ITOR20140004U1 - Aerogeneratore di tipo vawt con convergente e diffusore - Google Patents

Description

CAMPO DELLA TECNICA DI RIFERIMENTO

L'invenzione descritta si inquadra nel campo degli aerogeneratori, ossia di macchine che trasformano l’energia cinetica del vento in lavoro meccanico.

STATO DELLA TECNICA

Allo stato attuale esistono numerose tipologie di macchine eoliche che possono classificarsi secondo diversi criteri: per esempio in base alla direzione dell’asse di rotazione (turbine ad asse orizzontale o HAWT, con asse parallelo alla direzione del vento, e ad asse verticale o VAWT - Vertical Axis Wind Turbine, con asse perpendicolare alla direzione del vento e, come caso particolare, parallelo al suolo) o in funzione del tipo di azione sulle pale (turbine drag-type, che intercettano ed ostacolano il flusso d’aria, o lift-type, con comportamento aerodinamico che non ostacola il flusso).

Oltre alle turbine ad asse orizzontale (mono o multipala), esisteno quelle ad asse verticale come la Savonius, la Darrieus a catenaria, la Darrieus “H-type” ed “A-type”, la Giromill, con la variante delle cicloturbine.

Altre classificazioni possono riguardare il rapporto tra l’area complessiva delle pale e l’area spazzata dal flusso d’aria; il numero, la posizione, lo sviluppo ed il profilo delle pale; la potenza, la velocità e la regolazione del rotore; la torre di sostegno, ecc.

Tutti i tipi di aerogeneratori presentano vantaggi e svantaggi in termini di modalità costruttive, manutenzione, condizioni di avviamento, efficienza generale, efficienza in funzione della velocità dei vento, ecc.

OBIETTIVO CHE SI INTENDE RAGGIUNGERE

La potenza estraibile dal vento è funzione del cubo della sua velocità e questa cresce con l'altezza dal suolo. Pertanto, oltre alla ricerca del miglior sistema di sottrazione dell’energia cinetica del vento, gli aerogeneratori tendono ad incrementare l’area intercettata per aumentare la portata d’aria elaborata ed a collocare tale area in posizione elevata in modo da incontrare velocità maggiori.

Tuttavia, ciò comporta l’adozione di importanti irrobustimenti strutturali che fanno incrementare sensibilmente i costi e soprattutto determinano un considerevole impatto ambientale che spesso provoca contestazioni da parte di movimenti ambientalisti. Per superare quelli che attualmente appaiono i maggiori ostacoli alla diffusione delle macchine eoliche, ossia il costo e l’impatto ambientale, occorre quindi orientarsi verso macchine economiche e con ridotto sviluppo verticale che tuttavia mantengano un accettabile livello di efficienza.

ANALISI DEL RISULTATO

Il dispositivo (vedansi i disegni 1 e 2, entrambi con due figure) che si intende brevettare è individuabile come “Aerogeneratore di tipo VAWT con convergente e diffusore" costituito da un rotore con asse disposto parallelamente al suolo, un convergente, un diffusore, timoni direzionali a vento, cofano paravento semicilindrico e struttura di sostegno con meccanismo di orientamento. Le pale si sviluppano con profilo costante o variabile e con andamento lineare o elicoidale, lungo tutto l’asse del rotore a cui sono fissate.

Il dispositivo è dotato di un convergente con apertura frontale di forma rettangolare o quadrata, anche suddivisa in più sezioni da setti o nervature, a seconda della lunghezza dell’asse del rotore e del suo diametro. Tale convergente agisce da imbuto intercettando una sezione di flusso d’aria che progressivamente si riduce determinando l’accelerazione del flusso stesso ed incanalandolo prevalentemente verso il semirotore, individuato suddividendolo lungo l’asse di rotazione, ove il movimento delle pale avviene nello stesso verso del flusso d’aria. Ciò consente di evitare che il flusso sia indirizzato anche verso quella parte del rotore ove le pale, nel loro moto rotatorio, si muovono in direzione opposta al flusso stesso, circostanza che provocherebbe un rallentamento del rotore ed una riduzione della sua efficienza. Il dispositivo è dotato anche di un diffusore, costituito da un ingresso di forma rettangolare o quadrata, eventualmente suddiviso in più sezioni da setti o nervature, per tutta la lunghezza dell'asse del rotore. Il flusso d’aria entrante nel diffusore è quello proveniente dalla sezione longitudinale del rotore ove il movimento delle pale avviene nello stesso verso del flusso d’aria.

Il semirotore opposto, non interessato dal flusso d’aria, è contenuto in un cofano paravento semicilindrico fissato ad una culla rotante.

Tutto il dispositivo è elevabile ed orientabile mediante rotazione su un binario circolare, intorno ad un asse di imbardata ortogonale all’asse del rotore in modo che la sezione di ingresso del convergente sia sempre rivolta controvento.

La rotazione è prodotta dall’azione del vento che fluisce esternamente al dispositivo su timoni direzionali collocati in corrispondenza dei setti o delle nervature del diffusore.

La trasmissione del moto dall’asse del rotore all’asse degli utilizzatori, disposto parallelamente o perpendicolarmente al primo, avviene mediante normali dispositivi meccanici o idraulici con adeguati rapporti di trasmissione.

La struttura di sostegno è dotata di stabilizzatori estensibili ed elevatori.

I vantaggi del dispositivo nel suo complesso sono:

- poter utilizzare rotori di diametro ridotto e con asse parallelo al suolo

- grazie al convergente, poter intercettare sezioni di flussi d’aria maggiori di quelli strettamente consentiti dal diametro del rotore

assenza di fondazioni e di tiranti, per cui il dispositivo può essere facilmente spostato

facilità di manutenzione grazie all’altezza ridotta.

RIVENDICAZIONI (9)

I. Dispositivo eolico di tipo VAWT (Vertical Axis Wind Turbine) per la produzione di potenza costituito da:

• un rotore disposto parallelamente al suolo;

• un convergente per intercettare ed accelerare una maggiore sezione di flusso d’aria ed incanalarla verso il semirotore ove le pale si muovono nello stesso verso del flusso;

un diffusore con presa dal semirotore ove le pale si muovono nello stesso

Claims (1)

1. meccanici o idraulici con adeguati rapporti di trasmissione. La struttura di sostegno è dotata di stabilizzatori estensibili ed elevatori. I vantaggi del dispositivo nel suo complesso sono: - poter utilizzare rotori di diametro ridotto e con asse parallelo al suolo - grazie al convergente, poter intercettare sezioni di flussi d’aria maggiori di quelli strettamente consentiti dal diametro del rotore assenza di fondazioni e di tiranti, per cui il dispositivo può essere facilmente spostato facilità di manutenzione grazie all’altezza ridotta. RIVENDICAZIONI (9) I. Dispositivo eolico di tipo VAWT (Vertical Axis Wind Turbine) per la produzione di potenza costituito da: • un rotore disposto parallelamente al suolo; • un convergente per intercettare ed accelerare una maggiore sezione di flusso d’aria ed incanalarla verso il semirotore ove le pale si muovono nello stesso verso del flusso; un diffusore con presa dal semirotore ove le pale si muovono nello stesso verso del flusso d’aria; • un cofano paravento semicilindrico a copertura del semirotore ove il movimento delle pale avviene in senso opposto alla direzione del flusso d’ària; • uno o più elementi piani a sviluppo ortogonale all’asse del rotore, investiti dal vento che fluisce esternamente al dispositivo e che agiscono da timoni direzionali a vento per l'orientamento di tutto il dispositivo; • un meccanismo per la rotazione (imbardata) di tutto il dispositivo intorno ad un asse (asse di imbardata) perpendicolare a quello del rotore in modo che la sezione di ingresso del convergente sia sempre rivolta controvento; • un organo di trasmissione del moto dall’asse del rotore ail’asse, parallelo o perpendicolare, degli utilizzatori; II. Dispositivo secondo la rivendicazione I. in cui il convergente presenta, perpendicolarmente ai movimento dell’aria che lo attraversa, sezioni di forma rettangolare o quadrata; III. Dispositivo secondo la rivendicazione I. e II. in cui il convergente può essere irrobustito mediante setti o nervature interne o esterne; Dispositivo secondo la rivendicazione I. II e III. in cui il convergente incanala il flusso d’aria verso il semirotore, individuato sezionando il suo asse in senso longitudinale, in cui il movimento delle pale avviene nello stesso senso del flusso deH’aria; V. Dispositivo secondo la rivendicazione I. in cui il diffusore presenta, perpendicolarmente al movimento deH’aria che lo attraversa, sezioni di forma rettangolare o quadrata; VI. Dispositivo secondo la rivendicazione I. e V. in cui il diffusore può essere irrobustito mediante setti o nervature interne o esterne; VII. Dispositivo secondo la rivendicazione I. V e VI. in cui la sezione di ingresso nel diffusore è aperta in corrispondenza del semirotore, individuato sezionando il suo asse in senso longitudinale, in cui il movimento delle pale avviene nello stesso senso del flusso dell’aria; Vili. Dispositivo secondo la rivendicazione I. in cui gli elementi verticali che agiscono da timone direzionale a vento sono costituiti dal proseguimento delle pareti verticali del diffusore e degli eventuali setti o nervature, interne o esterne; Dispositivo secondo la rivendicazione I. sostenuto da una culla rotante intorno ad un asse (asse di imbardata) ortogonale a quello del rotore al fine di orientare quest’ultimo secondo la direzione perpendicolare a quella del flusso d’aria.