ITTO20110658A1

ITTO20110658A1 - Turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento.

Info

Publication number: ITTO20110658A1
Application number: IT000658A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Bussolino
Original assignee: Shiftplus Di Bussolino Giuseppe
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2011-10-20

Description

Descrizione dellâ€™Invenzione Industriale avente per titolo:

â€œTURBINA TANGENZIALE DI GENERAZIONE ELETTRICA DA UN FLUIDO IN MOVIMENTOâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento.

Ãˆ ormai noto che la continua crescita di domanda di energia da parte della societÃ moderna, e principalmente da parte delle societÃ industriali piÃ¹ avanzate, la sempre piÃ¹ limitata disponibilitÃ di combustibili fossili per lâ€™alimentazione delle tradizionali centrali termoelettriche e lâ€™accresciuta sensibilitÃ della popolazione verso il problema dell'immissione in atmosfera di anidride carbonica e di altri gas aventi effetti negativi sul clima abbiano condotto alla ricerca ed utilizzo di nuove fonti energetiche con il progressivo abbandono delle sorgenti di energia di tipo tradizionale a favore delle fonti rinnovabili, cioÃ ̈ non dipendenti da fonti che richiedono tempi molto lunghi per rigenerarsi e quindi considerate esauribili. Le fonti rinnovabili di energia, oltre quindi a rinnovare la loro disponibilitÃ in tempi estremamente brevi, producono a seguito del loro utilizzo un inquinamento ambientale del tutto trascurabile.

In tale ottica, la tecnica si Ã ̈ quindi mossa negli ultimi anni per proporre soluzioni che permettano di sfruttare in modo efficiente e piÃ¹ capillare le fonti rinnovabili a disposizione. In particolare, si Ã ̈ anche fatto allâ€™utilizzo dellâ€™energia proponendo sistemi che consentano di convertire lâ€™energia cinetica del un fluido in movimento dellâ€™acqua in energia elettrica come quelli, per esempio, descritti in CN2766056, DE102009017712, CN101776034, US2009045632, WO2007086750, CN101858297, KR20060008305, DE102009005515, CA2681992, WO2007071161, US2010150716, WO2010111259.

I sistemi noti risultano perÃ² particolarmente complessi ed invasivi: in particolare, i sistemi che prevedono la generazione di energia elettrica da un fluido in movimento, come per esempio un fiume, una corrente idrica o un fluido accelerato allâ€™interno di una condotta forzata, prevedono lâ€™impiego di apposite giranti che devono e possono essere immerse solo parzialmente allâ€™interno di tale fluido per trasformarne lâ€™energia cinetica in energia meccanica. La tecnica propone inoltre turbine tangenziali che possono essere completamente immerse nel fluido in movimento: un esempio di tali turbine Ã ̈ descritto in US2010221106. Tale turbina comprende una girante composta da un mozzo al quale Ã ̈ articolata una pluralitÃ di pale, tali pali essendo mobili durante la rotazione del mozzo stesso tra una prima posizione di massimo ingombro idrodinamico quando esse si trovano, durante la rivoluzione di tale mozzo, in favore di corrente, ed una posizione di minimo ingombro idrodinamico quando esse si trovano controcorrente corrente e limitare quindi la loro resistenza offerta al fluido alla rotazione della girante stessa. In tale girante, le pale sono perÃ² rigide e comandate nel loro movimento da un complesso sistema meccanico: esse presentano inoltre una elevata inerzia alla loro movimentazione e poco si adattano a diverse condizioni di portata e/o velocitÃ del fluido in cui sono immerse, riducendo di conseguenza lâ€™efficienza complessiva della relativa turbina.

Scopo della presente invenzione Ã ̈ quindi quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo una turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento alternativa dotata di almeno una girante comprendente una pluralitÃ di pale flessibili tali da offrire, durante la rotazione del mozzo, il massimo ingombro idrodinamico quando di trovano in favore di corrente, ed il minimo ingombro idrodinamico quando si trovano controcorrente.

Inoltre, uno scopo della presente invenzione Ã ̈ quello di fornire una turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento nella quale ciascuna delle pale flessibili per conferire alla pala stessa forme e profili diversi in funzione della portata e/o della velocitÃ di tale fluido in cui tale girante Ã ̈ completamente immersa, permettendo quindi a ciascuna di tali pale di adattarsi in tempo reale e dinamicamente a diverse condizioni di lavoro.

Un altro scopo della presente invenzione Ã ̈ quello di fornire una turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento nella quale ciascuna delle pale flessibili Ã ̈ composta da una pluralitÃ di listelli mutuamente articolati.

Un altro scopo della presente invenzione Ã ̈ quello di fornire una turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento di semplice e pratica realizzazione, facilmente trasportabile ed installabile, e di ridotto impatto ambientale e paesaggistico, in quanto completamente immergibile nel fluido in movimento.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi dellâ€™invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con una turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento come quella descritta nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano lâ€™oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

RisulterÃ immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalitÃ equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verrÃ meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la FIG. 1 mostra una vista in prospettiva laterale di una realizzazione preferita del turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento secondo la presente invenzione in una sua posizione di funzionamento;

- la FIG. 2 mostra unâ€™altra vista in prospettiva laterale della turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento della FIG. 1; - la FIG. 3 mostra unâ€™altra vista in prospettiva laterale della turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento in una posizione di funzionamento.

Facendo riferimento alle Figure Ã ̈ possibile notare che la turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento secondo la presente invenzione comprende almeno una girante 1 avente almeno un piano di rotazione disposto in una posizione sostanzialmente parallela alla direzione di scorrimento F di tale fluido in movimento e tale girante 1 avente asse di rotazione disposto in una posizione sostanzialmente perpendicolare a tale direzione di scorrimento F del fluido in movimento. In particolare, tale girante 1 Ã ̈ composta da almeno un mozzo centrale 3 al quale Ã ̈ connessa radialmente una pluralitÃ di pale flessibili 5, ciascuna di tale pale 5 essendo atta a dispiegarsi per assumere una posizione di resistenza idrodinamica quando si trova in favore di corrente portando, di conseguenza, in rotazione R la girante 1 intorno al proprio asse di rotazione, e ad assumere una posizione di minima resistenza idrodinamica flettendosi intorno al mozzo 3 quando si trova controcorrente per non ostacolare la rotazione R della girante 1.

Ovviamente, ciascuna pala flessibile 5 puÃ² essere realizzata in un qualsiasi materiale flessibile, per esempio plastici, adeguato allo scopo della presente invenzione.

In una loro realizzazione preferita, ciascuna di tali pale flessibili 5 Ã ̈ di tipo articolato ed Ã ̈ composta da una pluralitÃ di listelli 7 interposti tra tale mozzo 3 ed almeno un listello di estremitÃ 9, ciascuno di tali listelli 7, 9 essendo connesso in modo articolato ad almeno un tale listello 7 adiacente.

In particolare, tali listelli 7, 9 sono mutuamente articolati lungo un bordo rispettivo sostanzialmente parallelo allâ€™asse di rotazione del mozzo centrale 3, per esempio mediante lâ€™interposizione di un cinematismo a cerniera 13 come illustrato nella FIG. 3.

CosÃ¬ come Ã ̈ possibile notare con chiarezza dalle Figure, quando la girante 1 Ã ̈ posta completamente in immersione in un fluido in movimento ed Ã ̈ investita da almeno un flusso di tale fluido in movimento secondo una direzione di scorrimento indicata esemplificativamente nella FIG. 1 dalla freccia F, essa presenta ciclicamente durante la propria rotazione R e radialmente almeno alcune pale flessibili 5 in una posizione relativamente in favore di corrente (indicata da un primo flusso F1 componente il flusso F) ed almeno alcune pale flessibili 5 in una posizione relativamente controcorrente (indicata da un secondo flusso F2 componente il flusso F): la natura flessibile o articolata delle pale 5 consente quindi alla energia cinetica del primo flusso F1 di portare le pale 5 stesse che si trovano in favore di corrente a dispiegarsi assumendo una posizione di resistenza idrodinamica portando, di conseguenza, in rotazione R la girante 1 intorno al proprio asse di rotazione, mentre alla energia cinetica del secondo flusso F2 di portare le pale 5 stesse che si trovano controcorrente a flettersi intorno al mozzo 3 assumendo una posizione di minima resistenza idrodinamica che non ostacoli la rotazione R della girante 1.

Al fine di impedire che le pale flessibili 5 che si trovano in favore di corrente subiscano un eccessivo dispiegamento a causa, per esempio, di elevati valori di energia cinetica del primo flusso F1, che ridurrebbe lâ€™efficienza della girante 1, Ã ̈ possibile prevedere che ciascuna pala flessibile 5 sia dotata di almeno un fondo corsa che le impedisca un dispiegamento oltre ad una forma ritenuta limite per il rendimento della turbina secondo la presente invenzione. In alternativa, Ã ̈ possibile prevedere che, allo stesso fine, ciascuna pala flessibile 5 sia connessa ad almeno una pala precedente ed ad almeno una pala successiva mediante lâ€™interposizione di almeno un mezzo di collegamento flessibile costituito, per esempio, da almeno un cavo di connessione 11. In alternativa, cosÃ¬ come Ã ̈ possibile notare in particolare nella FIG. 3, nel caso in cui le pale flessibili 5 siano composte dalla pluralitÃ di listelli 7, ciascuna pala 5 che si trova in favore di corrente Ã ̈ impedita da tale eccessivo dispiegamento dalla vicendevole battuta dei bordi adiacenti sostanzialmente paralleli allâ€™asse di rotazione del mozzo centrale 3 di ciascun listello 7 lâ€™uno contro lâ€™altro.

In aggiunta, tali mezzi di collegamento, ed in particolare tali cavi di connessione 11, contribuiscono a mantenere radialmente aderenti al mozzo 3 le pale flessibili 5 che si trovano controcorrente grazie alle trazioni su tali cavi 11 effettuate dalle pale flessibili 5 che si trovano, invece, in favore di corrente.

In una realizzazione possibile della turbina secondo la presente invenzione, la girante 1 Ã ̈ collegata ad un mezzo di generazione di energia elettrica, come per esempio un generatore in sÃ© sostanzialmente noto nella tecnica, atto a trasformare lâ€™energia meccanica trasmessa dalla rotazione R della girante 1 in energia elettrica. Ovviamente, la girante 1 puÃ² essere connessa direttamente al generatore, per esempio mediante un albero rotante solidale al mozzo centrale 3, oppure puÃ² essere collegato a tale generatore mediante almeno un opportuno mezzo o catena cinematica di trasmissione del moto come, per esempio, una cinghia dentata, una catena, una cascata di ingranaggi, eccâ€¦.

Si sono descritte alcune forme preferite di attuazione dellâ€™invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nellâ€™ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Turbina tangenziale di generazione elettrica da un fluido in movimento comprendente almeno una girante (1) avente almeno un piano di rotazione disposto in una posizione sostanzialmente parallela ad una direzione di scorrimento (F; F1, F2) di detto fluido in movimento e detta girante (1) avente asse di rotazione disposto in una posizione sostanzialmente perpendicolare a detta direzione di scorrimento (F; F1, F2) di detto fluido in movimento, caratterizzata dal fatto che detta girante (1) Ã ̈ composta da almeno un mozzo centrale (3) al quale Ã ̈ connessa radialmente una pluralitÃ di pale flessibili (5), ciascuna di dette pale (5) essendo atta a dispiegarsi per assumere una posizione di resistenza idrodinamica quando si trova in favore di corrente portando, di conseguenza, in rotazione (R) detta girante (1) intorno a detto asse di rotazione, e ad assumere una posizione di minima resistenza idrodinamica flettendosi intorno a detto mozzo (3) quando si trova controcorrente per non ostacolare detta rotazione (R) di detta girante (1).
2. Turbina tangenziale secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ciascuna di dette pale flessibili (5) Ã ̈ composta da una pluralitÃ di listelli (7) interposti tra detto mozzo (3) ed almeno un listello di estremitÃ (9), ciascuno di detti listelli (7, 9) essendo connesso in modo articolato ad almeno un detto listello (7) adiacente.
3. Turbina tangenziale secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti listelli (7, 9) sono mutuamente articolati lungo un bordo rispettivo sostanzialmente parallelo a detto asse di rotazione di detto mozzo centrale (3).
4. Turbina tangenziale secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ciascuna detta pala flessibile (5) Ã ̈ connessa ad almeno una detta pala precedente e ad almeno una detta pala successiva mediante lâ€™interposizione di almeno un mezzo di collegamento flessibile.
5. Turbina tangenziale secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detto mezzo di collegamento flessibile Ã ̈ costituito da almeno un cavo di connessione (11).
6. Turbina tangenziale secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta girante (1) Ã ̈ collegata ad un mezzo di generazione di energia elettrica atto a trasformare lâ€™energia meccanica trasmessa da una rotazione (R) di detta girante (1) in energia elettrica.