BR202018071071Y1

BR202018071071Y1 - disposição introduzida em turbina eólica de eixo vertical

Info

Publication number: BR202018071071Y1
Application number: BR202018071071-6U
Authority: BR
Inventors: Marcos Pozza
Original assignee: Claudio Luiz Teixeira Junior
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2020-11-03
Also published as: BR202018071071U8

Abstract

O presente pedido de patente de invenção refere-se a turbina eó-lica, pertencente ao campo dos equipamentos geradores de energia elétrica, compreendida: por pás verticais (2) sobre as quais atua o vento; por braços radiais horizontais (3), nas extre-midades dos quais ficam dispostas as pás (2); por cubo central (4), no qual se assentam os braços radiais (3); por eixo árvore vertical (5), em cuja extremidade superior fica montado o cubo (4); dita turbina eólica (1) trabalhando em conjunto com uma uni-dade de geração de energia elétrica (6) em cuja entrada fica aco-plada a extremidade inferior do eixo (5), formando um gerador eó-lico; ditas pás (2) assentadas articuladamente e através de res-pectivas articulações (7) em respectivos braços (3).

Description

INTRODUÇÃO

[001] O presente relatório descritivo refere-se a um pedido de patente de modelo de utilidade para turbina eólica, pertencente ao campo dos equipamentos geradores de energia elétrica eólicos, que recebeu disposição para proporcionar melhor aproveitamento do vento e maior rendimento.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Já é conhecida turbina eólica com eixo vertical, formada, essencialmente; por pás verticais afixadas nas extremidades dos braços radiais e horizontais sobre as quais atua o vento; por um cubo central, no qual se assentam os braços radiais; por eixo vertical em cuja extremidade superior fica montado o cubo; dita turbina eólica trabalhando em conjunto com uma unidade de geração de energia elétrica fixada na parte inferior do eixo, formando um gerador eólico. Dentro desse conceito básico de construção, existem inúmeras variantes que apresentam diferenças umas em relação às outras, principalmente na configuração geométrica das pás, visando, sobretudo, melhor aproveitamento da força do vento com a aerodinâmica. Todavia, a configuração da pá não é o único fator determinante do melhor aproveitamento da força do vento. De fato, considerando uma pá tomada individualmente tem-se que quando ela dá uma volta completa em torno do eixo, 360°, a sua posição em relação à posição do vento varia entre posições de melhor e de pior aproveitamento da força do vento. Por outro lado, considerando o conjunto das pás de uma turbina, tem-se que enquanto algumas pás estão em posição na qual são empurradas pelo vento, outras pás se deslocam contra o vento. Assim, constata-se que o ideal seria que as pás ficassem em posição em relação ao vento o mais favorável possível, ao longo de toda a volta em torno do eixo, a fim de proporcionarem um melhor aproveitamento.

OBJETIVOS DA DISPOSIÇÃO

[003] Assim, o objetivo da presente patente de modelo de utilidade é prover turbina eólico cujas pás fiquem em posição o mais favorável possível em relação ao vento, ao longo de toda a trajetória circular em torno do eixo geométrico da turbina, a fim de proporcionar um alto aproveitamento da força do vento.

[004] Outro objetivo é prover uma turbina eólica de construção e fabricação simples.

[005] Outro objetivo é prover uma turbina eólica com baixos custos de aquisição, operação e manutenção.

DESCRICÃO RESUMIDA DA DISPOSIÇÃO

[006] Tendo em vista, portanto, os aspectos e objetivos acima aludidos e no propósito de atendê-los foi desenvolvida a disposição introduzida em turbina eólica vertical, objeto da presente patente, a qual apresenta como principal diferencial em relação às usuais, o fato de suas pás sujeitas ao vento ficarem montadas articuladamente nos braços radiais, abrindo e fechando em diferentes ângulos, a fim de terem a posição ideal de aproveitamento da energia do vento.

[007] Essa construção propicia que a cada volta da turbina, as pás que se deslocam a favor do vento, por ação deste, articulem-se, abrindo no grau necessário e fiquem com maior área a favor do vento, de modo a serem empurradas por este com maior aproveitamento, fazendo com que a turbina gire. Simultaneamente, as pás que se deslocam contra o vento, do lado oposto, articulem-se se recolhendo, e fiquem com menor área contra o vento, facilitando o “corte” deste. As pás têm perfil aerodinâmico, que favorecem seu deslocamento em torno do eixo e também suas articulações, no abrir e fechar, em relação aos braços. Os limites da abertura e fechamento das pás, seguirão posições pré-estabelecidas de acordo com a intensidade do vento e do local, utilizando molas, rolamentos e finais de curso mecânico, construções essas que atendem ao objetivo principal da modelo de utilidade.

[008] Apesar das vantagens proporcionadas pela presente turbina, a sua construção e fabricação são relativamente simples e de baixo custo, atendendo assim outros objetivos da disposição.

LISTA DE DESENHOS

[009] Os desenhos anexos referem-se à disposição introduzida em turbina eólica vertical, objeto da presente patente, nos quais:

[010] a fig. 1 mostra uma vista em perspectiva da turbina associada a uma unidade de geração de energia elétrica, formando um gerador eólico;

[011] as figs. 2 a 5 mostram detalhes da turbina; e

[012] a fig. 6 mostra uma vista em planta da turbina e a indicação das pás e de seu funcionamento em relação a direção do vento “A”.

DESCRIÇÃO DETALHADA COM BASE NOS DESENHOS

[013] Conforme ilustram as figuras acima relacionadas e é previsto na disposição, a turbina eólica vertical, objeto da presente patente modelo de utilidade, é compreendida, essencialmente, (fig. 1): por pás verticais 2 sobre as quais atua o vento; por braços radiais horizontais 3, nas extremidades dos quais ficam dispostas as pás 2; por cubo central 4, no qual se assentam os braços radiais 3; por eixo árvore vertical 5, em cuja extremidade superior fica montado o cubo 4; dita turbina eólica 1 trabalhando em conjunto com uma unidade de geração de energia elétrica 6 em cuja entrada fica acoplada a extremidade inferior do eixo 5, formando um gerador eólico.

[014] Na presente disposição e isso constituindo o objeto principal a ser protegido na patente, ao invés de as pás 2 serem assentadas fixamente nas extremidades dos braços radiais 3, conforme construção usual; ditas pás 2, na presente disposição, são assentadas articuladamente na extremidade dos braços 3, através de respectivas articulações 7. Desse modo, ditas pás 2, ao longo da trajetória circular “T” (fig. 6) em torno do eixo geométrico “P” da turbina 1, quando se deslocam no sentido do vento, articulam-se (abrem) em relação aos braços 3 e expõem maior área a favor do vento, o qual empurra referidas pás 2 proporcionando o giro da turbina 1 e quando ditas pás 2 se deslocam contra o vento articulam-se (fecham) e expõe menor área contra este, o que favorece o “corte” do vento.

[015] Detalhando, referida pá 2 é constituída por um perfilado de seção em “J” (fig. 2), dita secção definida: por curto trecho plano extremo de secção retilínea 8; por longo trecho de secção curva extremo oposto 9, que fica substancialmente paralelo ao trecho plano 8 e com a superfície côncava voltada para este; e por trecho intermediário curvo 10 de secção em semicircunferência, que interliga os trechos 8, 9 e é concordante com estes, referido trecho intermediário 10 define uma borda de ataque 10 da pá 2, em ponto médio da qual se localiza a articulação 7, sendo que (fig. 3) na superfície côncava do trecho curvo 9 voltada para o trecho 8 são previstas ale- tas de reforço 11 dispostas paralelas e a espaços regulares, definindo o conjunto uma forma semelhante à de asa de avião.

[016] A articulação 7 é compreendida (figs. 4, 5) : por um recorte 12 localizado transversalmente no ponto médio da borda de ataque 10 da pá 2; por um eixo 13 localizado dentro e ao longo da borda de ataque 10 e que fica com as extremidades montadas em respectivos rolamentos 14, montados em alojamentos 15 previstos na face interna da pá 2; dita articulação 7 é formada ainda por uma extremidade anelar 16 do braço 3 que atravessa o recorte 12 e que é atravessada pelo eixo 13 e solidária a este, referida articulação 7 é formada ainda por pinos limitadores de curso 17 previstos nos alojamentos 15 e contra os quais incidem batentes 17’ previstos no corpo da pá 2, que limitam o movimento desta em relação ao braço 3.

[017] A construção do conjunto da pá 2 prevê molas, rolamentos e finais de curso mecânico (não ilustrados) que, em colaboração com a intensidade do vento e do local, proporcionam os limites da abertura e fechamento da pá, segundo posições pré-estabelecidas.

[018] Os braços 3 são recobertos com carenagens aerodinâmicas 18 (fig- 1)-

[019] O eixo árvore 5 fica alojado dentro de um corpo 19, junto a cuja extremidade superior fica disposto o cubo 4 e cuja extremidade inferior tem uma base de fixação 20 que fica montada em uma estrutura 21, sob a qual fica a unidade de geração de energia elétrica 6.

[020] Assim, quando o gerador, dotado da turbina 1 objeto da presente patente, se apresenta em funcionamento, com o vento em uma posição “A de incidência contra a turbina 1 e o giro desta é em sentido horário “B”, conforme ilustrado na figura 6, e considerando uma dada pá 2 tem-se que, ao longo da trajetória circunferencial “T”, referida dada pá 2 passa por uma posição “C”, na qual define ângulo “x” de 0o (zero) em relação à linha da trajetória circular “T”. A partir de dita posição “C”, referida dada pá 2 se move em um setor da trajetória “T”, no qual se desloca a favor do vento e por força deste, referida dada pá 2 progressivamente se articula em relação ao braço 3 ao longo do que vai expondo área cada vez maior a favor do vento, até uma posição “D” a 120° da posição “C”, onde referida dada pá 2 dis- põe-se em ângulo máxima “Y” de 35° em relação à linha da trajetória “T”, sendo que ao longo desse movimento de articulação, referida dada pá 2 vai sendo empurrada pelo vento, fazendo a turbina 1 girar. A partir da posição “D”, referida dada pá 2 passa a diminuir progressivamente o ângulo em relação à linha da trajetória “T” até uma posição “E” a 120° em relação à posição “D”, onde referida dada pá 2 fica com ângulo “Z” de 25° em relação à linha da trajetória circular “T”. A partir de mencionada posição “E”, referida dada pá 2 passa a deslocar-se contra o vento e continua diminuindo o ângulo em relação a linha da trajetória “T”, pelo que vai ficando progressivamente com menor área contra o vento, o que facilita que sua borda de ataque 10 “corte” o vento. Esse movimento continua até que dita dada pá 2 volta à posição “C” de ângulo “X” de 0o em relação à linha de trajetória circular “T”, a partir de onde novo ciclo de giro tem início.

[021] Dentro da construção básica, acima descrita, a turbina eólica, objeto da presente patente, pode apresentar modificações relativas a materiais, dimensões, detalhes construtivos e/ou de configuração funcional e/ou ornamental, sem que fuja do âmbito da proteção solicitada.

Claims

1) - “DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM TURBINA EÓLICA DE EIXO VERTICAL” (1) formada: por pás verticais (2) sobre as quais atua o vento; por braços radiais horizontais (3), nas extremidades dos quais ficam dispostas as pás (2); por cubo central (4), no qual se assentam os braços radiais (3); por eixo árvore vertical (5), em cuja extremidade superior fica montado o cubo (4); dita turbina eólica (1) trabalhando em conjunto com uma unidade de geração de energia elétrica (6) em cuja entrada fica acoplada a extremidade inferior do eixo (5), formando um gerador eólico; ditas pás (2) quando se deslocam no sentido do vento, articulam-se (abrem) em relação aos braços (3) e expõem maior área a favor do vento, o qual empurra-as proporcionando o giro da turbina (1) e quando se deslocam contra o vento articulam-se (fecham) e expõem menor área contra este, o que favorece o “corte” do vento, caracterizado por pás (2) assentadas articuladamente e através de respectivas articulações (7) em respectivos braços (3); dita pá (2) é um perfilado de seção em “J”; dita secção definida: por curto trecho plano extremo de secção retilínea (8); por longo trecho de secção curva extremo oposto (9), que fica paralelo ao trecho plano (8) e com a superfície côncava voltada para este; e por trecho intermediário curvo (10) de secção em semicircunferência, que interliga os trechos (8), (9) e é concordante com estes, referido trecho intermediário (10) define uma borda de ataque (10) da pá (2), em ponto médio da qual se localiza a articulação (7), sendo que na superfície côncava do trecho curvo (9) voltada para o trecho (8) são previstas aletas de reforço (11) dispostas paralelas e a espaços regulares, definindo o conjunto uma forma semelhante à de asa de avião; dita articulação (7) é com-preendida por: um recorte (12) localizado transversalmente no ponto médio da borda de ataque (10) da pá (2); por um eixo (13) localizado dentro e ao longo da borda de ataque (10) e que fica com as extremidades montadas em respectivos rolamentos (14), montados em alojamentos (15) previstos na face interna da pá (2); dita articulação (7) é formada ainda por uma extremidade anelar (16) do braço (3) que atravessa o recorte (12) e que é atravessada e solidária ao eixo (13), referida articulação (7) é formada ainda por pinos limitadores de curso (17) previstos no alojamento (15) e contra os quais incidem batentes (17’) previstos no corpo da pás (2).