PT103961B - WIND GENERATOR - Google Patents
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Abstract
O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A UMA MÁQUINA DESIGNADA POR GERADOR EÓLICO, ENQUADRADA NO TIPO VERTICAL QUANTO AO EIXO E DE ARRASTO QUANTO AO EFEITO NO ROTOR. DA EXPOSIÇÃO A ENERGIA CINÉTICA DO VENTO PRETENDE OBTER MOVIMENTO DE ROTAÇÃO UTILIZADO PARA ACCIONAR SISTEMAS DE POTÊNCIA COMO GERADORES ELÉCTRICOS, BOMBAS OU OUTROS. O PRESENTE INVENTO É COMPOSTO POR DOIS ELEMENTOS PRINCIPAIS: A TORRE AMPLIFICADORA (5) E O ROTOR MULTI-DIRECCIONAL (2) . A TORRE AMPLIFICADORA (5) PERMITE CONDICIONAR EM APOIOS ROTATIVOS O ROTOR MULTI-DIRECCIONAL (2) E FRUTO DA FORMA HELICOIDAL, CAPTAR, AMPLIFICAR E DIRECCIONAR O VENTO PARA O ROTOR MULTI-DIRECCIONAL (2), INCREMENTANDO A ÁREA DE CAPTAÇÃO. O ROTOR MULTI-DIRECCIONAL (2) COM FORMA ESFÉRICA OU SIMILAR, OCA E COM CAVIDADES EXTERIORES, PERMITE A CAPTAÇÃO DE VENTOS UNI OU MULTI-DIRECCIONAIS, INCLUINDO OS PROVENIENTES DA TORRE AMPLIFICADORA (5), FRUTO DA SUA FORMA NATURALMENTE RESISTENTE PERMITE A CONCRETIZAÇÃO EM MATERIAIS DE REDUZIDA ESPESSURA E DENSIDADE.The present invention relates to a machine designated by a wind generator, which is shaped vertically as to the axle and drag as to the effect on the rotor. FROM EXPOSURE WIND KINETIC ENERGY INTENDS TO OBTAIN ROTATION MOVEMENT USED TO ACTIVATE POWER SYSTEMS LIKE ELECTRIC GENERATORS, PUMPS OR OTHER. The present invention is composed of two main elements: the amplifying tower (5) and the multi directional rotor (2). The AMPLIFIER TOWER (5) allows the MULTI-DIRECTIONAL ROTOR (2) AND FRUIT OF THE HELICAL FORM TO CAPABLE TO ROTATE SUPPORTS, CAPTURE, AMPLIFY AND DIRECT THE WIND TO THE MULTI-DIRECTIONAL ROTOR (2), INCREASING THE CAPTURE AREA. THE MULTI-DIRECTIONAL ROTOR (2) WITH SPHERICAL OR SIMILAR FORM, OCA AND WITH EXTERNAL CAVITIES, ENABLES THE CAPTION OF UNI OR MULTI-DIRECTIONAL WINDS, INCLUDING THOSE THAT COMES FROM THE AMPLIFIER TOWER (5), FRUIT OF ITS NATURALLY RESISTANT FORM ALLOWS THE COMPACTION IN MATERIALS OF REDUCED THICKNESS AND DENSITY.
Description
O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A UMA MÁQUINA DESIGNADA POR GERADOR EÓLICO, ENQUADRADA NO TIPO VERTICAL QUANTO AO EIXO E DE ARRASTO QUANTO AO EFEITO NO ROTOR. DA EXPOSIÇÃO A ENERGIA CINÉTICA DO VENTO PRETENDE OBTER MOVIMENTO DE ROTAÇÃO UTILIZADO PARA ACCIONAR SISTEMAS DE POTÊNCIA COMO GERADORES ELÉCTRICOS, BOMBAS OU OUTROS. O PRESENTE INVENTO É COMPOSTO POR DOIS ELEMENTOS PRINCIPAIS: A TORRE AMPLIFICADORA (5) E O ROTOR MULTI-DIRECCIONAL (2) . A TORRE AMPLIFICADORA (5) PERMITE CONDICIONAR EM APOIOS ROTATIVOS O ROTOR MULTIDIRECCIONAL (2) E FRUTO DA FORMA HELICOIDAL, CAPTAR, AMPLIFICAR E DIRECCIONAR O VENTO PARA O ROTOR MULTI-DIRECCIONAL (2), INCREMENTANDO A ÁREA DE CAPTAÇÃO. O ROTOR MULTI-DIRECCIONAL (2) COM FORMA ESFÉRICA OU SIMILAR, OCA E COM CAVIDADES EXTERIORES, PERMITE A CAPTAÇÃO DE VENTOS UNI OU MULTI-DIRECCIONAIS, INCLUINDO OS PROVENIENTES DA TORRE AMPLIFICADORA (5), FRUTO DA SUA FORMA NATURALMENTE RESISTENTE PERMITE A CONCRETIZAÇÃO EM MATERIAIS DE REDUZIDA ESPESSURA E DENSIDADE.This invention relates to a machine designated by a wind generator, framed in vertical type as regards the axle and as dragging as to the effect on the rotor. FROM THE EXPOSURE THE KINETIC WIND ENERGY WANTS TO OBTAIN ROTATION MOVEMENT USED TO DRIVE POWER SYSTEMS AS ELECTRIC, PUMP OR OTHER GENERATORS. THIS INVENTION IS COMPOSED OF TWO MAIN ELEMENTS: THE AMPLIFIER TOWER (5) AND THE MULTI-DIRECTIONAL ROTOR (2). THE AMPLIFIER TOWER (5) ALLOWS TO CONDITION THE ROTATING MULTIDIRECTIONAL ROTOR (2) AND FRUIT HELIC, CAPTURE, AMPLIFY AND DIRECT THE WIND TO THE MULTI-DIRECTIONAL ROTOR (2), INCREASING THE AREA. MULTI-DIRECTIONAL ROTOR (2) WITH SPHERICAL OR SIMILAR FORM, HOLLOW AND WITH EXTERNAL CATITIES, ALLOWS CAPTURE OF UNI OR MULTI-DIRECTIONAL WINDS, INCLUDING FROM THE AMPLIFIER TOWER (5), THE FRUIT OF THEIR NATURALLY PURPOSE, IN LOW THICKNESS AND DENSITY MATERIALS.
Resumoabstract
Gerador eólico presente invento refere-se a uma máquina designada por Gerador eólico, enquadrada no tipo vertical quanto ao eixo e de arrasto quanto ao efeito no rotor. Da exposição a energia cinética do vento pretende obter movimento de rotação utilizado para accionar sistemas de potência como geradores eléctricos, bombas ou outros. 0 presente invento é composto por dois elementos principais: a Torre amplificadora (5) e o Rotor multi-direccional (2). A Torre amplificadora (5) permite condicionar em apoios rotativos o Rotor multi-direccional (2) e fruto da forma helicoidal, captar, amplificar e direccionar o vento para o Rotor multi-direccional (2) , incrementando a área de captação. 0 Rotor multi-direccional (2) com forma esférica ou similar, oca e com cavidades exteriores, permite a captação de ventos uni ou multi-direccionais, incluindo os provenientes da Torre amplificadora (5) , fruto da sua forma naturalmente resistente permite a concretização em materiais de reduzida espessura e densidade.Wind Generator The present invention relates to a machine called Wind Generator, framed in vertical axis type and drag in rotor effect. From exposure to kinetic wind energy you want to obtain rotational motion used to drive power systems such as electric generators, pumps or others. The present invention is composed of two main elements: the amplifier tower (5) and the multi-directional rotor (2). The amplifier tower (5) allows the multi-directional rotor (2) to be conditioned by rotating supports and, as a result of the helical shape, captures, amplifies and directs the wind to the multi-directional rotor (2), increasing the catchment area. The hollow spherical or similar multi-directional rotor (2) with hollow outer cavities allows for uni or multi-directional winds to be picked up, including those from the Amplifier Tower (5). in materials of low thickness and density.
Descriçãodescription
Gerador eólicoWind generator
Os Geradores eólicos são máquinas que transformam a energia cinética do vento em energia mecânica. Actualmente os Geradores eólicos podem dividir-se em dois grupos principais: os Geradores eólicos de eixo horizontal e os Geradores eólicos de eixo vertical.Wind generators are machines that transform the kinetic energy of wind into mechanical energy. At present, wind generators can be divided into two main groups: horizontal axis wind generators and vertical axis wind generators.
Os Geradores eólicos de eixo horizontal são os mais comuns e descendem dos ancestrais moinhos de vento outrora utilizados na moagem de cereais ou bombagem de água. Geralmente são compostos por uma torre fixa ao solo numa extremidade e na outra extremidade por uma nave contendo os sistemas de transmissão e potência e por uma turbina com forma similar a uma hélice com uma ou mais pás com forma aerodinâmica similar a uma asa de avião. Podem compreender um mecanismo de rotação em cada pá da turbina, permitindo-lhes rodar sobre o seu próprio eixo, variando o ângulo de incidência em relação ao vento e condicionando desta forma a velocidade angular da turbina. Podem ainda conter uma asa traseira vertical ou um sistema mecanizado, ambos com a função de orientar o conjunto nave e turbina na direcção do vento. É normal disporem de um sistema de travagem da turbina que actua em situações de manutenção ou ventos fortes. Podem ainda caracterizar-se por situarem a turbina antes ou depois da torre em relação ao sentido do vento, e por serem implementadas em terra ou no mar. As suas principais vantagens são as elevadas rotações atingidas pela turbina e a elevada área de varrimento descrita pelas pás da turbina. As suas principais desvantagens são a elevada resistência exigida a todo o conjunto, a onerosa manutenção e o facto de serem unidireccionais, reagindo intempestivamente a ventos turbulentos e multi-direccionais que obrigam a constantes realinhamentos ou paragens.Horizontal axis wind generators are the most common and are descended from the ancient windmills formerly used for cereal milling or water pumping. They are usually composed of a grounded tower at one end and the other end by a ship containing the transmission and power systems and a propeller-like turbine with one or more aerodynamically shaped blades similar to an airplane wing. They may comprise a rotation mechanism on each turbine blade, allowing them to rotate about their own axis, varying the angle of incidence relative to the wind and thereby conditioning the angular velocity of the turbine. They may also contain a vertical rear wing or a mechanized system, both with the function of orienting the ship and turbine assembly in the wind direction. It is normal to have a turbine braking system that acts in maintenance situations or high winds. They can also be characterized by placing the turbine before or after the tower in relation to the wind direction, and being implemented on land or at sea. Its main advantages are the high speeds achieved by the turbine and the high sweeping area described by the turbine blades. Its main disadvantages are the high strength required of the entire assembly, the costly maintenance and the fact that they are unidirectional, reacting untimely to turbulent and multi-directional winds that require constant realignments or stops.
Os Geradores eólicos de eixo vertical podem classificar-se quanto ao principio de funcionamento em dois grupos principais: os Geradores eólicos de sustentação e os Geradores eólicos de arrasto.Vertical axis wind generators can be classified according to their operating principle into two main groups: the sustaining wind generators and the drag wind generators.
Os Geradores eólicos de sustentação, conhecidos por Darrieus US. PAT. N° 1835018 de 8 de Dezembro de 1931, aquiThe Support Wind Generators, known as Darrieus US. PAT No. 1835018 of December 8, 1931, here
1/5 referenciado como exemplo, caracterizam-se por conterem um eixo vertical fixo ao solo e uma turbina composta por várias Lâminas dispostas radialmente no eixo com forma de arco ou direitas, e fixas por sistemas de rotação ou suportes nas extremidades. As Lâminas podem ter perfil aerodinâmico similar a asas de avião, permitindo um efeito de sustentação que as impele a velocidades superiores às do vento que as atravessa. Têm como principais desvantagens o dificil arranque após paragem, pelo que podem compreender sistemas mecanizados de arranque e a fixação ao solo da extremidade superior do eixo por meio de cabos, o que resulta na ocupação de elevadas áreas.Referred to as an example, they are characterized by having a vertical axis fixed to the ground and a turbine composed of several blades arranged radially on the arc-shaped or straight axis, and fixed by rotation systems or supports at the ends. The blades can have aerodynamic profiles similar to airplane wings, allowing a sustaining effect that propels them at speeds higher than the wind through them. Their main disadvantages are difficult start-up after stopping, so they can include mechanized start-up systems and grounding of the upper end of the shaft by means of cables, resulting in large areas being occupied.
Os Geradores eólicos de arrasto, conhecidos por Savonius US. PAT. N° 1697574 de 1 de Janeiro de 1929, aqui referenciado como exemplo, caracterizam-se por conterem duas ou mais superfícies côncavas similares a meio cilindro oco, dispostas radialmente num eixo geralmente vertical, que rodam com velocidades semelhantes às do vento que com elas colide. As suas principais vantagens são os elevados valores de torque obtidos e a facilidade de arranque após paragem. As suas principais desvantagens são a reduzida velocidade angular obtida, obrigando a elevadas desmultiplicações na transmissão e as forças a subtrair ao torque, originadas pelas superfícies que se deslocam em sentido contrário ao do vento, reduzindo assim a área útil de captação em relação à área total do rotor.The drag wind generators, known as Savonius US. PAT No. 1697574 of January 1, 1929, hereinafter referred to as an example, are characterized in that they contain two or more hollow half-cylinder concave surfaces, arranged radially on a generally vertical axis, which rotate at speeds similar to those of the colliding wind. . Its main advantages are the high torque values obtained and the ease of starting after stopping. Its main drawbacks are the low angular velocity obtained, resulting in high gear ratios and subtracting forces from wind-shifting surfaces, thus reducing the usable area of capture over the total area. of the rotor.
Ambos os tipos de Geradores eólicos de eixo vertical de sustentação ou arrasto têm como principais vantagens o facto de serem multi-direccionais prescindindo de sistemas de orientação e de disporem a maioria dos sistemas sujeitos a manutenção ao nivel do solo facilitando o acesso e reduzindo assim as solicitações às estruturas, o que resulta numa construção e implementação menos onerosa quando comparados com os Geradores eólicos de eixo horizontal. Ambos os tipos de Geradores eólicos de eixo vertical de sustentação ou arrasto têm como principal desvantagem o posicionamento dos Rotores ao nivel do solo e a fraca energia ai captada, fruto da reduzida velocidade do vento ao nivel do solo, limitando assim a área útil de captação.Both types of drag and drop vertical axis wind generators have the main advantages that they are multi-directional without guidance systems and have most systems subject to ground level maintenance facilitating access and thus reducing structural stresses, resulting in less costly construction and implementation compared to horizontal axis wind generators. Both types of vertical lift or drag wind generators have as their main disadvantage the positioning of the rotors at ground level and the low energy collected there, due to the low wind speed at ground level, thus limiting the useful catchment area. .
Os desenhos anexos representam uma forma preferida de concretização do presente invento, sem carácter limitativo e a titulo exemplificativo; sem referência ao fraccionamentoThe accompanying drawings represent a preferred embodiment of the present invention, without limitation and by way of example; without reference to fractionation
2/5 permitido pelos componentes e sem se descreverem, por serem convencionais: sistemas de fixação permanente como soldadura ou outros; sistemas de fixação amovíveis como parafusos e porcas ou outros; sistemas de transmissão como correias, correntes ou outros; sistemas de apoio rotativo como rolamentos, casquilhos ou outros e sistemas de potência como Geradores eléctricos, bombas, ou outros; nos quais:2/5 permitted by the components and without being described as being conventional: permanent fastening systems such as welding or others; removable fastening systems such as bolts and nuts or others; transmission systems such as belts, chains or others; rotary bearing systems such as bearings, bushes or others and power systems such as electric generators, pumps, or others; in which:
- A figura 1 representa uma vista em perspectiva do presente invento.Figure 1 is a perspective view of the present invention.
- A figura 2 representa uma vista em corte proveniente da linha A-A da figura 4.Figure 2 is a cross-sectional view taken from line A-A of figure 4.
- A figura 3 representa uma vista em secção proveniente da linha B-B da figura 4.Figure 3 is a sectional view taken from line B-B of Figure 4.
- A figura 4 representa uma vista de frente parcial da Torre amplificadora.- Figure 4 is a partial front view of the Amplifier Tower.
linha C-C da figura 8.line C-C of figure 8.
- A figura 8 representa uma vista de frente do Rotor multidireccional.Figure 8 is a front view of the multidirectional rotor.
- A figura 9 representa uma vista em perspectiva de uma Lâmina do Rotor multi-direccional.Figure 9 is a perspective view of a multi-directional rotor blade.
- A figura 10 representa uma vista lateral de uma Lâmina do Rotor multi-direccional.Figure 10 is a side view of a multi-directional rotor blade.
- A figura 11 representa uma vista de frente de uma Lâmina do Rotor multi-direccional.Figure 11 is a front view of a multi-directional rotor blade.
- A figura 12 representa uma vista em perspectiva do presente invento cortada por plano bissectriz.Figure 12 is a perspective view of the present invention cut out by bisector plane.
Descreve-se em seguida pormenorizadamente a máquina objecto do presente invento, incluindo-se referências aos desenhos anexos.The following is a description of the machine object of the present invention, including references to the accompanying drawings.
O presente invento compõe-se de dois componentes principais: a Torre amplificadora (5) e o Rotor multi-direccional (2).The present invention consists of two main components: the amplifier tower (5) and the multi-directional rotor (2).
A Torre amplificadora (5) fixa e imóvel, detém como objectivosThe fixed and immobile Amplifier Tower (5) has as its objectives
3/5 suportar e condicionar o Rotor multi-direccional (2) e direccionar e amplificar o vento proveniente de múltiplos sentidos para o Rotor multi-direccional (2).3/5 support and condition the multi-directional rotor (2) and direct and amplify the multi-direction wind to the multi-directional rotor (2).
Rotor multi-direccional (2) detém como objectivo captar a energia cinética do vento proveniente de um ou mais sentidos gerando movimento de rotação.Multi-directional rotor (2) aims to capture the kinetic energy of wind from one or more directions generating rotational motion.
funcionamento do presente invento, tomando como exemplo o sentido de vento proposto pela Seta indicadora (3), que ao colidir com a forma helicoidal ou similar da dita Torre amplificadora (5) é direccionado e amplificado no sentido proposto pela Seta indicadora (4) em direcção às extremidades (10) colidindo com os canais exteriores do dito Rotor multidireccional (2) promovendo o movimento de rotação no sentido proposto pela Seta indicadora (1) , incrementando assim a área útil de captação.operation of the present invention, taking as an example the wind direction proposed by the Indicator Arrow (3), which upon colliding with the helical or similar shape of said Amplifier Tower (5) is directed and amplified in the direction proposed by the Indicator Arrow (4) in direction towards the ends (10) colliding with the outer channels of said multidirectional rotor (2) promoting the rotational movement in the direction proposed by the Indicator Arrow (1), thereby increasing the useful catchment area.
A Torre amplificadora (5) contempla na sua forma principal um Núcleo (6) extrudido em linha helicoidal ou similar, e uma ou mais Lâminas (7) exteriores dispostas de forma radial, que ocupam a totalidade ou parcialidade da dita extrusão do Núcleo (6) formando um ou mais canais exteriores.The amplifying tower (5) comprises in its main form a core (6) extruded in a helical line or similar, and one or more radially arranged outer blades (7), which occupy all or part of said core extrusion (6). ) forming one or more outer channels.
A Torre amplificadora (5), permite a fixação numa extremidade por forma directa no Núcleo (6), nas Lâminas (7) ou ambos, ou por Base de fixação (13) . Na extremidade oposta contém fixo o Eixo (9) que sustenta um ou mais apoios rotativos (8).The Amplifier Tower (5) allows the one end to be fixed directly to the Core (6), the Blades (7) or both, or to the Fixing Base (13). At the opposite end is fixed the Shaft (9) supporting one or more rotary supports (8).
O Rotor multi-direccional (2) caracterizado pela forma esférica ou similar, com interior oco e Cavidades exteriores (15) vedadas do interior oco, é composto por uma pluralidade de Lâminas (19), dispostas de forma radial em relação ao Eixo (9) formando uma calote que se apoia rotativamente ao dito Eixo (9) em um ou ambos os pólos (18); (20) e/ou uma ou mais Placas ou estruturas (24) intermédias.The multi-directional rotor (2) characterized by the spherical or similar shape with hollow interior and sealed outer cavities (15) of the hollow interior is composed of a plurality of blades (19) arranged radially to the shaft (9). ) forming a cap that rotatably abuts said Axis (9) at one or both poles (18); (20) and / or one or more Intermediate plates or frames (24).
As Lâminas (19) e por consequência o Rotor multi-direccional (2) admitem divisão em duas ou mais facções por Plano (17) e/ou planos paralelos, permitindo o aceso e a instalação de sistemas de transmissão, potência ou outros no seu interior.The blades (19) and consequently the multi-directional rotor (2) allow division into two or more factions by plane (17) and / or parallel planes, allowing the access and installation of transmission, power or other systems in its inside.
A forma da Lâmina (19) caracteriza-se por descrever um Perfil (21) em arco ou similar, cuja extrusão até à Superfície interior (14) da Lâmina imediatamente anterior define a Aresta interior (23) da dita Lâmina (19), dependendo assim a forma desta aresta interior do posicionamento e da quantidade deThe shape of the blade (19) is characterized by describing an arc profile (21) or the like whose extrusion to the inner surface (14) of the immediately preceding blade defines the inner edge (23) of said blade (19), depending on thus the shape of this inner edge of the positioning and the amount of
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Lâminas (19). A aresta exterior 22) da dita Lâmina (19) resulta da extrusão do dito perfil (21) na direcção da Lâmina imediatamente posterior, formando as superfícies que compõem as Cavidades exteriores (15) vedadas ao interior, que oferecem resistência à deslocação das massas de ar que com elas colidem extraindo assim energia.Blades (19). The outer edge 22) of said Blade (19) results from the extrusion of said profile (21) in the direction of the immediately posterior Blade, forming the surfaces that make up the inner sealed Outer Cavities (15), which offer resistance to the displacement of the masses. air that collide with them thus extracting energy.
A forma esférica ou similar e oca obtida pelo conjunto de Lâminas (19) que compõem o Rotor multi-direccional (2) resulta naturalmente resistente, permitindo a sua concretização em materiais de reduzida espessura e densidade.The spherical or similar hollow shape obtained by the set of blades (19) that make up the multi-directional rotor (2) is naturally resistant, allowing its realization in materials of reduced thickness and density.
A utilização de um eixo (9) oco permite a instalação de um ou mais veios (25), permitindo a transmissão da rotação para o exterior do Rotor multi-direccional (2) .The use of a hollow shaft (9) allows the installation of one or more shafts (25), allowing the transmission of rotation outwards of the multi-directional rotor (2).
Figueira da foz, 8 de Dezembro de 2009Figueira da foz, December 8th, 2009
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