ITMI20090403A1 - ROTARY MOTION METHOD OF A SOUNDPROOF WIND TURBINE. - Google Patents
ROTARY MOTION METHOD OF A SOUNDPROOF WIND TURBINE. Download PDFInfo
- Publication number
- ITMI20090403A1 ITMI20090403A1 IT000403A ITMI20090403A ITMI20090403A1 IT MI20090403 A1 ITMI20090403 A1 IT MI20090403A1 IT 000403 A IT000403 A IT 000403A IT MI20090403 A ITMI20090403 A IT MI20090403A IT MI20090403 A1 ITMI20090403 A1 IT MI20090403A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- wind turbine
- generator
- rotor assembly
- wind
- turbine according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor the axis being vertical
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/06—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2230/00—Manufacture
- F05B2230/90—Coating; Surface treatment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/40—Transmission of power
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/90—Braking
- F05B2260/901—Braking using aerodynamic forces, i.e. lift or drag
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
dell’invenzione industriale avente per titolo: of the industrial invention entitled:
“Metodo del moto rotatorio di una turbina eolica insonorizzata” "Method of rotary motion of a soundproofed wind turbine"
La presente invenzione si riferisce ad un metodo di funzionamento di una turbina eolica ad asse verticale atta a convertire in energia elettrica un moto rotatorio generato dall’azione del vento per mezzo di un organo generatore la cui rotazione è innescata al raggiungimento di un numero di giri rotativi di valore prefissato del gruppo rotore. The present invention refers to a method of operation of a vertical axis wind turbine capable of converting into electrical energy a rotary motion generated by the action of the wind by means of a generator whose rotation is triggered when a number of revolutions is reached. set value rotary of the rotor assembly.
La presente invenzione si riferisce, inoltre, ad una turbina eolica che realizza il metodo di funzionamento rotatorio attraverso un dispositivo ad innesto a comando automatico in funzione della velocità rotatoria in modo che l’innesto tra rotore e generatore avvenga solo quando il gruppo rotore ha raggiunto una determinata velocità di rotazione sotto l’azione del vento e un valore prefissato della quantità di moto delle masse rotatorie. The present invention also relates to a wind turbine which carries out the rotary operation method through a clutch device with automatic control as a function of the rotary speed so that the engagement between rotor and generator takes place only when the rotor assembly has reached a certain speed of rotation under the action of the wind and a predetermined value of the momentum of the rotating masses.
Nella descrizione che segue e nelle rivendicazioni il termine turbina eolica sta ad indicare una qualsiasi turbina sfruttante l’energia del vento e cioè derivante dal moto di una corrente d’aria non guidata. In the following description and in the claims, the term wind turbine indicates any turbine that uses the energy of the wind and that is, resulting from the motion of an unguided air stream.
La denominazione, quindi, è riservata alle turbine a vento installate fisse e quindi azionate dal vento vero e proprio. Sfruttando l’energia cinetica deH’aria ambiente la turbina eolica, in particolare la turbina eolica ad asse verticale, presenta una forma geometrica simile ad un volume configurato sostanzialmente ad una sfera, o ad un ellissoide attraverso le superfici profilate di un numero limitato di palette a profilo alare che circondano un organo generatore atto a convertire un moto rotazionale in energia elettrica. The denomination, therefore, is reserved for wind turbines installed fixed and therefore driven by the wind itself. By exploiting the kinetic energy of the ambient air, the wind turbine, in particular the vertical axis wind turbine, has a geometric shape similar to a volume configured substantially as a sphere, or an ellipsoid through the profiled surfaces of a limited number of blades. airfoil that surround a generator designed to convert a rotational motion into electrical energy.
Dallo stato della tecnica è noto, neN’ambito delle energie rinnovabili, che le turbine eoliche azionate dall’energia del vento generano la rotazione di un rotore di una macchina elettrica che produce energia elettrica da utilizzare. From the state of the art it is known, in the field of renewable energy, that wind turbines driven by wind energy generate the rotation of a rotor of an electric machine that produces electricity to be used.
Per inciso le turbine eoliche di tecnica nota si presentano schematicamente nella loro soluzione progettuale in due classi principali: ad asse orizzontale e ad asse verticale. Le turbine eoliche ad asse orizzontale, come apparati tradizionali, comprendono un organo propulsore ad elica montato su una struttura di supporto di dimensioni elevate e predisposto a ruotare attorno ad un asse orizzontale connesso alla macchina elettrica mediante mezzi di trasmissione. Incidentally, the wind turbines of the known art are schematically presented in their design solution in two main classes: horizontal axis and vertical axis. Wind turbines with a horizontal axis, like traditional apparatuses, comprise a propeller propeller member mounted on a support structure of large dimensions and arranged to rotate around a horizontal axis connected to the electric machine by means of transmission.
Dato che la direzione del vento non ha una direzione costante è necessario che l’organo propulsore a elica ruoti completamente attorno ad un asse verticale, in modo da predisporsi nella direzione di maggior efficienza operativa per generare energia elettrica. Since the wind direction does not have a constant direction, it is necessary for the propeller to rotate completely around a vertical axis, in order to prepare itself in the direction of greater operational efficiency to generate electricity.
La rotazione per seguire la direzione del vento comporta una complessità costruttiva e una non trascurabile usura dei mezzi di supporto volvente dell’organo propulsore ad elica ed espone le strutture di supporto a problemi di stabilità non trascurabili. The rotation to follow the direction of the wind involves a constructive complexity and a not negligible wear of the rolling support means of the propeller propeller and exposes the support structures to non-negligible stability problems.
Impianti realizzati con turbine eoliche ad asse orizzontale possono, inoltre, identificarsi negli alti costi d’impianto e d’installazione e risultano, come apparati tradizionali, molto rumorosi, oltre ad un notevole impatto paesaggistico a causa delle elevate dimensioni. Plants built with horizontal axis wind turbines can also be identified in the high plant and installation costs and are, like traditional equipment, very noisy, as well as having a significant impact on the landscape due to the large size.
Per dette ragioni le turbine eoliche ad asse orizzontale vengono installate in zone distanti dai centri abitati per cui è necessario insediare strutture aggiuntive per il trasporto dell’energia elettrica prodotta. For these reasons, horizontal axis wind turbines are installed in areas distant from built-up areas for which it is necessary to install additional structures for the transport of the electricity produced.
In aggiunta a tali oneri le turbine eoliche ad asse orizzontale richiedono la collocazione in zone molto ventose e, quindi, la loro applicabilità in regimi eolici caratteristici di siti di crinale o di sommità di alture. In addition to these costs, horizontal axis wind turbines require their location in very windy areas and, therefore, their applicability in wind regimes characteristic of ridge sites or the top of hills.
Le turbine eoliche ad asse verticale, di tecnica nota, sono costituite da un numero di palette disposte in modo prevalentemente verticale con profili che delimitano uno spazio sostanzialmente sferico attorno ad un asse verticale che coincide con l’asse di rotazione del gruppo rotore di una macchina elettrica. Così, pure, è noto che il profilo delle palette eoliche è un profilo alare che permette la penetrazione deH’aria e permette di convertire la massima pressione esercitatile dal vento in energia cinetica e, quindi, una volta convertita, in energia elettrica. Vertical axis wind turbines, of known art, consist of a number of blades arranged predominantly vertically with profiles that delimit a substantially spherical space around a vertical axis which coincides with the rotation axis of the rotor assembly of a machine electric. Thus, it is also known that the profile of the wind blades is a wing profile that allows the penetration of air and allows the maximum pressure exerted by the wind to be converted into kinetic energy and, therefore, once converted, into electrical energy.
Con la precisa notazione tecnica è noto che neH’aria la forma di solido, che vi ci s’immerge fornendo minimi inneschi di turbolenze e vortici per la rottura del moto fluido dell’aria , è una sfera, o solidi di forma associabili. Si comprende tecnicamente del perché i profili variabili delle palette vanno a configurare superfici di volumi sostanzialmente sferici. With the precise technical notation it is known that in the air the form of solid, which is immersed in it, providing minimal triggers of turbulence and vortices for the breaking of the fluid motion of the air, is a sphere, or solid forms that can be associated. It is technically understood why the variable profiles of the vanes configure surfaces of substantially spherical volumes.
Dalle pubblicazioni brevettali US 1835018 e US 5405246 sono note turbine eoliche ad asse verticale comprendenti più palette allungate vincolate a un rotore a torre. La torre definisce un asse verticale di rotazione ed è connessa mediante l’interposizione di un gruppo di trasmissione o di altri mezzi di conversione della coppia fornita, all’albero di un generatore elettrico. Vertical axis wind turbines are known from patent publications US 1835018 and US 5405246 comprising several elongated blades fixed to a tower rotor. The tower defines a vertical axis of rotation and is connected through the interposition of a transmission group or other means of conversion of the supplied torque, to the shaft of an electric generator.
Le turbine illustrate presentano una semplicità costruttiva rispetto alle turbine ad asse orizzontale, ma comportano alcuni inconvenienti che ne rendono limitativa e non soddisfacente la loro applicazione. Siffatte turbine eoliche, come altre turbine note ad asse verticale, presentano una inerzia considerevole di avviamento, che ne rende difficoltoso l’utilizzo quando la forza ventosa ha valore poco elevato. In tali condizioni è dunque necessario predisporre un gruppo di avviamento ausiliario, usualmente un motore elettrico, per avviare il moto rotazionale della turbina eolica. Il tutto crea un costo aggiuntivo e così, pure, una sensibile complessità costruttiva con l'aggiunta che dette turbine lavorano in presenza di vento rilevante non sempre presente. The turbines illustrated have a constructive simplicity compared to turbines with a horizontal axis, but they involve some drawbacks which make their application limiting and unsatisfactory. Such wind turbines, like other known vertical axis turbines, have a considerable start-up inertia, which makes it difficult to use when the wind force has a low value. In such conditions it is therefore necessary to provide an auxiliary starting unit, usually an electric motor, to start the rotational motion of the wind turbine. All this creates an additional cost and thus, also, a significant constructive complexity with the addition that said turbines work in the presence of significant wind that is not always present.
Da quanto precede è chiaro che le turbine eoliche, come generatori di corrente, devono lavorare con pochissimo vento, avere dimensioni ridotte e ridotto impatto ambientale. From the foregoing it is clear that wind turbines, as current generators, must work with very little wind, have small dimensions and reduced environmental impact.
La richiedente si è posta, quindi, il problema nella sua interezza con il preciso intento di escogitare un metodo ed una turbina eolica in grado di presentare caratteristiche funzionali e strutturali tali da superare gli inconvenienti citati con riferimento alla tecnica nota. The Applicant has therefore posed the problem in its entirety with the precise intention of devising a method and a wind turbine capable of presenting functional and structural characteristics such as to overcome the drawbacks mentioned with reference to the known art.
Uno scopo della presente invenzione è pertanto quello di assicurare un metodo di funzionamento di una turbina eolica che permette di sfruttare la forza del vento anche minima ottenendo un sostanziale rinnovamento tecnologico tanto da renderla pioniera nel suo settore di fornitura di energie cosiddette alternative e rinnovabili. An object of the present invention is therefore to ensure a method of operation of a wind turbine that allows to exploit even the minimum wind force, obtaining a substantial technological renewal so as to make it a pioneer in its sector of supplying so-called alternative and renewable energies.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di escogitare una turbina eolica di semplice realizzazione di estrema affidabilità e robustezza e idonea ad essere impiegata direttamente nel contesto urbano per la silenziosità e l’assenza di vibrazioni, che rappresentano condizioni irrinunciabili per gli abitanti dì una città. Another object of the present invention is to devise a wind turbine of simple construction of extreme reliability and robustness and suitable to be used directly in the urban context due to the silence and absence of vibrations, which represent indispensable conditions for the inhabitants of a city. .
Un ulteriore scopo della presente invenzione è di presentare una turbina eolica ad asse verticale di scarso ingombro in armonia con l'ambiente e con un design molto curato progettualmente tanto da renderla struttura di arredo urbano. A further object of the present invention is to present a vertical axis wind turbine with a small footprint in harmony with the environment and with a very accurate design so as to make it a street furniture structure.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è di avere una turbina eolica ad asse verticale che possa funzionare costantemente anche con venti instabili e sottoposti a frequenti cambi di direzione, come avviene in città. A further object of the present invention is to have a vertical axis wind turbine that can operate constantly even with unstable winds and subject to frequent changes of direction, as occurs in the city.
Un ulteriore scopo della presente invenzione, non meno importante degli scopi sopra esposti, è che la turbina eolica ad asse verticale è equipaggiata sia con dispositivi di frenatura automatici che intervengono in caso di vento troppo forte, che possa compromettere il buon funzionamento della turbina e sia con dispositivi antighiaccio che evitano le formazioni di ghiaccio pericolose in quanto alterano le caratteristiche aerodinamiche delle palette della turbina stessa. A further object of the present invention, no less important than the objects set out above, is that the vertical axis wind turbine is equipped both with automatic braking devices which intervene in the event of too strong wind, which can compromise the correct functioning of the turbine and be with de-icing devices that avoid dangerous ice formations as they alter the aerodynamic characteristics of the turbine blades.
Il compito posto a base dell’invenzione consiste, quindi, nell’indicare un metodo di funzionamento rotatorio e nel realizzare una turbina eolica ad asse verticale, con cui vengono eliminati complessivamente gli inconvenienti e gli svantaggi connessi alle soluzioni in atto proposte dalla tecnica e precedentemente indicati. The task at the basis of the invention therefore consists in indicating a rotary operating method and in realizing a wind turbine with a vertical axis, with which the drawbacks and disadvantages connected to the current solutions proposed by the art and previously are eliminated as a whole. indicated.
Viene, inoltre, garantito il raggiungimento di detti scopi, ed altri ancora, ed in accordo con ciò la presente invenzione concerne un metodo di funzionamento di una turbina eolica atta a convertire in energia elettrica un moto rotatorio generato dall’azione del vento per mezzo di un organo generatore e di un gruppo rotore in cui comprende in successione le seguenti fasi operative: Furthermore, the achievement of said objects and others besides is guaranteed, and in accordance with this the present invention relates to a method of operation of a wind turbine capable of converting into electrical energy a rotary motion generated by the action of the wind by means of a generator member and a rotor assembly in which it comprises in succession the following operating phases:
- innescare la rotazione del generatore in corrispondenza del raggiungimento di un numero di giri rotativi di valore prefissato dal gruppo rotore azionato da più palette profilate per ricevere energia cinetica dal vento, sotto forma di velocità; - triggering the rotation of the generator when a predetermined number of revolutions is reached by the rotor group driven by several profiled blades to receive kinetic energy from the wind, in the form of speed;
- disinnestare la rotazione del generatore di corrente elettrica in corrispondenza di un numero di giri rotativi di valore minimo prefissato del gruppo rotore; - disengaging the rotation of the electric current generator in correspondence with a number of rotary revolutions of the minimum predetermined value of the rotor assembly;
- frenare con almeno un deflettore-paletta radiale la turbina eolica innescata e connessa con il generatore di corrente elettrica in corrispondenza del raggiungimento di un valore massimo prefissato di giri rotativi limite all'instabilità strutturale del rotore eolico; - braking with at least one radial deflector-blade the wind turbine activated and connected to the electric current generator in correspondence with the reaching of a predetermined maximum value of rotary revolutions limit to the structural instability of the wind rotor;
- eliminare le incrostazioni di ghiaccio che possono depositarsi sulle superfici delle palette del gruppo rotore per mezzo di aria calda estratta dal generatore di corrente elettrica, oppure impedire la presenza di ghiaccio per mezzo di sostanze antiadesive che impediscono l’aderenza del ghiaccio e facilitano l'asportazione per effetto del vento relativo; - eliminate the ice deposits that can deposit on the surfaces of the blades of the rotor group by means of hot air extracted from the electric current generator, or prevent the presence of ice by means of anti-adhesive substances that prevent the ice from adhering and facilitate the removal due to the relative wind;
- attutire la rumorosità con l’uso di materiali compositi metallici o polimerici preferibilmente materiali fonoassorbenti a struttura alveare e con vincoli di collegamenti ammortizzati agli urti, vibrazioni e oscillazioni e , quindi, vincoli antivibranti. - reduce noise with the use of metal or polymeric composite materials, preferably sound-absorbing materials with a beehive structure and with constraints of shock absorbed connections, vibrations and oscillations and, therefore, anti-vibration constraints.
Secondo una forma di attuazione il metodo di funzionamento di una turbina eolica secondo la presente invenzione consente di stabilire l’innesco rotatorio, come corpo unico, tra il generatore di corrente elettrica e il gruppo rotore a palette al raggiungimento di un numero di giri rotativi di valore prefissato determinato dal rapporto tra le quantità di moto delle masse rotatorie dei blocchi materiali del gruppo rotore e del generatore di corrente elettrica . According to an embodiment, the operating method of a wind turbine according to the present invention allows to establish the rotary ignition, as a single body, between the electric current generator and the vane rotor assembly upon reaching a number of rotary revolutions of predetermined value determined by the ratio between the momentum of the rotating masses of the material blocks of the rotor group and of the electric current generator.
Secondo una ulteriore forma di attuazione il metodo di funzionamento di una turbina eolica secondo la presente invenzione consente di stabilire il disinnesto rotatorio tra il generatore di corrente elettrica e il gruppo rotore a palette, come corpi separati, in corrispondenza di un numero di giri rotativi di valore minimo prefissato determinato dal rapporto tra le quantità di moto delle masse rotatorie dei blocchi materiali del gruppo rotore a palette e del generatore di corrente elettrica. According to a further embodiment, the operating method of a wind turbine according to the present invention allows to establish the rotary disengagement between the electric current generator and the vane rotor assembly, as separate bodies, at a number of rotary revolutions of minimum predetermined value determined by the ratio between the momentum of the rotating masses of the material blocks of the vane rotor assembly and of the electric current generator.
Secondo una ulteriore forma di attuazione il metodo di funzionamento di una turbina eolica secondo la presente invenzione presenta condotti di circolazione di aria calda ricavati all’interno degli elementi di ancoraggio tra le palette del gruppo rotore e il blocco del generatore di corrente elettrica. According to a further embodiment, the operating method of a wind turbine according to the present invention has hot air circulation ducts obtained inside the anchoring elements between the blades of the rotor group and the block of the electric current generator.
Turbina eolica per la pratica realizzazione del metodo della presente invenzione comprende un dispositivo ad innesto centrifugo automatico in funzione della velocità rotatoria in modo che l’innesto avvenga solo quando il gruppo rotore a palette ha raggiunto una determinata velocità di rotazione e , quindi, un valore prefissato della sua quantità di moto sufficiente a trascinare in rotazione il generatore di corrente elettrica. Wind turbine for the practical implementation of the method of the present invention comprises a device with automatic centrifugal clutch as a function of the rotational speed so that the clutch occurs only when the vane rotor assembly has reached a certain rotational speed and, therefore, a value predetermined quantity of its momentum sufficient to drive the electric current generator in rotation.
Secondo una forma di attuazione la turbina eolica della presente invenzione si concretizza in un dispositivo ad innesto a comando automatico in grado di ottenere un innesto particolarmente dolce e graduale tra il gruppo rotore a palette e il generatore di corrente elettrica impedendo alle masse centrifughe di esercitare impulsi vibrazionali. According to an embodiment, the wind turbine of the present invention takes the form of an automatically controlled coupling device capable of obtaining a particularly gentle and gradual coupling between the vane rotor assembly and the electric current generator, preventing the centrifugal masses from exerting impulses. vibrational.
L'invenzione sarà descritta dettagliatamente appresso in base all’esempio di realizzazione presentato schematicamente nei disegni della tavole allegate, che illustrano sommariamente le caratteristiche dell’invenzione, dovendosi segnalare che tutti i disegni allegati, così come la descrizione che si farà degli stessi, corrispondono ad una forma preferita di esecuzione per rendere più comprensibile il suo modo di attuazione, però si ritengono compresi nella protezione, che si richiede, le eventuali variazioni di posizioni reciproche degli elementi così, pure, le conseguenti semplificazioni, che ne potrebbero derivare e tutte le varianti costruttive incluse nell’idea generale, che viene esposta nei disegni allegati in cui: The invention will be described in detail below on the basis of the embodiment example presented schematically in the drawings of the attached tables, which briefly illustrate the characteristics of the invention, it must be noted that all the accompanying drawings, as well as the description that will be made of them, correspond to a preferred embodiment to make its embodiment more understandable, however, the possible variations of reciprocal positions of the elements are considered included in the protection, as well as the consequent simplifications, which could derive therefrom and all the construction variants included in the general idea, which is shown in the attached drawings in which:
- la figura 1 è una vista schematica in prospettiva assonometrica della turbina eolica della presente invenzione che mostra la presenza del dispositivo ad innesto interposto tra il gruppo rotore e il generatore di corrente elettrica; - figure 1 is a schematic view in axonometric perspective of the wind turbine of the present invention showing the presence of the coupling device interposed between the rotor assembly and the electric current generator;
- la figura 2 è una vista schematica in prospettiva assonometrica in pianta della medesima turbina di figura 1 ; Figure 2 is a schematic plan view in axonometric perspective of the same turbine of Figure 1;
- la figura 3 è una vista schematica in prospettiva assonometrica della turbina eolica della presente invenzione che mostra la presenza del deflettore paletta radiale frenante; Figure 3 is a schematic view in axonometric perspective of the wind turbine of the present invention showing the presence of the radial braking blade deflector;
- le figure 4 e 5 sono viste schematiche che mostrano in sezioni parziali il condotto di circolazione dell’ aria calda dal generatore di corrente elettrica alle palette del gruppo rotore; - Figures 4 and 5 are schematic views showing in partial sections the hot air circulation duct from the electric current generator to the blades of the rotor group;
- la figura 6 è una vista schematica in prospettiva assonometrica in pianta della turbina eolica della presente invenzione che mostra una vista in sezione parziale del condotto di circolazione di aria calda ricavato all’interno dell’elemento di ancoraggio tra le palette del gruppo rotore ei il blocco generatore di corrente elettrica; Figure 6 is a schematic plan view in axonometric perspective of the wind turbine of the present invention which shows a partial sectional view of the hot air circulation duct obtained inside the anchoring element between the blades of the rotor assembly and the electric current generator block;
- la figura 7 è una vista schematica in sezione parziale ingrandita di figura 6 e che mostra il flusso di aria calda all’interno della paletta del gruppo rotore attraverso il condotto interno all’elemento di ancoraggio; - Figure 7 is an enlarged partial section schematic view of Figure 6 and showing the flow of hot air inside the blade of the rotor group through the duct inside the anchoring element;
- la figura 8 è una vista schematica in prospettiva assonometrica in pianta della turbina eolica della presente invenzione che mostra una vista in sezione parziale trasversale della paletta costruita con materiali fonoassorbenti a struttura alveare; Figure 8 is a schematic plan view in axonometric perspective of the wind turbine of the present invention which shows a partial cross-sectional view of the blade constructed with sound-absorbing materials with a beehive structure;
- la figura 9 è una vista schematica in sezione parziale ingrandita di figura 8 e che mostra l’eletta costruita con materiale composito fonoassorbente a struttura alveare. - Figure 9 is an enlarged partial section schematic view of Figure 8 and showing the fin built with sound-absorbing composite material with a beehive structure.
Nelle figure parti corrispondenti , o con funzioni uguali, sono munite per semplicità di identici caratteri di riferimento. In the figures corresponding parts, or parts with the same functions, are provided for simplicity with identical reference characters.
Nelle figure, altresì, a scopo dì chiarezza dell'insieme, i dispositivi, i meccanismi e gli elementi circuitali, che operano in reciproca cooperazione con la turbina eolica ad asse verticale in oggetto, non sono illustrati e non vengono, quindi, descritti nel loro funzionamento in quanto già noti, ed anche perché non sono necessari per la comprensione del funzionamento della presente invenzione. Così, ad esempio, non viene rappresentato in dettaglio costruttivo il gruppo rotore e, così, pure non viene rappresentato in dettaglio costruttivo il gruppo generatore di corrente elettrica, preferibilmente un gruppo generatore a magneti permanenti. Così, pure, non vengono rappresentate le sedi di assemblaggio del dispositivo ad innesto centrifugo e così, pure, i particolari meccanici ed elettrici dell’innesto e del disinnesto in quanto possono essere effettuati in maniera diversa, tutti di tecnica nota. In the figures, also, for the sake of clarity of the whole, the devices, mechanisms and circuit elements, which operate in mutual cooperation with the vertical axis wind turbine in question, are not illustrated and are therefore not described in their entirety. operation as they are already known, and also because they are not necessary for the understanding of the operation of the present invention. Thus, for example, the rotor assembly is not shown in constructive detail and, thus, the electric current generator assembly, preferably a permanent magnet generator assembly, is also not shown in constructive detail. Thus, also, the assembly seats of the centrifugal coupling device are not shown and so are the mechanical and electrical details of the coupling and disengagement as they can be carried out in a different way, all of the known technique.
Nelle tavole allegate con riferimento alle figure, si è indicato nell’insieme con 1 la turbina eolica ad asse verticale secondo la presente invenzione. In the attached tables with reference to the figures, 1 indicates the vertical axis wind turbine according to the present invention.
La turbina eolica 1 comprende un gruppo rotore 2 assemblato e disposto alla sommità di elementi verticali di supporto 3. Il gruppo rotore 2 comprende almeno una coppia di palette 6, preferibilmente a profilo aerodinamico, posizionate in modo sostanzialmente assialsimmetrico rispetto all’asse verticale di rotazione che coincide con l’asse longitudinale degli elementi verticali di supporto 3. The wind turbine 1 comprises a rotor assembly 2 assembled and arranged at the top of vertical support elements 3. The rotor assembly 2 comprises at least one pair of blades 6, preferably with an aerodynamic profile, positioned substantially axially symmetrical with respect to the vertical axis of rotation which coincides with the longitudinal axis of the vertical support elements 3.
Nelle figure delle tavole allegate le palette 6 sono tre, ma possono ovviamente essere assemblate in numero diverso, a secondo del dimensionamento e delle esigenze operative. Le palette 6 sono collegate in modo amovibile all’involucro di copertura dell’organo generatore di corrente elettrica 5 e sono equamente distanziate attorno all’asse verticale di rotazione. I mezzi di collegamento 4, che connettono in modo amovibile le palette 6 all’involucro di copertura dell’organo generatore 5, attraverso gli elementi di ancoraggio 10, possono configurarsi preferibilmente in elementi tubolari a sezione circolare, o ellittica 12, che consentono il passaggio del flusso dia aria calda 14 dall’interno dell’organo generatore 5 alla zona cava interna della paletta 6. Gli elementi di ancoraggio 10 presentano componenti di connessione antivibranti e, quindi, materiali idonei ad ammortizzare gli urti, vibrazioni e oscillazioni. In the figures of the attached tables there are three vanes 6, but they can obviously be assembled in different numbers, according to the sizing and operational requirements. The vanes 6 are removably connected to the covering casing of the electric current generator 5 and are equally spaced around the vertical axis of rotation. The connection means 4, which removably connect the vanes 6 to the covering casing of the generator member 5, through the anchoring elements 10, can preferably be configured in tubular elements with circular or elliptical cross-section 12, which allow the passage of the flow of hot air 14 from the inside of the generator member 5 to the internal hollow area of the blade 6. The anchoring elements 10 have anti-vibration connection components and, therefore, materials suitable for absorbing shocks, vibrations and oscillations.
Per ciascuna paletta 6 possono essere previsti uno o più mezzi di collegamento 4 opportunamente incernierati con ancoraggio amovibile alla superficie interna delle palette 6 stesse in corrispondenza di una porzione centrale o alle porzioni prossime di estremità e vincolati all’estremità opposta all’involucro di copertura dell’organo generatore 5. Gli elementi di ancoraggio 10 dei mezzi di collegamento 4 alle palette 6 presentano la caratteristica geometrica di giacere su una medesima superficie ovoidale 7 conformata da una prima porzione 7a semisferica e da una seconda porzione 7b a sezione longitudinale semiellittica, raccordate in corrispondenza di una circonferenza 8 comune alle due citate porzioni 7a e 7b, in modo tale che nella detta circonferenza 8 la tangente alla superficie ovoidale 7 sia disposta parallelamente all’asse di rotazione verticale della turbina 1. For each blade 6, one or more connection means 4 can be provided, suitably hinged with removable anchoring to the internal surface of the blades 6 themselves in correspondence with a central portion or at the proximate end portions and constrained at the opposite end to the covering casing of the generator element 5. The anchoring elements 10 of the connecting means 4 to the vanes 6 have the geometric characteristic of lying on the same ovoid surface 7 shaped by a first hemispherical portion 7a and by a second portion 7b with a semi-elliptical longitudinal section, connected in correspondence to a circumference 8 common to the two aforementioned portions 7a and 7b, so that in said circumference 8 the tangent to the ovoid surface 7 is arranged parallel to the vertical rotation axis of the turbine 1.
Da quanto ora esposto le palette 6 sono conformate nella loro forma costruttiva in modo tale da risultare vantaggiosamente distese su tale superficie ovoidale 7, preferibilmente con un loro sviluppo sostanzialmente elicoidale. L’efficienza aerodinamica dei profili alari presentano alette 6 a sezione traversale a forma di goccia e presentano, pure, estremità rastremate e modellate per ridurre al minimo le perdite vorticose come il tutto è ben noto nel progetto dei velivoli di volo. From what has now been explained, the blades 6 are shaped in their constructive form in such a way as to be advantageously extended on this ovoid surface 7, preferably with their substantially helical development. The aerodynamic efficiency of the airfoils have 6 drop-shaped cross-section fins and also have tapered and shaped ends to minimize swirling losses as is well known in the design of flying aircraft.
L’involucro esterno del generatore 5 presenta una pluralità di cavità distribuite 13 atte a facilitare lo smaltimento del calore sviluppato dall’organo generatore di corrente elettrica 5. Sono pure realizzati nelle alette 6 condotti 12 di circolazione di aria calda 14, particolarmente in presenza di freddo umido che spesso genera formazioni di ghiaccio pericolose. Per inciso il flusso di aria calda 14 proviene, vantaggiosamente veicolata, dallo spazio interno del generatore 5. Per garantire un basso rumore della turbina eolica 1 e diventare oggetto di arredo urbano, le alette 6 sono costruite in materiale composito fonoassorbente a struttura alveare 15, con meati di circolazione di aria calda 14. The external casing of the generator 5 has a plurality of distributed cavities 13 adapted to facilitate the dissipation of the heat developed by the electric current generator 5. In the fins 6 there are also ducts 12 for the circulation of hot air 14, particularly in the presence of wet cold that often generates dangerous ice formations. Incidentally, the flow of hot air 14 comes, advantageously conveyed, from the internal space of the generator 5. To ensure low noise from the wind turbine 1 and become an object of street furniture, the fins 6 are made of sound-absorbing composite material with a beehive structure 15, with hot air circulation channels 14.
L’innesto automatico a forza centrifuga 9 è un innesto a comando automatico in funzione della velocità rotatoria del gruppo rotore 2 in modo che l’innesto avvenga solo quando le palette 6 hanno raggiunto una determinata velocità rotatoria. Tale innesto 9 è anche detto innesto o giunto centrifugo ed è utilizzato per ottenere un innesto particolarmente dolce e graduale tra il gruppo rotore 2 e l’organo generatore di corrente elettrica a magneti permanenti 5. The automatic clutch with centrifugal force 9 is an automatically controlled clutch according to the rotational speed of the rotor group 2 so that the clutch occurs only when the vanes 6 have reached a certain rotational speed. This clutch 9 is also called clutch or centrifugal joint and is used to obtain a particularly gentle and gradual clutch between the rotor assembly 2 and the permanent magnet electric current generator 5.
Il funzionamento della turbina eolica 1 ad asse verticale della presente invenzione, posta in risalto nelle figure delle tavole allegate, è facilmente intuibile in quanto essa è estremamente semplice ed, inoltre, essa è facilmente applicabile, che utilizzabile. The operation of the vertical axis wind turbine 1 of the present invention, highlighted in the figures of the attached tables, can be easily understood as it is extremely simple and, moreover, it is easily applicable and usable.
La turbina eolica 1 viene posta in condizioni di funzionare in un determinato luogo idoneo a generare energia cosiddetta alternativa e rinnovabile da impiegare direttamente nel contesto urbano. Il gruppo rotore 2 con le palette 6 è investito da una corrente ventosa generata da venti instabili anche di bassa velocità e sottoposti a frequenti cambi di direzione, come avviene in città. La corrente ventosa investe frontalmente una prima paletta 6, attraverso il gruppo rotore 2 ed esce dalla parte sostanzialmente opposta in corrispondenza di una seconda paletta 6. The wind turbine 1 is placed in a condition to operate in a determined place suitable for generating so-called alternative and renewable energy to be used directly in the urban context. The rotor assembly 2 with the vanes 6 is hit by a windy current generated by unstable winds even at low speed and subjected to frequent changes of direction, as occurs in the city. The sucker current strikes a first blade 6 from the front, through the rotor assembly 2 and exits from the substantially opposite part in correspondence with a second blade 6.
Da tale interazione si sviluppa sulla prima paletta 6 e sulla seconda paletta 6 una componente di spinta ortogonale all’asse di rotazione verticale, che è in grado di avviare il blocco rotore 2 e di sostenere e di aumentare utilmente la rotazione. In corrispondenza del raggiungimento di un numero di giri rotativi di valore prefissato dal gruppo rotore 2, l’innesto 9 automatico a forza centrifuga inserisce e congiunge il gruppo rotore 2 all’organo generatore 5 che avviandosi in rotazione sufficientemente rapida produce in uscita energia elettrica utilizzabile. From this interaction a thrust component orthogonal to the vertical rotation axis develops on the first blade 6 and on the second blade 6, which is able to start the rotor block 2 and to sustain and usefully increase the rotation. When the rotor assembly 2 reaches a predetermined number of revolutions, the automatic centrifugal force clutch 9 inserts and joins the rotor assembly 2 to the generator member 5 which, starting in a sufficiently rapid rotation, produces usable electrical energy at the output. .
In presenza di vento troppo forte, che possa compromettere la stabilità del buon funzionamento della turbina eolica 1 , il dispositivo di innesto automatico 9 interviene con la fuoriuscita di almeno un deflettore a paletta radiale 11 ad azione frenante. In the presence of too strong wind, which could compromise the stability of the correct operation of the wind turbine 1, the automatic coupling device 9 intervenes with the release of at least one radial blade deflector 11 with braking action.
Tale equipaggiamento automatico ad uscita per forza centrifuga monitora ogni eventuale rischio di rottura e ogni altro tipo di danno. Il disegno aerodinamico a tripla paletta 6 della turbina eolica della presente invenzione garantisce una buona silenziosità e l’assenza di vibrazioni, che rappresentano condizioni irrinunciabili di un progetto innovativo. This automatic equipment with centrifugal force output monitors any possible risk of breakage and any other type of damage. The triple vane aerodynamic design 6 of the wind turbine of the present invention guarantees good silence and the absence of vibrations, which represent indispensable conditions of an innovative project.
Ovviamente, l’invenzione, qui proposta mediante una soluzione originale, non è limitata alla sola forma di esecuzione di questo aerogeneratore, che è stato sopra descritto a titolo di esempio; esso ne include, al contrario tutte le varianti che derivano dallo stesso principio e che possono differire in varie forme costruttive, ed è evidente che tutte le soluzioni tecnicamente equivalenti rientrano nell’ambito della presente invenzione. Obviously, the invention, proposed here by an original solution, is not limited to the sole embodiment of this wind turbine, which has been described above by way of example; on the contrary, it includes all the variants that derive from the same principle and which may differ in various construction forms, and it is evident that all technically equivalent solutions fall within the scope of the present invention.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000403A ITMI20090403A1 (en) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | ROTARY MOTION METHOD OF A SOUNDPROOF WIND TURBINE. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000403A ITMI20090403A1 (en) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | ROTARY MOTION METHOD OF A SOUNDPROOF WIND TURBINE. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITMI20090403A1 true ITMI20090403A1 (en) | 2010-09-18 |
Family
ID=41491463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000403A ITMI20090403A1 (en) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | ROTARY MOTION METHOD OF A SOUNDPROOF WIND TURBINE. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITMI20090403A1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE9419221U1 (en) * | 1994-12-01 | 1995-04-20 | Simhan, Krishna, Dr., 28357 Bremen | Vertical axis wind turbine |
| US6394745B1 (en) * | 2000-05-26 | 2002-05-28 | Saeed Quraeshi | Straight-bladed vertical axis wind turbine |
| EP1375913A1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-01-02 | High Technology Investments B.V. | Wind turbine with discoid generator |
| WO2004057182A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Lm Glasfiber A/S | Method of operating a wind turbine |
| JP2005061218A (en) * | 2003-06-09 | 2005-03-10 | Shinko Electric Co Ltd | Vertical axis wind power generator |
| WO2007012195A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Cleanfield Energy Corp. | Power generating system including modular wind turbine-generator assembly |
| CN201152229Y (en) * | 2007-09-27 | 2008-11-19 | 贵阳多元佳华工贸有限公司 | Wind-driven generator honeycomb vane |
-
2009
- 2009-03-17 IT IT000403A patent/ITMI20090403A1/en unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE9419221U1 (en) * | 1994-12-01 | 1995-04-20 | Simhan, Krishna, Dr., 28357 Bremen | Vertical axis wind turbine |
| US6394745B1 (en) * | 2000-05-26 | 2002-05-28 | Saeed Quraeshi | Straight-bladed vertical axis wind turbine |
| EP1375913A1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-01-02 | High Technology Investments B.V. | Wind turbine with discoid generator |
| WO2004057182A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Lm Glasfiber A/S | Method of operating a wind turbine |
| JP2005061218A (en) * | 2003-06-09 | 2005-03-10 | Shinko Electric Co Ltd | Vertical axis wind power generator |
| WO2007012195A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Cleanfield Energy Corp. | Power generating system including modular wind turbine-generator assembly |
| CN201152229Y (en) * | 2007-09-27 | 2008-11-19 | 贵阳多元佳华工贸有限公司 | Wind-driven generator honeycomb vane |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2275672B1 (en) | Boundary layer fins for wind turbine blade | |
| CN103032256B (en) | Wind turbine shroud | |
| CN101688514A (en) | Multistage wind turbine with variable blade displacement | |
| EA006690B1 (en) | Anti-icing system for wind turbines | |
| RU132140U1 (en) | Cone Hollow Spiral Turbine for Energy Conversion | |
| KR20110063475A (en) | Folding blade turbine | |
| JP2011021609A (en) | Wind turbine | |
| US20150056074A1 (en) | System and method for deicing wind turbine rotor blades | |
| CN1470764A (en) | Wind-driven generator set with high energy output | |
| AU2008346296A1 (en) | Wind generator with two successive rotors | |
| EP3613980A1 (en) | Vertical-shaft turbine | |
| RU2218477C1 (en) | Method to increase rotor blade efficiency of wind-driven electric plant | |
| Ragheb | Wind energy conversion theory, Betz equation | |
| KR20110136296A (en) | Blade for wind power generator and wind power generator using same | |
| CN103939291B (en) | Height wind speed compatible type Wind turbines | |
| CN104847582A (en) | vertical wind turbine | |
| WO2016066170A1 (en) | Turbulence sensor for wind turbines | |
| KR102055997B1 (en) | Wind force generator having horizontal shaft | |
| JP2010520414A (en) | Hubless windmill | |
| ITMI20090403A1 (en) | ROTARY MOTION METHOD OF A SOUNDPROOF WIND TURBINE. | |
| JP2018507973A (en) | Rotor for generator | |
| DK201470503A1 (en) | System and method for deicing wind turbine rotor blades | |
| Sarathi et al. | Study on Wind Turbine and Its Aerodynamic Performance | |
| GB2513674A (en) | Vertical wind turbine with constant output speed | |
| KR20020005556A (en) | Savonius Windmill Blade with Air-Vent Groove |