IT201900001907A1

IT201900001907A1 - Turbina

Info

Publication number: IT201900001907A1
Application number: IT102019000001907A
Authority: IT
Inventors: Daniel Guariglia
Original assignee: Daniel Guariglia
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2020-08-11
Also published as: MA54935A; HUE064301T2; AU2020221689B2; ES2963597T3; HRP20231402T1; EP3924619B1; RS64871B1; WO2020165663A1; BR112021015649A2; EP3924619A1; EP3924619C0; CN113557357B; PL3924619T3; MA54935B1; CN113557357A; AU2020221689A1

Description

TURBINA

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce alle turbine, ad esempio alle turbine eoliche o ad acqua. In particolare, la presente invenzione si riferisce all’ottimizzazione delle pale delle turbine.

Stato della tecnica

Le turbine sono delle macchine motrici a fluido comprendenti parti fisse, ad esempio lo statore e il distributore, e parti mobili, ad esempio il rotore. Il rotore comprende uno o più elementi sagomati, denominati pale. Il rotore, denominato anche girante, è l’elemento che estrae energia dal fluido tramite il lavoro sviluppato sulle superfici rotanti.

Le turbine eoliche, del tipo ad asse orizzontale o verticale, sono un esempio di turbine.

Le pale sono elementi fondamentali di una turbina, e la loro ottimizzazione può portare a significativi benefici sotto vari aspetti.

Tra gli obiettivi dei progettisti delle turbine, in particolare delle turbine eoliche, vi sono: la riduzione della superficie alare delle pale; la riduzione del peso delle pale; la riduzione del rumore e delle vibrazioni prodotte dalla turbina, in particolare a causa sia della rotazione delle parti mobili sia dell’interazione di dette parti mobili con il fluido; miglioramento dell’avviamento della turbina; e il miglioramento delle prestazioni in condizioni diverse dal punto di massima efficienza della turbina. Ad oggi, per raggiungere tali obiettivi i progettisti intervengono tipicamente sulla geometria esterna delle pale o sui materiali con cui vengono realizzate.

Tuttavia, in particolare il livello di ottimizzazione aerodinamica delle pale non è ancora pienamente soddisfacente, e in generale è sentita l’esigenza di superare i limiti dello stato dell’arte.

Sommario dell’invenzione

Uno scopo della presente invenzione è di realizzare una turbina provvista di almeno una pala che consenta di migliorare le prestazioni rispetto alle turbine note.

Un altro scopo della presente invenzione è di realizzare una turbina che consenta di avere un controllo attivo dello strato limite su una pala o profilo alare.

La presente invenzione raggiunge almeno uno di tali scopi, ed altri scopi che saranno evidenti alla luce della presente descrizione, mediante una turbina comprendente almeno una pala, la almeno una pala comprendente:

- almeno un condotto di aspirazione all’interno della pala, avente almeno una apertura di ingresso per un fluido in cui può essere immersa la almeno una pala; - almeno un condotto di mandata all’interno della pala, avente almeno una apertura di uscita per il fluido;

in cui l’almeno un condotto di aspirazione e l’almeno un condotto di mandata sono connessi fra loro;

e in cui la turbina comprende mezzi di aspirazione atti a generare un flusso di fluido dall’almeno un condotto di aspirazione all’almeno un condotto di mandata.

Vantaggiosamente, attivando i mezzi di aspirazione si instaura almeno un flusso di fluido sulla superficie della pala.

In particolare, dall’apertura di mandata fuoriesce un flusso di fluido, ad esempio aria, che può essere un flusso continuo o intermittente in funzione dello stato di attivazione (on/off) dei mezzi di aspirazione.

Allo stesso tempo, attraverso l’apertura di ingresso viene prelevato del fluido che viene prima immesso nel condotto di aspirazione e poi convogliato nel condotto di mandata, da cui il fluido fuoriesce.

I mezzi di aspirazione, ad esempio una pompa, un compressore o un ventilatore, innalzano la pressione e/o la velocità del flusso in entrata e lo convogliano nel condotto di mandata.

Preferibilmente, la turbina, in particolare la pala, è configurata in modo che la quantità di flusso di massa che viene soffiata attraverso l’apertura di uscita è uguale o sostanzialmente uguale alla quantità di flusso di massa che viene aspirata attraverso l’apertura di ingresso.

L’almeno un flusso di fluido che si genera sulla superficie della pala consente di alterare lo strato limite sulla superficie della pala.

In particolare, vantaggiosamente, l’invenzione consente di ottenere un controllo attivo dello strato limite.

Più in dettaglio, per “controllo attivo” si intende che l’alterazione o il controllo dello strato limite si può ottenere sia attivando e disattivando i mezzi di aspirazione in funzione delle esigenze, sia regolando il flusso prodotto dai mezzi di aspirazione, ad esempio da un minimo in cui i mezzi di ventilazione sono spenti, ad un massimo corrispondente al massimo flusso ottenibile mediante i mezzi di aspirazione.

L’invenzione consente di aumentare significativamente la portanza e di ridurre significativamente la resistenza aerodinamica di una pala (anche denominata profilo alare) mediante l’aumento della circolazione di fluido attorno ad almeno parte del profilo alare e ritardando lo stallo aerodinamico.

In particolare, l’invenzione consente di aumentare il valore massimo del coefficiente di portanza (CL) di un profilo alare, anche oltre il limite teorico. Tale aumento si può ottenere, in particolare, in quanto lo stallo viene ritardato ad angoli d’attacco più grandi. Vantaggiosamente, il CL massimo (CL,max) ottenibile può andare oltre il limite della teoria di Smith, secondo la quale un profilo alare immerso in un flusso a potenziale incomprimibile genera un CL,max = π(1 t/c) ad un angolo d’attacco pari a 90°, dove t è lo spessore del profilo alare e c è la corda di detto profilo alare. Inoltre, l’invenzione consente anche di ridurre il valore minimo del coefficiente di resistenza (CD). In particolare, l’almeno un flusso che si genera sulla superficie della pala provoca una spinta in avanti, contrastando la forza d’attrito fino anche ad ottenere un CD negativo.

Preferibilmente, la almeno una pala comprende una pluralità di detti condotti di aspirazione distinti fra loro, ciascuno provvisto di almeno una rispettiva apertura di ingresso; e/o una pluralità di detti condotti di mandata distinti fra loro, ciascuno provvisto di almeno una rispettiva apertura di uscita;

in cui ciascun condotto di aspirazione è connesso ad almeno un condotto di mandata;

e in cui sono previsti mezzi di aspirazione atti a generare un flusso di fluido da ciascun condotto di aspirazione all’almeno un condotto di mandata connesso ad esso.

Preferibilmente, almeno un condotto di aspirazione di detta pluralità di condotti di aspirazione è connesso a due o più condotti di mandata di detta pluralità di condotti di mandata; e/o almeno due condotti di aspirazione di detta pluralità di condotti di aspirazione sono connessi ad uno stesso condotto di mandata di detta pluralità di condotti di mandata.

Vantaggiosamente, in questo modo, si hanno dei sistemi distinti e indipendenti lungo la lunghezza della pala in modo che si possano controllare separatamente diversi tratti della pala.

Ulteriori vantaggi dell’invenzione sono riportati di seguito:

- riduzione della superficie alare: l’aumento del CL consente di ridurre la superficie alare a parità di condizioni della velocità asintotica del fluido e a parità di velocità di rotazione del rotore per ottenere lo stesso momento sul mozzo;

- riduzione del peso della pala: la riduzione della superficie alare comporta una riduzione di peso della pala, che costituisce uno dei maggiori problemi nella realizzazione di turbine eoliche di grandi dimensioni;

- possibilità di riduzione della velocità di rotazione: a parità di condizioni della velocità asintotica del fluido e di potenza estratta, la turbina secondo l’invenzione necessita di una velocità di rotazione inferiore rispetto ad una turbina nota, con minori forze centrifughe;

- riduzione del rumore: in virtù della minore velocità di rotazione e della minore superficie alare, la turbina eolica secondo l’invenzione genera meno rumore rispetto alle turbine note, a parità di potenza estratta;

- riduzione o eliminazione dell’isteresi della curva di portanza del profilo alare: un profilo alare di una turbina nota, ad esempio una turbina eolica nota, soggetto ad un angolo d’attacco variabile nel tempo con una frequenza caratteristica, mostra un comportamento di isteresi nella curva di portanza. Ciò si traduce nel fatto che la curva CL – angolo d’attacco, per andare da un angolo α1 ad un angolo α2 (con α2 > α1 ), è diversa dalla curva CL – angolo d’attacco per tornare indietro dall’angolo α2 all’angolo α1. Una turbina secondo l’invenzione invece può ridurre o annullare questo fenomeno che può condurre a problemi di vibrazione nella turbina;

- riduzione delle vibrazioni legate alla turbolenza ed alla separazione dello strato limite: una turbina secondo l’invenzione consente di stabilizzare lo strato limite, riducendo drasticamente il rischio di separazione dello strato limite dal profilo alare, e perciò riducendo le fluttuazioni di portanza e resistenza che sollecitano la struttura della turbina;

- ottimizzazione dell’avviamento della turbina, ad esempio di una turbina eolica: talvolta le turbine eoliche note hanno bisogno di un motore d’avviamento per iniziare la rotazione. Una turbina secondo l’invenzione invece può essere messa in rotazione anche con bassissima con velocità vento mediante l’attivazione dei mezzi di aspirazione, eliminando la necessità di un complesso motore di avviamento. Infatti, l’aumento della portanza fa aumentare il momento sul mozzo della turbina e dunque fa diminuire la minima velocità del vento necessaria ad avviare la turbina, ad esempio la turbina eolica. Inoltre, il getto d’aria generato sulla superficie della almeno una pala fornisce una spinta in avanti, anche con velocità asintotica del fluido pari a zero. Angolando opportunamente le pale è possibile, quindi, impartire una rotazione alla turbina, ad esempio eolica, secondo l’invenzione anche in assenza di vento;

- miglioramento delle prestazioni in condizioni diverse dal punto di massima efficienza della turbina, ad esempio eolica. Le turbine, ad esempio eoliche, note sono progettate per avere un solo punto di massima efficienza di estrazione della potenza del vento. Tale punto comporta una velocità del vento e di rotazione prefissati dalla geometria del rotore, al di fuori del quale l’efficienza di estrazione è minore. Una turbina, ad esempio eolica secondo l’invenzione invece consente di migliorare le prestazioni, in particolare consente di estrarre più potenza, anche al di fuori del punto di massima efficienza, rispetto alle turbine note, ad esempio eoliche. Ad esempio, regolando la potenza dei mezzi di aspirazione, è possibile cambiare radicalmente le caratteristiche aerodinamiche dei profili alari. In particolare, quando le condizioni del vento cambiano, è possibile ricercare una condizione di massima estrazione variando la velocità di rotazione, l’angolo d’attacco e la potenza dei mezzi di aspirazione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione esemplificative, ma non esclusive.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione particolari dell’invenzione.

Breve descrizione delle figure

Nella descrizione dell’invenzione si fa riferimento alle tavole di disegno allegate, che sono fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:

la Fig.1 illustra una vista dall’alto di parte di una turbina secondo una prima forma di realizzazione dell’invenzione;

la Fig.2 illustra un particolare ingrandito della Fig.1;

la Fig.3 illustra una vista della sezione A-A della turbina di Fig.1;

la Fig.4 illustra una vista prospettica in sezione di una parte della turbina di Fig.1, con alcune parti interne visibili in trasparenza;

la Fig.5 illustra una sezione della parte di turbina di Fig.1 in pianta dall’alto;

la Fig. 6 illustra un particolare ingrandito della Fig. 5, in particolare la sezione B-B indicata in Fig.3;

la Fig. 7 illustra una vista in sezione in pianta dall’alto di una parte di una turbina secondo una seconda forma di realizzazione;

la Fig.8 illustra un particolare ingrandito della Fig.7;

la Fig.9 illustra una vista prospettica in sezione di una parte della turbina di Fig.7, con alcune parti interne visibili in trasparenza;

la Fig. 10 illustra una vista prospettica in sezione di parte di una turbina secondo una terza forma di realizzazione;

la Fig.11 illustra una vista prospettica in sezione della parte della turbina di Fig.10, con alcune parti interne visibili in trasparenza;

la Fig. 12 illustra una vista prospettica in sezione di parte di una turbina secondo una quarta forma di realizzazione con alcune parti interne visibili in trasparenza; la Fig. 13 illustra una vista prospettica di parte di una turbina secondo una quinta forma di realizzazione.

Gli stessi elementi o componenti, o elementi o componenti analoghi fra loro, hanno lo stesso numero di riferimento.

Descrizione di forme di realizzazione esemplificative dell’invenzione

In tutte le forme di realizzazione, una turbina secondo l’invenzione comprende almeno una pala 1 che preferibilmente definisce un asse longitudinale X, e la pala 1 comprende almeno un condotto di aspirazione 11 all’interno della pala 1, avente almeno un’apertura di ingresso 13 per un fluido in cui è immersa la almeno una pala 1; e almeno un condotto di mandata 12 all’interno della pala 1, avente almeno un’apertura di uscita 14 per il fluido. La pala è anche indicata con i riferimenti 101, 201, 301 e 401, e l’asse longitudinale della pala è anche indicato con il riferimento X’.

Il condotto di aspirazione 11 e il condotto di mandata 12 sono connessi fra loro. In particolare, il condotto di aspirazione 11 e il condotto di mandata 12 sono connessi fra loro in modo che il fluido possa passare dal condotto di aspirazione 11 al condotto di mandata 12.

La turbina comprende mezzi, in particolare mezzi di aspirazione 21, atti a generare un flusso di fluido dal condotto di aspirazione 11 al condotto di mandata 12.

In particolare, i mezzi di aspirazione 21 sono disposti in modo da generare un flusso di fluido che, in sequenza, entra dall’apertura di ingresso 13, attraversa il condotto di aspirazione 11, attraversa il condotto di mandata 12 e fuoriesce dall’apertura di uscita 14, come schematizzato nelle Figure 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10 e 12.

Preferibilmente, i mezzi di aspirazione 21 comprendono uno o più dispositivi di aspirazione per ciascuna coppia di condotti di aspirazione e di mandata di cui è provvista la pala 1.

Preferibilmente, ciascun dispositivo di aspirazione è oppure comprende un compressore o una pompa o un ventilatore o altro dispositivo analogo. Tipicamente, ma non esclusivamente, il dispositivo di aspirazione comprende un’apertura di ingresso, attraverso cui può entrare il fluido, e un’apertura di uscita, attraverso cui può fuoriuscire il fluido.

Preferibilmente, i mezzi di aspirazione 21 sono disposti all’interno della pala 1 e/o all’interno di una struttura della turbina diversa dalla pala 1, ad esempio l’albero o il mozzo o pilone, come sarà descritto ulteriormente.

Preferibilmente l’apertura di uscita 14 è disposta anteriormente rispetto al verso di rotazione della pala 1, e l’apertura di ingresso 13 è disposta posteriormente rispetto al verso di rotazione della pala 1.

Preferibilmente, il condotto di mandata 12 è disposto anteriormente rispetto al verso di rotazione della pala 1, e il condotto di aspirazione 11 è disposto posteriormente rispetto al verso di rotazione della pala 1.

Il condotto o canale di aspirazione 11 e il condotto o canale di mandata 12 sono preferibilmente delimitati da una rispettiva parete interna della pala 1 e si estendono almeno parzialmente, ad esempio completamente, all’interno della pala 1.

Preferibilmente, come visibile ad esempio in Fig. 3, la parete interna della pala 1 che delimita il condotto di aspirazione 11 comprende una porzione 153 curva, preferibilmente con concavità rivolta verso l’interno della pala 1, preferibilmente verso l’asse longitudinale X della pala 1. Analogamente, è preferibile che la parete interna che delimita il condotto di mandata 12 comprenda una porzione 163 curva, preferibilmente con concavità rivolta verso l’interno della pala 1, preferibilmente verso l’asse longitudinale X della pala 1.

Preferibilmente, con particolare riferimento alle Figure da 4 a 9, il condotto di aspirazione 11 comprende un tratto 111 connesso con un tratto 112 del condotto di mandata 12. In una forma di realizzazione, detti tratti di condotto sono anche indicati con i riferimenti 311 e 312.

Si noti che il condotto di aspirazione 11 e il condotto di mandata 12 possono essere connessi fra loro in più zone distinte fra loro. Ad esempio, possono essere previsti due o più tratti 111, e preferibilmente un corrispondente numero di tratti 112, come illustrato nelle Fig.7 e 8.

A titolo esemplificativo, ciascun tratto 111 può essere connesso ad un rispettivo tratto 112 mediante i mezzi di aspirazione 21; oppure ciascun tratto 111 e il rispettivo tratto 112 possono essere connessi fra loro in modo da formare, ad esempio, un unico tratto di condotto, e i mezzi di aspirazione 21 possono essere disposti all’interno del tratto di condotto formato da ciascun tratto 111 e dal rispettivo tratto 112. Si noti che il condotto di aspirazione 11 e il condotto di mandata 12 possono anche essere direttamente connessi tra loro mediante i mezzi di aspirazione 21, in particolare senza i tratti 111, 112.

La connessione tra gli uno o più condotti di aspirazione 11 e gli uno o più condotti di mandata 12 può essere realizzata anche mediante altri modi che il tecnico del settore può agevolmente determinare alla luce della presente descrizione. Ad esempio, due condotti di aspirazione 11 possono essere connessi mediante due o più tratti 111 ad uno stesso dispositivo di aspirazione 21, quest’ultimo essendo in comunicazione con uno o più tratti 112 di uno o più condotti di mandata 12.

Preferibilmente, i tratti 111, 112 sono interni alla pala 1 come illustrato nelle Figure 4, 6, 8 e 9; oppure i tratti 311, 312 possono essere esterni alla pala 301 (Fig.12). Preferibilmente, i tratti 111, 112 si estendono trasversalmente, ad esempio ortogonalmente, rispetto all’asse longitudinale X della pala 1.

Preferibilmente, ciascun tratto 111 si estende trasversalmente rispetto alla rimanente parte del condotto di aspirazione 11, e ciascun tratto 112 si estende trasversalmente rispetto alla rimanente parte del condotto di mandata 12.

Preferibilmente, la pala 1 comprende una prima faccia esterna 18 e una seconda faccia esterna 19, opposta alla prima faccia esterna 18.

Preferibilmente, la prima faccia esterna 18 e la seconda faccia esterna 19 sono le due facce che hanno la maggiore estensione superficiale della pala 1.

La prima faccia esterna 18 è ad esempio il dorso della pala 1, e la seconda faccia esterna 19 è ad esempio il ventre della pala 1.

Preferibilmente, l’apertura di ingresso 13 è in corrispondenza della prima faccia esterna 18 o della seconda faccia esterna 19; e l’apertura di uscita 14 è in corrispondenza della prima faccia esterna 18 o della seconda faccia esterna 19. Preferibilmente, l’apertura di ingresso 13 e l’apertura di uscita 14 sono in corrispondenza della stessa faccia esterna, ad esempio della prima faccia esterna 18, come illustrato nelle Figure 1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12 e 13.

Preferibilmente, l’apertura di ingresso 13 e l’apertura di uscita 14 sono opposte tra loro rispetto ad un asse definito dalla pala 1, detto asse essendo preferibilmente l’asse longitudinale X della pala 1. Quando sono previste più di un’apertura di ingresso 13 e più di un’apertura di uscita 14, ciascuna apertura di ingresso 13 è preferibilmente opposta ad una rispettiva apertura di uscita 14, in particolare rispetto ad un asse definito dalla pala 1, detto asse essendo preferibilmente l’asse longitudinale X della pala 1.

In particolare, preferibilmente, l’apertura di ingresso 13 e l’apertura di uscita 14 sono rivolte l’una verso l’altra. Quando sono previste più di un’apertura di ingresso 13 e più di un’apertura di uscita 14, ciascuna apertura di ingresso 13 è rivolta verso una rispettiva apertura di uscita 14.

Preferibilmente, con particolare riferimento alla Fig. 3, l’apertura di ingresso 13 è delimitata in parte dalla prima faccia esterna 18 (o dalla seconda faccia esterna 19) e in parte da un’estremità 152 (o bordo di estremità) di una porzione laterale 15 della pala 1. L’estremità 152 è affacciata a, e distanziata da, la prima faccia esterna 18.

Preferibilmente, la distanza “d1”, in particolare la distanza minima, tra la prima faccia esterna 18 e l’estremità 152 è compresa tra lo 0,1% e il 10% della lunghezza della corda alare, definita di seguito.

Preferibilmente, l’apertura di uscita 14 è delimitata in parte dalla prima faccia esterna 18 (o dalla seconda faccia esterna 19) e in parte da un’estremità 162 (o bordo di estremità) di un’altra porzione laterale 16 della pala 1. L’estremità 162 è affacciata a, e distanziata da, la prima faccia esterna 18.

Preferibilmente, la distanza “d2”, in particolare la distanza minima, tra la prima faccia esterna 18 e l’estremità 162 è compresa tra lo 0,1% e il 10% della lunghezza della corda alare.

Preferibilmente, la distanza d1 è maggiore o uguale rispetto alla distanza d2.

Preferibilmente, l’apertura di ingresso 13 e l’apertura di uscita 14 sono sostanzialmente delle fessure.

Preferibilmente, la lunghezza dell’apertura di ingresso 13 lungo l’asse longitudinale X è maggiore, preferibilmente molto maggiore, della distanza d1; e la lunghezza dell’apertura di uscita 14 lungo l’asse longitudinale X è maggiore, preferibilmente molto maggiore, della distanza d2.

Preferibilmente, l’apertura di ingresso 13 e l’apertura di uscita 14 si estendono per sostanzialmente tutta oppure per parte della lunghezza della pala 1.

Preferibilmente, le estremità longitudinali della pala 1 sono chiuse, in particolare non presentano aperture.

La porzione laterale 15 e la porzione laterale 16 della pala 1 sono opposte fra loro, ad esempio opposte rispetto all’asse longitudinale X.

La porzione laterale 15 comprende un bordo laterale esterno 151, e la porzione laterale 16 comprende un bordo laterale esterno 161. Il bordo laterale 161 è opposto al bordo laterale 151, ad esempio opposto rispetto all’asse longitudinale X.

Preferibilmente, il bordo laterale esterno 161 è denominato “bordo di attacco” o “leading edge”, e il bordo laterale esterno 151 è denominato “bordo di uscita” o “trailing edge”.

La distanza minima tra il bordo di attacco 161 e il bordo di uscita 151 è denominata “corda alare” o “corda”.

Il leading edge 161 e il trailind edge 151 sono disposti, rispettivamente, anteriormente e posteriormente rispetto al verso di rotazione della pala 1.

Preferibilmente, l’apertura di ingresso 13 e l’apertura di uscita 14 sono disposte tra il leading edge 161 e il trailing edge 151.

Preferibilmente, l’apertura di ingresso 13 è prossimale al trailing edge 151 e distale dal leading edge 161; e l’apertura di uscita 14 è prossimale al leading edge 161 e distale dal trailing edge 151.

Preferibilmente, l’apertura di ingresso 13 è disposta ad una distanza dal trailing edge 151 compresa tra il 25%e il 90% della lunghezza della corda.

Preferibilmente, l’apertura di uscita 14 è disposta ad una distanza dal leading edge 161 minore o uguale all’80% della lunghezza della corda.

L’apertura di ingresso 13 può facoltativamente avere una o più interruzioni. In altri termini, possono essere previste due o più distinte aperture di ingresso che comunicano con lo stesso condotto di aspirazione 11.

Analogamente, l’apertura di uscita 14 può facoltativamente avere una o più interruzioni. In altri termini, possono essere previste due o più distinte aperture di uscita che comunicano con lo stesso condotto di mandata 12.

Si noti che la turbina può comprendere anche più di una pala 1 avente le caratteristiche descritte precedentemente.

In particolare, è preferibile che le pale 1 siano uguali o sostanzialmente uguali fra loro.

In tutte le forme di realizzazione, preferibilmente, il fluido in cui è immersa la pala 1, ossia che circonda la pala 1 è aria. Ad esempio, la turbina può essere una turbina eolica.

In alternativa, il fluido in cui è immersa la pala 1 può essere un liquido, ad esempio acqua. Ad esempio, la turbina può essere una turbina ad acqua.

In una prima forma di realizzazione particolare, illustrata nelle Figure da 1 a 6, la turbina comprende preferibilmente tre pale 1, fissate ad uno stesso mozzo 41 atto a ruotare attorno ad un asse di rotazione.

Preferibilmente, l’asse di rotazione è trasversale, preferibilmente ortogonale, all’asse longitudinale X di ciascuna pala 1.

Preferibilmente, gli assi longitudinali X di ciascuna pala 1 sono disposti a circa 120° l’uno dall’altro.

Preferibilmente, ciascuna pala 1 comprende un condotto di aspirazione 11 provvisto di un’apertura di ingresso 13, e un condotto di mandata 12 provvisto di un’apertura di ingresso 14.

E’ previsto un tratto 111 del condotto di aspirazione 11 connesso ad un tratto 112 del condotto di mandata 12.

Il tratto 111 e il tratto 112 possono essere connessi fra loro secondo le modalità precedentemente descritte; in particolare il tratto 111 può essere connesso al tratto 112 mediante i mezzi di aspirazione 21; oppure il tratto 111 e il tratto 112 possono essere connessi fra loro in modo da formare, ad esempio, un unico tratto di condotto, e i mezzi di aspirazione 21 possono essere disposti all’interno del tratto di condotto formato dal tratto 111 e dal tratto 112.

I tratti 111, 112 si estendono all’interno della rispettiva pala 1, e i mezzi di aspirazione 21 sono disposti all’interno della rispettiva pala 1.

In una seconda forma di realizzazione particolare, illustrata nelle Figure da 7 a 9, ciascuna pala 101 comprendente una pluralità di detti condotti di aspirazione 11 distinti fra loro, ciascuno provvisto di almeno una rispettiva apertura di ingresso 13; e una pluralità di detti condotti di mandata 12 distinti fra loro, ciascuno provvisto di almeno una rispettiva apertura di uscita 14.

In particolare, ciascuna coppia di condotti di aspirazione e di mandata è indipendente dalle altre, e le coppie sono separate tra loro mediante una o più pareti di separazione 122.

Ciascun condotto di aspirazione 11 è connesso ad un rispettivo condotto di mandata 12.

All’interno della pala 101 sono previsti mezzi di aspirazione 21 atti a generare un flusso di fluido da ciascun condotto di aspirazione 11 a ciascun condotto di mandata 12. In particolare, sono previsti mezzi di aspirazione 21 per ciascuna coppia di condotti di aspirazione e mandata.

Nella prima e nella seconda forma di realizzazione la turbina è preferibilmente del tipo ad asse orizzontale.

In una terza forma di realizzazione particolare (Fig.10 e 11), è illustrato un esempio di turbina del tipo ad asse verticale.

In particolare, la turbina comprende un albero 51 atto a ruotare intorno ad un asse di rotazione R, in particolare un asse di rotazione verticale, preferibilmente ortogonale alla direzione della velocità asintotica del fluido.

La turbina comprende almeno una pala 201 fissata solidalmente all’albero 51 mediante bracci 52, 53, ad esempio due bracci.

L’asse longitudinale X’ della pala 201 è parallelo o sostanzialmente parallelo all’asse di rotazione R.

Preferibilmente, il condotto di aspirazione 11 e il condotto di mandata 12 sono connessi, in particolare direttamente connessi, fra loro mediante i mezzi di aspirazione 21. Si noti che i tratti 111, 112 trasversali, precedentemente descritti, sono facoltativi.

I mezzi di aspirazione 21 sono disposti internamente alla pala 201, in particolare tra il condotto di aspirazione 11 e il condotto di mandata 21.

In una quarta forma di realizzazione (Fig.12), è illustrato un altro esempio di turbina del tipo ad asse verticale, in cui l’asse longitudinale X’ della pala 301 è parallelo o sostanzialmente parallelo all’asse di rotazione.

In questo caso, a differenza della terza forma di realizzazione, i mezzi di aspirazione 21 sono disposti in una struttura della turbina diversa dalla pala 301.

In particolare, i mezzi di aspirazione 21 sono disposti all’interno dell’albero 71, atto a ruotare all’asse di rotazione R, a cui è fissata la pala 301 mediante bracci 72, 73. Ad esempio, i mezzi di aspirazione 21 possono essere disposti in un alloggiamento 75 disposto preferibilmente alla base dell’albero 71.

Preferibilmente, in questa forma di realizzazione i mezzi di aspirazione 21 comprendono un dispositivo di aspirazione che è o comprende un compressore o una pompa. Il dispositivo di aspirazione comprende un’apertura di ingresso, attraverso cui può entrare il fluido, e un’apertura di uscita, attraverso cui può fuoriuscire il fluido.

A solo titolo esemplificativo, possono essere previsti un tratto 311 del condotto di aspirazione 11 che si estende all’interno di uno dei bracci 73 e all’interno dell’albero 71 fino a raggiungere i mezzi di aspirazione 21. Il tratto 311 è connesso all’apertura di ingresso dei mezzi di aspirazione 21.

Analogamente, può essere previsto un tratto 312 di condotto di mandata 12 che si estende all’interno del braccio 73 e all’interno dell’albero 71 fino a raggiungere i mezzi di aspirazione 21. Il tratto 312 è connesso all’apertura di uscita dei mezzi di aspirazione 21.

In questo modo, come per le altre forme di realizzazione, i mezzi di aspirazione 21 possono generare un flusso di fluido dal condotto di aspirazione 11 al condotto di mandata 12.

In Fig. 13 è illustrato un altro esempio di turbina ad asse verticale. Ad eccezione della forma, ossia della geometria, della pala 401, le altre caratteristiche della turbina possono essere uguali o sostanzialmente uguali alle caratteristiche della terza o della quarta forma di realizzazione. Questo esempio è fornito in particolare per illustrare al tecnico del settore che l’invenzione è applicabile a svariate conformazioni della pala, o delle pale, di una turbina.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Turbina comprendente almeno una pala (1), la almeno una pala (1) comprendente - almeno un condotto di aspirazione (11) all’interno della pala (1), avente almeno una apertura di ingresso (13) per un fluido in cui può essere immersa la almeno una pala (1); - almeno un condotto di mandata (12) all’interno della pala (1), avente almeno una apertura di uscita (14) per il fluido; in cui l’almeno un condotto di aspirazione (11) e l’almeno un condotto di mandata (12) sono connessi fra loro; e in cui la turbina comprende mezzi di aspirazione (21) atti a generare un flusso di fluido dall’almeno un condotto di aspirazione (11) all’almeno un condotto di mandata (12).
2. Turbina secondo la rivendicazione 1, in cui la almeno una pala (1) comprende una prima faccia esterna (18) e una seconda faccia esterna (19), opposta alla prima faccia esterna (18); in cui detta almeno una apertura di ingresso (13) è in corrispondenza di detta prima faccia esterna (18) o di detta seconda faccia esterna (19); e in cui detta almeno un’apertura di uscita (14) è in corrispondenza di detta prima faccia esterna (18) o di detta seconda faccia esterna (19).
3. Turbina secondo la rivendicazione 2, in cui la almeno una apertura di ingresso (13) e la almeno una apertura di uscita (14) sono in corrispondenza di detta prima faccia esterna (18); e preferibilmente in cui la almeno una apertura di ingresso (13) e la almeno una apertura di uscita (14) sono rivolte l’una verso l’altra.
4. Turbina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta almeno una apertura di ingresso (13) e detta almeno una apertura di uscita (14) sono opposte tra loro rispetto ad un asse definito dalla almeno una pala (1); detto asse essendo preferibilmente un asse longitudinale (X) della almeno una pala (1).
5. Turbina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la almeno una pala (1) comprende una pluralità di detti condotti di aspirazione (11) distinti fra loro, ciascuno provvisto di almeno una rispettiva apertura di ingresso (13); e/o una pluralità di detti condotti di mandata (12) distinti fra loro, ciascuno provvisto di almeno una rispettiva apertura di uscita (14); in cui ciascun condotto di aspirazione (11) è connesso ad almeno un condotto di mandata (12); e in cui sono previsti mezzi di aspirazione (21) atti a generare un flusso di fluido da ciascun condotto di aspirazione (11) all’almeno un condotto di mandata (12) connesso ad esso.
6. Turbina secondo la rivendicazione 5, in cui almeno un condotto di aspirazione (11) di detta pluralità di condotti di aspirazione (11) è connesso a due o più condotti di mandata (12) di detta pluralità di condotti di mandata (12); e/o almeno due condotti di aspirazione (11) di detta pluralità di condotti di aspirazione (11) sono connessi ad uno stesso condotto di mandata (12) di detta pluralità di condotti di mandata (12).
7. Turbina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di aspirazione (21) comprendono uno o più dispositivi di aspirazione, preferibilmente uno o più dispositivi di aspirazione per ciascuna coppia di condotto di aspirazione (11) e condotto di mandata (12); e preferibilmente in cui ciascun dispositivo di aspirazione comprende un compressore o una pompa o un ventilatore.
8. Turbina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detti mezzi di aspirazione (21) sono disposti all’interno di detta almeno una pala (1) e/o all’interno di una struttura della turbina diversa dalla almeno una pala (1); preferibilmente in cui la turbina comprende un albero (71) atto a ruotare attorno ad un asse di rotazione (R); in cui detta almeno una pala (1) è fissata a detto albero (71); e preferibilmente in cui detta struttura è detto albero (71) o un mozzo (41) a cui è fissata la almeno una pala (1).
9. Turbina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui sono previste una pluralità di aperture di ingresso (13) per ciascun condotto di aspirazione (11) e/o una pluralità di aperture di uscita (14) per ciascun condotto di mandata (12).
10. Turbina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, del tipo ad asse di rotazione verticale o del tipo ad asse di rotazione verticale e/o in cui la turbina comprende una pluralità di pale (1), preferibilmente uguali fra loro.