ITFI20110123A1

ITFI20110123A1 - "WIND TURBINE SYSTEM"

Info

Publication number: ITFI20110123A1
Application number: IT000123A
Authority: IT
Inventors: Piero Bargellini
Original assignee: Toscocostruzioni Di Bargellini P & C Sas
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2012-12-21

Description

“SISTEMA DI TURBINE EOLICHE” "WIND TURBINE SYSTEM"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Campo tecnico Technical field

La presente invenzione riguarda un sistema di turbine eoliche per la produzione di energia elettrica, particolarmente ma non esclusivamente utilizzabile in zone dove vi è costanza di vento secondo una direzione prevalente. Forma oggetto della presente invenzione anche un particolare rotore eolico utilizzabile in un tale sistema. The present invention relates to a wind turbine system for the production of electrical energy, particularly but not exclusively usable in areas where there is constant wind according to a prevailing direction. The present invention also relates to a particular wind rotor usable in such a system.

Stato della tecnica State of the art

Le turbine eoliche formate da rotori palettati ad asse di rotazione verticale sono noti oramai da molti anni. Tali rotori sono utilizzati in zone particolarmente ventose dove non vi è una costanza di un vento con una direzione prevalente sulle altre. Tali rotori risultano completamente immersi nel campo di pressione dei venti, ovvero il vento può impattare il rotore su qualsiasi suo lato. Wind turbines formed by bladed rotors with vertical rotation axis have been known for many years now. These rotors are used in particularly windy areas where there is no constancy of a wind with one direction prevailing over the others. These rotors are completely immersed in the pressure field of the winds, ie the wind can impact the rotor on any of its sides.

I rotori noti consentono di sfruttare la variabilità della direzione dei venti ma, al contempo, sono soggetti ad una riduzione dell’ efficienza in quanto, dato un verso di rotazione del rotore per effetto di un vento, quest’ultimo impatta sul rotore anche in corrispondenza del lato che ruota contrariamente alla direzione del vento, frenando il rotore. La velocità e il verso rotazione del rotore è pertanto dipendente dalla risultante complessiva della forza “attiva” e “frenante”del vento sul rotore. Known rotors make it possible to exploit the variability of the direction of the winds but, at the same time, are subject to a reduction in efficiency since, given a direction of rotation of the rotor due to a wind, the latter impacts on the rotor also in correspondence of the side that rotates contrary to the direction of the wind, braking the rotor. The speed and direction of rotation of the rotor is therefore dependent on the overall resultant of the "active" and "braking" force of the wind on the rotor.

Scopo e sommario dell’ invenzione Purpose and summary of the invention

Scopo della presente invenzione è quello di mettere a punto un sistema di produzione di energia elettrica mediante una o più turbine eoliche che possa lavorare convenientemente in un campo di venti in cui è individuabile una direzione prevalente consentendo di ridurre la forza frenante del vento sul rotore. The object of the present invention is to set up an electrical energy production system by means of one or more wind turbines which can conveniently work in a wind field in which a prevailing direction can be identified, allowing to reduce the braking force of the wind on the rotor.

Questi ed altri scopi sono raggiunti con un sistema di turbine eoliche per la produzione di energia elettrica, che comprende almeno un rotore palettata ad asse verticale e paratie verticali statoriche, di protezione dal vento per il rotore, ferme rispetto al suolo, disposte su due fianchi contrapposti del rotore a delimitare lateralmente un volume occupato dal rotore e definendo una sezione verticale di ingresso per il vento in tale volume ed una sezione di uscita per il vento dal volume. These and other purposes are achieved with a system of wind turbines for the production of electricity, which includes at least one vertical axis bladed rotor and vertical stator bulkheads, wind protection for the rotor, stationary with respect to the ground, arranged on two sides. of the rotor to laterally delimit a volume occupied by the rotor and defining a vertical inlet section for the wind in that volume and an outlet section for the wind from the volume.

Preferibilmente, il volume è chiuso superiormente da un tetto ed eventualmente inferiormente da un pavimento. Preferably, the volume is closed at the top by a roof and possibly at the bottom by a floor.

Secondo la forma realizzativa preferita, le paratie laterali sono disposte con simmetria assiale rispetto all’asse del rotore. According to the preferred embodiment, the side bulkheads are arranged with axial symmetry with respect to the axis of the rotor.

Opportunamente le paratie sono preferibilmente a forma di S, con un primo tratto concavo verso F interno del volume ed un successivo tratto convesso; il rotore è alloggiato tra i contrapposti tratti concavi. Conveniently, the bulkheads are preferably S-shaped, with a first concave section towards F inside the volume and a subsequent convex section; the rotor is housed between the opposing concave sections.

Secondo una forma realizzativa preferita, il sistema prevede un apparato frenante del rotore che comprende un variatore dell’area della sezione di ingresso atto a ridurne le dimensioni in modo controllato. Preferibilmente tale variatore è uno schermo di chiusura, mobile da una posizione di apertura della sezione di ingresso ad una posizione di chiusura, passando attraverso una pluralità di posizioni di parziale chiusura di detta sezione. Ancor più preferibilmente, lo schermo è a discesa verticale e può essere disposto arrotolato secondo un asse orizzontale superiormente alla sezione ed è atto ad essere srotolato verso il basso per chiudere almeno parzialmente la sezione di ingresso ed arrotolato verso l’alto per aprire detta sezione. According to a preferred embodiment, the system provides a braking apparatus of the rotor which includes a variator of the area of the inlet section adapted to reduce its dimensions in a controlled way. Preferably, this variator is a closing screen, movable from an opening position of the inlet section to a closed position, passing through a plurality of partial closing positions of said section. Even more preferably, the screen has a vertical descent and can be arranged rolled up along a horizontal axis above the section and is able to be unrolled downwards to at least partially close the inlet section and rolled upwards to open said section.

Forma oggetto dell’invenzione anche un rotore eolico palettato che viene utilizzato sinergicamente in una o più delle forme realizzative del sistema sopra presentato. Va da sé che tale rotore può essere utilizzato anche in altri sistemi di turbine eoliche, ad esempio senza paratie laterali. The subject of the invention is also a bladed wind rotor which is used synergistically in one or more of the embodiments of the system presented above. It goes without saying that this rotor can also be used in other wind turbine systems, for example without side bulkheads.

In particolare, tale rotore eolico presenta una pluralità coppie di pale a sviluppo sostanzialmente dal basso verso l’alto disposte attorno all’asse del rotore; ciascuna coppia di pale presenta una prima pala ed una seconda pala radialmente spostata verso l’esterno del rotore rispetto a detta prima pala; preferibilmente detta seconda pala è sovrapposta a detta prima pala per circa 2/3 della sua lunghezza. Secondo la forma realizzativa preferita, in detta coppia di pale, la distanza tra la prima pala e la seconda pala è maggiore della distanza tra la seconda pala di detta coppia e la prima pala di una successiva coppia di pale. In particular, this wind rotor has a plurality of pairs of blades developing substantially from the bottom upwards arranged around the axis of the rotor; each pair of blades has a first blade and a second blade radially displaced towards the outside of the rotor with respect to said first blade; preferably said second blade is superimposed on said first blade for about 2/3 of its length. According to the preferred embodiment, in said pair of blades, the distance between the first blade and the second blade is greater than the distance between the second blade of said pair and the first blade of a subsequent pair of blades.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una sua forma di esecuzione preferita ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle allegate tavole di disegni, in cui Further features and advantages of the invention will become clearer from the description of a preferred but not exclusive embodiment thereof, illustrated by way of non-limiting indication in the attached drawings tables, in which

la figura 1 rappresenta una vista assonometrica schematica di un sistema se condo l’invenzione; Figure 1 represents a schematic axonometric view of a system according to the invention;

la figura 2 rappresenta una vista in pianta schematica del sistema di figura 1 ; la figura 3 rappresenta una vista assonometrica schematica di una coppia di pale del rotore utilizzabile nel sistema secondo l’invenzione; Figure 2 represents a schematic plan view of the system of Figure 1; Figure 3 represents a schematic axonometric view of a pair of rotor blades usable in the system according to the invention;

la figura 4 rappresenta una vista assonometrica schematica di una porzione di sistema secondo l’invenzione, che mostra una sola turbina eolica, ed in cui è evidenziato un apparato di chiusura della sezione di ingresso del vento nella turbina. Figure 4 represents a schematic axonometric view of a portion of the system according to the invention, which shows a single wind turbine, and in which a closing device of the wind inlet section into the turbine is highlighted.

Descrizione dettagliata di una forma realizzativa dell’invenzione Detailed description of an embodiment of the invention

Con riferimento alle figure precedentemente citate, un sistema di turbine eoliche per la produzione di energia elettrica secondo l’invenzione viene complessivamente indicato con il numero 10. With reference to the aforementioned figures, a wind turbine system for the production of electricity according to the invention is generally indicated with the number 10.

Nell’esempio in descrizione, il sistema presenta due turbine eoliche affiancate 10A e 10B; va da sé che il medesimo sistema può essere utilizzato con una sola turbina (come mostrato in figura 4) od anche con un numero di turbine superiore a due. In the example described, the system has two wind turbines 10A and 10B side by side; it goes without saying that the same system can be used with a single turbine (as shown in figure 4) or even with a number of turbines greater than two.

Come detto, il sistema presenta due turbine formate ciascuna da un rotore palettata 11 del tipo ad asse verticale (meglio descritto più avanti) e una coppia di paratie verticali 12, statoriche, ovvero fisse rispetto al suolo. Tali paratie 12 sono disposte su due fianchi contrapposti del rotore a delimitare lateralmente un volume o alloggiamento 13 occupato dal rotore Il e definendo una sezione verticale di ingresso 14 per il vento nel volume 13 ed una sezione verticale di uscita 15 dal volume. Lo scopo delle paratie è quello di convogliare il vento sulla parte attiva di rotore, proteggendo la parte del rotore che verrebbe frenata dal medesimo vento se ne fosse investita. As mentioned, the system has two turbines each formed by a bladed rotor 11 of the vertical axis type (better described below) and a pair of vertical, stator, or fixed bulkheads 12 with respect to the ground. These bulkheads 12 are arranged on two opposite sides of the rotor to laterally delimit a volume or housing 13 occupied by the rotor II and defining a vertical inlet section 14 for the wind in the volume 13 and a vertical outlet section 15 from the volume. The purpose of the bulkheads is to convey the wind on the active part of the rotor, protecting the part of the rotor that would be braked by the same wind if it were hit.

In questo esempio, opportunamente, le paratie 12 presentano una forma, e sono disposte con, simmetria assiale rispetto all’asse del rotore 11. In this example, suitably, the bulkheads 12 have a shape, and are arranged with, axial symmetry with respect to the axis of the rotor 11.

Vantaggiosamente, in questa forma realizzativa, tali paratie 12 presentano in pianta una sagoma ad S, con un primo tratto concavo verso Γ interno del volume 13 ed un successivo tratto convesso 12B. Preferibilmente tali tratto presentando il medesimo raggio di curvatura. Preferibilmente l’arco di cerchio definente ciascun tratto 12A-12B delle paratie 12 è sostanzialmente pari a circa 60°. Advantageously, in this embodiment, these bulkheads 12 have an S shape in plan, with a first concave portion towards the inside of the volume 13 and a subsequent convex portion 12B. Preferably, this section has the same radius of curvature. Preferably the arc of a circle defining each portion 12A-12B of the bulkheads 12 is substantially equal to about 60 °.

La disposizione assialsimmetrica della paratie 12 rende ciascuna turbina 10A e 10B sostanzialmente bidirezionale, nel senso che può ricevere vento sia secondo una prima direzione prevalente X ma anche secondo una opposta direzione X’, e pertanto la sezione che era di ingresso per il vento secondo X risulta la sezione di uscita per il vento secondo X’ ed analogamente per la sezione di uscita secondo X, che diventa la sezione d’ingresso secondo X’. The axial symmetrical arrangement of the bulkheads 12 makes each turbine 10A and 10B substantially bidirectional, in the sense that it can receive wind both according to a first prevailing direction X but also according to an opposite direction X ', and therefore the section that was the input for the wind according to X the exit section results for the wind according to X 'and similarly for the exit section according to X, which becomes the inlet section according to X'.

I materiali componenti le paratie possono essere i più vari. In questo esempio queste sono formate da una lamiera di opportuno spessore, opportunamente vincolata ad una struttura di bloccaggio (non evidenziata). The materials composing the bulkheads can be the most varied. In this example these are formed by a sheet of suitable thickness, suitably constrained to a locking structure (not highlighted).

In questo esempio, il rotore è disposto su un basamento 16. Preferibilmente tale basamento contiene almeno parte degli elementi elettromeccanici (non mostrati nelle figure) per convertire la rotazione del rotore in energia elettrica (come ad esempio un moltiplicatore di giri associato all’albero del rotore, Γ alternatore a magneti permanenti, inverter, un eventuale freno manuale e/o magnetico ecc.). Il basamento forma, in questo esempio, il pavimento del volume 13. In this example, the rotor is arranged on a base 16. Preferably, this base contains at least part of the electromechanical elements (not shown in the figures) for converting the rotation of the rotor into electrical energy (such as for example a speed multiplier associated with the shaft of the rotor, Γ permanent magnet alternator, inverter, any manual and / or magnetic brake, etc.). The base forms, in this example, the floor of volume 13.

Opportunamente, il volume 13 è chiuso superiormente da un tetto 17 (omesso, per chiarezza grafica, nelle figure 1 e 2 ma parzialmente mostrato in figura 4). In prafica, in questo esempio, vantaggiosamente, il volume 13 è completamente chiuso ad eccezione delle sezioni frontale e posteriore di ingresso ed uscita 14 e 15 per il vento. Conveniently, the volume 13 is closed at the top by a roof 17 (omitted, for graphic clarity, in Figures 1 and 2 but partially shown in Figure 4). In practice, in this example, advantageously, the volume 13 is completely closed with the exception of the front and rear inlet and outlet sections 14 and 15 for the wind.

Vantaggiosamente, oltre ad un eventuale freno, sostanzialmente di tipo noto, agente sull’albero di rotazione di rotore che ha lo scopo di fermare o rallentare il rotore in caso di vento eccessivo, malfunzionamento o normale fermata, è possibile utihzzare un apparato frenante che evita la ben nota torsione generata sull’albero del rotore al momento in cui un freno agisce sull’albero, torsione che può arrivare anche a valori molto alti, con la necessità di sovradimensionare gli organi del rotore per evitare rotture (in generale, tale necessità di sovradimensionamento, o al contrario di limite strutturale, obbliga a realizzare rotori con asse verticale con potenze di esercizio non superiori a 10-15 kWh). Tale apparato frenante, mostrato solamente in figura 4 ed indicato complessivamente con 18, prevede un variatore dell’area della sezione di ingresso 14 atto a ridurne le dimensioni in modo controllato. La riduzione di tale area, riduce la quantità di vento che impatta sul rotore vento e quindi porta ad un rallentamento della velocità di rotazione di quest’ultimo, fino ad annullarla completamente quando l’area della sezione di ingresso risulta sostanzialmente nulla. Advantageously, in addition to a possible brake, substantially of a known type, acting on the rotor rotation shaft which has the purpose of stopping or slowing down the rotor in the event of excessive wind, malfunction or normal stop, it is possible to use a braking device which avoids the well-known torsion generated on the rotor shaft when a brake acts on the shaft, a torsion that can even reach very high values, with the need to oversize the rotor parts to avoid breakage (in general, this need to oversizing, or on the contrary of a structural limit, forces the construction of rotors with a vertical axis with operating power not exceeding 10-15 kWh). This braking system, shown only in figure 4 and indicated as a whole with 18, provides a variator of the area of the inlet section 14 designed to reduce its dimensions in a controlled manner. The reduction of this area reduces the amount of wind that impacts on the wind rotor and therefore leads to a slowdown in the rotation speed of the latter, up to completely canceling it when the area of the inlet section is substantially zero.

Nella forma realizzativa preferita, tale variatore comprende uno schermo di chiusura 19, mobile da una posizione di apertura della sezione di ingresso ad una posizione di chiusura, passando attraverso una pluralità di posizioni di parziale chiusura della sezione; preferibilmente tale schermo 19 è traforato, ovvero consente un minimo passaggio d’aria. Convenientemente, tale schermo 19 è a discesa verticale, ed è arrotolato attorno ad un asse orizzontale posto superiormente alla sezione di ingresso 14. Tale schermo 19 può pertanto essere srotolato verso il basso a chiudere la sezione di ingresso (o ad aumentarne il grado di chiusura) e arrotolato verso l’alto per aprire (o aprire ulteriormente) tale sezione quando è chiusa (o chiusa parzialmente). Tale schermo 19 può essere ad esempio formato da una pluralità di stecche longitudinali 19A incernierate tra loro longitudinalmente con una tipica configurazione a “tenda rotolante”. Tale schermo è preferibilmente guidato lateralmente lungo guide verticali (non mostrate nelle figure) ricavate in corrispondenza delle estremità delle paratie che definiscono la sezione di ingresso. In the preferred embodiment, this variator comprises a closing screen 19, movable from an opening position of the inlet section to a closed position, passing through a plurality of partial closing positions of the section; preferably this screen 19 is perforated, ie it allows a minimum passage of air. Conveniently, this screen 19 has a vertical descent, and is rolled around a horizontal axis placed above the inlet section 14. This screen 19 can therefore be unrolled downwards to close the inlet section (or to increase its degree of closure. ) and rolled up to open (or open further) that section when closed (or partially closed). Said screen 19 can be formed, for example, by a plurality of longitudinal ribs 19A hinged longitudinally to each other with a typical "rolling curtain" configuration. This screen is preferably guided laterally along vertical guides (not shown in the figures) obtained at the ends of the bulkheads which define the inlet section.

L’asse di arrotolamento/rotolamento dello schermo 19 è opportunamente motorizzato ed è dotato di comandi di gestione. Tali comandi possono convenientemente prevedere un misuratore della velocità del rotore che, rilevata una velocità superiore ad una cera soglia, comanda alla motorizzazione di srotolare (o, più in generale, ridurre l’area della sezione di ingresso nel caso di schermo non srotolante) lo schermo fino a riportare la velocità nei limiti di sicurezza. Va da sé che può essere presente anche un anemometro che ha la stessa funzione, ovvero misurare la velocità del vento e, oltre un certa soglia, comandare alla motorizzazione dello schermo di operare un opportuno abbassamento di questo. Va da sé che tale apparato frenante può essere unico nel rotore o lavorare in cooperazione con un tradizionale freno. Complessivamente si ottiene una riduzione dell’effetto di torsione all’albero del rotore e la possibilità di controllare in continuo la velocità del rotore aumentato o diminuendo l’area della sezione di ingresso. The rolling / rolling axis of the screen 19 is suitably motorized and is equipped with management commands. These controls can conveniently provide a rotor speed meter which, having detected a speed higher than a threshold wax, commands the motorization to unroll (or, more generally, reduce the area of the inlet section in the case of a non-unrolling screen) screen until the speed is within safe limits. It goes without saying that there may also be an anemometer that has the same function, that is to measure the wind speed and, beyond a certain threshold, to command the motorization of the screen to operate an appropriate lowering of this. It goes without saying that this braking system can be single in the rotor or work in cooperation with a traditional brake. Overall, a reduction of the torsion effect on the rotor shaft is achieved and the ability to continuously control the rotor speed by increasing or decreasing the area of the inlet section.

Essendo la turbina assialsimmetrica, si ha un apparato frenante 18 anche in corrispondenza della sezione di uscita 15. Since the turbine is axial symmetrical, there is a braking apparatus 18 also in correspondence with the outlet section 15.

Come visibile dalle figure, un sistema secondo l’invenzione può prevedere una o più turbine; nel caso in descrizione sono mostrate due turbine (in figura 4 è mostrata una sola turbina). In questo caso si hanno tre paratie 12 disposte affiancate in successione le une alle altre a definire due volumi 13 occupati da rispettivi rotori 11. Rotori successivi sono pertanto separati tra loro da una comune paratia laterale. As can be seen from the figures, a system according to the invention can provide one or more turbines; in the case in the description two turbines are shown (in figure 4 only one turbine is shown). In this case there are three bulkheads 12 arranged side by side in succession to each other to define two volumes 13 occupied by respective rotors 11. Subsequent rotors are therefore separated from each other by a common lateral bulkhead.

Secondo una forma realizzativa non illustrata, preferibilmente nel caso di un sistema con un unico rotore, il basamento può essere montato su una ulteriore base con interposizione di una cerniera ad asse verticale, preferibilmente coassiale all’asse del rotore. Pertanto, il basamento con le paratie laterali ed il rotore possono essere orientati convenientemente rispetto alla direzione del vento. Un sensore di direzione del vento può identificare la direzione e comandare ad un motorizzazione di ruotare il complesso formato da basamento, paratie e rotore nella direzione ottimale. According to an embodiment not shown, preferably in the case of a system with a single rotor, the base can be mounted on a further base with the interposition of a vertical axis hinge, preferably coaxial to the rotor axis. Therefore, the base with the side panels and the rotor can be conveniently oriented with respect to the wind direction. A wind direction sensor can identify the direction and command an engine to rotate the assembly formed by base, bulkheads and rotor in the optimal direction.

Nelle figure 1 e 2 è visibile anche un tunnel 20 disposto esternamente ai volumi delle due turbine e a ridosso delle due sezioni di ingresso. Tale tunnel 20 presenta pareti 21 convergenti verso le sezioni di ingresso. Opportunamente tale tunnel prevede anche un soffitto 22 (non indicato in modo continuo nelle figure ma semplicernente schematizzato figure dall’incrocio di tre linee). Lo scopo di tale tunnel 20 è quello di stabilizzare il vento, creare un “tubo venturi” che aumenta la velocità del vento e tenere riparati i rotori da eventuali rami e agenti atmosferici come neve e gelo. Ad esempio il tunnel può essere convenientemente fatto con della rete metallica (e relativa intelaiatura di supporto) e delle piante rampicanti che infittiscono la rete e mascherano il tunnel. Figures 1 and 2 also show a tunnel 20 arranged externally to the volumes of the two turbines and close to the two inlet sections. This tunnel 20 has walls 21 converging towards the inlet sections. Conveniently, this tunnel also provides a ceiling 22 (not shown continuously in the figures but simply schematized figures by the intersection of three lines). The purpose of this tunnel 20 is to stabilize the wind, to create a “venturi tube” which increases the wind speed and to keep the rotors sheltered from any branches and atmospheric agents such as snow and frost. For example, the tunnel can be conveniently made with a metal mesh (and relative support frame) and climbing plants which thicken the network and mask the tunnel.

Si noti come vi sia un analogo tunnel 20 disposto a ridosso delle sezioni di uscita, essendo il sistema “simmetrico”, come più sopra spiegato. It should be noted that there is a similar tunnel 20 arranged close to the outlet sections, the system being "symmetrical", as explained above.

Va da sé che tale tunnel è utilizzabile anche nel caso di un’unica turbina con due paratie ed un rotore. It goes without saying that this tunnel can also be used in the case of a single turbine with two bulkheads and a rotor.

Vantaggiosamente, il rotore di una turbina secondo una forma particolarmente vantaggiosa dell’invenzione presenta un albero centrale di rotazione 23, vincolato al basamento della turbina, e una pluralità coppie di pale, rispettivamente 24 e 25, fissate a tale albero (simmetricamente rispetto all’asse dell’ albero/rotore), ad esempio mediante delle aste radiali 26 di collegamento. Advantageously, the rotor of a turbine according to a particularly advantageous form of the invention has a central rotation shaft 23, constrained to the base of the turbine, and a plurality of pairs of blades, respectively 24 and 25, fixed to this shaft (symmetrically with respect to the axis of the shaft / rotor), for example by means of radial connecting rods 26.

Le pale 24 e 25 di ciascuna coppia presentano uno sviluppo verticale ed hanno sezione trasversale (ossia sezione in pianta) preferibilmente a mo’ di profilo alare (nelle figure i profili delle pale sono schematizzate con un semplice arco di cerchio, per semplicità). Va da sé che in altre forme realizzative tali pale potranno avere andamento inclinato o parzialmente a elica, od anche essere discontinue. The blades 24 and 25 of each pair have a vertical development and have a cross section (ie section in plan) preferably by way of an airfoil (in the figures the profiles of the blades are schematized with a simple arc of a circle, for simplicity). It goes without saying that in other embodiments such blades may have an inclined or partially helical course, or even be discontinuous.

Caratteristicamente, ciascuna coppia di pale presenta una prima pala 24 ed una seconda pala 25 radialmente spostata verso l’esterno del rotore rispetto alla prima pala 24, prendendo a riferimento una sezione di queste ad una medesima altezza assiale. Opportunamente, la seconda pala 25 è sovrapposta alla prima pala per circa 2/3 della sua lunghezza (la corda della sezione all’intradosso di ciascuna sezione a profilo alare può essere ad esempio di circa 30 cm). In pratica, lo spigolo longitudinale più interno 24 A della prima pala 24 è radialmente più vicino all’asse del rotore rispetto allo spigolo longitudinale più interno 25 A della seconda pala 25. Characteristically, each pair of blades has a first blade 24 and a second blade 25 radially displaced towards the outside of the rotor with respect to the first blade 24, taking as reference a section of these at the same axial height. Conveniently, the second blade 25 is superimposed on the first blade for about 2/3 of its length (the chord of the section at the intrados of each wing profile section can be, for example, about 30 cm). In practice, the innermost longitudinal edge 24 A of the first blade 24 is radially closer to the axis of the rotor than the innermost longitudinal edge 25 A of the second blade 25.

Opportunamente, in ciascuna coppia di pale, la distanza “d” (si veda in particolare la figura 1) tra la prima pala 24 e la seconda pala 25 è maggiore della distanza “D” tra la seconda pala 25 della stessa coppia e la prima pala 24’ di una coppia successiva di pale. Conveniently, in each pair of blades, the distance "d" (see in particular Figure 1) between the first blade 24 and the second blade 25 is greater than the distance "D" between the second blade 25 of the same pair and the first blade 24 'of a subsequent pair of blades.

In questo esempio, le prime pale 24 sono fissate all’albero 23 mediante le aste radiali 26, mentre le seconde pale 25 sono fissate, mediante braccetti di collegamento 27, alle prime pale 24 delle rispettive coppie. In this example, the first blades 24 are fixed to the shaft 23 by means of the radial rods 26, while the second blades 25 are fixed, by means of connecting arms 27, to the first blades 24 of the respective pairs.

In questo esempio, sono presenti 12 coppie di pale, angolarmente sfalsate di 30°. Va da sé che un numero minore o maggiore di pale è possibile. In questo esempio la distanza diametrale tra gli spigoli longitudinali più interni 24A delle prime pale 24 è preferibilmente di circa 100 cm. In this example, there are 12 pairs of blades, angularly offset by 30 °. It goes without saying that fewer or more blades are possible. In this example, the diametrical distance between the innermost longitudinal edges 24A of the first blades 24 is preferably about 100 cm.

In pratica la zona centrale del rotore è sostanzialmente occupata solamente dall’albero 23, lasciando spazio al vento per insinuarsi tra le pale delle coppie opposte a quelle a ridosso della sezione di ingresso 14, favorendo il trascinamento dovuto alla particolare conformazione a doppia pala (o “doppia vela randa-fiocco”, operando una similitudine con una tipica situazione velistica in cui un’imbarcazione è spinta o trascinata a seconda della direzione del vento rispetto all’avanzamento dell’ imbarcazione stessa e della posizione relativa di randa e fiocco). In practice, the central area of the rotor is substantially occupied only by the shaft 23, leaving room for the wind to penetrate between the blades of the pairs opposite to those close to the inlet section 14, favoring dragging due to the particular double blade configuration (or "Double sail mainsail-jib", operating a similarity with a typical sailing situation in which a boat is pushed or dragged according to the direction of the wind with respect to the advancement of the boat itself and the relative position of the mainsail and jib).

Si noti che una struttura di rotore così descritta può essere utilizzata anche in un sistema di turbine eoliche differente da quello sopra descritto. It should be noted that a rotor structure thus described can also be used in a wind turbine system different from the one described above.

Va da sé che il sistema come sopra descritto ed il rotore ad esso associato risolvono i problemi di perdita di efficienza dovuta all’azione frenante del vento, grazie all’uso di paratie che incanalano il vento nella parte “attiva” del rotore e proteggendo il resto del rotore. La particolare struttura del rotore consente di avere un numero di pale “attive” maggiore rispetto alle pale di un normale rotore eolico. It goes without saying that the system as described above and the rotor associated with it solve the problems of loss of efficiency due to the braking action of the wind, thanks to the use of bulkheads that channel the wind into the "active" part of the rotor and protect the rest of the rotor. The particular structure of the rotor allows to have a greater number of “active” blades compared to the blades of a normal wind rotor.

E’ inteso che quanto illustrato rappresenta solo possibili forme di attuazione non limitative dell’ invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza uscire dall’ambito del concetto alla base dell’invenzione. L’eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni allegate ha unicamente lo scopo di facilitame la lettura alla luce della descrizione che precede e degli allegati disegni e non ne limita in alcun modo l’ambito di protezione. It is understood that what is illustrated represents only possible non-limiting embodiments of the invention, which may vary in forms and arrangements without departing from the scope of the concept underlying the invention. The possible presence of reference numbers in the attached claims has the sole purpose of facilitating the reading in the light of the above description and the attached drawings and does not in any way limit the scope of protection.

Claims

"WIND TURBINE SYSTEM" CLAIMS 1) Wind turbine system for the production of electricity, characterized by the fact of comprising at least one vertical axis bladed rotor (11) and stator vertical bulkheads (12), wind protection for the rotor, stationary with respect to the ground, arranged on two opposite sides of the rotor (11) to laterally delimit a volume (13) occupied by the rotor (11) and defining a vertical inlet section (14) for the wind in said volume (13) and an outlet section (15) for the wind from said volume (15).

2) System, according to claim 1, in which said side walls (12) are arranged with axial symmetry with respect to the rotation axis of said rotor (13).

3) System, according to claim 2, in which said bulkheads (12) are S-shaped, with a first concave section (12A) towards the color of said volume (13) and a subsequent convex section (12B), preferably each section presenting the same radius of curvature.

4) System according to one or more of the preceding claims, in which there is a braking apparatus (18) for the rotation of the rotor (11) comprising at least one variator of the area of at least the inlet section (14) adapted to reduce its dimensions in controlled way.

5) System according to claim 4, wherein said variator of at least the area of the inlet section (14) comprises a closing screen (19), movable from an opening position of the inlet section (14) to a position of closing, passing through a plurality of partial closing positions of said section (14); preferably said screen being perforated.

6) System according to claim 4, wherein said screen (19) has a vertical descent; preferably said screen (19) being arranged rolled up along a horizontal axis above said inlet section (14) and being able to be unrolled downwards to at least partially close said inlet section (14) and rolled upwards to open said section.

7) System, according to one or more of the preceding claims, comprising a plurality of said bulkheads (12) arranged side by side to define a plurality of said volumes (13) side by side and separated by a common lateral bulkhead, in which corresponding bladed rotors (11) are arranged.

8) System according to one or more of the preceding claims, comprising at least one tunnel (20) arranged externally to said volume (13) and close to at least said inlet section (14), having walls (21) converging towards said inlet section.

9) System according to one or more of the preceding claims, wherein said rotor (11) has a plurality of pairs of blades (24, 25) extending substantially from the bottom upwards arranged around the axis of rotation of the rotor, each pair of blades (24, 25) having a first blade (24) and a second blade (25) displaced radially towards the outside of the rotor (11) with respect to said first blade (24); preferably said second blade (25) being superimposed on said first blade (24) for about 2/3 of its length.

10) System according to claim 9, wherein in said pair of blades (24, 25), the distance between said first blade (24) and said second blade (25) is greater than the distance between the second blade (25) of said pair and the first blade (24 ') of a subsequent pair of blades.