ITSS20110008A1

ITSS20110008A1 - HORIZONTAL WIND MONOTUBE WITH WIND AND STARTER VALVES

Info

Publication number: ITSS20110008A1
Application number: IT000008A
Authority: IT
Inventors: Lorenzo Gaio
Original assignee: Lorenzo Gaio
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2013-04-27

Description

â€œMONOTUBO EOLICO ORIZZONTALE CON VALVOLE A VENTO E STARTERâ€ â € œHORIZONTAL WIND MONOTUBE WITH WIND VALVES AND STARTERâ €

Il"monotubo eolico con valvole a vento e starterâ€ eâ€™ una macchina in grado di produrre energia eolica realizzata utilizzando materiali leggeri quali pvc, alluminio, fibra di carbonio plastica riciclata o altro, in forma tubolare in modo tale che successivamente alla lavorazione degli stessi si ottenga il monotubo costituente l'organo principale componente essenziale della macchina. E' importante evidenziare che per specifiche ragioni di trasporto, il monotubo puÃ²' essere costruito in piu' parti modulari , da sezionare in corrispondenza dei diaframmi (10)da assemblare in fase di installazione. The "wind monotube with wind valves and starterâ € ™ is a machine capable of producing wind energy made using light materials such as PVC, aluminum, carbon fiber, recycled plastic or other, in a tubular form so that after processing the the monotube constituting the main essential component of the machine is obtained. It is important to highlight that for specific transport reasons, the monotube can be built in several modular parts, to be sectioned in correspondence with the diaphragms (10) to be assembled in installation phase.

Elenco dei componenti da flg.l,fig2,fig3. : List of components from flg.l, fig2, fig3. :

l)Monotubo Eolico; 2) Starter di partenza; 3) Edificio o locale tecnico di ubicazione della macchina eolica generatrice; 4) generatore o macchina di conversione energia da meccanica a elettrica;5) Volano di stabilizzazione e immagazzinamento del moto rotatorio; 6a)Cuscinetto passante dell'asse principale; 6b) Cuscinetto terminale reggispinta dell'asse principale; 7) Asse principale di rotazione; 8) Ingranaggio di trasmissione meccanico , 9) Catena o cinghia di trasmissione; 10) Diaframmi separatori delle celle di spinta; 11) Cavo elettrico di uscita dal generatore; 12) Asse del generatore elettrico; 13a ) Flangia superiore del volano; 13b) Flangia inferiore del volano, 14) Tirante regolabile in acciaio, 15a)-15b) Valvole di tenuta o scarico pressione d'aria di spinta; 16) Collare di supporto e di accoppiamento al monotubo; 17) Terminale conico con sede cava per il tenditore;,18) cerniere per valvole a vento; 18a)battuta di arresto valvole a vento; 19)Tenditore del tirante, 20)Ingranaggio del generatore elettrico;21)Tappi circolari del monotubo; 22)Elemento starter con perni filettati;23) Tappo dello starter ;24)Golfare di attacco del tenditore. l) Wind power single-pipe; 2) Starting starter; 3) Building or technical room where the generating wind machine is located; 4) generator or machine for converting energy from mechanical to electrical; 5) Flywheel for stabilization and storage of the rotary motion; 6a) Thru-hull bearing of the main axis; 6b) End thrust bearing of the main axis; 7) Main axis of rotation; 8) Mechanical transmission gear, 9) Chain or belt transmission; 10) Separating diaphragms of the thrust cells; 11) Generator output electric cable; 12) Axis of the electric generator; 13a) Upper flange of the flywheel; 13b) Lower flange of the flywheel, 14) Adjustable steel tie rod, 15a) -15b) Thrust air pressure seal or discharge valves; 16) Support collar and coupling to the monotube; 17) Conical terminal with hollow seat for the tensioner;, 18) hinges for wind valves; 18a) wind valve stop; 19) Tensioner of the tie rod, 20) Gear of the electric generator; 21) Circular plugs of the monotube; 22) Starter element with threaded pins; 23) Starter cap; 24) Tensioner attachment eyebolt.

Funzionamento: Operation:

li monotubo(l) e' un corpo unico , di sezione tubolare avente al suo esatto centro lâ€™asse di rotazione(7). Î•' Î“ organo principale di produzione del movimento rotativo di 360ºdell asse, per cui rispetto al vento varia continuamente la propria posizione e presenta ad esso frontalmente due aperture,una concava per circa il 90% della meta' della superficie del monotubo ed una convessa per il 100% della superficie dell'altra meta' . The monotube (l) is a single body, with a tubular section having the rotation axis (7) at its exact center. Î • 'Î "main organ for producing the 360º rotary movement of the axis, whereby its position continuously varies with respect to the wind and has two openings at the front, one concave for about 90% of the surface of the monotube and one convex for 100% of the surface of the other half.

Lâ€™apertura concava eâ€™ la parte che riceve la spinta dal vento, si puÃ²' dividere in piuâ€™ settori con diaframmi verticali (10),Tali diaframmi (10) formano celle di spinta e nel contempo sono anche elementi strutturali di rinforzo. Utili, soprattutto nella fase di rotazione del monotubo, in particolare quando l'angolo di incidenza del vento rispetto ad esso e' inferiore a 90°, per cui l'aria tenderebbe a scivolare lateralmente anzichÃ©' imprimere la spinta migliore verso il fronte utile del monotubo(l). 11 numero dei diaframmi (10)non e' determinante anche se il rendimento aumenta sensibilmente con il numero di essi, (evitare peroâ€™ di appesantire inutilmente il sistema). Il monotubo (1) eâ€™ dotato di valvole a vento(15a e 15b) . L'apertura utile alla spinta dell'aria e' la faccia concava, separata da diaframmi (10) nella quale eâ€™Ã ̈ la valvola a vento(ISb), supportata da cemiere(18).Le valvole a vento(15b), nella faccia concava del monotubo in presenza di vento si chiudono contro le battute di arresto(18a), garantendo la spinta e la pressione necessaria al conferimento del movimento in rotazione. Contemporaneamente l'altro lato del monotubo rispetto al vento presenta la parte convessa, nella quale vi sono le valvole a vento(15a) che risultano aperte per effetto della pressione del vento, per cui il deflusso dell'aria favorisce la rotazione. data la minore resistenza al vento. L'apertura e chiusura delle valvole a vento(15a-15b) e' automatica e proporzionale all'angolo ed alla forza del vento, per cui l'apertura e chiusura risulta di rumorositÃ ' nulla perche' non vi sono bruschi passaggi di stato .L'apertura e chiusura delle valvole a sportello(15a-l 5 b) e' assimilabile ad un andamento sinusoidale, ciclico ,cioe' completamente aperte per la meta' e completamente chiuse per l'altra metÃ con passaggio per lo zero, (mezze chiuse o mezze aperte nella fase in cui il monotubo si trova longitudinale rispetto alla direzione del vento, (assenza di vento). The concave opening is the part that receives the thrust from the wind, it can be divided into several sectors with vertical diaphragms (10), These diaphragms (10) form thrust cells and at the same time are also structural elements of reinforcement. Useful, especially in the rotation phase of the monotube, in particular when the angle of incidence of the wind with respect to it is less than 90 °, so the air would tend to slide sideways instead of giving the best thrust towards the useful front of the monotube (l). The number of diaphragms (10) is not decisive even if the efficiency increases significantly with the number of them, (however, avoid unnecessarily burdening the system). The monotube (1) is equipped with wind valves (15a and 15b). The opening useful for the air thrust is the concave face, separated by diaphragms (10) in which is the wind valve (ISb), supported by cemiere (18). , in the concave face of the monotube, in the presence of wind, they close against the stop stops (18a), guaranteeing the thrust and pressure necessary to provide the rotation movement. At the same time, the other side of the monotube with respect to the wind has the convex part, in which there are the wind valves (15a) which are open due to the effect of the wind pressure, so that the outflow of air favors rotation. given the lower wind resistance. The opening and closing of the wind valves (15a-15b) is automatic and proportional to the angle and strength of the wind, so that opening and closing is noiseless because there are no abrupt changes of state. The opening and closing of the flap valves (15a-1 5 b) can be assimilated to a sinusoidal, cyclical trend, i.e. completely open for the half and completely closed for the other half with passage through zero, (half closed or half open in the phase in which the monotube is longitudinal to the wind direction (no wind).

Il materiale per la costruzione del monotubo eolico(l) e dei suoi accessori, eccetto le parti meccaniche di rotazione e la viteria, puÃ²' essere costituito da plastica pvc, resine, fibre composite e robuste, o alluminio ecc.. , anche non necessariamente leggere, poichÃ©' il sistema una volta in rotazione, mantiene il moto rotatorio diventando con il suo peso il volano di se stesso , non a caso si fa uso anche del volano meccanico stabilizzatore(S). Tale volano(5) essere dimensionato in base alla macchina eolica richiesta. IL monotubo eolico presenta inoltre , nel caso di uno stop casuale in posizione longitudinale al vento, la capacita' di ruotare autonomamente con un fronte obliquo rivolto ad esso , grazie all'ausilio degli starters (2 ) applicati sulle due estremitÃ del monotubo(l). Tale accorgimento si rende necessario in quanto a seguito del normale funzionamento in rotazione e conseguente cessazione del vento e' pensabile che il monotubo si possa fermare anche longitudinalmente al vento successivo atteso, per cui data la forma degli starters(2), alla prima brezza viene favorita una lieve rotazione, che rimette in posizione di partenza il monotubo eolico, A seconda del materiale di costruzione del monotubo ed accessori ed alla grandezza complessiva e' pensabile che vi possa essere una flessione laterale. Essendo supportato Il monotubo (l)dall'asse solo al centro, il problema si risolve con l'utilizzo di un tirante (14) di acciaio ed un tenditore di regolazione (20) che verrÃ ' registrato opportunamente in fase di installazione.il tirante (14) e' agganciato alle due estremitÃ ' inferiori (per contrastare effetti di torsione del monotubo) su due rispettive golfare ad occhiello(24) ed eâ€™ supportato nella scanalatura del terminale di testa con sede cava (17). L'installazione del monotubo(l) deve essere effettuata con le cerniere delle valvole(15a,15b) in posizione superiore (sospensione per gravitÃ ). Il peso dell'intero sistema di rotazione, grava sul cuscinetto reggispinta (6b), che sara' opportunamente dimensionato. Il cuscinetto di sostegno dell'asse principale (6a) e' solidale alla struttura di supporto(3) o al seminterrato, ed e' un normale cuscinetto che Ã ̈ anchâ€™esso opportunamente dimensionato. Un volano di stabilizzazione (5) viene calcolato nel peso e diametro in base alla dimensione della macchina , quindi anche alla dimensione del monotubo(l), la potenza del gruppo di generazione(4) e le caratteristiche di ventositÃ ' della zona di instailazione.lnfatti anche le raffiche di vento possono venire assorbite e restituite sotto forma di energia cinetica dal volano(5) .11 volano ha il compito di assorbire energia durante la fase di rotazione del monotubo(l), funge quindi da accumulatore ricevendo una spinta ciclica variabile per cui importante in questo tipo di applicazione . Il volano(5) e' solidale all'asse di rotazione ed e' bloccato con due flange , la (13b) di reggispinta e la (13)a di supporto . L'asse di rotazione (7) trasmette il proprio movimento al generatore(4) tramite gli ingranaggi (8) e (20)con cinghia o catena di trasmissione (9). La velocita' di rotazione al vento calcolabile e' sempre teorica in questo tipo di macchina. (come per le altre macchine eoliche). Bisogna tener conto infatti di innumerevoli fattori ed attriti, la densitÃ ' deH'aria ed altri parametri complessi, il carico del generatore ecc.. Ma la velocita' di rotazione o velocita' angolare non saraâ€™ mai superiore a quella teorica. The material for the construction of the aeolic monotube (l) and its accessories, except for the mechanical rotation parts and the screws, can be made of pvc plastic, resins, composite and robust fibers, or aluminum, etc., even if not necessarily read, since the system once in rotation, maintains the rotary motion becoming with its weight the flywheel itself, it is no coincidence that the mechanical stabilizer flywheel (S) is also used. This flywheel (5) must be sized according to the wind machine required. The wind turbine also has, in the case of a random stop in a longitudinal position to the wind, the ability to rotate autonomously with an oblique front facing it, thanks to the help of the starters (2) applied on the two ends of the monotube (l) . This precaution is necessary as following the normal functioning in rotation and consequent cessation of the wind it is conceivable that the monotube can also stop longitudinally to the next expected wind, so given the shape of the starters (2), the first breeze is a slight rotation is favored, which puts the aeolian monotube back in the starting position. Depending on the construction material of the monotube and accessories and the overall size, it is conceivable that there may be a lateral bending. Since the monotube (l) is supported by the axis only in the center, the problem is solved with the use of a steel tie rod (14) and an adjustment tensioner (20) which will be suitably adjusted during the installation phase. (14) is hooked to the two lower ends (to counteract the torsion effects of the monotube) on two respective eyebolts (24) and is supported in the groove of the head terminal with hollow seat (17). The installation of the monotube (l) must be carried out with the valve hinges (15a, 15b) in the upper position (suspension by gravity). The weight of the entire rotation system rests on the thrust bearing (6b), which will be suitably sized. The main axis support bearing (6a) is integral with the support structure (3) or the basement, and is a normal bearing which is also suitably sized. A stabilization flywheel (5) is calculated in weight and diameter based on the size of the machine, therefore also on the size of the monotube (l), the power of the generation group (4) and the wind characteristics of the installation area. In fact, even the gusts of wind can be absorbed and returned in the form of kinetic energy by the flywheel (5). therefore important in this type of application. The flywheel (5) is integral with the rotation axis and is locked with two flanges, the thrust bearing (13b) and the support (13) a. The rotation axis (7) transmits its movement to the generator (4) through the gears (8) and (20) with the transmission belt or chain (9). The calculable wind speed is always theoretical in this type of machine. (as for other wind machines). In fact, it is necessary to take into account innumerable factors and frictions, the density of the air and other complex parameters, the load of the generator, etc. But the speed of rotation or angular speed will never be higher than the theoretical one.

In fase di calcolo stimato e' necessario tenere conto del rapporto di rotazione tra l'ingranaggio di trascinamento (8) e l'ingranaggio dell'alternatore (20). During the estimation phase it is necessary to take into account the rotation ratio between the driving gear (8) and the alternator gear (20).

FINALITÃ€' PREPOSTE AIMS IN CHARGE

Lo scopo dell'invenzione eâ€™ ricavare o produrre energia dal vento, con l'utilizzo di uno o piu' monotubi eolici orizzontali con valvole a vento e starter, avente dimensioni compatibili e minimo impatto ambientale con gli edifici o strutture circostanti. The purpose of the invention is to obtain or produce energy from the wind, with the use of one or more horizontal wind monotubes with wind valves and starters, having compatible dimensions and minimum environmental impact with the surrounding buildings or structures.

L'installazione e' particolarmente indicata in siti ove vi sia la possibilitÃ ' di occultare il gruppo meccanico e generatore di produzione, come seminterrati o sottotetti, capannoni e caseggiati industriali, ad ottenere la sola vista solo dei monotubi. Eâ€™ indicata ove non si voglia generare disturbo o rumore, essendo assolutamente silenziosa. Un ulteriore vantaggio, come per ogni macchina ad asse verticale, e' dato dal fatto che non vi Ã ̈ la necessitÃ dell'orientamento in direzione del vento, in quanto puÃ²' ricevere il vento da qualsiasi direzione. Altrettanto dicasi per i casi in cui i venti siano particolarmente forti, non necessita di regolazioni o sistemi di frenatura. L'impatto ambientale potrebbe essere altrettanto gradevole, in quanto il colore del monotubo puÃ²' essere deciso in funzione dell'ambiente circostante o dell'edificio sul quale viene installato. Le applicazioni possono essere innumerevoli, anche per pompaggio di acqua nel caso in cui si sostituisca l'alternatore o dinamo con una pompa idraulica. Anche l'applicazione come propulsore navale Ã ̈ contemplata. La manutenzione quasi nulla per la conduzione in esercizio di questa macchina Ã ̈ un altro vantaggio importante. The installation is particularly suitable in sites where there is the possibility of hiding the mechanical group and production generator, such as basements or attics, industrial buildings and sheds, to obtain only the view of the single pipes. It is indicated where you do not want to generate disturbance or noise, being absolutely silent. A further advantage, as with any vertical axis machine, is that there is no need for orientation in the direction of the wind, as it can receive the wind from any direction. The same applies to cases in which the winds are particularly strong, it does not require adjustments or braking systems. The environmental impact could be equally pleasant, as the color of the single pipe can be decided according to the surrounding environment or the building on which it is installed. The applications can be innumerable, even for pumping water if the alternator or dynamo is replaced with a hydraulic pump. Application as a naval thruster is also contemplated. The almost zero maintenance for running this machine is another important advantage.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI: BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS:

Fig. 1- Eâ€™ la rappresentazione completa della macchina â€œMonotubo eolico orizzontale con valvole a vento e starterâ€ , con Î“ indicazione di tutte le sue parti componenti, (vista prospettica) Fig. 1- It is the complete representation of the â € œHorizontal wind turbine with wind valves and starterâ € machine, with Î "indication of all its component parts, (perspective view)

Fig.2- Eâ€™ la rappresentazione prospettica del solo â€œMonotubo eolico orizzontale con valvole a vento e starterâ€ e di alcuni componenti del medesimo. Fig.2- This is the perspective representation of only the â € œHorizontal wind single tube with wind valves and starterâ € and of some of its components.

Fig.3- Eâ€™ la rappresentazione in pianta del â€œMonotubo eolico orizzontale con valvole a vento e starterâ€ Fig. 3- This is the plan representation of the â € œHorizontal wind single tube with wind valves and starterâ €

Claims

CLAIMS 1) "Horizontal Wind Monotube with Wind Valves and Starters" for the conversion of wind energy into electrical or mechanical energy, also used for the propulsion of vehicles or pumping of liquids, characterized by the use of a single tube arranged horizontally, having a it is a plurality of wind valves and integral with a perpendicular rotation axis or shaft and suitably connected to the energy production device or to the hydraulic pump. 2) "Horizontal Wind Monotube with Wind Valves and Starters" for the conversion of wind energy into electrical or mechanical energy, as per claim 1, characterized by the fact that said suitably shaped monotube is the element making up the thrust of the movement rotation and is equipped with a certain number of movable doors (15a, 15b, in Fig.1) here called wind valves and arranged horizontally. 3) "Horizontal Wind Monotube with Wind Valves and Starters" for the conversion of wind energy into electrical or mechanical energy. As per claim 1, 2, characterized by the fact that said monotube can have at the ends the inclined profile here called starter, perfected with angle from wind tunnel tests. 4) "Horizontal Wind Monotube with Wind Valves and Starters" for the conversion of wind energy into electrical or mechanical energy. As per claims 1,2,3, characterized by the fact that said monotube is arranged horizontally, but can be inclined and adapted for aesthetic and / or landscape reasons, without compromising its functioning. 5) "Horizontal Wind Monotube with Wind Valves and Starters" for. conversion of wind energy into electrical or mechanical energy as per claims 1, 2,3,4, characterized by the fact that said monotube can also be composed of several separate elements to obtain the rotation on the axis. 6) "Horizontal Wind Monotube with Wind Valves and Starters" for the conversion of wind energy into electrical or mechanical energy as per claims 1,2, 3, 4, 5, characterized by the fact that said monotube can be round, elliptical, square , rectangular to obtain the rotation around the axis due to the effect of the wind thrust. 7) "Horizontal Wind Monotube with Wind Valves and Starters" for the conversion of wind energy into electrical or mechanical energy as per. preceding claims, characterized in that said monotube has a certain number of separators or diaphragms, (indicated at n ° 10 in fig. 1) to trap the wind and increase its thrust. 8) Hâ € Horizontal Wind Monotube with Wind Valves and Starters ". As per the previous claims. Which specific name of the machine described above.