ITRM20130580A1 - Turbina il cui verso di rotazione costante e' provocato direttamente dai movimenti alternati dei flussi delle onde marine. - Google Patents

Description

“Turbina il cui verso di rotazione costante è provocato direttamente dai movimenti alternati dei flussi delle onde marine”

RIASSUNTO

Turbina di semplice costruzione che mantiene costante il suo verso di rotazione, provocato direttamente dal flusso del movimento alternato delle onde marine.

Funziona in varie posizioni: ancorata sul fondo marino con nessun impatto ambientale, intubata in un frangiflutti, collegata ad un galleggiante o a qualsiasi sistema oscillante. Gli organi propulsori sono costituiti da componenti flessibili che assumeranno un profilo concavo o convesso, variabile secondo la direzione dei flussi.

DESCRIZIONE

Esistono diversi sistemi sperimentali o già operativi utilizzati per ricavare energia dal moto ondoso, ma in genere questi richiedono per la loro costruzione materiali costosi e tecnologie complesse.

La presente invenzione comprende una turbina di semplice costruzione, che mantiene il suo verso di rotazione provocato direttamente dal flusso del movimento alternato delle onde marine.

La turbina può funzionare in varie posizioni: ancorata sul fondo marino con nessun impatto ambientale, collegata ad un galleggiante o a qualsiasi sistema oscillante.

Le posizioni ideali per il funzionamento della turbina in fase di installazione richiedono che l’asse di rotazione sia parallelo alla direzione dei flussi alternati causati dal moto ondoso e che si opponga agli stessi.

La turbina può incorporare un generatore di energia elettrica, senza richiedere complicati organi di trasmissione di movimento.

Il modello testato del dispositivo ha evidenziato notevole velocità di rotazione, in quanto la sua composizione non presenta ostacoli rilevanti all’ avanzamento nell’acqua.

Il sistema, data la facilità di costruzione e i bassi costi dei materiali richiesti quali PVC, Polietilene, Policarbonato, gomme sintetiche o qualsiasi materiale adatto allo scopo, può essere adattato e utilizzato anche come turbina ad aria per eolico.

I principali organi propulsori, che garantiscono il movimento circolare del dispositivo, sono costituiti da elementi flessibili che assumeranno un profilo concavo o convesso, variabile secondo la direzione dei flussi e sono realizzabili con materiali plastici o gommosi.

Altra caratteristica, che distingue gli elementi di spinta di cui sopra, è costituita dal fatto che i medesimi, nei punti morti, ovvero nei momenti in cui i flussi alternati del moto ondoso si apprestano ad invertire la direzione, si ritirano automaticamente nella loro posizione naturale riducendo la resistenza idrodinamica con l’acqua.

Descriviamo, in modo non vincolante, alcune realizzazioni del presente trovato:

Fig 1 - Realizzazione 1 : Consideriamo per semplicità di esposizione un cilindro cavo, ma la forma può essere qualsiasi solido di rotazione.

Con (10) è indicato il rotore della turbina nel suo complesso, costituito da un cilindro cavo (1) chiuso con fondo circolare su una delle basi.

Con (F) aperture sul cilindro (1) di forma semicircolare (la forma e il numero delle aperture F non sono vincolanti).

Con (x-x) l’asse di rotazione del cilindro.

Con (C) asse trasmissione di movimento collegato al fondo circolare.

La Fig. 2 mostra con (G) un manicotto di materiale elastico deformabile di spessore adeguato (sostituibile con tessuto impermeabile di materiale idoneo).

Con (A) si indicano le asole sul manicotto (devono essere lo stesso numero di (F) Fig. 1). Il manicotto sarà posizionato in modo aderente all’esterno del cilindro cavo, avendo cura di far combaciare le asole del manicotto (G) con i diametri delle aperture semicircolari (F) di Fig. 1.

Nella pratica costruttiva si può utilizzare un telo impermeabile di materiale idoneo, aderente alla superficie laterale del cilindro cavo e in secondo luogo realizzare le asole. In Fig. 3 si mostra la posizione corretta di assemblaggio del dispositivo:

Con (10) il rotore nel suo complesso.

Con (1) il cilindro cavo chiuso sul fondo.

Con (G) il manicotto elastico aderente al cilindro cavo.

Con (A) la posizione delle asole del manicotto in corrispondenza con i diametri delle aperture del cilindro cavo. Le linee tratteggiate della fig 3 (F) evidenziano la posizione rispettiva delle aperture del cilindro cavo e delle asole del manicotto (A).

Le zone tratteggiate del manicotto contrassegnate con (Z) di fig. 3 in corrispondenza del diametro delle aperture (F) saranno libere di fluttuare all’interno ed esterno del cilindro

(1).

In fig. 10 si mostra una parte del manicotto elastico e con il tratteggio (TR) la zona che sarà ben aderente alla zona, sempre tratteggiata, del cilindro cavo (TRI) della fig. 11. Si mostra, in sezione nella Fig 4, il principio di funzionamento del dispositivo in oggetto: - Con (1) una parte del cilindro cavo contenente un’apertura.

- Con (G) la parte corrispondente del manicotto sovrapposto.

- Quando all’interno del cilindro cavo, chiuso sul fondo, si crea una pressione dovuta ad un flusso del moto ondoso, l’acqua in esso contenuta esercita una spinta sulle parti del manicotto elastico che ricoprono le aperture (F) del cilindro. Detta pressione, convoglia verso l’esterno causando la dilatazione delle asole, che assumono la funzione di ugello di scarico.

La pressione generata è scaricata nella direzione indicata dalle frecce (PI) ovvero sulla tangente del rotore (10), provocando, per reazione, una spinta in senso contrario indicata con la freccia tratteggiata (R).

La fìg. 5 rappresenta il contrario della Fig 4.

E’ noto che il moto ondoso esercita normalmente dei movimenti oscillanti per i quali, ad ogni spinta in una direzione, seguirà un “ritorno” in senso contrario.

A seguito del flusso del moto ondoso, descritto precedentemente, ci sarà all’interno del cilindro cavo una depressione a cui seguirà un richiamo di acqua dalle stesse aperture (F), con la conseguente azione sulle stesse zone del manicotto elastico, descritta schematicamente con la fig 5.

Con (P2) si evidenzia la direzione dei getti e con la freccia tratteggiata (R) il senso di rotazione del dispositivo, come descritto in fig. 4.

Per raddoppiare il rendimento energetico e mantenere più omogeneo e costante il moto, è possibile inserire sullo stesso asse di rotazione (x-x) un secondo cilindro cavo, simile alla Fig 1, ma chiuso nella parte opposta, in modo che i due fondi di chiusura circolare siano a contatto. E’ pure valida la soluzione di utilizzare un solo fondo circolare in comune con i due cilindri cavi.

La fig 6 mostra una rappresentazione della direzione dei flussi e del funzionamento del dispositivo, a 2 elementi contrapposti, immerso nell’acqua sotto l’azione del moto ondoso.

Nella fig. 6, il gruppo di quattro frecce (gl) indica sulla verticale del dispositivo:

- un movimento d’acqua verso il basso, provocato da un’onda marina;

- un aumento di pressione aH’intemo del cilindro cavo superiore (1);

- l’espansione del manicotto verso l’esterno, con il conseguente scarico dei getti in direzione indicata dalle frecce tondeggianti (FT1).

Il gruppo di quattro frecce (g2) indica che contemporaneamente lo stesso movimento d’acqua ha provocato una depressione all’interno del cilindro cavo inferiore.

Le parti del manicotto adiacenti alle aperture del cilindro cavo inferiore si espandono verso l’interno, richiamando acqua dall’esterno del dispositivo indicato con (FT2), che dirigerà i suoi getti ( sempre nella stessa direzione ) incrementando la spinta rotativa. La fig 7 mostra che il dispositivo, sotto l’azione del movimento d’acqua verso l’alto, inverte automaticamente le modalità delle espansioni del manicotto, mantenendo la stessa spinta rotativa.

Le frecce tondeggianti con linee tratteggiate e continue (FT1) in fig. 6 e 7 mostrano le direzioni dei flussi d’acqua sotto l’azione del moto ondoso, proiettate all’esterno del dispositivo.

Le frecce tondeggianti con linee tratteggiate e continue (FT2) in fig. 6 e 7 mostrano le direzioni dei flussi d’acqua sotto l’azione del moto ondoso, proiettate all’interno del dispositivo.

In queste fasi è stata riscontrata la direzione dei getti d’acqua, leggermente obliqua rispetto all’asse di rotazione (x-x) del dispositivo , che segue i flussi del movimento ondoso con una traiettoria elicoidale.

Realizzazione 2:

E’ possibile una variante aggiuntiva che incrementa il rendimento energetico del dispositivo: il cilindro cavo completo di aperture e di manicotto elastico, descritto precedentemente, è chiuso alle basi con due turbine assiali a profilo variabile, ognuna con senso di rotazione diverso e che alternativamente, a causa del moto ondoso, assumono la funzione di valvola di non ritorno, ovvero l’acqua in pressione entra all' interno del cilindro cavo attraverso una delle due turbine (alternativamente una turbina è chiusa e l’altra è aperta) ed esce esclusivamente dalle finestre posizionate sulla superficie laterale del cilindro cavo, dove il manicotto proietterà i getti d’acqua nella direzione delle frecce, ovvero sulla tangenziale del suddetto cilindro cavo, incrementando l’energia già ricevuta da una delle 2 turbine rappresentate in fig 16 (Tl) o (T2).

Descriviamo schematicamente la proprietà delle turbine.

Con (T) in fig. 12 la turbina assiale con pale la cui inclinazione è stabilita dai flussi del moto ondoso e con la caratteristica di assumere anche la funzione di valvola di non ritorno.

Detta caratteristica è possibile in vari modi:

- comporre le turbine assiali con una serie di palette piatte a forma di settore circolare rappresentate in fig 9, libere di muoversi ruotando intorno ai perni (P), che collegano il cilindro cavo all’asse di trasmissione di movimento indicati in fig. 8,

- sostituire le stesse turbine con dispositivi elastici, flessibili e sensibili alle variazioni e direzione dei flussi, aventi le stesse caratteristiche, tutti sistemi che la tecnologia moderna può facilmente proporre.

Le turbine assiali e il cilindro saranno assemblati nel modo indicato nelle fig. 11 e 16. Le fig. 13,14,15,16 vogliono sintetizzare schematicamente le direzioni dei flussi ondosi, il senso di rotazione e le funzionalità già descritte dei componenti del presente trovato. Naturalmente esistono possibilità di collegare i dispositivi descritti ad un qualsiasi oggetto che esegue movimenti alternati, a causa del moto ondoso come un galleggiante, ad un sistema con elementi oscillanti, può anche essere intubato e integrato nei frangiflutti, tutti sistemi conosciuti e già sperimentati nel settore.

Quelle che si sono descritte e rappresentate non sono che alcune delle possibili esecuzioni del trovato, possono aversi diverse ovvie soluzioni, senza uscire dall’ ambito della presente invenzione.

Claims (8)

1. Rivendicazioni 1) Turbina comprendente almeno un rotore (10) cavo, con una parete laterale (1) simmetrica rispetto ad un asse geometrico (x-x) parallelo alla direzione di flusso di un fluido motore, detto rotore (10) essendo aperto su una base e chiuso all’ estremità opposta, in cui detta parete laterale (1) di detto rotore (10) è provvista di una pluralità di aperture (F), ciascuna delle quali è almeno parzialmente coperta da un elemento di copertura (G), in cui detto elemento di copertura (G) è aderente al bordo di ciascuna di dette aperture (F) lungo tutto il suo perimetro eccetto che lungo un lato parallelo a detto asse (x-x), detto lato essendo disposto dalla stessa parte di detta apertura (F) per ciascuna di dette aperture (F), in corrispondenza di detto lato detto elemento di copertura definendo un lembo (A) libero, detto lembo (A) libero essendo flessibile e/o orientabile alternativamente verso Fintemo ovvero verso Γ esterno di detto rotore (10) cavo.
2. 2) Turbina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto rotore (10) cavo ha forma cilindrica, detta estremità opposta rispetto a detta base aperta essendo chiusa da un fondo.
3. 3) Turbina secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto elemento di copertura (G) è realizzato con gomma sintetica e/o tessuto impermeabile.
4. 4) Turbina secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto elemento di copertura (G) incorpora, in corrispondenza di ciascuna di dette aperture (F) listelli rigidi o semirigidi.
5. 5) Turbina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento di copertura (G) è un manicotto che ricopre detta parete laterale (1) su tutta la sua lunghezza.
6. 6) Turbina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende una pluralità di detti rotori (10) disposti in serie.
7. 7) Turbina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende una pluralità di detti rotori (10) disposti a coppie mediante accoppiamento di dette estremità chiuse.
8. 8) Turbina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto rotore (10) comprende un rotore assiale (T) provvisto di corpi palari ad assetto variabile, disposto su detta base libera, detti corpi palari sono atti a ruotare in modo da chiudere detta base aperta, quando il verso del flusso di detto fluido motore porterebbe detto rotore assiale (T) a ruotare nel verso opposto rispetto a quello di progetto.