una seconda ruota intermedia 30. The fourth mota 25 is keyed to the end of a shaft 27 supported in rotation by a bearing 28 and provided at the opposite end with another fourth mota 25, which is connected to a fifth gear 29 toothed by means of a second intermediate wheel 30 .

La quinta mota 29 è a sua volta calettata su un albero 3 1 coassiale al primo asse 4 ed inserito all’interno dello stelo 2a, il quale in questa forma di realizzazione è internamente cavo. The fifth mota 29 is in turn keyed on a shaft 3 1 coaxial to the first axis 4 and inserted inside the stem 2a, which in this embodiment is internally hollow.

Tra la superficie interna dello stelo 2a e l’albero 31 sono opportunamente interposti uno o più cuscinetti 32 atti a supportare in rotazione l’albero 31 stesso. Between the internal surface of the rod 2a and the shaft 31 are suitably interposed one or more bearings 32 designed to support the shaft 31 in rotation.

I mezzi di connessione 20 comprendono poi una sesta ruota 33 dentata, anch’essa calettata sull’albero 31 e collegata ai mezzi di generazione 19 mediante la cinghia dentata 23, identificata per semplicità con lo stesso numero di riferimento indicato nella forma di realizzazione di figura 3. Mentre il dispositivo 1 rappresentato nelle figure da 2 a 5 comprende un unico rotore 3 supportante due pale 5 tra loro allineate, come nelle forme di realizzazione di figura 2, 3 e 4, oppure due pale 5 tra loro sfalsate verticalmente come nella forma di realizzazione di figura 5, il dispositivo rappresentato in figura 6 comprende due rotori 3 a e 3b disposti tra loro sovrapposti e coassiali, di cui un primo rotore 3a ed un secondo rotore 3b ciascuno dei quali supportante almeno una pala 5. The connection means 20 then comprise a sixth toothed wheel 33, also keyed on the shaft 31 and connected to the generating means 19 by means of the toothed belt 23, identified for simplicity with the same reference number indicated in the embodiment of the figure 3. While the device 1 shown in figures 2 to 5 comprises a single rotor 3 supporting two blades 5 aligned with each other, as in the embodiments of figures 2, 3 and 4, or two blades 5 offset vertically from each other as in the form embodiment of Figure 5, the device shown in Figure 6 comprises two rotors 3 a and 3b arranged overlapping and coaxial, of which a first rotor 3a and a second rotor 3b each of which supporting at least one blade 5.

Nella figura 6, le parti che costituiscono i rotori 3a e 3b sono indicate con i medesimi numeri di riferimento utilizzati per la descrizione del rotore 3 e nelle forme di realizzazione sopra citate, seguiti però dalla lettera “a” o “b” a seconda del rotore a cui ci si riferisce. In figure 6, the parts that make up the rotors 3a and 3b are indicated with the same reference numbers used for the description of the rotor 3 and in the above-mentioned embodiments, followed however by the letter "a" or "b" depending on the rotor referred to.

Più particolarmente, i due rotori 3a e 3b supportano ciascuno una pluralità di pale 5, preferibilmente in numero pari, sono tra loro indipendenti e sono atti a ruotare in verso opposto tra loro. More particularly, the two rotors 3a and 3b each support a plurality of blades 5, preferably in an even number, are mutually independent and are able to rotate in opposite directions.

Opportunamente, in questa forma di realizzazione, il dispositivo 1 comprende mezzi di interconnessione 34 reciproca dei due rotori 3 a e 3b atti a mantenere la fasatura tra i due rotori stessi. Conveniently, in this embodiment, the device 1 comprises means 34 for mutual interconnection of the two rotors 3 a and 3b adapted to maintain the timing between the two rotors themselves.

In questa particolare forma di realizzazione, i mezzi di interconnessione 34 oltre a mantenere la fasatura tra i rotori 3 a e 3b portano anche le rispettive pale 5 a disporsi secondo l’inclinazione di massima resa rispetto alla direzione del vento, per cui risulta superflua e quindi non necessaria la presenza dell’elemento di guida 17. 1 mezzi di interconnessione 34 possono essere del tipo a ruote dentate o del tipo a pulegge. In this particular embodiment, the interconnection means 34 in addition to maintaining the phasing between the rotors 3 a and 3b also bring the respective blades 5 to arrange themselves according to the inclination of maximum yield with respect to the direction of the wind, so that it is superfluous and therefore the presence of the guide element 17 is not necessary. The interconnection means 34 can be of the toothed wheel type or of the pulley type.

Più particolarmente, sia il primo che il secondo rotore 3 a e 3b comprendono due pale 5. Opportunamente, le pale 5 di ciascun rotore 3a,3b si trovano in posizioni diametralmente opposte tra loro e sono sfasate di circa 90°, ovvero le superimi di spinta 11 delle pale 5 supportate da ciascuno rotore 3a,3b sono orientate in modo tale da formare tra loro un angolo di circa 90°. More particularly, both the first and the second rotor 3a and 3b comprise two blades 5. Conveniently, the blades 5 of each rotor 3a, 3b are located in diametrically opposite positions and are offset by about 90 °, i.e. the thrust surfaces 11 of the blades 5 supported by each rotor 3a, 3b are oriented in such a way as to form an angle of approximately 90 ° to each other.

Poiché i due rotori 3a e 3b si muovono l’uno in senso opposto all’altro, la fase di spinta di uno di essi, ovvero la fase durante la quale il rotore ruota in verso sostanzialmente concorde alla direzione del vento, corrisponde alla fase passiva dell’altro rotore, ovvero la fase durante la quale il rotore ruota in senso sostanzialmente contrario alla direzione del vento. Since the two rotors 3a and 3b move one in the opposite direction to the other, the thrust phase of one of them, i.e. the phase during which the rotor rotates in a direction substantially concordant with the wind direction, corresponds to the passive phase of the other rotor, ie the phase during which the rotor rotates in a direction substantially opposite to the direction of the wind.

Per questo motivo le pale 5 supportate dal primo rotore 3 a sono sfasate angolarmente di circa 90° rispetto alle pale 5 supportate dal secondo rotore 3b in corrispondenza della medesima posizione angolare dei due rotori 3a e 3b. For this reason the blades 5 supported by the first rotor 3 a are angularly offset by about 90 ° with respect to the blades 5 supported by the second rotor 3b at the same angular position of the two rotors 3a and 3b.

Nella forma di realizzazione rappresentata in figura 6, le pale 5 supportate da ciascun rotore 3a,3b sono tra loro allineate verticalmente, ma non si escludono forme di realizzazione differenti nelle quali ciascun rotore 3a,3b supporta due pale 5 tra loro sfalsate verticalmente, come rappresentato nella forma di realizzazione di figura 5. In the embodiment shown in Figure 6, the blades 5 supported by each rotor 3a, 3b are vertically aligned with each other, but different embodiments are not excluded in which each rotor 3a, 3b supports two blades 5 offset vertically from each other, such as represented in the embodiment of figure 5.

I rotori 3 a e 3b trasferiscono la rotazione all’albero 43 disposto internamente ai relativi elementi tubolari 7a e 7b. Il collegamento tra i rotori 3 a e 3b e l’albero 43 non è rappresentato in dettaglio nelle figure ma risulta essere facilmente intuibile per il tecnico del settore. The rotors 3 a and 3b transfer the rotation to the shaft 43 arranged internally to the related tubular elements 7a and 7b. The connection between the rotors 3 a and 3b and the shaft 43 is not shown in detail in the figures but is easy to understand for the technician in the sector.

Ad esempio, sia il primo che il secondo rotore 3a e 3b possono essere meccanicamente collegati ad un albero girevole disposto all’ interno della struttura di base 2 ed associato ai mezzi di generazione 19. Il collegamento tra i rotori 3a e 3b e tale albero girevole è tale per cui quest’ultimo ruota nel medesimo verso indipendentemente dal rotore 3a,3b che gli trasferisce il moto. For example, both the first and second rotors 3a and 3b can be mechanically connected to a rotating shaft arranged inside the base structure 2 and associated with the generation means 19. The connection between the rotors 3a and 3b and this rotating shaft it is such that the latter rotates in the same direction independently of the rotor 3a, 3b which transfers the motion to it.

In una forma di realizzazione alternativa, ciascuno dei due rotori 3a e 3b può essere collegato a relativi mezzi di generazione 19 dell’energia. In an alternative embodiment, each of the two rotors 3a and 3b can be connected to relative energy generation means 19.

Il funzionamento del presente trovato è il seguente. The operation of the present invention is as follows.

Come sopra descritto, il dispositivo 1 secondo il trovato può funzionare sia come generatore di energia elettrica sia come generatore di energia eolica. Nella presente descrizione si farà riferimento esclusivamente al funzionamento del dispositivo 1 secondo il trovato come macchina per la generazione di energia elettrica, ma risulta immediato per il tecnico del settore comprenderne il funzionamento come macchina generatrice di energia eolica, in quanto nei due casi si inverte semplicemente l’energia ricevuta con quella prodotta. As described above, the device 1 according to the invention can function both as an electric power generator and as a wind power generator. In the present description reference will be made exclusively to the operation of the device 1 according to the invention as a machine for generating electrical energy, but it is immediate for the skilled person to understand its operation as a machine for generating wind energy, since in the two cases it is simply reversed the energy received with that produced.

Supponiamo quindi che il dispositivo 1 sia investito da un vento avente una direzione ed una intensità definita. Let us therefore suppose that the device 1 is hit by a wind having a defined direction and intensity.

Nelle forme di realizzazione che prevedono la presenza di due o più pale 5 supportate dal medesimo rotore 3,3a,3b, si provvede a posizionare le relative superfici di spinta 11 in modo tale che l’angolo da esse formato corrisponda sostanzialmente alla metà dell’angolo formato dalle rette che congiungono i relativi secondi assi 6 al primo asse 4. In the embodiments which provide for the presence of two or more blades 5 supported by the same rotor 3,3a, 3b, the relative thrust surfaces 11 are positioned in such a way that the angle formed by them substantially corresponds to half of the angle formed by the straight lines joining the related second axis 6 to the first axis 4.

Più precisamente, nelle forme di realizzazione rappresentate nelle figure da 2 a 5, le pale 5 supportate dal medesimo rotore 3 sono posizionate in modo tale che le loro superfici di spinta 11 definiscono tra loro un angolo di circa 90°. More precisely, in the embodiments shown in Figures 2 to 5, the blades 5 supported by the same rotor 3 are positioned in such a way that their thrust surfaces 11 define an angle of approximately 90 ° to each other.

Nelle forme di realizzazione del dispositivo 1 rappresentate nelle figure da 1 a 5, l’elemento di guida 17 investito dal vento si porta autonomamente, ruotando attorno al primo asse 4, in una posizione di equilibrio definita proprio dalla direzione del vento incidente. In the embodiments of the device 1 represented in figures 1 to 5, the guide element 17 hit by the wind moves autonomously, rotating around the first axis 4, in a position of equilibrium defined precisely by the direction of the incident wind.

Lo spostamento dell’elemento di guida 17 attorno al primo asse 4 comporta la conseguente rotazione delle prime ruote 13 ad esso collegate solidalmente e quindi delle relative pale 5 attorno ai corrispondenti secondi assi 6. The displacement of the guide element 17 around the first axis 4 involves the consequent rotation of the first wheels 13 connected to it integrally and therefore of the relative blades 5 around the corresponding second axes 6.

La rotazione delle prime ruote 13 attorno al primo asse 4 comporta infatti la rotazione delle seconde ruote 14 attorno ai relativi secondi assi 6 di rotazione per mezzo delle corrispondenti cinghie dentate 15. The rotation of the first wheels 13 around the first axis 4 in fact involves the rotation of the second wheels 14 around the relative second rotation axes 6 by means of the corresponding toothed belts 15.

In questo modo, quindi, le pale 5 associate solidalmente alle relative seconde ruote 14 modificano di conseguenza la propria inclinazione rispetto alla direzione del vento incidente, in modo tale da ricevere la massima spinta dal vento stesso. In this way, therefore, the blades 5 integrally associated with the relative second wheels 14 consequently modify their inclination with respect to the direction of the incident wind, in such a way as to receive the maximum thrust from the wind itself.

Più precisamente, nelle forme di realizzazione rappresentate nelle figure da 2 a 4, entrambe le pale 5 modificano l’inclinazione delle relative superfici di spinta 11 per effetto della rotazione delle relative prime ruote 13 conseguente alla rotazione dell’elemento di guida 17 attorno al primo asse 4. Nella forma di realizzazione di figura 5, invece, solo la pala 5 collegata alla seconda ruota 14 modifica la propria inclinazione per effetto diretto della rotazione dell’elemento di guida 17, mentre l’altra pala 5 viene trascinata in rotazione attorno al relativo secondo asse 4 per effetto delle pulegge 35a e 35b. More precisely, in the embodiments shown in Figures 2 to 4, both blades 5 modify the inclination of the relative thrust surfaces 11 by effect of the rotation of the relative first wheels 13 consequent to the rotation of the guide element 17 around the first axis 4. In the embodiment of Figure 5, on the other hand, only the blade 5 connected to the second wheel 14 changes its inclination due to the direct effect of the rotation of the guide element 17, while the other blade 5 is driven in rotation around the relative second axis 4 due to the effect of the pulleys 35a and 35b.

Per effetto dell’azione del vento sulla superficie di spinta 11 delle pale 5, il rotore 3 inizia a ruotare attorno al primo asse 4 con velocità proporzionale all’intensità del vento, trascinando ovviamente nel suo moto anche le pale stesse. Due to the effect of the action of the wind on the thrust surface 11 of the blades 5, the rotor 3 begins to rotate around the first axis 4 with a speed proportional to the intensity of the wind, obviously also dragging the blades themselves in its motion.

La rotazione del rotore 3 attorno al primo asse 4 comporta la rotazione delle cinghie dentate 15 attorno alle relative prime ruote 13, le quali sono ferme rispetto al rotore 3, e di conseguenza la rotazione delle seconde ruote 14 attorno ai corrispondenti secondi assi 6. La velocità di rotazione delle cinghie dentate 15 attorno alle relative prime mote 13 è ovviamente proporzionale alla velocità di rotazione vi del rotore 3 ed il numero di denti delle prime e delle seconde mote 13 e 14, in rapporto uno a due, fa sì che la velocità di rotazione v2delle seconde mote stesse corrisponda sostanzialmente alla metà della velocità di rotazione vi del rotore 3 attorno al primo asse 4. Più precisamente, nella forma di realizzazione di figura 5, la pala 5 associata solidalmente alla seconda mota 14 gira con velocità v2attorno al relativo secondo asse 6 e trasmette tale rotazione all’altra pala 5 per mezzo delle pulegge 35a e 35b, collegate tra loro mediante la cinghia 36, le quali sono sostanzialmente identiche alla seconda mota 14 in modo tale da effettuare un trasferimento della rotazione con rapporto uno a uno. La forma di realizzazione rappresentata in figura 5 è da ritenersi preferita rispetto alle forme di realizzazione rappresentate nelle figure 2, 3 e 4, perché la disposizione disallineata delle pale 5 consente di evitare fenomeni di interferenza tra le pale stesse. The rotation of the rotor 3 around the first axis 4 involves the rotation of the toothed belts 15 around the relative first wheels 13, which are stationary with respect to the rotor 3, and consequently the rotation of the second wheels 14 around the corresponding second axes 6. The rotation speed of the toothed belts 15 around the relative first wheels 13 is obviously proportional to the rotation speed vi of the rotor 3 and the number of teeth of the first and second wheels 13 and 14, in a ratio one to two, causes the speed of rotation v2 of the second wheels themselves substantially corresponds to half the rotation speed vi of the rotor 3 around the first axis 4. More precisely, in the embodiment of Figure 5, the blade 5 integrally associated with the second motor 14 rotates with speed v2 around the relative second axis 6 and transmits this rotation to the other blade 5 by means of the pulleys 35a and 35b, connected to each other by means of the belt 36, which are substantially identical to the second mota 14 in such a way as to effect a transfer of the rotation with a one-to-one ratio. The embodiment represented in figure 5 is to be considered preferred with respect to the embodiments represented in figures 2, 3 and 4, because the misaligned arrangement of the blades 5 allows to avoid interference phenomena between the blades themselves.

Di conseguenza, come è verificabile dalla figura 7, quanto il rotore 3 compie un angolo di rotazione di 180° attorno al primo asse 4, le pale 5 compiono un corrispondente angolo di rotazione di 90° attorno al loro secondo asse 6 di rotazione. Consequently, as can be verified from Figure 7, when the rotor 3 makes a rotation angle of 180 ° around the first axis 4, the blades 5 make a corresponding rotation angle of 90 ° around their second axis 6 of rotation.

L’azione combinata dei mezzi di regolazione 12 e dei mezzi di orientazione 16 fa sì che le pale 5 si posizionino sempre, durante la rotazione del rotore 3, nella configurazione di massima resa rispetto alla direzione del vento, consentendo così di trasferire ai mezzi di generazione 19 la massima potenza possibile. The combined action of the adjustment means 12 and the orienting means 16 ensures that the blades 5 are always positioned, during the rotation of the rotor 3, in the configuration of maximum yield with respect to the direction of the wind, thus allowing transfer to the means of generation 19 the maximum possible power.

E’ da notare inoltre, sempre osservando lo schema di figura 7, come durante la fase di ritorno del rotore 3, nella posizione in cui la retta che congiunge il secondo asse 6 di una delle pale 5 al centro di rotazione disposto lungo il primo asse 4 definisce un angolo sostanzialmente retto con la direzione del vento, la relativa pala 5 si dispone sostanzialmente parallela alla direzione del vento stessa, in modo da ridurre al minimo la resistenza offerta alla rotazione del rotore 3. It should also be noted, always observing the diagram in figure 7, as during the return phase of the rotor 3, in the position in which the straight line joining the second axis 6 of one of the blades 5 to the center of rotation arranged along the first axis 4 defines a substantially right angle with the direction of the wind, the relative blade 5 is arranged substantially parallel to the direction of the wind itself, so as to minimize the resistance offered to the rotation of the rotor 3.

La rotazione del rotore 3 attorno al primo asse 4 viene poi trasferita ai mezzi di generazione 19 mediante i mezzi di connessione 20 sopra descritti. The rotation of the rotor 3 about the first axis 4 is then transferred to the generating means 19 by means of the connection means 20 described above.

I mezzi di generazione 20 sono quindi atti a trasformare, in questo caso, l’energia cinetica del rotore 3 in energia elettrica disponibile alla rete. The generation means 20 are therefore able to transform, in this case, the kinetic energy of the rotor 3 into electricity available to the network.

La curva 40 rappresentata nel grafico di figura 8 mostra come, a differenza dei dispositivi eolici noti, all’ aumentare della velocità del vento incidente aumenti anche la potenza prodotta dal dispositivo 1. Curve 40 represented in the graph in Figure 8 shows how, unlike known wind devices, as the speed of the incident wind increases, the power produced by device 1 also increases.

Più particolarmente, la potenza fornita dal dispositivo 1 aumenta in modo proporzionale al cubo della velocità del vento, secondo la formula W = kv , dove k è un fattore correttivo e v è la velocità del vento incidente. More particularly, the power supplied by the device 1 increases proportionally to the cube of the wind speed, according to the formula W = kv, where k is a corrective factor and v is the speed of the incident wind.

La curva 40 rappresentata in figura 8 è il risultato di una serie di esperimenti e di prove empiriche che hanno confermato il rapporto di linearità tra la velocità di rotazione del rotore 3,3a,3b e la velocità del vento incidente anche per elevate velocità di quest’ultimo. Le verifiche sperimentali hanno quindi permesso di avere un riscontro reale ed effettivo dell’efficienza del dispositivo secondo il trovato, il cui rendimento può raggiungere anche valori pari a circa 0,86%. Curve 40 represented in figure 8 is the result of a series of experiments and empirical tests that have confirmed the linearity relationship between the rotor rotation speed 3,3a, 3b and the speed of the incident wind even for high speeds of this 'last. The experimental tests have therefore made it possible to have a real and effective confirmation of the efficiency of the device according to the invention, the efficiency of which can also reach values equal to about 0.86%.

Il funzionamento del dispositivo 1 nella forma di realizzazione di figura 6 è sostanzialmente analogo a quello sopra descritto e l’effetto ottenuto corrisponde in pratica a quello di due dispositivi realizzati secondo le forme di attuazione di figura 2 o 3, funzionanti in parallelo. The operation of the device 1 in the embodiment of figure 6 is substantially similar to that described above and the effect obtained corresponds in practice to that of two devices made according to the embodiments of figure 2 or 3, operating in parallel.

Più precisamente, però, i mezzi di interconnessione 34 dei due rotori 3a e 3b consentono di ottenere la corretta fasatura dei rotori stessi, e quindi un corretto bilanciamento delle forze che si scaricano sulla struttura di base, oltre che la disposizione ottimale delle relative pale 5 in funzione della direzione del vento. I due rotori 3 a e 3b, infatti, effettuano in pratica un controllo automatico retroattivo l’uno sull’altro, il che comporta, come descritto, la corretta disposizione delle relative pale 5 rispetto alla direzione del vento. More precisely, however, the interconnection means 34 of the two rotors 3a and 3b allow to obtain the correct phasing of the rotors themselves, and therefore a correct balancing of the forces that are discharged on the base structure, as well as the optimal arrangement of the relative blades 5 depending on the wind direction. The two rotors 3 a and 3b, in fact, carry out in practice an automatic retroactive control on each other, which involves, as described, the correct arrangement of the relative blades 5 with respect to the wind direction.

Si è in pratica constatato come l’invenzione descritta raggiunga gli scopi proposti e in particolare si sottolinea il fatto che il dispositivo secondo il trovato si adatta automaticamente a qualunque condizione di vento, riuscendo a sfruttare in modo ottimale anche venti di forte intensità. In practice it has been found that the described invention achieves the proposed purposes and in particular it is emphasized that the device according to the invention automatically adapts to any wind condition, managing to exploit even strong winds in an optimal way.

Le prove sperimentali effettuate hanno infatti consentito di verificare l’effettivo funzionamento del dispositivo secondo il trovato per velocità del vento incidente fino a 50 m/s. The experimental tests carried out have in fact made it possible to verify the actual operation of the device according to the invention for incident wind speeds up to 50 m / s.

Inoltre, il dispositivo eolico oggetto della presente invenzione consente di ottenere un rendimento sensibilmente superiore rispetto ai dispositivo noti, che può raggiungere valori fino a 0,86%. Furthermore, the wind device object of the present invention allows to obtain a significantly higher efficiency with respect to known devices, which can reach values up to 0.86%.

Il dispositivo secondo il trovato, infatti, consente di ottenere la massima potenza possibile in funzione delle particolari condizioni di vento grazie alla ottimale disposizione delle pale del rotore. The device according to the invention, in fact, allows to obtain the maximum possible power according to the particular wind conditions thanks to the optimal arrangement of the rotor blades.

Il meccanismo che regola la velocità di rotazione delle pale attorno al loro asse di incemieramento fa sì che le pale stesse si dispongano automaticamente nella posizione di massima resa in funzione della direzione del vento e della velocità di rotazione del rotore. Questo consente al dispositivo secondo il trovato di sfruttare tutte lo ore di vento, non solo le ore di vento prevalente, ottenendo quindi un’efficienza, in termini di energia prodotta all’anno, fino a venti volte superiore rispetto ai dispositivi eolici noti. The mechanism that regulates the rotation speed of the blades around their hinging axis causes the blades themselves to automatically position themselves in the position of maximum yield according to the direction of the wind and the speed of rotation of the rotor. This allows the device according to the invention to exploit all the wind hours, not just the prevailing wind hours, thus obtaining an efficiency, in terms of energy produced per year, up to twenty times higher than known wind devices.

Ancora, la dipendenza lineare della velocità angolare del rotore dalla velocità del vento incidente e la crescita esponenziale della potenza prodotta all’aumentare della velocità del vento stessa consente di evitare l’utilizzo di qualsiasi limitatore di velocità. Furthermore, the linear dependence of the angular speed of the rotor on the speed of the incident wind and the exponential growth of the power produced as the wind speed increases, avoids the use of any speed limiter.

Un ulteriore vantaggio del dispositivo secondo il trovato è dato dalla sua silenziosità. A further advantage of the device according to the invention is its silence.

Inoltre, il dispositivo secondo il trovato risulta essere componibile, ovvero è possibile realizzare una struttura di base modulare che consenta di aggiungere a piacere uno o più rotori in modo tale da incrementare la potenza prodotta. Furthermore, the device according to the invention is modular, i.e. it is possible to provide a modular basic structure which allows one or more rotors to be added as desired in such a way as to increase the power produced.

Claims

CLAIMS 1) Wind energy transformation device (1), comprising: a fixed base structure (2); at least one rotor (3, 3a, 3b) supported by said base structure (2) and movable in rotation around a first substantially vertical axis (4) with a first rotation speed (vi); - one or more blades (5) integrally associated in rotation with said rotor (3, 3 a, 3b) around said first axis (4) and movable in rotation with respect to it about a relative second axis (6) of rotation substantially vertical; characterized in that it comprises speed adjustment means (12) adapted to move said blades (5) around said second axis (6) with a second rotation speed (v2) substantially equal to half of said first rotation speed (v1 ).

2) Device (1) according to claim 1, characterized in that said adjustment means (12) comprise at least a first wheel (13) associated with said base structure (2) and coaxial with said first axis (4) of rotation , at least a second wheel (14) integral in rotation to at least one of said blades (5) and coaxial to said second axis (6) of rotation and means for connecting said second wheel (14) to said first wheel (13).

3) Device (1) according to claim 2, characterized in that said first (13) and said second wheel (14) are toothed, the number of teeth of said second wheel (14) being substantially double the number of teeth of said first wheel (13), and in that said connecting means comprise at least one toothed belt (15) wound around said first (13) and said second wheel (14).

4) Device (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises angular orientation means (16) which are able to vary the inclination of said blades (5) as a function of the direction of the wind.

5) Device (1) according to claim 4, characterized in that said angular orientation means (16) comprise at least one guide element (17) associated with said base structure (2) and movable in rotation around said first axis (4) of rotation, said guide element (17) being connected to at least one of said blades (5) and being able to rotate around said first axis (4) according to the direction of the wind.

6) Device (1) according to claim 4 or 5, characterized by the fact that said adjustment means (12) are mechanically connected to said orientation means (16).

7) Device (1) according to claim 2 or 3 and claims 5 and 6, characterized in that said first wheel (13) is integrally connected in rotation to said guide element (17).

8) Device (1) according to claim 4, characterized in that said orientation means (16) are of the electrical type.

9) Device (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises at least two of said blades (5).

10) Device according to claim 9, characterized in that said rotor (3, 3a, 3b) supports two of said blades (5) arranged at different heights.

11) Device according to one or more of claims 2 to 7 and claim 10, characterized by the fact that said adjustment means (12) comprise said first wheel (13), said second wheel (14) and said connection means for a only of said blades (5) and comprise means for transferring motion between said blades.

12) Device (1) according to claim 11, characterized in that said motion transfer means comprise at least a pair of pulleys (35a, 35b) connected to each other in rotation, of which a first pulley (35a) integrally associated in rotation to one of said blades (5) and a second pulley (35b) integrally associated in rotation with the other of said blades (5), said pulleys being sized in such a way that the rotation speeds of said blades (5) around their respective second axes (6) are substantially the same.

13) Device (1) according to claim 9, characterized in that said blades (5) are substantially vertically aligned.

14) Device (1) according to one or more of claims 2 to 7 and claim 13, characterized by the fact that said adjustment means (12) comprise said first wheel (13), said second wheel (14) and said means of connection for each of these blades (5).

15) Device (1) according to claim 14, characterized in that the first wheels (13) of each of said blades (5) are integrally connected in rotation to said guide element (17) around said first axis (4) .

16) Device (1) according to one or more of claims 9 to 15, characterized in that the second rotation axes (6) of said blades (5) are linearly and angularly equidistant from each other with respect to said first axis (4) of rotation.

17) Device (1) according to one or more of claims 9 to 16, characterized by the fact that each of said blades (5) defines a respective thrust surface (11) and by the fact that said blades (5) are angularly out of phase in such a way that the angle formed by their thrust surfaces (11) is substantially equal to half the angle formed by the straight lines joining their respective second rotation axes (6) to said first rotation axis (4).

18) Device (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises two of said rotors (3 a, 3b) arranged overlapping and coaxial, of which a first rotor (3a) and a second rotor (3b ) each supporting at least one of said blades (5), said rotors (3a, 3b) being able to rotate in an opposite direction and reciprocal interconnection means (34) being provided.

19) Device (1) according to claim 18, characterized in that the blades (5) supported by said first rotor (3 a) are angularly offset by about 90 ° with respect to the blades (5) supported by said second rotor (3b) in correspondence with the same angular position of said rotors (3a, 3b).

20) Device (1) according to claim 18 or 19, characterized in that each of said rotors (3a, 3b) supports at least two of the respective blades (5a, 5b).

21) Device (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises energy generation means (19) operatively connected to said rotor (3, 3 a, 3b).

22) Device (1) according to claim 21, characterized in that said energy generation means (19) comprise a reversible unit.