ITVR20100083A1

ITVR20100083A1 - WINDMILL

Info

Publication number: ITVR20100083A1
Application number: IT000083A
Authority: IT
Inventors: Claudio Bonamini; Mirco Perlati
Original assignee: Claudio Bonamini; Mirco Perlati
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2011-10-24

Description

Titolo: "MULINO EOLICO" Title: "WIND MILL"

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

La presente invenzione riguarda un generatore eolico o mulino eolico, il quale è stato concepito per sfruttare il vento nei valori medio bassi di velocità, ossia quella tipologia di venti maggiormente presenti del bacino mediteranno. The present invention relates to a wind generator or windmill, which has been conceived to exploit the wind in the medium-low speed values, ie that type of winds most present in the basin will meditate.

Più particolarmente, la presente invenzione si riferisce ad un mulino eolico appartenente alla famiglia dei generatori eolici di corrente, con disposizione del rotore ad asse orizzontale. More particularly, the present invention relates to a wind mill belonging to the family of wind current generators, with a horizontal axis arrangement of the rotor.

Sostanzialmente il mulino eolico secondo l'invenzione è composto da un rotore multipale di diametro adeguato alla potenza da estrarre, comprendente mezzi di regolazione dell'angolo di incidenza delle pale di tipo meccanico. Basically, the windmill according to the invention is composed of a multi-pole rotor of a diameter suitable for the power to be extracted, comprising mechanical means for adjusting the angle of incidence of the blades.

Il mulino eolico comprende un corpo centrale contenente il moltiplicatore di giri con il generatore di energia elettrica ed una coda fluttuante opportunamente concepita per attenuare le variazioni di direzione del vento, così da permettere un corretto posizionamento rispetto allo stesso. The windmill comprises a central body containing the speed multiplier with the electric power generator and a floating tail suitably designed to attenuate the variations in wind direction, so as to allow correct positioning with respect to it.

La presente invenzione trova applicazione nel campo dei generatori di corrente elettrica, ed in particolare nel settore dei generatori eolici di corrente elettrica, ossi dei mulini eolici. The present invention finds application in the field of electric current generators, and in particular in the field of wind electric current generators, or windmills.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

È noto nella tecnica che il vento è sempre stato uno dei principali mezzi di azionamento per la produzione di energia, ed infatti con il termine "energia eolica" si indica il risultato della conversione dell'energia cinetica del vento: un principio ben noto che trovò la sua prima applicazione nei mulini a vento, diffusissimi in tutta l'Europa nei secoli scorsi. It is known in the art that the wind has always been one of the main driving means for the production of energy, and in fact the term "wind energy" indicates the result of the conversion of the kinetic energy of the wind: a well-known principle that found its first application in windmills, widespread throughout Europe in past centuries.

A differenza di quanto accadeva nel mulino, oggi l'energia accumulata non viene utilizzata direttamente sul posto, ma convertita in energia elettrica attraverso una centrale eolica. Gli impianti più diffusi per lo sfruttamento dell'energia eolica sono le torri a pale mobili, che riprendono lo schema di funzionamento del vecchio mulino. Unlike what happened in the mill, today the stored energy is not used directly on site, but converted into electricity through a wind power plant. The most common systems for the exploitation of wind energy are the towers with moving blades, which reflect the operating scheme of the old mill.

Sono pure noti i generatori ad asse verticale che, diversamente da quelli ad asse orizzontale, entrano in funzione con qualsiasi direzione del vento, ma offrono un'efficienza decisamente minore. Vertical axis generators are also known which, unlike those with horizontal axis, come into operation with any wind direction, but offer a decidedly lower efficiency.

L'installazione delle centrali eoliche è meno costosa di quelle per la produzione di altre energie rinnovabili, e gli impianti eolici sono molto efficienti. The installation of wind farms is less expensive than those for the production of other renewable energies, and wind farms are very efficient.

Il problema riscontrato con l'utilizzo dei mulini eolici oggi in uso è che il loro rendimento è piuttosto limitato, ed è per questo che per aumentare il rendimento vengono utilizzate pale grandi dimensioni, le quali garantiscono una resa sufficiente nel perfetto rispetto ambientale, in quanto non inquinano. The problem encountered with the use of wind mills in use today is that their efficiency is rather limited, and that is why large blades are used to increase efficiency, which guarantee sufficient yield in perfect respect for the environment, as they do not pollute.

I questo caso, tuttavia, il principale problema riguardante l'energia eolica, soprattutto su scala industriale, è l'impatto paesaggistico, accentuato dal fatto che spesso le turbine sono poste sulle cime di colline o montagne e quindi visibili anche da grandi distanze. In this case, however, the main problem concerning wind energy, especially on an industrial scale, is the impact on the landscape, accentuated by the fact that turbines are often placed on the tops of hills or mountains and therefore visible even from great distances.

È per questo che molti paesi hanno disincentivato fino a questo momento l'utilizzo delle centrali eoliche proprio perché ritenute esteticamente inaccettabili. This is why many countries have so far discouraged the use of wind farms precisely because they were considered aesthetically unacceptable.

Inoltre, l'energia eolica può essere prodotta solo a intermittenza e in quantità relativamente ridotte, per questo motivo non può costituire un valido sostituto delle altre fonti di energia, ma solo integrarsi con quelle già esistenti. Furthermore, wind energy can only be produced intermittently and in relatively small quantities, for this reason it cannot be a valid substitute for other energy sources, but only integrate with those already existing.

DESCRIZIONE DELL' INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invenzione si propone di mettere a disposizione un mulino eolico in grado di eliminare o quantomeno ridurre gli inconvenienti sopra evidenziati. The present invention aims to provide a windmill capable of eliminating or at least reducing the drawbacks highlighted above.

L'invenzione si propone inoltre di fornire un mulino eolico che sia di grande efficienza e di semplicissima realizzazione, così da ridurre al minimo i problemi sopra evidenziati. The invention furthermore proposes to provide a windmill which is highly efficient and very simple to manufacture, so as to reduce the problems highlighted above to a minimum.

Ciò è ottenuto mediante un mulino eolico, le cui caratteristiche sono descritte nella rivendicazione principale. This is achieved by means of a wind mill, the characteristics of which are described in the main claim.

Le rivendicazioni dipendenti della soluzione in oggetto delineano forme di realizzazione vantaggiose dell'invenzione . The dependent claims of the solution in question outline advantageous embodiments of the invention.

I principali vantaggi di questa soluzione, oltre a tutti quelli che derivano dalla semplicità costruttiva, riguardano innanzitutto il fatto che il numero di pale del mulino eolico secondo l'invenzione è elevato, e permette di avere elevati rendimenti anche con flussi moderati e grazie alla regolazione dell<1>inclinazione si riesce ad ampliare il campo di utilizzo anche ai venti di media intensità. The main advantages of this solution, in addition to all those deriving from the constructive simplicity, first of all concern the fact that the number of blades of the windmill according to the invention is high, and allows to have high yields even with moderate flows and thanks to the regulation of the inclination it is possible to widen the range of use even to winds of medium intensity.

II mulino eolico in oggetto comprende inoltre il controllo del numero di giri con la modulazione della potenza ricavata. The windmill in question also includes the control of the number of revolutions with the modulation of the obtained power.

È pure previsto il controllo della regolazione meccanica dell'angolo di incidenza delle pale, il quale, unito ad un elevata inerzia, permette di smorzare i cambi di intensità del flusso e in caso di forti venti di porre in sicurezza la macchina. The control of the mechanical adjustment of the angle of incidence of the blades is also provided, which, combined with a high inertia, allows to dampen the changes of intensity of the flow and in case of strong winds to put the machine in safety.

Inoltre la coda del mulino eolico secondo l'invenzione comprende una coda flottante, che permette il cambio di direzione solo oltre una determinata variazione di direzione del vento, il che evita continue rotazioni che causano perdite di efficienza. Furthermore, the tail of the windmill according to the invention comprises a floating tail, which allows the change of direction only beyond a determined variation of the wind direction, which avoids continuous rotations that cause efficiency losses.

La realizzazione del mulino eolico secondo l'invenzione è attuata con materiali di uso comune, con un evidente contenimento dei costi. The construction of the wind mill according to the invention is carried out with commonly used materials, with an evident cost containment.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS

Altre caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti, alla lettura della descrizione seguente di una forma di realizzazione dell'invenzione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con l'ausilio dei disegni illustrati nelle tavole allegate, in cui: Other characteristics and advantages of the invention will become evident upon reading the following description of an embodiment of the invention, provided by way of non-limiting example, with the aid of the drawings illustrated in the attached tables, in which:

la figura 1 rappresenta la vista schematica frontale di un mulino eolico secondo l'invenzione nel suo complesso; Figure 1 represents the schematic front view of a windmill according to the invention as a whole;

la figura 2 ne illustra una vista schematica laterale; Figure 2 illustrates a schematic side view thereof;

la figura 3 è la vista del mulino eolico secondo l'invenzione in pianta; Figure 3 is a plan view of the wind mill according to the invention;

la figura 4 è la vista schematica e prospettica del mulino di cui alle figure precedenti; figure 4 is the schematic and perspective view of the mill of the preceding figures;

la figura 5 rappresenta la vista schematica dei componenti interni del mulino secondo l'invenzione; la figura 6 è la vista simile alla precedente con i componenti interni del gruppo rotazione pale in esploso ; figure 5 represents the schematic view of the internal components of the mill according to the invention; figure 6 is the view similar to the previous one with the internal components of the blade rotation unit exploded;

le figure da 7 a 9 rappresentano viste schematiche in pianta che evidenziano il comportamento del mulino in base alla direzione del vento. Figures 7 to 9 show schematic plan views which show the behavior of the mill according to the wind direction.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE DELL'INVENZIONE Facendo riferimento alle figure allegate, il mulino eolico secondo l'invenzione viene indicato globalmente con 10, e, come visibile nelle figure allegate, è sostanzialmente costituito da un corpo macchina 11, appartenente alla famiglia dei generatori ad asse orizzontale, che a sua volta comprende un rotore multipale 12 di diametro adeguato alla potenza da estrarre, comprendente mezzi di tipo meccanico per la regolazione dell'angolo di incidenza delle pale. DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT OF THE INVENTION With reference to the attached figures, the windmill according to the invention is globally indicated with 10, and, as can be seen in the attached figures, it is substantially constituted by a machine body 11, belonging to the family of generators with a horizontal axis, which in turn comprises a multi-pole rotor 12 with a diameter suitable for the power to be extracted, comprising mechanical means for adjusting the angle of incidence of the blades.

II corpo macchina 11 comprende inoltre, disposto all'interno, un moltiplicatore di giri con il generatore di corrente elettrica, ed una coda flottante 30 opportunamente concepita per attenuare le variazioni di direzione del vento, così da permettere un corretto posizionamento rispetto allo stesso. The machine body 11 also comprises, arranged inside, a speed multiplier with the electric current generator, and a floating tail 30 suitably conceived to attenuate the variations in wind direction, so as to allow correct positioning with respect to it.

Più precisamente il rotore multipale 12 è costituito da una pluralità di pale 13 montate su rispettivi alberi 14 di tipo girevole inseriti radialmente in sedi realizzate sul supporto 15 centrale del rotore. More precisely, the multi-blade rotor 12 consists of a plurality of blades 13 mounted on respective shafts 14 of the rotatable type inserted radially into seats formed on the central support 15 of the rotor.

La prima peculiarità dell'invenzione è data dal fatto che le pale 13 sono ruotabili angolarmente attraverso un dispositivo meccanico sensibile alla velocità angolare del rotore determinata dalla velocità del vento. The first peculiarity of the invention is given by the fact that the blades 13 can be rotated angularly by means of a mechanical device sensitive to the angular speed of the rotor determined by the wind speed.

In pratica ad un aumento della velocità del vento oltre un certo limite entra in funzione il gruppo meccanico di rotazione il quale aumenta o diminuisce l'angolo d'inclinazione delle pale in modo da aumentare o diminuire la superficie d'impatto sulle pale, così da evitare che la velocità aumenti fuori dai limiti a causa di vento forte. In practice, when the wind speed increases beyond a certain limit, the mechanical rotation unit comes into operation which increases or decreases the angle of inclination of the blades in order to increase or decrease the impact surface on the blades, so as to prevent the speed from increasing out of bounds due to strong winds.

Si ottiene quindi il controllo del numero di giri con la modulazione della potenza ricavata, ove la regolazione meccanica dell'angolo di incidenza delle pale, unita ad un elevata inerzia, permette di smorzare i cambi di intensità del flusso e in caso di forti venti di porre in sicurezza la macchina. The control of the number of revolutions is therefore obtained with the modulation of the power obtained, where the mechanical adjustment of the angle of incidence of the blades, combined with a high inertia, allows to dampen the changes in intensity of the flow and in case of strong winds of secure the machine.

Il dispositivo meccanico che determina lo spostamento angolare delle pale in base alla velocità del vento, è costituito da un disco 16 che può muoversi lungo l'albero di rotazione 17 posto assialmente al rotore attraverso l'utilizzo di una pluralità di alberini-guida 18 che entrano in rispettive sedi del supporto 15. The mechanical device which determines the angular displacement of the blades according to the wind speed, consists of a disk 16 which can move along the rotation shaft 17 positioned axially to the rotor through the use of a plurality of guide-shafts 18 which enter the respective seats of the support 15.

Sul disco 16 è applicato un certo numero di barrette 19 che azionano rispettivi steli 20 a loro volta agenti su una manovella 21 atto a spostare angolarmente ciascun albero 14 delle pale che sono montate a folle sul supporto 15. A certain number of bars 19 are applied to the disc 16 which actuate respective stems 20 which in turn act on a crank 21 adapted to angularly displace each shaft 14 of the blades which are idle mounted on the support 15.

Ciò che determina lo spostamento assiale del disco 16 è rappresentato da un sistema di pressori che interviene quando aumenta la velocità di rotazione del rotore in base alla velocità del vento. What determines the axial displacement of the disc 16 is represented by a system of pressers which intervenes when the rotation speed of the rotor increases according to the wind speed.

Il sistema di pressori comprende una serie di masse centrifughe 22 montate su un castello centrale 23 e libere di ruotare angolarmente in base alla velocità centrifuga del rotore. Le masse centrifughe 22, durante il loro spostamento angolare, muovono dei rulli 24 che agiscono sul disco 16, spostandolo assialmente, così da determinare lo spostamento angolare delle pale. The presser system comprises a series of centrifugal weights 22 mounted on a central castle 23 and free to rotate angularly according to the centrifugal speed of the rotor. The centrifugal masses 22, during their angular displacement, move rollers 24 which act on the disc 16, displacing it axially, so as to determine the angular displacement of the blades.

Ulteriore caratteristica dell'invenzione è data dal fatto che la coda 30 è di tipo flottante, ossia la sua estremità anteriore rispetto alla direzione del vento, risulta incernierata sulla parte posteriore del corpo macchina 11, in modo da permettere il cambio di direzione solo oltre una determinata variazione di direzione del vento. Questo evita continue rotazioni che causano perdite di efficienza. A further feature of the invention is given by the fact that the tail 30 is of the floating type, i.e. its front end with respect to the direction of the wind, is hinged on the rear part of the machine body 11, so as to allow the change of direction only beyond one determined change in wind direction. This avoids continuous rotations that cause efficiency losses.

Come visibile nelle figure da 7 a 9, leggere variazioni di direzione del vento vengono assorbite dallo spostamento angolare della coda, mentre quando il vento cambia di direzione oltre l'angolo limite dello spostamento della coda, causa lo spostamento angolare del corpo macchina, come visibile in figura 9. As seen in Figures 7 to 9, slight variations in wind direction are absorbed by the angular displacement of the tail, while when the wind changes direction beyond the limit angle of the displacement of the tail, it causes the angular displacement of the machine body, as visible. in figure 9.

Secondo una forma di realizzazione dell'invenzione, il numero di pale 13 elevato, permette di ottenere elevati rendimenti con flussi moderati, in quanto la superficie utile delle pale colpite dal vento è maggiore, mentre grazie alla regolazione dell<1>inclinazione è possibile ampliare il campo di utilizzo anche ai venti di media intensità. According to an embodiment of the invention, the high number of blades 13 allows to obtain high yields with moderate flows, since the useful surface of the blades hit by the wind is greater, while thanks to the adjustment of the inclination it is possible to expand the field of use even in medium intensity winds.

Caratteristica dell'invenzione è data dal controllo del numero di giri con la modulazione della potenza ricavata. A characteristic of the invention is given by the control of the number of revolutions with the modulation of the obtained power.

Come detto in precedenza, la regolazione meccanica dell'angolo di incidenza delle pale, unita ad un elevata inerzia, permette di smorzare i cambi di intensità del flusso e in caso di forti venti di porre in sicurezza la macchina. As previously said, the mechanical adjustment of the angle of incidence of the blades, combined with a high inertia, allows to dampen the changes in intensity of the flow and in case of strong winds to put the machine in safety.

Dal punto di vista funzionale, le masse centrifughe 22, superato un valore prefissato di giri, si distanziano dall'asse di rotazione e, attraverso il leveraggi che spostano il disco 16, modificano l'inclinazione delle pale. From the functional point of view, the centrifugal masses 22, having exceeded a predetermined value of revolutions, move away from the rotation axis and, through the leverages which move the disc 16, modify the inclination of the blades.

L'invenzione è stata precedentemente descritta con riferimento ad una sua forma di realizzazione preferenziale. Tuttavia è chiaro che l'invenzione è suscettibile di numerose varianti che rientrano nel proprio ambito, nel quadro delle equivalenze tecniche. The invention has been previously described with reference to a preferential embodiment thereof. However, it is clear that the invention is susceptible of numerous variants which fall within its scope, within the framework of technical equivalences.

Claims

Title: "WIND MILL" CLAIMS Wind mill (10), consisting of a machine body (11) of the type of generators with horizontal axis, comprising a multi-pole rotor (12) with a diameter suitable for the power to be extracted, characterized by the fact that the blades (13) of said rotor are angularly rotatable on their axis, by means of mechanical means (19, 20, 21, 22, 23, 24) for adjusting the angle of incidence of the blades, and by the fact that said mill (10) comprises a tail (30 ) of the floating type, since its front end is hinged on the rear part of the machine body (11), so as to allow the change of direction of the rotor only beyond a certain change in wind direction.

2. Wind mill (10) according to the preceding claim, characterized in that inside the machine body (11) there is a speed multiplier combined with the electric current generator, and said floating tail (30) is applied to the rear end. suitable to attenuate the variations in wind direction, so as to allow a correct positioning with respect to it.

3. Wind mill (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the multipale rotor (12) consists of a plurality of blades (13) mounted on respective rotatable shafts (14) inserted radially into seats made on the support (15 ) center of the rotor.

4 Windmill (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the blades (13) can be rotated angularly through a mechanical device sensitive to the angular speed of the rotor determined by the wind speed consisting of a disk (16) which can move along the rotation shaft (17) placed axially to the rotor through the use of a plurality of guide shafts (18) which enter the respective seats of the support (15).

5 Windmill (10) according to claim 4, characterized in that a certain number of bars (19) are applied to the disk (16) which actuate respective stems (20) in turn acting on cranks (21) suitable for angularly moving each shaft (14) of the blades which are idle mounted on the support (15).

6 Wind mill (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the axial displacement of the disc (16) is determined by a system of pressers which intervenes when the rotor rotation speed increases according to the wind speed.

7 Wind mill (10) according to one of the preceding claims, characterized in that said presser system comprises a series of centrifugal weights (22) mounted on a central castle (23) and free to rotate angularly according to the centrifugal speed of the rotor, said centrifugal masses (22), during their angular displacement, move rollers (24) which act on the disk (16), displacing it axially, so as to determine the angular displacement of the blades (13).

Windmill (10) according to one of the preceding claims, characterized in that said tail (30) is of the floating type, i.e. its front end with respect to the wind direction, is hinged on the rear part of the machine body (11), so as to allow the change of direction only beyond a certain change in wind direction, avoiding continuous rotations that cause efficiency losses.

Wind mill (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the number of blades (13) is high, with high efficiency even with moderate wind flows, since the useful surface of the blades hit by the wind is greater, while thanks to the adjustment of the inclination of the blades it is possible to extend the range of use even to winds of medium intensity.