PT977947E - Turbina eolica - Google Patents

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PT977947E
PT977947E PT98901134T PT98901134T PT977947E PT 977947 E PT977947 E PT 977947E PT 98901134 T PT98901134 T PT 98901134T PT 98901134 T PT98901134 T PT 98901134T PT 977947 E PT977947 E PT 977947E
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Theodorus Jozef Johannes Deijl
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Beheermij P Buitendijk B V
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Description

ΤΑ
Descrição “Turbina eólica” A invenção refere-se a um dispositivo para a produção de energia eléctrica, por meio do vento, que compreende: um mastro, pelo menos uma turbina eólica com um rotor e pás que se projectam radialmente, estando a referida turbina eólica fixada num braço, que pode rodar, por meio de um veio rotativo horizontal ligado ao mastro, de modo tal que a turbina eólica pode tomar posições relativamente altas e relativamente baixas, como se desejar, sendo além disso possível o braço rodar em tomo de um eixo vertical, aproximadamente correspondente ao eixo do mastro. E conhecido um dispositivo deste tipo da patente FR-A-2 568 948. A capacidade de rodar a turbina eólica de uma posição elevada para uma posição descida aumenta consideravelmente a acessibilidade da turbina, o que é importante para a manutenção e a substituição de componentes. É conhecido utilizar um certo número de turbinas eólicas por cada mastro, a fim de poder gerar uma quantidade consideravelmente maior de energia eléctrica por cada mastro. A patente FR-A-2 413 566 descreve um dispositivo para gerar energia eléctrica que compreende um certo número de braços tubulares ocos, os quais são, numa extremidade, soldados a uma peça fundida e, na outra extremidade, estão providos de uma turbina eólica. A peça central fundida é fixada num mastro de modo que não pode rodar.
Esta estrutura tem o inconveniente de as turbinas eólicas apresentarem níveis de desgaste irregulares, visto que as turbinas montadas num nível mais elevado ficam sujeitas a maiores velocidades do vento, tendo portanto maior desgaste que as
turbinas eólicas colocadas num nível baixo.
Partindo do dispositivo de acordo com o preâmbulo, o objecto da invenção consiste em poder gerar consideravelmente mais energia eléctrica por cada mastro, mas evitando-se os inconvenientes atrás referidos da patente FR-A-2 413 566 (desgaste irregular nas várias turbinas eólicas).
De acordo com a invenção, para isso o dispositivo é caracterizado por compreender três ou mais braços rotativos em tomo de um eixo de rotação horizontal comum, tendo cada um dos referidos braços a ele ligada uma turbina eólica, fazendo o referido braço parte de uma armação que se estende perpendicularmente ao referido eixo de rotação comum e por o referido eixo rotativo horizontal comum se encontrar situado aproximadamente no centro de gravidade da referida armação.
Uma vantagem adicional da estrutura de acordo com a invenção é que as turbinas podem colocar-se facilmente acessíveis, para fins de manutenção, em particular se se dispuser uma plataforma, na qual possam estar pessoas a realizar um trabalho, na vizinhança da posição inferior de uma turbina eólica, e se se colocar no mastro uma plataforma de elevação, susceptível de se deslocar verticalmente, destinada a transportar componentes, para cima e para baixo, entre uma posição descida e uma posição subida, estando a plataforma de elevação situada aproximadamente em oposição a um sítio onde está, ou pode colocar-se, uma unidade geradora rotativa.
De preferência, a armação compreende três ou mais barras de compressão, que se intersectam mutuamente no referido centro de gravidade e ligadas umas às outras nas suas extremidades exteriores, por cabos tensores ou tirantes, sendo as
unidades geradoras rotativas fixadas nas extremidades exteriores das barras de compressão. A rotação da armação pode fazer-se de uma maneira controlada se o referido eixo rotativo se estender por um eixo rotativo, no qual actua um mecanismo, tal como uma engrenagem de transmissão. E muito importante que a armação possa ser fixada relativamente à rotação e, para isso, o mastro é provido, na sua parte superior, com uma viga transversal para a fixação da armação em rotação.
Descreve-se agora a invenção, com referência aos desenhos anexos cujas figuras representam: A fíg. 1, uma vista de frente de uma forma de realização de um dispositivo concebido de acordo com a presente invenção, para gerar energia eléctrica por meio do vento; A fíg. 2, uma vista de frente do dispositivo enquanto se montam componentes; A fíg. 3, uma vista lateral de uma fornia de realização particular,
As fíg. 4, 5 e 6 vários desenhos de turbinas eólicas múltiplas de acordo com a invenção; A fíg. 7, uma vista de lado de parte de uma forma de realização alternativa; A fíg. 8, uma vista de lado de parte ainda de outra forma de realização alternativa; e A fíg. 9, uma vista lateral da parte superior de uma forma de realização, aperfeiçoada, em comparação com a fornia de realização da fíg. 3. O dispositivo ilustrado nas fíg. 1 e 2 para gerar energia eléctrica, por meio do vento, está disposto numa estrutura de suporte (1) que assenta no leito do mar ou de um lago. O aparelho propriamente dito compreende um mastro (2), que é suportado rotativamente num aro rotativo (3), disposto na estrutura de suporte (1). Na extremidade superior do mastro (2), está montado um veio rotativo horizontal (4), situado no centro de gravidade de uma armação triangular· (5). Esta armação compreende três barras de compressão (6), três barras de retenção (7), cada uma delas situada em linha com uma barra de compressão, e cabos tensores e/ou tirantes (8). As barras de compressão (6) e as barras de retenção (7) intersectam-se mutuamente no referido centro de gravidade da armação. Os cabos tensores e/ou tirantes (8) estão ligados à extremidade exterior das barras de retenção (7) e unem os vértices da armação de suporte entre si. A peça de acoplamento (9) de uma unidade geradora de rotor (10) está fixada de maneira amovível à extremidade radial de cada barra de compressão (6).
Aproximadamente a meia altura do mastro (2), estão dispostas, de maneira fixa, uma platafonna de manutenção (11) e uma plataforma de montagem (12). Utilizando-se um elevador (13), guiado ao longo de carris verticais (13a), pode deslocar-se uma unidade geradora de rotor (10) para cima, até uma posição em que a peça de acoplamento (9) de uma tal unidade é guiada para se opor à extremidade voltada para baixo de uma barra de compressão (6), sendo possível ligar a peça de acoplamento (9) e a extremidade da bana de compressão 6) na plataforma (12), por exemplo utilizando uma união de flange.
Utilizando o elevador (13), podem mover-se as pás (14) da turbina para uma posição na qual podem ser fixadas numa unidade geradora de rotor. Para isso, o elevador tem superfícies de suporte salientes para armazenar pás sobressalentes (14) e unidades geradoras de rotor (10). A fig. 3 mostra que as barras de compressão (6) fazem parte de uma de treliça, que se estende no plano da direcção do vento, isto é, uma barra de compressão (6) está sempre disposta de cada lado de uma viga de treliça. Os cabos (8) são fixados tanto na face dianteira como na face traseira da treliça, para produzir uma estrutura rígida relativamente à torção.
No cimo do mastro (2), estão montadas duas chumaceiras de suporte (16) nas quais se monta um veio (17), que faz parte do, ou está ligado ao veio de rotação (4) da armação. Na extremidade do veio (17) está montada uma roda dentada (18) de grandes dimensões. Nesta roda dentada (18) engrena um pinhão (19), que pode ser rodado por um motor, com utilização da transmissão (20). Será evidente que isto permite que a armação (5) seja rodada. A posição de operação, para o caso em que há três turbinas (10, 14), está representada na fig. 1. Rodando a armação (5) de 60° a partir da posição de operação representada na fig. 1 cria-se uma posição de montagem e/ou de manutenção, que está ilustrada na fig. 2. Nesta figura pode ver-se que o elevador (13) é usado para transportar uma pá (14) para uma unidade geradora de rotor, correctamente montada.
Como a intensidade do vento é diferente a alturas diferentes, recomenda-se rodar a armação (5) regularmente de 120° a partir da posição representada na fig. 1. Isso assegura o desgaste uniforme das turbinas eólicas.
Na fig. 3, é possível ver, no lado inferior da armação de suporte, uma unidade geradora de rotor (10), cujo veio foi temporariamente prolongado por um veio auxiliar (21). Com o auxílio de uma caixa de engrenagens (22), este veio auxiliar pode ser fixado, ou rodado, para alterar a posição do rotor enquanto se montam as
pas.
Na zona da extremidade superior do mastro (2), está colocada uma viga transversal (23), à qual pode fixar-se a armação se suporte (6), em pontos (24). Os meios de fixação podem ser pemos de imobilização operáveis à distância. A armação de suporte pode também ser fixada relativamente ao mastro (2), no ponto (25). A viga transversal (23) poderia ser integrada numa estrutura de mastro com quatro pernas, de modo que os pontos de fixação na extremidade da viga transversal coincidem com os vários vértices da armação.
As turbinas eólicas, de preferência, não têm rodas dentadas; a parte electromecânica pode então ter uma estrutura com simetria de rotação, no plano de rotação. Isso permite que as turbinas sejam fixadas directamente nas extremidades das barras de compressão, sem utilização de um suporte, por exemplo por meio de uma união de flange.
Na forma de realização alternativa de acordo com a fig. 7, os carris verticais (13a) da plataforma de elevação (13) são prolongados para baixo até aproximadamente o nível da coberta de um navio de alimentação. A partir do navio podem ser elevados componentes, tais como uma unidade geradora de rotor, pás e similares, até à posição desejada junto da plataforma de montagem (12), utilizando a plataforma (13). O mastro (2) está posicionado excentricamente na estrutura de suporte (1), de modo tal que os carris (13a) ficam situados no exterior da estrutura de suporte (1). O aro rotativo (3) está situado a uma certa distância acima da plataforma de montagem (12). A forma de realização de acordo com a fig. 8 representa uma adição à representada na fig. 3. Nas extremidades das barras (6), estão colocadas chumaceiras '7Si de suporte (26), nas quais se monta um veio horizontal (27). Neste veio horizontal estão fixados três componentes : à frente, há uma unidade geradora de rotor (10), com pás (14), no centro há um gerador sem rodas dentadas, que compreende uma parte de rotor (28) rotativa e uma parte de estator (29), fixada rigidamente no braço de suporte por meio de um flange de acoplamento (30), passando o veio horizontal através da parte do estator com o alojamento das chumaceiras (31) e no lado de trás existe um flange de acoplamento (32), que pode agora ser acoplado directamente à caixa de engrenagens (22), sem um veio auxiliar (20). Na periferia da parte do rotor pode dispor-se um anel de travagem concêntrico (33). A unidade geradora de rotor pode ser colocada em repouso por meio do blocos de travagem (34). Estes blocos de travagem estão dispostos no sistema de treliça.
De acordo com a capacidade de elevação do elevador, é também possível elevar outras combinações de componentes, quer globalmente, quer por partes separadas. No caso de um gerador muito pesado, por exemplo de oito toneladas, o mesmo poderia ser elevado em duas metades. Se o peso do rotor com as pás se situar abaixo de um valor específico, por exemplo seis toneladas, ele pode ser elevado na sua totalidade, incluindo as pás. A distribuição dos componentes a elevar pode em definitivo ser determinada apenas após elaborado o projecto final. Será sempre possível modificar esta distribuição.
Evidentemente, o dispositivo de acordo com a invenção é também apropriado para ser utilizado em terra.
Em princípio, seria também possível usar um braço de compressão com turbina eólica num veio rotativo, ligado ao mastro, sendo neste caso usado um contrapeso, para posicionar o centro de gravidade aproximadamente no sítio do veio 8 de rotação. É também possível que fiquem dois braços de compressão alinhados um com o outro, com o veio de rotação situado centralmente entre as turbinas eólicas. A forma de realização de acordo com a fig. 9 difere da de acordo com a fig. 3 pelo facto de a parte superior do mastro (2) ser concebida como um suporte (35) que se alarga, relativamente à extremidade superior do mastro, estando as chumaceiras de suporte dispostas neste suporte, a uma distância relativamente grande uma da outra, sendo por meio destas chumaceiras montado o veio (17), como peça de extensão do veio de rotação horizontal (4). Além disso, os braços (6), que são construídos como viga de treliça, têm uma secção inclinada (6a), que se une a uma secção (6b) que se estende directamente ao longo do mastro (2). Esta forma de realização reduz o momento e melhora o suporte da armação (5).
Lisboa, 3 de Julho de 2001
/Ί
JOSÉ DE SAMPAIO A.O.P.Í.
Rua do Salitre, 195, r/c-Drt. 1269-063 LISBOA

Claims (9)

1 Reivindicações 1. Dispositivo para gerar energia eléctrica, por meio do vento, que compreende um mastro (2), uma turbina eólica (10, 14), com um rotor (10) e pás (14) que se projectam radialmente, estando essa turbina eólica fixada num braço (6), que pode rodar por meio de um eixo de rotação horizontal (4), ligado ao mastro (2), de modo tal que a turbina eólica pode tomar posições relativamente alta e relativamente baixa, como se desejar, sendo possível que o braço (6) rode em tomo de um eixo vertical, que coincide aproximadamente com o eixo do mastro (2), caracterizado por o dispositivo compreender três ou mais braços (6), que podem rodar em tomo de um eixo de rotação comum (4) horizontal, tendo cada um dos braços (6) uma turbina eólica (10, 14) a ele ligada, fazendo os referidos braços parte de uma armação (5) que se estende perpendicularmente ao referido eixo de rotação comum (4), e por o referido eixo de rotação comum horizontal estar situado aproximadamente no centro de gravidade da referida armação (5).
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o mastro (2) estar provido na sua parte superior com uma viga transversal (23) para fixação da armação (5) relativamente à rotação.
3. Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o referido eixo de rotação (4) ser prolongado por um eixo de rotação (17) no qual um mecanismo, tal como uma transmissão de engrenagens ( 18, 19, 20), actua, para poder rodar a armação (5) de uma maneira controlada.
4. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a armação (5) compreender três ou mais barras de compressão (6), que se intersectam mutuamente no referido centro de gravidade e são ligadas entre si r 9 nas suas extremidades exteriores por meio de cabos tensores ou tirantes (8), sendo as turbinas eólicas (10, 14) fixadas nas extremidades exteriores das barras de compressão (6).
5. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por se montar no mastro (2) uma plataforma de elevação (13) que pode deslocar-se verticalmente, para transportar componentes, para cima e para baixo, entre uma posição baixa e uma posição alta, na qual a plataforma de elevação está situada aproximadamente em frente do sítio onde pode dispor-se uma unidade geradora de rotor (10).
6. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as barras de compressão (6) da armação compreenderem uma treliça.
7. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o mastro (2) estar disposto numa estrutura de suporte (1), com a interposição de um aro de rotação (3).
8. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por cada unidade geradora de rotor (10) estar provida de uma peça de acoplamento, que se projecta radialmente (9) (aro de lanterna), por meio da qual a unidade pode ser montada na, e retirada da extremidade de um braço da armação (6) ou da barra de compressão da armação (6).
9. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o veio do motor de cada unidade geradora de rotor (10) poder ser prolongado por um veio auxiliar temporário (21), de modo a chegar a uma caixa de engrenagens (22) montada no intçrior ou sobre o mastro (2). Lisboa, 3 de Julho de Industrial
JOSE DE SAMPAIO A.O.P.I. Rua do Salitre, 195, r/c-Drt 1269-063 LISBOA
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