ITSA20120015A1 - WIND ROTOR WITH VERTICAL AXIS, WITH PALLETS OR FIXED OR ROTATING OR INCLINED TOWARDS THE AXLE, WITH MAGNETIC INTEGRATION SYSTEM, ANTI-SEISMIC SUPPORT, ELECTRIC GENERATOR AND SUPPORT TOWER. - Google Patents
WIND ROTOR WITH VERTICAL AXIS, WITH PALLETS OR FIXED OR ROTATING OR INCLINED TOWARDS THE AXLE, WITH MAGNETIC INTEGRATION SYSTEM, ANTI-SEISMIC SUPPORT, ELECTRIC GENERATOR AND SUPPORT TOWER. Download PDFInfo
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Description
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
L’energia eolica: premessa storica, stato dell’arte, utilizzo nelle varie applicazioni e vantaggi. Wind energy: historical background, state of the art, use in various applications and advantages.
Il vento à ̈ una forma indiretta di energia solare praticamente inesauribile anche se non costante. Le macchine eoliche di oggi derivano dai mulini a vento e sono costituite da una o più pale che ruotano insieme attorno ad un asse, verticale o orizzontale, progettate con profili atti ad accogliere il vento che le †̃costringe’ a ruotare. Parte dell’energia cinetica viene trasformata in energia meccanica di rotazione (in passato, per macchine operatrici). Il rotore aziona un generatore e si ottiene così corrente elettrica. Il limite massimo della quantità di energia che si può ricavare dal sistema di norma chiamato aerogeneratore, corrisponde a circa il 60% del totale. Il tutto dipende principalmente da due fattori fondamentali, che sono il cubo della velocità del vento e il quadrato del diametro delle pale-rotore. Altri fattori condizionanti sono: variabilità del vento e aerodinamica del profilo delle pale. Nei rotori ad asse verticale, così come in questo oggetto del trovato, fattori essenziali per la quantità di energia da poter produrre sono: il rapporto tra altezza e base delle pale, il profilo aerodinamico di queste, la loro posizione reciproca, il diametro del rotore stesso, il peso proprio, l’effetto volano di inerzia, il sito di collocazione, ecc... Va detto che nell’ambito delle energie alternative l’eolica, rispetto ad altre fonti rinnovabili di energia, si distingue per alcune particolarità interessanti. L’energia prodotta, anche se discontinua, à ̈ sempre disponibile di giorno e di notte e non à ̈ inquinante. Può essere accumulata in batterie apposite o immessa direttamente nella rete per fornire potenza supplementare o può essere sfruttata sul posto ove à ̈ richiesta e non ha bisogno di lunghi e costosi collegamenti con i luoghi di utilizzazione. Può essere usata, tra l’altro, per l’elettrolisi dell’acqua producendo in tal modo idrogeno, per la realizzazione, in particolare, delle celle a combustibile. Se ne deduce che lo sfruttamento dell’energia dal vento diventa sempre più una necessità planetaria, che à ̈ quella di far fronte al fabbisogno energetico. Per tutto questo, attualmente, si à ̈ consolidato in positivo lo stato dell’arte degli aerogeneratori ad asse verticale che, a differenza di quelli ad asse orizzontale, possono essere installati dovunque, non necessariamente in siti ventosi, perché producono energia elettrica ai gradi più bassi della scala Beaufort, scala che va da 0, corrispondente a Calma (vento da 0 a 1.6 km/ora) a 12, corrispondente a Uragano (vento da 117.6 a 132 km/ora). Alla classe dei rotori ad asse verticale appartengono, tra gli altri, il Darrieus, il Savonius, il Flettner, che non hanno mai avuto, però, un’applicazione pratica significativa, rimanendo sempre nell’ambito della prototipazione e sperimentazione. Oggi la ricerca ha condotto a modelli di rotore ad asse verticale tecnologicamente avanzati e relativamente idonei all’impiego perchà ̈ ancora non efficienti sul piano della resa. Il dispositivo oggetto del trovato che appartiene alla classe dei rotori ad asse verticale e che à ̈ di facile costruzione e montaggio, rispetto all’esistente ha i seguenti vantaggi: Wind is an indirect form of solar energy that is practically inexhaustible even if it is not constant. Today's wind machines derive from windmills and consist of one or more blades that rotate together around an axis, vertical or horizontal, designed with profiles designed to accommodate the wind that "forces" them to rotate. Part of the kinetic energy is transformed into mechanical rotation energy (in the past, for operating machines). The rotor drives a generator and thus electric current is obtained. The maximum limit of the amount of energy that can be obtained from the system usually called wind generator, corresponds to about 60% of the total. Everything depends mainly on two fundamental factors, which are the cube of the wind speed and the square of the diameter of the rotor blades. Other conditioning factors are: wind variability and aerodynamics of the blade profile. In vertical axis rotors, as well as in this object of the invention, essential factors for the quantity of energy that can be produced are: the ratio between the height and the base of the blades, the aerodynamic profile of these, their reciprocal position, the diameter of the rotor itself, its own weight, the flywheel effect of inertia, the location, etc. some interesting features. The energy produced, even if discontinuous, is always available day and night and is not polluting. It can be accumulated in special batteries or fed directly into the grid to provide additional power or it can be exploited on the spot where it is required and does not need long and expensive connections with the places of use. It can be used, among other things, for the electrolysis of water, thus producing hydrogen, for the construction, in particular, of fuel cells. It can be deduced from this that the exploitation of energy from the wind becomes more and more a planetary need, which is to meet energy needs. For all this, currently, the state of the art of vertical axis wind turbines has been positively consolidated which, unlike those with horizontal axis, can be installed anywhere, not necessarily in windy sites, because they produce electricity at lower degrees of the Beaufort scale, a scale that goes from 0, corresponding to Calma (wind from 0 to 1.6 km / hour) to 12, corresponding to Hurricane (wind from 117.6 to 132 km / hour). The Darrieus, Savonius, Flettner, among others, belong to the class of vertical axis rotors, but they have never had a significant practical application, always remaining in the field of prototyping and experimentation. Today, research has led to technologically advanced and relatively suitable vertical axis rotor models for use because they are still not efficient in terms of yield. The device according to the invention which belongs to the class of vertical axis rotors and which is easy to construct and assemble, compared to the existing one, has the following advantages:
- zero impatto ambientale; - zero environmental impact;
- parti rotanti con stabilità strutturale intrinseca, dovuta al giusto rapporto tra il diametro del mozzo e il diametro del rotore, tra la larghezza delle pale e la loro altezza; - rotating parts with intrinsic structural stability, due to the correct ratio between the diameter of the hub and the diameter of the rotor, between the width of the blades and their height;
- particolare geometria aerodinamica delle pale; - particular aerodynamic geometry of the blades;
- possibilità di essere montato su qualunque manufatto e a qualsivoglia altezza-quota con la massima garanzia di stabilità , dovuta al dispositivo antisismico, anch’esso oggetto del trovato, che assorbe, smorza ed elimina vibrazioni o torsioni dell’intera macchina eolica; - possibility of being mounted on any artifact and at any height-altitude with the maximum guarantee of stability, due to the anti-seismic device, which is also the subject of the invention, which absorbs, dampens and eliminates vibrations or torsions of the entire wind machine;
- avvio della rotazione del rotore con venti di meno di lm/sec = 3.6 km/ora, grazie anche alla integrazione del sistema a magneti che ne favorisce l’abbrivio iniziale; - start of the rotation of the rotor with winds of less than lm / sec = 3.6 km / hour, thanks also to the integration of the magnet system which favors the initial start;
- già con venti di 2m/sec = 7.2 km/ora produce watt di energia elettrica; - already with winds of 2m / sec = 7.2 km / hour it produces watts of electricity;
- la possibilità , fortemente innovativa, di impiegare un regolatore di velocità nelle versioni del rotore a tre o più pale rotanti attorno ai propri assi alle estremità delle mezzerie verticali; il sistema cinematico, anch’esso oggetto del trovato, à ̈ posto al centro del rotore e, collegato o con manovellismo a cerniera (fig. 31) o con ruotismo a rocchetti dentati (fig. 32) a tutte le pale perimetrali, da queste riceve, in sincronia, rotazione dovuta alla forza centripeta che la velocità del rotore provoca sulle pale; il cinematismo determina configurazioni aerodinamiche che le pale offrono al vento alle diverse velocità , inducendo altrettante diverse velocità di rotazione al rotore; con venti fortissimi il rotore, rallentando fin quasi a fermarsi, tende a chiudersi a cilindro; entrambi i sistemi cinematici oggetto del trovato sono dotati di dinamometro tarato, molla di ritorno e opportuno fine-corsa; - the highly innovative possibility of using a speed regulator in the rotor versions with three or more blades rotating around their axes at the ends of the vertical center lines; the kinematic system, which is also the subject of the invention, is placed at the center of the rotor and, connected either with a hinge crank mechanism (fig. 31) or with toothed sprocket gear (fig. 32) to all the perimeter blades, from these receive, in synchrony, rotation due to the centripetal force that the speed of the rotor causes on the blades; the kinematics determines aerodynamic configurations that the blades offer to the wind at different speeds, inducing as many different speeds of rotation to the rotor; with very strong winds the rotor, slowing down almost to a stop, tends to close like a cylinder; both kinematic systems according to the invention are equipped with a calibrated dynamometer, return spring and suitable end-of-stroke;
- in alternativa a tralicci e torri tubolari di uso corrente, impiego di uno dei due sistemi modulari oggetto del trovato. Il primo, con un modulo quadrato diagonalizzato, in profilato perlopiù piatto, formante blocchi cubottaedrici, sovrapposti a costituire torre-pilastro; il secondo, con l’impiego di angolari di norma a lati uguali per celle cubiche, sovrapposte a formare la torre di sostegno; - as an alternative to tubular trusses and towers in current use, use of one of the two modular systems object of the invention. The first, with a diagonalized square module, in mostly flat profile, forming cuboctahedral blocks, superimposed to form a tower-pillar; the second, with the use of angles usually with equal sides for cubic cells, superimposed to form the support tower;
- la possibilità di dimensionare aerogeneratore in proporzione alla potenza richiesta, ovvero la possibilità di fare la scelta ottimale e specifica del rapporto tra diametro e altezza del sistema-rotore. - the possibility of dimensioning the wind turbine in proportion to the required power, that is the possibility of making the optimal and specific choice of the ratio between diameter and height of the system-rotor.
Teoria, calcoli, potenza, rendimento. Theory, calculations, power, performance.
La teoria e i calcoli che sono legati ai rotori e che, in riferimento al rendimento, sono necessari per determinare, in maniera sufficientemente attendibile, la potenza estraibile con un determinato tipo di rotore, tengono conto essenzialmente dei seguenti parametri: potenza ottenuta in kilowatt, densità dell’aria, superficie captante in mq, velocità del vento in m/sec e, infine, un coefficiente riferito al tipo di rotore usato e al profilo aerodinamico delle pale. Perché, in termini estremamente semplici, il vento non à ̈ che una massa d’aria in movimento dotata di una certa energia. Captando questo moto con un mezzo qualsiasi (pale del rotore), si trasferisce una parte di energia dal vento al mezzo stesso. E, nel passaggio-trasformazione, il generatore eolico restituisce energia elettrica. Le formule che si ottengono dai parametri dati definiscono in linea di massima il rendimento di un rotore e, viceversa, dallo studio del tipo di rotore, e dunque dal suo rendimento, si definisce la scelta per una determinata richiesta giornaliera di energia.. Così, per una richiesta giornaliera di 6000 W(=6KW) si deduce immediatamente che basterebbe avere a disposizione un aerogeneratore da 6KW che funzionasse per un’ora, oppure uno da 1.2 KW che funzionasse per 5 ore, ... Insomma, un modesto generatore eolico a rendimento quasi continuo 24 ore su 24 può soddisfare tutte le necessità di consumo-utenza richieste. The theory and the calculations that are related to the rotors and that, with reference to the efficiency, are necessary to determine, in a sufficiently reliable way, the extractable power with a specific type of rotor, essentially take into account the following parameters: power obtained in kilowatts, density of the air, absorbing surface in square meters, wind speed in m / sec and, finally, a coefficient referred to the type of rotor used and to the aerodynamic profile of the blades. Because, in extremely simple terms, the wind is nothing more than a moving mass of air with a certain energy. By capturing this motion with any medium (rotor blades), a part of the energy is transferred from the wind to the medium itself. And, in the transition-transformation, the wind generator returns electricity. The formulas obtained from the given parameters generally define the efficiency of a rotor and, vice versa, from the study of the type of rotor, and therefore from its efficiency, the choice for a given daily energy demand is defined. , for a daily request of 6000 W (= 6KW) it is immediately deduced that it would be enough to have a 6KW wind turbine that worked for an hour, or a 1.2 KW one that worked for 5 hours, ... In short, a modest wind generator with almost continuous performance 24 hours a day can satisfy all consumption-user needs required.
Versione a tre pale verticali del sistema rotore oggetto del trovato. Version with three vertical blades of the rotor system object of the invention.
Le basi, lamellari ma di spessore congruo, di cui quella inferiore su piano-volano circolare, sono tassellate monoblocco, ciascuna in 7 triangoli equilateri (figg. 1 a e 2 a,b). Centrali, vincoli secondo le tecniche correnti per l’attacco coassiale del sistema tripala all’asse del mozzo. Alla fig. 3 a,b,c,d,e il piano-volano (a) reca la corona superiore del sistema di integrazione magnetica (b), che si completa con altra corona inferiore (sottostante ad essa), solidale ad un dispositivo antisismico (c), antitorsi onale e antivibrazioni, vincolato al supporto terminale (d) della torre, alloggiamento del generatore elettrico (e) (fig. 1 b). In fig. 2 a sono evidenziati i tre profili ABC, con angolo diedro di 120° in B, profili orizzontali delle tre pale, solidali alle due basi con attacchi anch’essi realizzati secondo le tecniche correnti. In fig. 2 a à ̈ AB = BC = L e le tre tratteggiate sono: Raggio Grande = RG = L x 1.527, Raggio Medio = RM = L x 1.154, Raggio Piccolo = RP = L x 0.577. In fig. 2 b, veduta assonometrica tronca del sistema-rotore tripala. The bases, lamellar but of congruous thickness, of which the lower one on a circular flywheel plane, are monobloc tessellated, each in 7 equilateral triangles (figs. 1 a and 2 a, b). Central, constraints according to current techniques for the coaxial attachment of the three-blade system to the hub axis. In fig. 3 a, b, c, d, and the plane-flywheel (a) bears the upper crown of the magnetic integration system (b), which is completed with another lower crown (below it), integral with an anti-seismic device (c ), anti-twist and anti-vibration, bound to the terminal support (d) of the tower, housing the electric generator (e) (fig. 1 b). In fig. 2 a shows the three ABC profiles, with a dihedral angle of 120 ° in B, horizontal profiles of the three blades, integral with the two bases with attachments also made according to current techniques. In fig. 2 a à ̈ AB = BC = L and the three dashed lines are: Large Radius = RG = L x 1.527, Medium Radius = RM = L x 1.154, Small Radius = RP = L x 0.577. In fig. 2 b, truncated axonometric view of the three-blade rotor system.
Funzionamento del rotore tripala. Operation of the three-blade rotor.
Grazie all’angolo diedro di 120° il flusso di vento (frecce alla fig. 4 a) subisce un trasferimento continuo nel diedro successivo. La pressione sulle pale si incrementa sempre più e aumenta la velocità di Rotazione R che, a regime utile, verrà stabilizzata da sistema di regolazione derivante da torsiometro applicato all’asse di rotazione sottostante alla base inferiore. L’efficienza aerodinamica del profilo della pala trova la sua espressione massima nell’insieme tripala il cui peso, calcolato e definito, determina un effetto-volano di inerzia che concorre alla stabilità del sistema, unificando, equilibrando e temperando la †̃'risposta†di tutte le parti del rotore a possibili venti 'sporchi’ e discontinui. Il flusso d’aria che colpisce le pale si trasforma in spinta rotatoria su tutto il sistema rotante. In fig. 4 a,b,c,d,e,f, il flusso che colpisce in successione la parte interna delle tre pale si trasferisce da una pala all’altra con incremento continuo e... il dispositivo gira. I vincoli (b) predisposti alla base inferiore consentono l’accoppiamento coassiale al terminale superiore dell’asse di rotazione di un mozzo (c), superiormente dotato di reggispinta (d) e inferiormente di cuscinetto (e). Il mozzo à ̈ predisposto con attacchi atti a ricevere torsiometro per la misurazione della potenza effettiva e tachimetro per la misurazione della velocità . Infine, connesso all’asse del mozzo, albero terminale inferiore (f), che †̃trasmette’ la rotazione del rotore al generatore elettrico perlopiù a magneti permanenti e senza spazzole striscianti. Il sistema di integrazione magnetica che collabora all’ avvio della rotazione viene descritto qui di seguito insieme al dispositivo antisismico. Thanks to the dihedral angle of 120 °, the wind flow (arrows in fig. 4 a) undergoes a continuous transfer to the next dihedral. The pressure on the blades increases more and more and the speed of rotation R increases which, at useful speed, will be stabilized by a regulation system deriving from a torque meter applied to the rotation axis below the lower base. The aerodynamic efficiency of the blade profile finds its maximum expression in the three-blade assembly whose weight, calculated and defined, determines an inertia flywheel effect that contributes to the stability of the system, unifying, balancing and tempering the â € 'response' of all parts of the rotor to possible 'dirty' and discontinuous winds. The flow of air that hits the blades is transformed into a rotational thrust on the entire rotating system. In fig. 4 a, b, c, d, e, f, the flow that hits the internal part of the three blades in succession moves from one blade to the other with a continuous increase and ... the device turns. The constraints (b) predisposed to the lower base allow the coaxial coupling to the upper end of the rotation axis of a hub (c), equipped at the top with a thrust bearing (d) and at the bottom with a bearing (e). The hub is prearranged with connections suitable for receiving torque meter for measuring effective power and tachometer for measuring speed. Finally, connected to the hub axis, the lower end shaft (f), which "transmits" the rotation of the rotor to the electric generator, mostly with permanent magnets and without sliding brushes. The magnetic integration system that collaborates in starting the rotation is described below together with the anti-seismic device.
Sistema cinetico di integrazione magnetica e dispositivo antisismico. Kinetic magnetic integration system and anti-seismic device.
Per dare spinta iniziale alla rotazione à ̈ previsto, all’altezza dello spazio tra base volano e testata terminale della struttura fissa di sostegno, l’allocamento di un sistema cinetico di integrazione magnetica, composto da due corone circolari, la superiore vincolata alla basevolano del rotore e l’inferiore fissa a un dispositivo antisismico vincolato al supporto terminale della torre di sostegno. Montate opposte tra loro ad apposita distanza, con la inferiore †̃dentro’ alla superiore a formare un dispositivo a ciambella o pseudotoro (figg. 1 b e 5), sono in mumetal o in scudotech, specifici per schermature efficaci e da poter imbutire e lavorare come l’acciaio. Al loro interno recano ciascuna una serie di contenitori, anch’essi in scudotech o mumetal, cuboidi scatolari a raggiera orientati al centro di rotazione. In essi sono alloggiati, solidali e della stessa forma, i magneti al neodimio, sul mercato i più potenti per sviluppo di forza magnetica. I cuboidi presentano ciascuno un unico vano ricavato scantonato sulla testata e fino alla metà di un fianco, in corrispondenza del cambio di polarità del magnete alloggiato. Dei contenitori della corona che ruota, il fianco scantonato à ̈ quello dalla parte opposta alla rotazione mentre, dei contenitori della corona fissa al dispositivo antisismico, il fianco scantonato à ̈ quello dalla parte della rotazione (figg. 6 e 7). Le due corone sono tenute insieme dall’asse di rotazione la cui misura in altezza à ̈ atta a mantenere allo stesso livello orizzontale le due serie che si fronteggiano con polarità uguale a distanza ravvicinata e calibrata (figg. 7 e 8). Il numero delle coppie di magneti che si fronteggiano corrisponde al numero di magneti della serie inferiore, a fronte del numero dei magneti della corona superiore, che à ̈ perlopiù quattro volte maggiore. Sicché la spinta alla rotazione à ̈ determinata da perlopiù quattro magneti della corona rotante a fronte di un magnete della corona fissa. Il tutto moltiplicato per 6, dove 6 sono le coppie che si fronteggiano. Questo rapporto 4 a 1 si traduce dunque, per ogni magnete della parte fissa, in 4 repulsioni a favore della rotazione, grazie alle scantonature che lasciano non schermati, per ciascuna coppia, 4 poli †̃esterni’ e uno †̃interno’. I quattro campi di repulsione †̃esterni’ vengono respinti da un solo campo di repulsione †̃interno’, a fronte di una frazione di una sola repulsione nel senso opposto (alla fig. 9, esempio a 6 magneti alla corona fissa e 6 x 4 = 24 magneti alla corona rotante). Così, l’insieme di repulsioni discrete si traduce in energia di rotazione continua. Alla fig. 10, sezione orizzontale passante per i magneti di entrambe le corone. Indicazione schematica (fig. 11) della posizione reciproca dei magneti N dell’una e magneti N dell’altra. Alla fig. 12, sezione verticale passante per il centro dell’asse del rotore. Alla fig. 13, appoggio armato consistente in un dispositivo a forma di ciambella-sandwich, antisismico, antivibrazionale e antitorsionale. Solidarizzato mediante vulcanizzazione, à ̈ costituito al suo interno perlopiù da cuscino in teflon bloccato tra due piastre in acciaio, con vincoli predisposti all’uopo tra loro e alle due superfici di confine, superiore corrispondente alla corona inferiore del sistema †̃magnetico’, e inferiore corrispondente al supporto di sostegno del generatore elettrico. Alla fig. 14, sezione d’insieme del sistema †̃magnetico’, dell’appoggio antisismico e del supporto per il generatore elettrico. To give initial thrust to the rotation, at the height of the space between the flywheel base and the terminal head of the fixed support structure, the allocation of a kinetic magnetic integration system, consisting of two circular crowns, the upper one bound to the base of the rotor and the lower one fixes to an anti-seismic device bound to the terminal support of the support tower. Mounted opposite each other at a suitable distance, with the lower one â € ̃insideâ € ™ to the upper one to form a donut or pseudotore device (figs. 1 b and 5), they are in mumetal or scudotech, specific for effective shielding and to be drawn and drawn. work like steel. Inside they each carry a series of containers, also in scudotech or mumetal, box-shaped cuboids with a radial pattern oriented to the center of rotation. The neodymium magnets are housed in them, integral and of the same shape, the most powerful on the market for the development of magnetic force. The cuboids each have a single compartment formed notched on the head and up to the middle of one side, in correspondence with the polarity change of the magnet housed. Of the containers of the rotating crown, the notched side is the one on the side opposite to the rotation while, of the containers of the fixed crown to the anti-seismic device, the notched side is the one on the rotation side (figs. 6 and 7). The two crowns are held together by the axis of rotation whose height measurement is designed to keep the two series facing each other at the same horizontal level with equal polarity at close and calibrated distance (figs. 7 and 8). The number of pairs of magnets facing each other corresponds to the number of magnets in the lower series, compared to the number of magnets in the upper crown, which is usually four times greater. Thus, the thrust to rotation is determined by mostly four magnets of the rotating crown in front of a magnet of the fixed crown. All multiplied by 6, where 6 are the couples facing each other. This 4 to 1 ratio therefore translates, for each magnet of the fixed part, into 4 repulsions in favor of rotation, thanks to the notches that leave 4 'external' and one 'internal' poles unshielded for each pair. . The four `` external '' repulsion fields are rejected by a single `` internal '' repulsion field, compared to a fraction of a single repulsion in the opposite direction (fig. 9, example with 6 magnets at the fixed crown and 6 x 4 = 24 magnets on the rotating crown). Thus, the set of discrete repulsions translates into energy of continuous rotation. In fig. 10, horizontal section passing through the magnets of both crowns. Schematic indication (fig. 11) of the reciprocal position of the N magnets of one and N magnets of the other. In fig. 12, vertical section passing through the center of the rotor axis. In fig. 13, reinforced support consisting of a donut-sandwich-shaped, anti-seismic, anti-vibration and anti-torsional device. Solidarized by vulcanization, it is mainly made up of a Teflon cushion locked between two steel plates, with constraints predisposed for this purpose between them and to the two boundary surfaces, the upper corresponding to the lower crown of the â € ̃magneticâ € ™ system , and lower corresponding to the support support of the electric generator. In fig. 14, overall section of the â € magneticâ € ™ system, of the anti-seismic support and of the support for the electric generator.
Note di massima sulle innumerevoli altre possibili versioni del rotore. General notes on the countless other possible versions of the rotor.
Sono oggetto del trovato tutte le varianti, a tre e a più pale, composte oltre che dalle pale e dal sottosistema che comprende il generatore elettrico, anche e sempre da una base-volano orizzontale, stabilizzatrice dei flussi di vento (figg. 15, 16, 17, 18). Le pale possono essere rastremate e inclinate verso l’interno e di norma piegate lungo la mezzeria, i cui estremi coincidono con gli estremi dei due raggi medi R M e r m (fig. 19), l’uno più grande della base più grande e l’altro più piccolo della base più piccola. L’angolo diedro tra le due semipale sarà funzione del rapporto tra le due semibasi L e 1 e l’altezza del rotore. Pale rastremate sopra e sotto la base maggiore determinano rotore a †̃trottola’ (es. fig. 20). Il rotore può essere a più rocchettoni a tre o più pale, sovrapposti allineati o ruotati a elica (ess. figg. The invention relates to all the variants, with three and more blades, composed not only by the blades and by the subsystem which includes the electric generator, also and always by a horizontal flywheel base, stabilizer of wind flows (figs. 15, 16, 17, 18). The blades can be tapered and inclined towards the inside and usually bent along the center line, the ends of which coincide with the ends of the two average radii R M and r m (fig. 19), the one larger than the largest base and the other smaller than the smaller base. The dihedral angle between the two half-blades will be a function of the ratio between the two half-bases L and 1 and the height of the rotor. Tapered blades above and below the major base determine a "spinning top" rotor (eg fig. 20). The rotor can be made up of several spools with three or more blades, superimposed, aligned or rotated like a propeller (eg figs.
21, 22, 23). Le tre o più pale verticali possono essere anche rotanti ciascuna su un proprio asse, centrato in mezzeria dei due lati inferiore e superiore e vincolato con coppie di cuscinetti alle due basi di appoggio. La rotazione à ̈ trasmessa sincrona da un dispositivo regolatore di velocità , centrale alle due basi e collegato alle pale tramite manovellismo a cerniera o ruotismo dentato (figg: 31 e 32). I due sistemi cinematici oggetto del trovato sono dotati di dinamometro tarato, molla di ritorno e opportuno fine-corsa. 21, 22, 23). The three or more vertical blades can also be rotating each on its own axis, centered in the middle of the two lower and upper sides and constrained with pairs of bearings to the two support bases. The rotation is transmitted synchronously by a speed regulator device, central to the two bases and connected to the blades by means of a hinged crank or toothed wheel mechanism (figs: 31 and 32). The two kinematic systems object of the invention are equipped with a calibrated dynamometer, return spring and suitable end-of-stroke.
Materiali per la realizzazione del dispositivo. Materials for making the device.
Il rotore può essere in alluminio, acciaio, lega metallica sagomata a caldo o a freddo, in resina termoindurente, composito o in fibra di carbonio, in vetroresina armata, in compensato marino, ecc..., e in particolare le pale possono essere realizzate o lamellari o scatolate o estruse e con profilo aerodinamico adeguato. Tutta la struttura fissa portante il rotore può essere realizzata nei vari modi che la tecnica corrente offre. In particolare, la torre di sostegno, strutturata in due versioni entrambe oggetto del trovato. Una prima, con modulo-base bidimensionale, in profilato piatto acciaio corten o altro materiale resistente alle intemperie, di forma quadrata diagonalizzata e recante su ciascun vertice una o più alette atte all’ assemblaggio in cubottaedri sovrapposti (figg. 24, 25, 26, 27). Una seconda, perlopiù in acciaio corten, con moduli-base angolari ad ali uguali e di varia lunghezza e misura, predisposti per Tassemblaggio secondo le tecniche correnti, in particolare con i terminali d’asta sovrapposti a formare celle cubiche (figg. 28, 29, 30). Mumetal o skudotech e magneti al neodimio per il sistema di integrazione magnetica. Elastomeri, gomma, neoprene, teflon, per il dispositivo antisismico. Perlopiù nylon pressato per il manovellismo o i rocchetti dentati del regolatore di velocità , nelle versioni del rotore con pale verticali rotanti sui propri due assi, nella mezzeria delle due basi inferiore e superiore agli estremi. In fig. 1 viene riportato †̃esploso’ schematico di tutto l’insieme del sistema della macchina eolica oggetto del trovato. The rotor can be in aluminum, steel, hot or cold shaped metal alloy, in thermosetting resin, composite or carbon fiber, in reinforced fiberglass, in marine plywood, etc ..., and in particular the blades can be made or lamellar or boxed or extruded and with adequate aerodynamic profile. All the fixed structure supporting the rotor can be realized in the various ways that the current technique offers. In particular, the support tower, structured in two versions, both of which are the subject of the invention. The first, with a two-dimensional base module, in corten steel flat section or other weatherproof material, with a diagonalized square shape and with one or more fins on each vertex suitable for assembly in superimposed cuboctahedra (figs. 24, 25, 26 , 27). A second one, mostly in corten steel, with angular base modules with equal wings and of various lengths and sizes, prepared for assembly according to current techniques, in particular with the rod ends superimposed to form cubic cells (figs. 28, 29, 30). Mumetal or skudotech and neodymium magnets for the magnetic integration system. Elastomers, rubber, neoprene, Teflon, for the anti-seismic device. Mostly pressed nylon for the crank mechanism or the sprockets of the speed regulator, in the versions of the rotor with vertical blades rotating on their two axes, in the middle of the two lower and upper bases at the ends. In fig. 1 shows a schematic â € ̃explodedâ € ™ of the whole system of the wind machine object of the invention.
Esempio di attuazione di un rotore tripala ad asse verticale. Example of implementation of a three-blade vertical axis rotor.
Alle figg. 1 e 2, esempio di attuazione delle parti essenziali dell’ aerogeneratore, con indicazioni di massima delle dimensioni delle parti. Misura della pala in pianta: ABC con angolo diedro in B di 120° e AB = BC = L= m 0.25. Altezza del rotore tripala = m 2.00. Superficie alare: m 0.5 x m 2.00 x 3 = 1 mq x 3 = mq 3. Raggio massimo del rotore: RG = L x 1.52752 = m 0.25 x 1.52752 = 0.38188. Quindi, il diametro m 0.76376. Peso del rotore tripala: kg 50. Materiale usato per le 3 pale: lega di alluminio di spessore mm 5, con angolo diedro di 120° ottenuto per stampaggio a freddo con pressopiegatrice, da fogli di m 0.5 x m 2.00. Materiale per le basi: compensato marino di spessore mm 20. Viti inox †̃profonde’ per legno, per il fissaggio delle tre pale con fori passanti ai terminali superiore e inferiore. Nella fig. 1, l’ aerogeneratore formato dal rotore tripala, dal sistema di integrazione magnetica con il dispositivo antisismico e dalla struttura di supporto-sostegno. Questa macchina eolica oggetto del trovato ruota già a basse velocità del vento, dell’ordine di circa 1 m/sec, grazie anche all’incremento iniziale proveniente dal sistema di integrazione magnetica. Con vento di circa 2 m/sec già produce watt di energia elettrica. Nelle applicazioni, a corredo saranno predisposte tabelle sulle caratteristiche tecniche di questo aerogeneratore innovativo. In figs. 1 and 2, example of implementation of the essential parts of the wind turbine, with general indications of the dimensions of the parts. Measurement of the blade in plan: ABC with dihedral angle in B of 120 ° and AB = BC = L = m 0.25. Height of the three-blade rotor = 2.00 m. Wing area: m 0.5 x m 2.00 x 3 = 1 m2 x 3 = m2 3. Maximum radius of the rotor: RG = L x 1.52752 = m 0.25 x 1.52752 = 0.38188. Hence, the diameter 0.76376 m. Weight of the three-blade rotor: 50 kg. Material used for the 3 blades: 5 mm thick aluminum alloy, with a dihedral angle of 120 ° obtained by cold pressing with a press-bending machine, from 0.5 x 2.00 m sheets. Material for the bases: marine plywood 20 mm thick. Stainless steel â € ̃deepâ € ™ screws for wood, for fixing the three blades with through holes to the upper and lower terminals. In fig. 1, the wind turbine consisting of a three-blade rotor, the magnetic integration system with the anti-seismic device and the support-support structure. This wind machine object of the invention already rotates at low wind speeds, of the order of about 1 m / sec, thanks also to the initial increase coming from the magnetic integration system. With wind of about 2 m / sec it already produces watts of electricity. In the applications, tables on the technical characteristics of this innovative wind turbine will be prepared.
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