ITTV20080153A1 - WIND GENERATOR - Google Patents
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Description
TITOLO: GENERATORE EOLICO TITLE: WIND GENERATOR
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente domanda ha per oggetto generatore eolico. This application relates to a wind generator.
Oggigiorno è assai sentito il problema di produrre energia che non richieda l'impiego di fonti quali il carbone o il petrolio al fine di azzerare gli inquinamenti che l'uso di tali fonti genera nell'ambiente circostante. Nowadays there is a very strong problem of producing energy that does not require the use of sources such as coal or oil in order to eliminate the pollution that the use of these sources generates in the surrounding environment.
Si è quindi ipotizzato di generare energia sfruttando il vento: a tal fine sono note macchine eoliche che sono usualmente suddivise in generatori eolici ad asse verticale e generatori eolici ad asse orizzontale. I primi trovano uno scarso utilizzo a fronte della bassa resa energetica . It was therefore hypothesized to generate energy by exploiting the wind: for this purpose wind machines are known which are usually divided into vertical axis wind generators and horizontal axis wind generators. The former find little use in the face of low energy yield.
I secondi usualmente comprendono un rotore, mosso da predisposte pale, il quale è posto in cima ad una torre di supporto collocata in luoghi alti e ventilati, quali ad esempio cime di colline o in mare vicino alla costa. The latter usually comprise a rotor, moved by suitable blades, which is placed on top of a support tower located in high and ventilated places, such as for example the tops of hills or in the sea near the coast.
Esistono anche generatori che presentano le pale mobili, al fine di seguire l'inclinazione del vento così da mantenere costante la quantità di elettricità prodotta, oppure generatori a doppia elica al fine di raddoppiare la potenza elettrica prodotta . There are also generators that have moving blades, in order to follow the inclination of the wind so as to keep the amount of electricity produced constant, or double helix generators in order to double the electrical power produced.
Tali generatori richiedono però che vi sia una determinata velocità minima del vento ed utilizzano pale di notevole dimensioni. However, these generators require a certain minimum wind speed and use blades of considerable size.
Quando il vento raggiunge inoltre elevate velocità il generatore eolico viene usualmente bloccato per ragioni di sicurezza. When the wind also reaches high speeds, the wind generator is usually blocked for safety reasons.
Usualmente i generatori eolici di tipo noto presentano l'asse di rotazione delle pale orizzontale, tale caratteristica tecnica risultando il principale limite alla realizzazione di impianti molto grandi e ciò principalmente perché sarebbe necessario utilizzare rotori con diametri molto elevati e torri di altezze anche esse elevate. Known wind generators usually have a horizontal axis of rotation of the blades, this technical characteristic being the main limit to the construction of very large plants and this mainly because it would be necessary to use rotors with very large diameters and towers of high heights.
Questo richiede la realizzazione di fondazioni strutturalmente complesse e costose rimanendo comunque il problema di compensare le improvvise raffiche di vento forte. This requires the construction of structurally complex and expensive foundations while still remaining the problem of compensating for sudden gusts of strong wind.
Compito principale di quanto forma oggetto della presente domanda è quindi quello di risolvere i problemi tecnici evidenziati eliminando gli inconvenienti di cui alla tecnica nota citata e quindi escogitando un generatore eolico che presenti una potenza nominale elevata pur senza richiedere l'utilizzo di pale di notevoli dimensioni e di torri di elevata altezza. The main task of what is the subject of the present application is therefore to solve the technical problems highlighted by eliminating the drawbacks of the aforementioned known art and then devising a wind generator that has a high nominal power without requiring the use of large blades. and high-rise towers.
Nell'ambito del compito sopra esposto, un altro importante scopo è quello di realizzare un generatore eolico che non richieda particolari infrastrutture per la sua realizzazione ed in particolare complesse fondazioni. Within the scope of the aforementioned aim, another important object is to provide a wind generator which does not require particular infrastructures for its construction and in particular complex foundations.
Ancora un importante scopo è quello di realizzare un generatore eolico che possa essere realizzato anche in scala ridotta per un impiego, oltre che industriale, anche domestico, necessitando di spazi contenuti e necessitando anche di venti non particolarmente sostenuti. Another important object is to provide a wind generator which can also be made on a reduced scale for use, as well as industrial, also domestic, requiring limited spaces and also requiring winds that are not particularly sustained.
Non ultimo scopo è quello di realizzare un generatore eolico che presenti costi realizzativi contenuti rispetto a quelli di cui alla tecnica nota e che presenti una buona efficienza. Not least object is to provide a wind generator which has low manufacturing costs with respect to those of the known art and which has good efficiency.
Il compito e gli scopi sopra accennati, nonché altri che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da un generatore eolico che si caratterizza per il fatto di essere costituito da almeno una coppia di supporti, ciascuno per un albero ad asse verticale a cui sono calettate almeno due pulegge, circa parallele tra loro e girevoli, tra ciascuna di dette almeno due pulegge essendo interposta almeno una fune conformata ad anello, tra dette funi essendo perpendicolarmente associate, tramite mezzi per la interconnessione girevole, una pluralità di vele, ad almeno una di dette almeno due pulegge essendo associati mezzi per la conversione del moto rotatorio in energia elettrica . The aforementioned task and purposes, as well as others which will appear more clearly later, are achieved by a wind generator which is characterized by the fact that it consists of at least one pair of supports, each for a shaft with a vertical axis to which they are keyed. at least two pulleys, approximately parallel to each other and rotatable, between each of said at least two pulleys at least one ring-shaped rope being interposed, between said ropes being perpendicularly associated, by means of rotatable interconnection means, a plurality of sails, to at least one of said at least two pulleys being associated with means for converting the rotary motion into electrical energy.
Negli esempi di realizzazione che seguono, singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno in realtà essere intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione. In the following embodiments, single characteristics, reported in relation to specific examples, can actually be interchanged with other different characteristics, existing in other embodiments.
Inoltre è da notare che tutto quello che nel corso della procedura di ottenimento del brevetto si rivelasse essere già noto, si intende non essere rivendicato ed oggetto di stralcio (disclaimer) dalle rivendicazioni. Furthermore, it should be noted that everything that in the course of the procedure for obtaining the patent turns out to be already known, is intended not to be claimed and the subject of an excerpt (disclaimer) from the claims.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una particolare forma di realizzazione, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle tavole di disegni allegate in cui : Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the detailed description of a particular embodiment, illustrated by way of non-limiting example in the attached drawing tables in which:
la fig. 1 illustra, in una prima vista di tre quarti laterale, il dispositivo; fig. 1 shows, in a first three-quarter side view, the device;
la fig. 2 illustra, in una vista dall’alto, il generatore ; fig. 2 illustrates, in a top view, the generator;
la fig. 3 illustra, in un particolare, una estremità del generatore; fig. 3 shows, in a detail, one end of the generator;
la fig. 4 illustra, in un particolare, l’altra estremità del generatore; fig. 4 illustrates, in a detail, the other end of the generator;
la fig. 5 illustra il generatore in un particolare; fig. 5 illustrates the generator in a detail;
la fig. 6 illustra, in una vista dall’alto, una estremità del generatore; fig. 6 illustrates, in a top view, one end of the generator;
la fig. 7 illustra il generatore in una vista laterale schematizzata. fig. 7 shows the generator in a schematic side view.
Con riferimento alle figure precedentemente citate, si è indicato con il numero 1 un generatore eolico il quale risulta essere costituito da almeno una coppia di supporti, indicati con i numeri 2a e 2b, presentanti una conformazione essenzialmente ad U, dalla cui base 3 sporgono, da parte opposta alle ali, indicate con i numeri 4a, 4b, 4c e 4d, due prime coppie di alette 5a, 5b, 5c e 5d; queste ultime sono fulcrate, mediante predisposti primi perni 6a, 6b, 6c e 6d in corrispondenza di due coppie di seconde alette 7a, 7b, 7c e 7d a loro volta sporgenti perpendicolarmente da una coppia di pali 8a e 8b. With reference to the aforementioned figures, the number 1 indicates a wind generator which is constituted by at least one pair of supports, indicated with the numbers 2a and 2b, having an essentially U-shaped conformation, from whose base 3 protrude, on the opposite side to the wings, indicated by the numbers 4a, 4b, 4c and 4d, two first pairs of fins 5a, 5b, 5c and 5d; the latter are pivoted, by means of pre-arranged first pins 6a, 6b, 6c and 6d, in correspondence with two pairs of second fins 7a, 7b, 7c and 7d which in turn protrude perpendicularly from a pair of poles 8a and 8b.
Alternativamente il numero dei supporti può essere superiore a due, ad esempio essere in numero di tre per disporre di una soluzione che in pianta assume una disposizione triangolare (o poligonale) per prendere il vento da tre (o più) direzioni o per avere dei supporti intermedi per campate lunghe al fine di scaricare il peso e la forza del vento. Alternatively, the number of supports can be greater than two, for example three to have a solution that assumes a triangular (or polygonal) layout in plan to take the wind from three (or more) directions or to have supports intermediates for long spans in order to unload the weight and force of the wind.
Ai supporti 2a e 2b è quindi consentito di girare a bandiera rispetto ai pali 8a e 8b. The supports 2a and 2b are therefore allowed to turn flag with respect to the posts 8a and 8b.
A ciascuno di questi ultimi può essere vantaggiosamente consentito di inclinarsi di un angolo A rispetto alla verticale e su di un piano passante perpendicolarmente alla superficie da cui sporgono le coppie di seconde alette. Each of the latter can advantageously be allowed to incline at an angle A with respect to the vertical and on a plane passing perpendicular to the surface from which the pairs of second fins protrude.
Ciascuno dei pali 8a e 8b può presentare infatti una estremità inferiore 9 arcuata che insiste su una controsagomata sede 10 ricavata tra due coppie di spalle lla,llb, Ile e lld sporgenti da una coppia di basamenti 12a e 12b e giacenti su piani paralleli. Each of the poles 8a and 8b can in fact have an arched lower end 9 which insists on a counter-shaped seat 10 formed between two pairs of shoulders 11a, 11b, 11e and 11d projecting from a pair of bases 12a and 12b and lying on parallel planes.
La connessione girevole è ottenuta mediante secondi perni 13a e 13b disposti secondo un asse perpendicolare a quello dei primi perni 6a, 6b, 6c e 6d. Alla estremità superiore 14 di ciascun palo è associato un tirante 15a, 15b per la regolazione, fissa o dinamica, della angolazione dei pali 8a e 8b. The rotatable connection is obtained by means of second pins 13a and 13b arranged along an axis perpendicular to that of the first pins 6a, 6b, 6c and 6d. A tie rod 15a, 15b is associated with the upper end 14 of each pole for fixed or dynamic adjustment of the angle of the poles 8a and 8b.
Tra le estremità libere di ciascuna delle coppie di ali 4a, 4b e 4c, 4d è interposto girevolmente un albero, 16a e 16b, con asse parallelo a quello dei pali 8a e 8b e sostanzialmente verticale rispetto al suolo, a cui sono calettate, in prossimità delle estremità di incernieramento alle ali, almeno due coppie di pulegge 17a, 17b e 17c, 17d, di opportuno diametro . A shaft 16a and 16b is rotatably interposed between the free ends of each of the pairs of wings 4a, 4b and 4c, 4d, with an axis parallel to that of the poles 8a and 8b and substantially vertical with respect to the ground, to which they are keyed, in proximity of the hinging ends to the wings, at least two pairs of pulleys 17a, 17b and 17c, 17d, of suitable diameter.
Le pulegge potranno essere in numero superiore a due. The pulleys can be more than two.
Tra le gole di ciascuna di dette almeno due coppie di pulegge 17a, 17b e 17c, 17d è interposta almeno una fune, 18a, 18b, conformata ad anello e quindi a conformazione chiusa. Between the grooves of each of said at least two pairs of pulleys 17a, 17b and 17c, 17d there is interposed at least one rope, 18a, 18b, shaped like a ring and therefore with a closed conformation.
Per evitare lo scarrucolamento delle funi sono presenti vantaggiosamente almeno due coppie di rulli (19a,19b) e (19c,19d) i quali presentano una superficie volvente a contatto con le funi ed un asse di supporto (20a,20b) e (20c,20d) sporgente lateralmente (a coppie da parte opposta) in prossimità delle estremità libere delle ali (4a,4b) e (4c,4d) ad una distanza dall'asse di incernieramento degli alberi (16a,16b) superiore alla misura del diametro delle pulegge. To prevent the ropes from unloading there are advantageously at least two pairs of rollers (19a, 19b) and (19c, 19d) which have a rolling surface in contact with the ropes and a support axis (20a, 20b) and (20c, 20d) protruding laterally (in pairs on the opposite side) near the free ends of the wings (4a, 4b) and (4c, 4d) at a distance from the pivot axis of the shafts (16a, 16b) greater than the measurement of the diameter of the pulleys.
Tra dette funi 18a, 18b sono perpendicolarmente associate, tramite mezzi per la interconnessione girevole, una pluralità di vele 21 . A plurality of sails 21 are perpendicularly associated between said ropes 18a, 18b by means of rotatable interconnection means.
Tali mezzi per l’interconnessione girevole comprendono una pluralità di coppie di pinze 22a e 22b atte ad ancorarsi ad una prima estremità 23 a ciascuna fune; ciascuna di dette pinze sporge perpendicolarmente da ciascuna di dette funi e presenta ad una seconda estremità 24 una sede per la connessione fissa di un alberino 25. These means for the rotatable interconnection comprise a plurality of pairs of pincers 22a and 22b suitable for anchoring to a first end 23 to each cable; each of said pincers protrudes perpendicularly from each of said ropes and has at a second end 24 a seat for the fixed connection of a shaft 25.
Su ciascun alberino 25 è girevolmente associata, in prossimità di ciascuna seconda estremità 24 di ogni alberino 25, una boccola 26a, 2 6b a cui è vincolata la estremità di un cordino 27 elastico all’altra estremità vincolato ad un angolo di un primo lato longitudinale 28 di una vela 21. On each spindle 25 there is rotatably associated, near each second end 24 of each spindle 25, a bushing 26a, 2 6b to which the end of an elastic cord 27 is constrained at the other end constrained to an angle of a first longitudinal side 28 of a sail 21.
Il secondo lato longitudinale 29 della precedente vela 21 è associato, con libertà di girare, all’alberino 25 attiguo (ad esempio avvolto ad esso) in modo che la vela 21 possa raccogliere il vento proveniente secondo un asse ad essa circa perpendicolare. The second longitudinal side 29 of the previous sail 21 is associated, with freedom to turn, to the adjacent shaft 25 (for example wrapped to it) so that the sail 21 can collect the wind coming according to an axis approximately perpendicular to it.
La connessione girevole all'alberino 25 sia degli angoli del primo lato longitudinale 28 che del secondo lato longitudinale 29 di ciascuna vela 21 permette alla stessa di poter raccogliere il vento in entrambe le posizioni che assume rispetto al piano di incidenza del vento, a seconda quindi che si trovi a percorrere l'uno o l'altro lato dell'anello formato della fune. The pivoting connection to the shaft 25 of both the angles of the first longitudinal side 28 and the second longitudinal side 29 of each sail 21 allows it to be able to collect the wind in both positions it assumes with respect to the plane of incidence of the wind, depending therefore that it runs along one or the other side of the loop formed by the rope.
Ad almeno una di dette due pulegge sono associati mezzi per la conversione del moto rotatorio in energia elettrica, detti mezzi essendo costituiti da una carrucola 30, resa solidale in rotazione all'albero 16a o 16b in prossimità del punto di calettamento di una delle pulegge, da parte opposta alla rispettiva ala del supporto . Associated with at least one of said two pulleys are means for converting the rotary motion into electrical energy, said means being constituted by a pulley 30, made integral in rotation to the shaft 16a or 16b near the keying point of one of the pulleys, on the opposite side to the respective wing of the support.
Con tale carrucola coopera una fascia 31 che interessa il pignone di un moltiplicatore di giri 32 collegato ad un alternatore 33 a sua volta elettricamente connesso a altri dispositivi ad esempio per la interconnessione ad una rete locale controllata elettronicamente utilizzando quindi ad esempio un convertitore di corrente alternata a frequenza variabile in corrente contìnua successivamente convertita in corrente alternata ma con frequenza uguale a quella della rete e quindi, dopo il filtraggio, essere immessa nella rete attraverso un predisposto quadro elettrico e/o contatore. A band 31 which affects the pinion of a speed multiplier 32 connected to an alternator 33 in turn electrically connected to other devices, for example for interconnection to an electronically controlled local network, therefore using for example an alternating current converter cooperates with this pulley. variable frequency into direct current subsequently converted into alternating current but with the same frequency as that of the network and then, after filtering, be fed into the network through a suitable electrical panel and / or meter.
L'utilizzo è quindi il seguente: installati i pali ed i relativi supporti, secondo il voluto numero e la voluta disposizione così che possano prendere il vento secondo il voluto angolo di incidenza, verranno associati tra questi ultimi gli alberi con calettate il voluto numero di pulegge e quindi il voluto numero di funi ed i relativi mezzi per la conversione del moto rotatorio in energia elettrica, basterà associare alle funi e agli alberini le vele, opportunamente distanziate tra loro e quindi nel voluto numero e nella voluta dimensione. The use is therefore as follows: installed the poles and the relative supports, according to the desired number and the desired arrangement so that they can take the wind according to the desired angle of incidence, the trees with keyed the desired number of pulleys and therefore the desired number of ropes and the relative means for converting the rotary motion into electrical energy, it will be sufficient to associate the sails to the ropes and the shafts, suitably spaced apart and therefore in the desired number and in the desired size.
Così la distanza tra le coppie di funi potrà essere la più pertinente, a seconda delle esigenze . Thus the distance between the pairs of ropes can be the most pertinent, depending on the needs.
I pali verranno eventualmente inclinati del voluto angolo A in modo che tengano conto dell'angolo di incidenza che possono avere le funi rispetto alle pulegge, in modo che tale incidenza avvenga preferibilmente secondo un asse ortogonale, come illustrato in figura 7. The poles will eventually be inclined by the desired angle A so that they take into account the angle of incidence that the ropes may have with respect to the pulleys, so that this incidence preferably occurs along an orthogonal axis, as illustrated in figure 7.
II vento gonfierà quindi le vele che cominceranno a percorrere un percorso rotativo a velocità sostenuta venendo quindi il moto convertito in energìa in entrambi i casi. The wind will then inflate the sails which will begin to travel along a rotating path at high speed, thus the motion being converted into energy in both cases.
La interconnessione girevole delle vele agli alberini 25 e la presenza dei cordini 27 elastici permette alle vele stesse di prendere il vento in modo ottimale in entrambi i piani, paralleli tra loro, di giacitura in uscita ed in ingresso alle pulegge; nel tratto in cui le funi interessano la parte arcuata delle pulegge attigua ai pali, si ha che il cordino si contrae richiamando la vela la quale si affloscia estremamente all'area definita dalle pulegge per poi ruotare sull 'alberino 25 e riprendere il vento. The revolving interconnection of the sails to the masts 25 and the presence of the elastic cords 27 allows the sails themselves to catch the wind in an optimal way in both planes, parallel to each other, of lying at the exit and at the entrance to the pulleys; in the section in which the ropes affect the arched part of the pulleys adjacent to the poles, the cord contracts, recalling the sail which collapses extremely to the area defined by the pulleys and then rotates on the shaft 25 and resumes the wind.
Si è così constatato come il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi prefissati, essendosi escogitato un generatore eolico che permette di generare energia senza richiedere l'utilizzo di pale di notevoli dimensioni e di torri di elevata altezza così da poter essere utilizzato senza la necessità di complesse fondazioni e spazi molto elevati. It has thus been found that the invention has achieved the intended aim and objects, a wind generator having been devised which allows energy to be generated without requiring the use of blades of considerable size and high-height towers so as to be used without the need of complex foundations and very high spaces.
Inoltre il generatore eolico così ottenuto presenta una buona efficienza, la sua conformazione risultando stabile nel senso che risente poco delle turbolenze. Furthermore, the wind generator thus obtained has a good efficiency, its conformation being stable in the sense that it is not affected by turbulence.
L'energia prodotta dipenderà oltre che dalla forza del vento dalla dimensione delle pulegge e dal numero di vele utilizzate. The energy produced will depend not only on the strength of the wind, but also on the size of the pulleys and the number of sails used.
Naturalmente il trovato è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del medesimo concetto inventivo. The invention is naturally susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the same inventive concept.
Naturalmente i materiali impiegati nonché le dimensioni costituenti i singoli componenti il trovato potranno essere più pertinenti a seconda delle specifiche esigenze. I diversi mezzi per effettuare certe differenti funzioni non dovranno certamente coesistere solo nella forma di realizzazione illustrata, ma potranno essere di per sé presenti in molte forme di realizzazione, anche non illustrate. The materials used, as well as the dimensions that constitute the individual components of the invention, may of course be more pertinent according to specific requirements. The different means for carrying out certain different functions will certainly not have to coexist only in the illustrated embodiment, but may be present per se in many embodiments, even those not illustrated.
Le caratteristiche indicate come vantaggiose, opportune o simili, possono anche mancare od essere sostituite da equivalenti. The characteristics indicated as advantageous, convenient or the like may also be missing or be replaced by equivalents.
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