BRPI0619661A2

BRPI0619661A2 - receptor conversor de energia

Info

Publication number: BRPI0619661A2
Application number: BRPI0619661-6A
Authority: BR
Inventors: Richard A Steinke; John K Mcguire
Original assignee: Wind Sail Receptor Inc
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2011-10-11
Also published as: CA2624639A1; WO2007055899A3; EP1945953A2; WO2007055899A2; RU2008122990A; KR101299388B1; AU2006312131B2; RU2419726C2; CA2624639C; EP1945953A4; CN101300425B; AU2006312131A1; US7309213B2; JP2009515078A; JP5047182B2; KR20080065624A; US20070104579A1; CN101300425A

Abstract

RECEPTOR CONVERSOR DE ENERGIA. Que consiste em um receptor conversor de energia para girar com um fluxo de água ou de vento, que gira um eixo que opera um dispositivo gerador de energia e produz uma saída de força, para a execução de um trabalho, ou permite a passagem da dita saída de força para uma disposição de armazenamento. O receptor conversor de energia compreende, de preferência, de seis a dez pás idênticas igualmente espaçadas entre uma manga de eixo traseiro e um disco dianteiro, com a manga de eixo traseiro e o disco dianteiro conectados a um eixo que é montado em uma moldura, através de rolamentos, permitindo que o receptor conversor de energia gire livremente, quando o mesmo é apontado para um fluxo de vento ou de água. As ditas pás do receptor conversor de energia são constituídas de duas seções de três a cinco pás espaçadas igualmente e cada seção é constituída de uma seção simples plana de um material rígido, da qual seções radiais foram removidas para a formação das pás individuais, que são espaçadas igualmente ao redor de uma manga de eixo, e as ditas mangas de eixo da seção são encaixadas umas às outras e as pás encurvadas como curvas, e as extremidades da pá externa são fixadas, a intervalos espaçados igualmente, a um disco dianteiro, formando o receptor conversor de energia da presente invenção.

Description

RECEPTOR CONVERSOR DE ENERGIA"

Campo Técnico

A presente invenção pertence ao campo de pás de moinho de vento, de pás que se movem por meio de um fluxo de água e de pás que se movem na água, que são projetadas para serem montadas em um eixo, para girarem em uma armação que é montada em uma torre, para girar com o vento e produzir uma saída de força, para a execução de um trabalho ou para girar na água.

Fundamentos da Invenção

A presente invenção se refere a uma nova estrutura provida de pás acionadas pelo vento substancialmente mais eficiente do que quaisquer outras disposições de pás ou pás de moinho de vento atualmente disponíveis. Exemplos de uma variedade de antigas e novas configurações de pás são mostrados na Patente Norte-Americana No. Des. 141.589, de Logsoon; Patente Norte-Americana No. 2.023.659, de Amico; Patente Norte-Americana No. 2.102.913, de Preston; Patente Norte-Amerieana No. 4.109.828, de Bunzer; Patente Norte-Americana No. 4.708.592, de Krolick e outros; Patente Norte- Americana No. 4.779.006, de Worfham; Patente Norte-Americana No. 4.926.061, de Arreola Jr.; Patente Norte-Americana No. 5.437.541, de Vainrub; Patente Norte-Americana No. 6.249.059, de Hosoda, e; na Patente Norte-Americana No. 6.447.251, de Zeng, bem como nos Pedidos de Patentes Norte-Americanos publicados US2001/0.011.825 de Gericke de Vega e US2002/0.070.558, de Johann. Ao contrário destas configurações de pás e de outras conhecidas anteriormente, o projeto do receptor de captação de vento da presente invenção emprega um par de pás quádruplas, sendo que cada pá quádrupla é constituída de uma seção contínua de material, fornecendo uma construção acabada mais resistente do que é possível quando pás individuais são montadas axialmente juntas. Na montagem conjunta, com igualdade de distâncias ao redor de um disco dianteiro e uma manga de eixo traseiro, as porções de captação das pás individuais são eqüidistantes umas da outras e se sobrepõem. O dito espaçamento das pás proporciona uma trajetória de ar uniforme para um fluxo de vento através das pás, e com cada pá encurvada para funcionar como uma vela, funcionando como uma vela dianteira ou bujarrona, em um barco a vela. A disposição de pás oferece uma força significativamente aumentada às pás, que se movem até mesmo com pouco vento ou com vento variável, tanto que, as pás, quando anexadas entre o disco dianteiro e a manga de eixo traseiro, ficam rígidas e derivam energia, eficientemente, a partir do movimento giratório, que é transferido para uma conexão axial entre o disco dianteiro e a manga de eixo traseiro das pás, convertendo, assim, em energia útil, como, por exemplo, energia elétrica, a partir de um movimento giratório de um gerador conectado e, com isso, a energia produzida é armazenada em uma bateria ou em baterias, ou pode ser direcionada para uma rede elétrica.

Até agora, as configurações de pás de moinho de vento têm apresentado falta de eficiência, especialmente quando as pás são giradas em uma operação em uma estação eólica, e operam apenas com uma eficiência aproximada de vinte (20) por cento, utilizando, assim, apenas uma pequena percentagem da energia do vento que passa pelas pás, e, conseqüentemente, as ditas pás precisavam ser grandes para produzirem uma energia de saída compensadora. Exemplos atuais de tais pás utilizadas em estações eólicas são pás longas e pesadas, sendo que, freqüentemente, são três pás, cuja construção e manutenção são caras, em especial, em relação ao desgaste dos rolamentos. O receptor conversor de energia da presente invenção, diferentemente de tais pás utilizadas em estações eólicas ou das pás como aquelas mencionadas acima, nas técnicas anteriores, proporciona uma eficiência substancialmente maior, de aproximadamente noventa (90) por cento em ventos entre oito (8) e dez (10) milhas por hora ou superior, e utiliza uma disposição de pás cujo diâmetro é medido em polegadas, e não em pés. Evidentemente, Essa disposição de pás, cuja construção e manutenção são muito menos dispendiosas, é significativamente mais eficiente do que as configurações das pás anteriores e, conseqüentemente, trata-se de uma melhoria muito significativa para os sistemas de geração de energia eólica.

Sumário da Invenção

O principal objeto da presente invenção consiste em fornecer um receptor conversor de energia que compreenda uma disposição de três a dez pás, que são igualmente espaçadas e axialmente conectadas, formando uma disposição de pás de um dispositivo acionado a vento, para a conversão da energia eólica em energia utilizável.

Outro objeto da presente invenção consiste em fornecer, como uma disposição de pás preferida, dois conjuntos de quatro pás igualmente espaçadas, que são conectadas axialmente, formando uma disposição de pás simples de um dispositivo acionado a vento, para a conversão de energia eólica em energia utilizável.

Outro objeto da presente invenção consiste em fornecer um receptor conversor de energia no qual as pás individuais são individualmente encurvadas a partir de um bordo de ataque até o bordo de fuga, para desempenhar uma função semelhante a uma vela, tal como de uma vela dianteira ou bujarrona de um veleiro, e, além disso, as pás são igualmente espaçadas umas das outras, ao redor de um disco dianteiro, para onde um fluxo de ar, que passa através do bordo de ataque de cada pá, atua ao redor da curva da pá, para converter, eficientemente, a energia eólica na rotação da pá e girar um eixo ou uma haste que se estende a partir da face posterior de uma manga de eixo traseiro, transformando-se em um dispositivo gerador de energia.

Outro objeto da presente invenção consiste em fornecer um receptor conversor de energia onde um bordo de fuga de cada pá possui uma seção em meia-volta próxima de uma manga de eixo da pá, que se converte em uma seção externa plana, que se estende até a extremidade da pá, bem como consiste em fornecer uma trajetória para o vento percorrer ao redor da superfície encurvada da pá, desestimulando, assim, a geração de turbulência no fluxo, no bordo de fuga da pá.

Ainda um outro objeto da presente invenção consiste em fornecer um modelo inovador de pás receptoras para captação de vento que, pela sua construção a partir de um material de espessura fina, responderão a um aumento na velocidade do vento, tornando mais rígida cada pá, bem como apropriadas para girar com ventos fortes e água.

Ainda um outro objeto da presente invenção consiste em fornecer uma montagem de pás receptoras para captação de vento que compreende, no mínimo, um conjunto de três a cinco pás, e, de preferência, dois conjuntos de pás formando uma montagem de pás constituída de seis a dez pás, com as montagens de pás para a montagem axial entre o disco dianteiro e a manga de eixo traseiro alinhados e com a pá individual encurvada ao redor de um arco selecionado, e são anexadas, em intervalos de espaços iguais, ao disco dianteiro, formando de três a dez pás igualmente espaçadas, que se sobrepõem entre si, formando um espaçamento uniforme entre os bordos de ataque da pá, por meio do qual um fluxo de ar ou água irá encontrar uma porção encurvada da pá, convertendo a energia do fluxo da água ou vento no movimento giratório da pá, com a montagem, para exibir aproximadamente noventa (90) por cento de eficiência em uma conversão da energia do fluxo de água ou vento no movimento giratório da pá.

Ainda um outro objeto da presente invenção consiste em fornecer um receptor conversor de energia, no qual cada conjunto de pás é formado a partir de uma seção plana de material de espessura fina, onde as pás individuais são formadas por meio de remoção ou como seções encurvadas espaçadas, que se estendem desde a área central da seção plana, determinando a borda da seção, confrontando as bordas da extremidade externa da pá e conectando uma extremidade da borda externa de cada pá ao disco dianteiro.

Ainda um outro objeto da presente invenção consiste em fornecer um receptor conversor de energia, cuja produção é simples e econômica, na qual um simples conjunto ou dois conjuntos de pás são facilmente fabricados por meio de métodos de estampagem e, com os conjuntos presos como uma pilha em suas mangas de eixo traseiro e com as pás individuais formadas por uma conexão de cada extremidade da borda externa de pá ao disco dianteiro, para formar o receptor conversor de energia, onde as pás individuais são igualmente espaçadas e incluem um eixo ou uma haste instalada entre o disco dianteiro e a manga de eixo traseiro, para girar ou ser girada por um dispositivo produtor de energia, produzindo uma saída de força a partir do movimento giratório da pá.

A presente invenção é uma configuração única do receptor conversor de energia, para a inclusão em um sistema operado por água ou energia eólica, onde o movimento giratório da pá converte a energia do fluxo da água ou de vento em energia utilizável, ou o movimento giratório da pá fornece força através da água. Podem ser utilizados dois segmentos do receptor conversor de energia constituído de três a cinco pás cada um, de preferência, com uma montagem de quatro pás, que, no presente, relatório, é referida como uma montagem de pá quádrupla, para formar a montagem do receptor conversor de energia. Os dois segmentos de três a cinco pás são instalados um sobre o outro e conectados às seções do eixo traseiro, com as extremidades de cada uma das pás então encurvadas através de um arco selecionado, conforme determinado pela relação da distância do espaçamento axial entre a manga de eixo traseiro e o disco dianteiro e o comprimento da pá entre a manga de eixo traseiro e seu ponto de conexão ao disco dianteiro, com as extremidades da pá conectadas, em intervalos espaçados, ao redor do disco dianteiro. Um eixo ou uma haste é fixado entre as seções da manga de eixo traseiro e o disco dianteiro, sendo que o dito eixo é orientado entre rolamentos, em uma armação ou em um invólucro, para permitir que o eixo ou a haste a ser girada pelo movimento giratório da pá responsivo a um fluxo de ar ou água através das pás, ou o próprio eixo pode ser girado para girar as pás na água, para a geração de força. Cada segmento da pá é formado a partir de uma seção plana de um material rígido, como, por exemplo, aço de espessura fina, plástico, fibra de vidro ou um material elastomérico, como, por exemplo, uretano. Na prática, para formar cada um dos segmentos das pás, como seções espaçadas correspondentes ao número de pás a ser formado na seção, são removidas em intervalos iguais a partir da seção plana de material rígido, com as seções removidas estendendo-se a partir da borda externa até um ponto espaçado do centro da seção plana, que se torna a manga de eixo traseiro. Um orifício é formado em uma curva acentuada de cada pá de cada um dos dois segmentos de pás, e cada pá é encurvada através de um arco, que é determinado pela proporção entre o comprimento do eixo entre a manga de eixo traseiro e o disco dianteiro e o comprimento da pá entre a sua manga de eixo e a montagem da pá em relação ao disco dianteiro, no orifício na curva acentuada. A dita proporção, para formar a pá da pressente invenção, exige que o comprimento do eixo seja de aproximadamente de zero ponto setenta e cinco (0,75) a zero ponto oitenta e cinco (0,85) do comprimento da pá.

Para uma montagem de seis a dez pás, o par de seções do receptor conversor de energia é alinhado um ao longo do outro, e, com as mangas de eixo traseiro de cada seção alinhadas, sendo que cada pá é encurvada através do arco determinado pela proporção entre a distância entre a manga de eixo traseiro e o disco dianteiro, sendo que essa proporção de espaçamento entre a manga de eixo traseiro e o disco dianteiro varia entre zero ponto setenta e cinco (0,75) e zero ponto oitenta e cinco (0,85) do comprimento da pá, conectando a curva acentuada da pá ao disco dianteiro, em um dos orifícios radiais espaçados, que são, cada um deles, eqüidistantes do centro do dito disco dianteiro, formando o receptor conversor de energia. Assim organizada, para uma montagem constituída de seis a dez pás formadas pela pilha de dois segmentos do receptor conversor de energia, as mangas de eixo traseiro do segmento de pás são montadas uma ao longo da outra, com os orifícios centrais alinhados. Os ditos orifícios da manga de eixo traseiro são alinhados com um orifício central formado pelo disco dianteiro, para a conexão com um eixo que fixa a distância de espaçamento entre os mesmos, conforme determinado pelo comprimento da pá. O dito eixo é orientado através de rolamentos, em uma armação ou suporte, para ser girado por um conjunto de pás, transformando-se em um dispositivo gerador de energia, como, por exemplo, um gerador. Ou1 quando o conjunto de pás e o eixo são girados em um fluxo de água para fornecer força, um motor ou algo do gênero é conectado para girar o eixo. Quando o conjunto de pás é girado pelo vento, o conjunto de pás, o eixo e a armação são montados no dispositivo gerador de energia.

Para a montagem preferida de oito pás, os bordos de ataque das pás individuais são espaçados de forma eqüidistante a aproximadamente quarenta e cinco (45) graus, e a curva, de forma idêntica, a partir do bordo de ataque até o bordo de fuga, que ele próprio é encurvado externamente a partir de uma largura menor em toda a extremidade da pá através de aproximadamente cento e oitenta (180) graus até uma extremidade que dá de encontro com a manga de eixo traseiro da pá. Assim organizada, a superfície da pá encurvada recebe um fluxo de ar ou de água, que passa entre as pás adjacentes, que é essencialmente sem turbulência e atua sobre a área encurvada, funcionando como uma vela dianteira ou uma bujarrona, que converte, com eficiência, a energia do fluxo da água do vento no movimento giratório da pá.

Tal eficiência, na prática, é de aproximadamente noventa (90) por cento. O fluxo de ar ou de água, durante sua passagem pelo receptor conversor de energia, é essencialmente isento de turbulência, sendo que o dito fluxo é direcionado suavemente sobre a superfície de cada pá para acabar na curva externa formada como um bordo de fuga da pá. Na prática, para um receptor conversor de energia com um diâmetro de seis (6) pés, a velocidade do vento de aproximadamente oito (8) milhas por hora direcionada para o receptor conversor de energia irá produzir cerca de um megawatt de energia. Em termos de comparação, para a atual disposição de um moinho de vento constituído de três pás, para produzir uma saída de força semelhante, o diâmetro do conjunto de pás, ao longo da manga de eixo, deve ser de aproximadamente duzentos metros. Tal moinho de vento naturalmente sofrerá forças de atrito exponencialmente maiores do que o receptor conversor de energia com oito pés de diâmetro da presente invenção sofrerá, sob condições de ventos semelhantes. O receptor conversor de energia da presente invenção terá, conseqüentemente, menos requisitos de manutenção do que o tal moinho de vento de duzentos pés de diâmetro, bem como sua construção e manutenção serão muito mais baratas.

Enquanto um receptor conversor de energia formado de segmentos de pás é constituído de três a cinco pás, formando uma montagem de seis a dez pás, a presente invenção pode incluir uma seção simples de pás contendo de três a cinco pás espaçadas igualmente, que são montadas em um eixo, e a dita montagem de pás ainda funcionará, embora não de forma tão eficiente, como uma pilha de seções de pás que formam a montagem de pás de seis a dez pás, de acordo com o âmbito da presente invenção. A presente invenção pode ser montada em uma armação na qual o receptor conversor de energia é montado em um eixo orientado, para girar livremente para receber um fluxo de ar direcionado. Além disso, a presente invenção montada sobre um eixo pode ter o movimento giratório por meio de uma fonte de energia em água para produzir uma força de saída. Quando a montagem de pás da presente invenção é girada por um fluxo de água ou vento, uma armação será apropriada para montar o eixo entre o mancai, e quando o receptor conversor de energia é para ser utilizado como um moinho de vento, a dita armação será montada, de preferência, em uma articulação que, por sua vez, será montada para girar sobre um poste, torre ou algo do gênero. Essa armação pode ser uma meia volta ou uma volta inteira ou algo do gênero, que inclui suportes laterais para a anexação entre as laterais de uma forquilha montada, para girar livremente, em um poste, um cata- vento, sob vento. Essa armação também permite a montagem de um dispositivo gerador de energia, como, por exemplo, um gerador, para ser girado pelo movimento giratório da dita montagem, gerando energia, que pode ser transmitida a um dispositivo de armazenamento de energia, como, por exemplo, uma bateria ou baterias, ou algo do gênero. Além disso, a armação, na parte traseira da montagem de pás, pode incluir um leme para girar a armação ao redor de sua montagem da articulação da forquilha para o cata-vento e para o posicionamento da montagem de pás ao vento.

Breve Descrição dos Desenhos

A presente invenção pode tomar forma física em determinadas partes e disposição das peças, sendo que uma das modalidades preferidas será detalhadamente descrita no presente relatório e ilustrada nos desenhos em anexo, que representam uma parte da mesma.

A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva de perfil de um lado esquerdo e frontal de uma seção simples de quatro pás de uma montagem de pás do receptor conversor de energia da presente invenção, com setas ilustrando um fluxo de vento entrando na frente da seção das pás, movimentando-se ao longo de cada uma das pás, para a exaustão dos bordos de fuga das pás.

A Figura 2 mostra uma vista em planta superior de um par de uma seção plana de material, na qual quatro seções radiais de material foram removidas, permanecendo quatro porções de pás espaçadas, que se estendem externamente ao redor de uma manga de eixo traseiro. A Figura 3 mostra a seção do material da Figura 2 depois que as pás foram encurvadas para a posição mostrada na Figura 1 e com as extremidades da pá conectadas em intervalos iguais ao redor de um disco dianteiro, que é apresentado como tendo um orifício central formado através do mesmo.

A Figura 4 mostra uma vista em elevação frontal de uma modalidade preferida de uma montagem do receptor conversor de energia da presente invenção constituído de oito pás, que consiste em duas seções do receptor conversor de energia, sendo que as seções das pás, em seu estado plano da Figura 2, foram superpostas e agrupadas conjuntamente em suas mangas de eixo traseiro e tiveram suas pás individuais encurvadas para a curva da pá da Figura 1 e fixadas em intervalos radias espaçados igualmente ao redor de um disco dianteiro simples.

A Figura 5 é uma vista em elevação lateral do receptor conversor de energia da Figura 4, exibindo um eixo que se estende em um ângulo reto, externamente, a partir das mangas de eixo traseiro juntas.

A Figura 6 é um vista em perspectiva frontal do receptor conversor de energia das Figuras 4 e 5, que está montado axialmente, entre os suportes verticais do invólucro na forma de meio arco, que é instalado em uma forquilha, que, por sua vez, é montada através de um colar articulado para circundar um poste de sustentação, e, além disso, a Figura mostra um gerador conectado por meio de ferragens ao invólucro na forma de meio arco, com o gerador axialmente conectado em seu rotor a um eixo propulsor, que é conectado e girado pelo receptor conversor de energia, e mostra um leme anexado por ferragens do leme ao invólucro na forma de meio arco, posteriormente ao receptor conversor de energia, para atuar como um cata-vento, para girar a articulação montada da forquilha e o invólucro na forma de meio arco, com o receptor conversor de energia montado para girar livremente, bem como o cata-vento, sob vento.

A Figura 7 mostra uma vista em elevação lateral da montagem da Figura 6 e mostra os fios do gerador, para a transmissão da energia elétrica gerada pelo movimento giratório do receptor conversor de energia. Descrição Detalhada

Trata-se a presente invenção de um receptor conversor de energia giratório, responsivo a um fluxo de ar através do mesmo, para a produção de energia utilizável. A Figura 1 mostra uma seção simples de quatro pás (11) de um receptor conversor de energia (10), conforme ilustração nas Figuras 4, 5 e 6. Porém, deve ficar compreendido, por exemplo, que uma seção simples (11) pode ser composta de três a cinco pás, de acordo com o âmbito da presente invenção. Na Figura 1, as setas A são incluídas para ilustrar o fluxo de ar ao redor de uma porção encurvada de cada um das pás idênticas (12) e a dita curva é ilustrada pelas setas B na Figura 2, que é produzida pela dobra de cada pá (12), entre a manga de eixo traseiro (14) e o orifício extremo (13), na curva acentuada (16), mostrada como linha pontilhada D, na Figura 1. A dobra para produzir uma curva ou arco é determinada pela proporção da distância entre a manga de eixo traseiro (14) e o disco dianteiro (18), mostrada como linha pontilhada E na Figura 5, referida como distância axial, em relação ao disco dianteiro (18), formando a pá (12), conforme ilustração nas Figuras 1, 3 e 4. Tal distância axial da proporção entre a manga de eixo traseiro (14) e o disco dianteiro (18) varia entre zero ponto setenta e cinco (0,75) e zero ponto oitenta e cinco (0,85) do comprimento da pá, cuja medida é feita desde a manga de eixo traseiro (14) até um orifício de conexão (13), mostrado na Figura 2, que fica na extremidade de uma curva acentuada (16) e recebe um dispositivo de fixação para conectar a extremidade da pá ao disco dianteiro, em um dos orifícios radiais espaçados por um parafuso (19), ou um dispositivo de fixação semelhante, passado por orifícios (13) e girado em um dos orifícios do disco dianteiro. Cada um destes orifícios é espaçado igualmente e são eqüidistantes do centro do disco dianteiro. A porção encurvada da pá (12) é formada pela dobra de cada pá (12), conforme indicado pela seta C. A pá (12), para possibilitar a dita dobra, inclui uma curva acentuada (16), que se estende a partir de uma seção da manga de eixo traseiro (15), através do qual um orifício central (14) é formado. A curva acentuada (16) da pá tem o orifício (13) formado através da mesma e a curva acentuada da pá é encurvada, conforme mostrado como setas C, onde o orifício (13) é alinhado ao longo de um entre três a dez orifícios radiais espaçados igualmente, com quatro furos espaçados mostrados na Figura 3, formados através do disco dianteiro (18), conforme ilustração na Figura 1, para receber um dispositivo de fixação, como, por exemplo, um parafuso (19), que acopla a extremidade da curva acentuada da pá (16) ao orifício (13) no disco dianteiro (18), no centro de uma extremidade dianteira da seção de quatro pás (11) do receptor conversor de energia (10). O disco dianteiro (18) e a manga de eixo traseiro (15) são assim espaçados pela distância selecionada para o comprimento da pá (12), para produzir a superfície encurvada lisa na mesma. Um eixo (20) é rigidamente montado para se estender ao longo de todo o disco dianteiro (18) até a manga de eixo traseiro (15), abrangendo a distância entre os mesmos, e estendo-se, em um ângulo reto, a partir do centro da manga de eixo traseiro (15), sendo que o dito eixo pode se prolongar além da manga de eixo traseiro (15), conforme ilustração na Figura 5, ou pelo disco dianteiro (18), para a montagem através de rolamentos, para se transformar em uma armação ou em um invólucro, tal como a armação (30) mostrada na Figura 6, e para conectar-se a um dispositivo gerador de energia, conforme aqui discutido abaixo, com relação às Figuras 6 e 7. Além disso, deve ficar compreendido que a pá do receptor conversor de energia (10) pode ser disposta de forma a ser girada em água, no eixo (20), por meio de uma fonte de energia, como, por exemplo, um motor (não mostrado), para fornecer uma força de saída, de acordo com o âmbito da presente invenção. Além disso, quando o receptor conversor de energia (19) estiver indicado nos desenhos como sendo girado pelo vento, deve ficar compreendido que ele pode ser posicionado, para ser girado por meio de um líquido, como, por exemplo, água, de acordo com o âmbito da presente invenção.

A Figura 2 mostra a seção simples (11) do receptor conversor de energia (10) como uma seção plana que foi cortada de uma peça plana de um material rígido plano. Como se pode verificar, seções semelhantes de material são removidas em intervalos radiais espaçados ao redor do centro da seção, deixando os bordos de ataque ou dianteiros (12a) das pás (12), as laterais encurvadas com curvas acentuadas (16) com orifícios finais (13) formados através das extremidades, bordos de fuga ou traseiros arredondados (12b) e extremidades planas (12c). As ditas pás (12) são mostradas identicamente encurvadas através de curvas suaves ou arcos, conforme ilustração na Figura 2, e são conectadas, em pontos radiais ao redor, a um disco dianteiro (18). A dita conexão pode ser feita com dispositivos de fixação (19) que são instalados através de orifícios (13) formados nas extremidades nas seções de curva acentuada (16), produzindo a seção da pá (11) das Figuras 1 e 3, conforme ilustração na Figura 3. A seção simples da pá (11) pode ser feita de uma placa de um material adequado, como, por exemplo, aço de espessura fina, material plástico ou elastomérico, como, por exemplo, poliuretano, ou pode ser formado por fundição, moldagem ou outros métodos apropriados, de acordo com o âmbito da presente invenção.

Conforme estabelecido acima, a presente invenção envolve a combinação de duas seções simples (11) que são montadas em conjunto com suas mangas de eixo traseiro e com suas pás (12) encurvadas e conectadas ao disco dianteiro, formando o receptor conversor de energia (10), conforme ilustração nas Figuras de 4 a 7. O dito receptor conversor de energia (10), se seções de três, quatro ou cinco pás (11) forem utilizadas, devem ser utilizadas seis, oito ou dez pás, respectivamente. A presente invenção fornece, na prática, cerca de noventa (90) por cento ou mais de eficiência na utilização de um fluxo de ar que passa dentro e através da montagem. Embora seja mostrada uma montagem de oito pás (12), deve ficar compreendido que uma montagem de duas seções para formar uma montagem de seis, oito ou doze pás (12) está de acordo com o âmbito da presente invenção e irá produzir um dispositivo conversor de vento muito mais eficiente do que qualquer outra montagem de moinho de vento da técnica anterior. O dito receptor conversor de energia (10) dispõe de eficiência de conversão de energia eólica em energia rotacional, por meio do movimento giratório de um dispositivo gerador de energia, como, por exemplo, um gerador (45), mostrado na Figuras 6 e 7. Porém, deve ficar compreendido que um receptor conversor de energia (10), que inclui uma seção simples (11) composta de apenas três, quatro ou cinco pás, pode ser utilizado para converter a energia eólica em rotação de um eixo (20), para girar um dispositivo gerador de energia, de acordo com o âmbito da presente invenção. A Figura 4 mostra uma vista em planta superior do receptor conversor de energia (10) da presente invenção, ilustrando que, antes da curvatura das pás (12), duas das seções simples (11) são montadas em conjunto, uma sobre a outra, e com as mangas de eixo traseiro (15) de cada uma delas fixadas conjuntamente. Assim organizadas, as pás (12) ficam eqüidistantes umas das outras. Posteriormente, as pás (12) são individualmente encurvadas em arco ou curva selecionada, conforme descrição acima, e cada pá é conectada a um dos orifícios radiais espaçados formados no disco dianteiro (18), como com dispositivos de fixação (19). Os orifícios do disco dianteiro são igualmente espaçados e eqüidistantes do centro do disco dianteiro (18). Os orifícios (13) das seções da curva acentuada (16) das pás individuais (12) são alinhados com os orifícios do disco dianteiro (18), e os parafusos (19), ou outros dispositivos de fixação semelhantes, são girados nos mesmos, fixando as seções da curva acentuada (16) ao disco dianteiro (18). Para as duas seções de quatro pás (11), uma distância de espaçamento de aproximadamente quarenta e cinco (45) graus é assim determinada entre cada um dos bordos de ataque (12a) das oito pás (12), e a direção do fluxo do ar através das pás é como aquela demonstrada na Figura 1 para a seção simples (11). O dito fluxo de ar é direcionado ao redor de cada pá (12), percorrendo ao longo das pás, conforme demonstrado pelas setas A na Figura 1, e fora das pás, nos bordos de fuga (12b). A passagem de ar percorre ao longo e acompanha o arco ou a curva da pá, com as pás funcionando como uma vela dianteira ou bujarrona, convertendo aproximadamente noventa (90) por cento da energia eólica proveniente do vento de oito a dez milhas por hora passado pelas pás (12). Um eixo (20), que é mostrado na Figura 5, é fixado para se estender a um ângulo reto a partir do centro das mangas de eixo traseiro (15) juntas, dentro do receptor conversor de energia (10), e se conecta através do centro do disco dianteiro (18). O eixo (20) apresenta uma distância de espaçamento entre o dito disco dianteiro (18) e as mangas de eixo traseiro (15), em relação ao comprimento da pá ao longo da seção da curva acentuada (16), para a determinação do arco ou da curva da pá, conforme indicado acima, e pode se estender a partir dos mesmos ou do disco dianteiro (18) e da manga de eixo traseiro (15), para a montagem de rolamentos em uma armação (30), conforme mostrado nas Figuras 6 e 7, como uma meia- volta, e para girar um dispositivo gerador de energia, como, por exemplo, um gerador, conforme mostrado nas Figuras 6 e 7, para a conversão do receptor conversor de energia (10), transformando-se em uma saída de energia, conforme descrição abaixo.

As Figuras 6 e 7 ilustram o eixo (20) do receptor conversor de energia (10) conectado ao disco dianteiro (18) e às mangas de eixo traseiro (15), e é orientado por meio de rolamentos (35), conforme mostrado em detalhes na Figura 7, que são montados através dos membros horizontais traseiros e dianteiros (31 e 32), respectivamente, de uma armação (30). A dita armação (30) é mostrada como tendo uma forma em semi-volta. Como se pode verificar, o membro horizontal dianteiro (31) da armação (30) é uma barra que conecta, em suas extremidades opostas, os topos do bordo de ataque (30a) da armação (30) na forma de semi-volta, e o membro horizontal traseiro (32) também é uma barra semelhante ao membro horizontal (31) e conecta, em suas extremidades opostas, às extremidades opostas da armação (30) na forma de semi-volta em uma borda traseira (33). Para montar a armação (30), na qual o receptor conversor de energia (10) é orientado em rolamentos 35 para girar, a armação (30) inclui uma forquilha (36), que é fixada rigidamente em suas extremidades (36a) à parte inferior ou à superfície inferior dos suportes (37) que estão fixados, em alinhamento horizontal, aos lados opostos da superfície externa (30b) da armação (30), nas proximidades das extremidades da armação. A forquilha (36) inclui ainda uma montagem de poste macho reto (38), que é fixado em uma extremidade superior (38a) da superfície inferior da armação, estendendo-se em um ângulo reto, para baixo e eqüidistante dos suportes (37). A dita montagem de poste macho reto (38) destina-se a encaixar, para girar, livremente, uma extremidade de cabeça de um poste, não mostrado, cuja extremidade oposta é montada para sustentar o poste em uma posição vertical, com a extremidade dianteira do receptor conversor de energia (10) voltada para o vento.

Para posicionar o receptor conversor de energia (10) voltado para o vento, a montagem articulada da montagem de poste macho reto (38) à extremidade de cabeça do poste é disposta de tal forma a permitir que o receptor conversor de energia (10) e a armação (30) girem trezentos e sessenta (360) graus. Conforme ilustração nas Figuras 6 e 7, para que o receptor conversor de energia (10) e a armação (30) girem com o vento, a armação (30) inclui ferragens (40) que são conectadas a uma extremidade dianteira (40a) de um dos suportes (37) e estende-se posteriormente para se conectar, nas extremidades traseiras (40b), aos lados opostos de uma cauda ou leme (41). O leme (41), quando atuado sob vento, tende a ser como um cata-vento ao vento, girando a armação (30) e o receptor conversor de energia (10), para ficarem voltados para o vento.

O receptor conversor de energia (10), voltado para o vento, vai ser girado pelo vento, girando também o eixo axialmente conectado (20), que, por sua vez, é conectado para também girar um dispositivo gerador de energia, convertendo a energia eólica em energia utilizável. Apesar de o receptor conversor de energia (10) poder ser conectado para girar um determinado número de dispositivos geradores de energia, de acordo com a finalidade da presente invenção, as Figuras 6 e 7 mostram um gerador elétrico (45) montado nas extremidades (46a) das estacas (46) que, por sua vez, são fixadas às superfícies traseiras dos suportes (37), suspendendo o gerador por trás do receptor conversor de energia (10) e à frente do leme (41). Assim organizado, o rotor do gerador (45), não mostrado, conecta-se e é girado pelo eixo (20) do receptor conversor de energia (10). O dito rotor é girado em um enrolamento do induzido ou estator, criando a corrente elétrica, que é transferida através dos fios (45a), para transferir um fluxo de eletricidade do gerador (45) para um dispositivo operado por energia elétrica, não mostrado, baterias, não mostradas, ou em uma rede elétrica, não mostrada. Apesar de um gerador elétrico (45) ser mostrado aqui como um dispositivo ao qual o receptor conversor de energia (10) da presente invenção pode ser conectado, de modo a produzir uma saída de força, deve ficar compreendido que outros dispositivos, que são girados para a produção de energia de saída, podem ser utilizados no âmbito da presente invenção, e que o receptor conversor de energia é apropriado para girar em um fluxo líquido, como, por exemplo, água, e para girar em um líquido, como, por exemplo, água, para gerar força. Quando o receptor conversor de energia (10), de preferência, incluir o par de seções do receptor conversor de energia (11), que são axialmente conectadas conjuntamente, deve ficar compreendido que uma seção simples do receptor conversor de energia (11) pode ser utilizada para produzir energia eólica, de acordo com o âmbito da presente invenção. A dita seção simples (11), no entanto, pode não ser tão eficiente em operação como é o par de seções (11) disposto como o receptor conversor de energia (10).

Uma modalidade preferida do receptor conversor de energia da presente invenção foi apresentada e descrita acima. No entanto, ficará aparente aos especialistas na técnica que a modalidade acima descrita pode incorporar alterações e modificações, sem que se desvie do âmbito geral da presente invenção. A presente invenção é, portanto, destinada a incluir todas essas modificações e alterações na medida em que elas façam parte do âmbito das reivindicações em anexo e/ou uma equivalência razoável das mesmas.

Claims

1. RECEPTOR CONVERSOR DE ENERGIA, caracterizado pelo fato de compreender uma primeira e uma segunda seção da pá do receptor conversor de energia, sendo que cada uma destas seções possui de três a cinco porções de pás radialmente espaçadas idênticas, e as ditas seções do receptor conversor de energia são empilhadas e conectadas aos seus centros, formando uma manga de eixo traseiro centralizada, e cada uma das ditas pás é formada de tal maneira para a obtenção de uma curva selecionada ao longo de sua seção mediana, que é determinada por uma relação cuja distância axial entre a manga de eixo traseiro e o disco dianteiro varia de zero ponto setenta e cinco (0,75) a zero ponto oitenta e cinco (0,85); o comprimento é de um lado da pá a partir da sua conexão à dita manga de eixo traseiro até uma extremidade da pá, que é acoplada ao dito disco dianteiro; com as extremidades de cada pá opostas à sua conexão com a dita manga de eixo traseiro fixada, a intervalos radiais iguais e pontos espaçados iguais ao redor do dito disco dianteiro; um eixo fixado à dita seção da manga de eixo traseiro das seções do receptor conversor de energia e o disco dianteiro, e que se estende a partir da dita manga de eixo traseiro ou do disco dianteiro, ou de ambos; meios de rolamento para a montagem do dito eixo, para girar livremente, e; meios conectados para girarem ou serem girados pelo dito eixo.

2. RECEPTOR CONVERSOR DE ENERGIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as pás idênticas de cada seção do receptor conversor de energia possuírem um bordo de ataque essencialmente reto, incluindo uma seção do bordo de fuga arredondado, que é adjacente a uma extremidade interna conectada a uma seção da manga de eixo traseiro e termina, em uma extremidade externa, em uma seção do bordo reto, que se estende até a dita extremidade da pá.

3. RECEPTOR CONVERSOR DE ENERGIA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de cada uma das extremidades das pás idênticas terminar em uma seção da extremidade reta, que se estende a partir do bordo de ataque do bordo de fuga da pá.

4. RECEPTOR CONVERSOR DE ENERGIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as extremidades internas do bordo de ataque das pás idênticas serem fixadas a cada um dos orifícios radiais espaçados iguais, que são formados no disco dianteiro.

5. RECEPTOR CONVERSOR DE ENERGIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as seções das pás idênticas serem constituídas de seções semelhantes, feitas de um material rígido de espessura fina.

6. RECEPTOR CONVERSOR DE ENERGIA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o material rígido de espessura fina ser uma chapa de aço.

7. RECEPTOR CONVERSOR DE ENERGIA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o material rígido de espessura fina ser uma folha de material de poliuretano.

8. RECEPTOR CONVERSOR DE ENERGIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o eixo do receptor conversor de energia ser montado através dos rolamentos de uma armação, que é, por sua vez, montado de forma articulável sobre uma torre, para girar quando um fluxo de líquido for direcionado para o dito receptor conversor de energia; e a dita armação inclui um leme ou uma aleta montada verticalmente e posteriormente, a partir do receptor conversor de energia até o cata-vento ao vento, para que o dito receptor conversor de energia fique voltado para o dito fluxo de líquido.

9. RECEPTOR CONVERSOR DE ENERGIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a armação montar meios geradores de energia, que são girados pelo dito eixo do receptor conversor de energia, e; são incluídos meios para transferir a energia, que são conectados aos ditos meios geradores de energia, para a transferência de energia, por meio do movimento giratório do dito receptor conversor de energia, seja para uso ou armazenamento.