ITUB20154692A1 - Turbina eolica. - Google Patents

Description

TURBINA EOLICA

La presente invenzione riguarda una turbina eolica.

Più dettagliatamente, l'invenzione qui proposta concerne una turbina eolica avente una struttura continuamente variabile durante il relativo funzionamento, secondo le specifiche condizioni del vento.

Sono attualmente note svariate soluzioni di turbine eoliche aventi, ciascuna, una particolare geometria delle relative superfici palari, che rimane fissa durante l'operatività della stessa turbina eolica.

Nelle soluzioni note non è pertanto previsto che le pale possano muoversi rispetto al relativo telaio di supporto durante il movimento rotatorio della turbina eolica.

Tale condizione di non mobilità delle pale rispetto al telaio determina inevitabilmente, in ogni caso, dei cali prestazionali a prescindere dalla specifica forma delle pale e dalle particolari condizioni del vento.

Infatti, nonostante siano state sviluppate pale dalle forme più disparate nel tentativo di massimizzare il rendimento delle turbine eoliche, non è stato sino ad oggi possibile andare oltre una determinata soglia di rendimento, eliminando le inefficienze proprie delle turbine eoliche a struttura fissa.

Alla luce di quanto sopra, è, pertanto, scopo della presente invenzione quello di fornire una turbina eolica che abbia una struttura tale da ottenere elevati valori di rendimento, anche a bassi regimi di vento.

Un altro scopo dell'invenzione è quello di fornire una turbina eolica che sia di semplice fabbricazione.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una turbina eolica che sia relativamente economica in relazione ai risultati tecnici con essa praticamente raggiunti.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione una turbina eolica comprendente; un albero diretto secondo un predeterminato asse; almeno una struttura di pala collegata a detto albero girevolmente attorno a detto predeterminato asse, in detta struttura di pala essendo formata almeno una apertura; almeno una aletta accoppiata in modo oscillante a detta almeno una struttura di pala in corrispondenza di detta almeno una apertura; un elemento di battuta per interrompere l'oscillazione di detta almeno una aletta quando detta almeno una aletta è disposta in modo da chiudere sostanzialmente detta almeno una apertura; in modo tale che, dipendentemente dalla posizione di detta almeno una struttura di pala rispetto al flusso del vento, detta almeno una aletta assuma una configurazione chiusa, in cui detta almeno una apertura è sostanzialmente otturata da detta almeno una aletta, quando detto elemento di battuta agisce su detta almeno una aletta, o una configurazione aperta in cui detta almeno una apertura è lasciata parzialmente o completamente libera da detta almeno una aletta, quando detto elemento di battuta non influenza detta almeno una aletta.

Ulteriormente secondo l'invenzione, detta almeno una aletta può essere girevole attorno ad un asse di rotazione sostanzialmente ortogonale a detto predeterminato asse.

Ancora secondo l'invenzione, detta almeno una aletta può essere collegata a detta almeno una struttura di pala in corrispondenza di almeno una porzione superiore di detta almeno una aletta.

Vantaggiosamente secondo l'invenzione, detta turbina eolica può comprendere un ulteriore elemento di battuta per interrompere l'oscillazione di detta almeno una aletta quando detta almeno una apertura è lasciata parzialmente o completamente libera da detta almeno una aletta.

Preferibilmente secondo l'invenzione, detto elemento di battuta e detto ulteriore elemento di battuta possono essere configurati in modo tale che detta oscillazione avvenga in un intervallo compreso tra 0° e 180°.

Ulteriormente secondo l'invenzione, detta turbina eolica può comprendere una pluralità di alette girevoli nello stesso senso di rotazione, e detta struttura di pala può comprendere una griglia dove è ricavata una pluralità di aperture, in ciascuna delle quali è disposta una aletta.

Vantaggiosamente secondo l'invenzione, detta struttura di pala può comprendere una prima porzione orientata sostanzialmente radialmente rispetto a detto albero e una seconda porzione collegata, secondo un predeterminato angolo, ad una parte distale di detta prima porzione rispetto a detto albero.

Preferibilmente secondo l'invenzione, detta struttura di pala può comprendere una terza porzione collegata, secondo un predeterminato angolo, ad una parte prossimale di detta prima porzione rispetto a detto albero.

Ulteriormente secondo l'invenzione, dette seconda porzione e terza porzione possono essere disposte nella stessa parte rispetto ad un piano passante per detto predeterminato asse.

La presente invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, secondo le sue preferite forme di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica di una turbina eolica secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

la figura 2 è una vista in pianta della turbina eolica mostrata nella figura 1;

la figura 3 è una vista prospettica di una turbina eolica in una seconda forma di realizzazione della presente invenzione;

la figura 4 è una vista in pianta della turbina eolica mostrata nella figura 3;

la figura 5 è una vista di dettaglio di un'aletta mobile di una turbina eolica secondo la presente invenzione, in una posizione di apertura; e

la figura 6 è una vista di dettaglio di un'aletta mobile di una turbina eolica secondo la presente invenzione, in una posizione di chiusura-Nelle varie figure le parti simili verranno indicate con gli stessi riferimenti numerici.

Facendo riferimento alle figure 1 e 2, con il riferimento numerico 1 è indicata una turbina eolica ad asse di rotazione verticale.

La turbina eolica 1 prevede un telaio di supporto 2 che comprende una base di appoggio 3 alla quale è collegato, in modo girevole, un albero di rotazione 4 diretto secondo un asse di rotazione A.

All'albero di rotazione 4 sono fissati cinque pannelli 5 mediante due rispettivi bracci di collegamento 6,

Ciascun pannello 5 è formato da una griglia 7 composta da una pluralità di montanti 8 e traversi 9, a sezione sostanzialmente circolare e ortogonalmente fissati tra loro, a formare una pluralità di riquadri 10 quadrati o rettangolari disposti affiancati tra loro in direzione verticale e orizzontale e definenti, ciascuno, internamente, una apertura IOa.

Sulla porzione di traverso 9 superiore di ciascun riquadro 10 è montata una rispettiva aletta 11 mobile, in modo tale che le alette 11 di ciascun pannello 5 siano rivolte verso il retro del pannello 5 disposto frontalmente ad esso.

Ciascuna aletta 11 presenta una forma sostanzialmente quadrata o rettangolare con due appendici superiori 12 curve configurate in modo tale da abbracciare la suddetta porzione di traverso 9 superiore, così che l'aletta 11 possa ruotare rispetto al traverso 9 su cui è montata.

In particolare, ciascuna aletta 11 ha un'altezza maggiore alla distanza tra due traversi 9 adiacenti in modo tale che detta aletta 11, ruotando verso il basso, vada ad impattare con quella sottostante, nel caso vi sia, oppure con la porzione di traverso 9 inferiore del relativo riquadro 10 (cfr. figura 6).

Inoltre, ciascuna aletta 11 presenta, in una rispettiva porzione sommitale, una o più zone di battuta laterali tali che, quando l'aletta 11 raggiunge un certo grado di rotazione verso l'alto, vadano in battuta con uno o entrambi i montanti 8 retrostanti posti in corrispondenza dei lati di detta aletta 11 {cfr. figura 5).

Pertanto, ciascuna aletta 11 risulta di fatto mobile in rotazione, ovvero oscillante, tra una posizione inferiore di chiusura {cfr. figura 6), in cui è in battuta con l'aletta sottostante o con il traverso 9 inferiore, e una posizione superiore di apertura {cfr, figura 5), in cui detta una o più zone di battuta laterali dell'aletta sono in battuta con i montanti 8 posti in corrispondenza dei rispettivi lati.

Preferibilmente, per agevolare il movimento di ciascuna aletta 11 tra la relativa posizione inferiore di chiusura e la posizione superiore di apertura, la distanza angolare tra tali posizioni è uguale o inferiore a 180°.

Facendo ora riferimento alle figure 3 e 4, in esse è mostrata una turbina eolica 1' secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione.

Anche la turbina eolica 1' comprende un telaio di supporto 2' avente una base di appoggio 3' alla quale è collegato, in modo girevole, un albero di rotazione 4' diretto secondo un asse di rotazione A'.

All'albero di rotazione 4' sono fissati cinque gruppi di pannelli 5' mediante due rispettivi bracci di collegamento 6'.

Ciascun gruppo di pannelli 5' è sostanzialmente formato da un pannello centrale 5a', un primo pannello laterale 5b' e un secondo pannello laterale 5c' fissati, rispettivamente, ai lati di detto pannello centrale 5a' secondo determinate angolazioni.

Il pannello centrale 5a', il primo pannello laterale 5b' e il secondo pannello laterale 5c' sono anche in questo caso formati, ciascuno, da una griglia 7' composta da una pluralità di montanti 8' e traversi 9', a sezione sostanzialmente circolare e reciprocamente ortogonali, a formare una pluralità di riquadri 10' definenti ciascuno, al proprio interno, una rispettiva apertura 10a'.

Inoltre, in ciascun riquadro 10' è montata, in modo girevole, un'aletta 11' configurata come descritto sopra in relazione alla turbina eolica 1 secondo la prima forma di realizzazione dell'invenzione.

Per spiegare il funzionamento delle turbine eoliche 1, 1' sopra descritte, si ipotizzi di porre la base 3, 3' della turbina eolica 1, 1' su un piano di appoggio in un ambiente in cui si verifichi una condizione di vento diretto secondo una predeterminata direzione V.

In queste condizioni, il vento determinerà l'apertura delle alette posizionate in modo da avere senso di rotazione sostanzialmente concorde con la suddetta direzione V del vento, e la chiusura della alette disposte in modo da avere senso di rotazione discorde rispetto alla stessa direzione V.

Sebbene, infatti, il vento impatti in una certa misura su tutte le alette, solamente alcune di esse -segnatamente quelle in posizione di chiusura - gli oppongono resistenza, consentendo di fatto la rotazione della turbina eolica 1, 1' attorno al rispettivo asse di rotazione A, A'.

Le alette che invece si trovano in una posizione tale da avere senso di rotazione concorde con la direzione V, si muoveranno per effetto del vento ruotando verso l'alto, consentendo in questo modo al vento di attraversare liberamente i riquadri di dette alette senza incontrare la resistenza di queste ultime.

In questo modo, il vento produce una forza di spinta solo contro le alette 11, 11' in posizione di chiusura, e non sulle alette 11, 11' in posizione di apertura.

Tale forza di spinta determina la rotazione della turbina eolica 1, 1'.

Nel caso, invece, in cui il vento impattasse su tutte le alette della turbina eolica - come di fatto avviene nelle soluzioni di tipo noto - esso produrrebbe su alcune di esse una forza di spinta tendente a fare ruotare la turbina in un senso, e sulle altre alette una ulteriore forza di spinta agente in senso contrario a tale rotazione, così da frenarne l'azione.

Pertanto, come appare evidente dalla precedente descrizione, la turbina eolica secondo la presente invenzione consente di conseguire rendimenti particolarmente elevati, anche a bassi regimi di vento, annullando o comunque minimizzando le componenti della forza del vento che agiscono in senso contrario alla rotazione della turbina.

In merito alla portata della presente invenzione, occorre osservare come la turbina eolica qui proposta possa avere, in realtà, un asse di rotazione diretto secondo una qualsiasi direzione e quindi non necessariamente verticale, come mostrato nelle figure da 1 a 4.

Sempre a questo proposito, giova inoltre precisare che, secondo ulteriori forme di realizzazione dell'invenzione non illustrate nelle figure, le alette 11, 11' possono essere collegate ai montanti 8, 8' invece che ai traversi 9, 9'.

In base ad altre forme di realizzazione, anche queste non mostrate, le sopra citate alette 11, 11' possono ruotare rispetto alla griglia 7, 7' secondo una qualsiasi direzione, quindi non necessariamente verticalmente come rappresentato nelle figure 5 e 6.

La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo le sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti del ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate .

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Turbina eolica (1, 1') comprendente: un albero (4, 4') diretto secondo un predeterminato asse (A, A'); almeno una struttura di pala {7, 6; 7', 6') collegata a detto albero (4, 4') girevolmente attorno a detto predeterminato asse {A, A'), in detta struttura di pala {7, 6; 7', 6') essendo formata almeno una apertura {10a, 10a'); almeno una aletta (11, 11') accoppiata in modo oscillante a detta almeno una struttura di pala (7, 6; 7', 6') in corrispondenza di detta almeno una apertura (10a, 10a'); un elemento di battuta per interrompere l'oscillazione di detta almeno una aletta {11, 11') quando detta almeno una aletta (11, 11') è disposta in modo da chiudere sostanzialmente detta almeno una apertura (10a, 10a'); in modo tale che, dipendentemente dalla posizione di detta almeno una struttura di pala (7, 6; 7', 6') rispetto al flusso del vento (V), detta almeno una aletta (11, 11') assuma una configurazione chiusa, in cui detta almeno una apertura (10a, 10a') è sostanzialmente otturata da detta almeno una aletta (11, 11'), quando detto elemento di battuta agisce su detta almeno una aletta (11, 11'), o una configurazione aperta in cui detta almeno una apertura (10a, 10a') è lasciata parzialmente o completamente libera da detta almeno una aletta {11, 11') quando detto elemento di battuta non influenza detta almeno una aletta (11, 11').
2. 2. Turbina eolica (1, 1') secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta almeno una aletta (11, 11') è girevole attorno ad un asse di rotazione sostanzialmente ortogonale a detto predeterminato asse (A, A').
3. 3. Turbina eolica (1, 1') secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detta almeno una aletta (11, li') è collegata a detta almeno una struttura di pala (7, 6; 7', 6') in corrispondenza di almeno una porzione superiore di detta almeno una aletta (11, 11').
4. 4. Turbina eolica (1, 1') secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un ulteriore elemento di battuta per interrompere 1'oscillazione di detta almeno una aletta (11, 11') quando detta almeno una apertura (IOa, 10a') è lasciata parzialmente o completamente libera da detta almeno una aletta (11, 11').
5. 5. Turbina eolica (1, 1') secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto elemento di battuta e detto ulteriore elemento di battuta sono configurati in modo tale che detta oscillazione avvenga in un intervallo compreso tra 0° e 180°.
6. 6. Turbina eolica (1, 1') secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di alette (11, 11') girevoli nello stesso senso di rotazione, e dal fatto che detta struttura di pala comprende una griglia (7, 7') dove è ricavata una pluralità di aperture {10a, 10a') in ciascuna delle quali è disposta una aletta (11, 11').
7. 7. Turbina eolica {1') secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta struttura di pala comprende una prima porzione (da') orientata sostanzialmente radialmente rispetto a detto albero (4') e una seconda porzione (5b') collegata, secondo un predeterminato angolo, ad una parte distale di detta prima porzione (5a') rispetto a detto albero (4').
8. 8. Turbina eolica (1') secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detta struttura di pala comprende una terza porzione (5c'J collegata, secondo un predeterminato angolo, ad una parte prossimale di detta prima porzione (5a') rispetto a detto albero (4').
9. 9. Turbina eolica {1') secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che dette seconda porzione (5b'J e terza porzione (5c') sono disposte nella stessa parte rispetto ad un piano passante per detto predeterminato asse (A, A').