Meccanismo di funzionamento delle pale orientabili

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Rita Rossa
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1 Meccanismo di funzionamento delle pale orientabili Nelle turbine con asse ortogonale al flusso del fluido, le pale esterne dovrebbero ruotare su sé stesse per porsi di taglio nel lato della che viaggia contro flusso e riaprirsi alla spinta del flusso sull altro lato. Tale rotazione è necessaria solo quando le pale si trovano in due punti: sopra flusso e sotto flusso, mentre in entrambi i lati della turbina, che viaggiano contro flusso e col flusso, è necessario che invece le pale orientabili non solo non ruotino ma mantengano stabilmente il loro orientamento. Ma nelle le torri eoliche ad asse verticale i punti sopravento e sottovento sono variabili in quanto allineati al vento che cambia di direzione. A questo scopo nella torre della torrecupola (che nei disegni ruota in senso orario intorno all albero centrale, col vento proveniente da destra) è prevista una rotazione delle pale di 90 nei punti sopravento e sottovento, per passare da un orientamento tangenziale, posto di taglio, nel lato che viaggia controvento ad un orientamento radiale, che faccia vela, nel lato che viaggia col vento. In tali punti sono posti due comandi; il comando A sopravento, che fa ruotare la pala in senso orario e il comando B sottovento, che la fa ruotare in senso antiorario; i quali comandi si mantengono allineati al vento essendo inseriti nella culla orientabile al vento che sostiene la torre. Per far ruotare le pale nei punti A e B, e per mantenere stabile il loro orientamento quando non devono ruotare, sono previste per ogni pala due dischi, un disco superiore ed un disco inferiore. Il disco superiore, al quale è saldata la pala ad esso appesa, può solo ruotare di 90 in un verso o nell altro, ma non può salire o scendere, mentre il disco inferiore può solo salire o scendere, incastrando o liberando la pala, ma non può ruotare. Pertanto la pala quando è incastrata nel disco inferiore non può ruotare, mentre, quando deve ruotare allora il disco inferiore si abbassa liberandola e il disco superiore la fa ruotare, dopodiché il disco inferiore si rialza incastrando la pala nella nuova posizione. Il disco superiore, la pala e il disco inferiore sono imperniati attorno ad un asse verticale fisso cavo saldato al pavimento ed al solaio della torre. Dentro tale asse scorrono i fili elettrici che alimentano e collegano i due dischi. 1

2 DISCO SUPERIORE Figura 1 Figura 2 Il disco superiore, al quale è appesa la pala, è a sua volta appeso ad una flangia dentata concentrica di diametro maggiore che ruota intorno all asse verticale fisso della pala tramite un cuscinetto radiale e poggia su un cuscinetto assiale o a carico misto, il quale è alloggiato e sostenuto in uno spazio vuoto del solaio della torre. La rotazione di 90 della flangia, del disco superiore e della pala in un senso o nell altro è realizzata da un motore elettrico a corrente continua invertibile, che, tramite un pignone, fa ruotare la flangia dentata. Sopra la flangia dentata sono saldate due alette di fine corsa che dopo una rotazione della flangia di 90, sbattono contro un fermo fissato al tetto del vano nel quale la flangia ruota, arrestandone la rotazione. 2

3 DISCO INFERIORE Il disco inferiore ha la funzione di tenere la pala in posizione liberandola solo quando essa deve ruotare per cambiare orientamento. Esso è alloggiato in un vano del pavimento della torre ed è munito di un bordo superiore recante 4 scanalature a croce, due radiali e due tangenziali. In quattro scanalature laterali del vano cilindrico scorrono verticalmente 4 alette a croce saldate al disco inferiore che ne impediscono la rotazione. Il disco inferiore sale e scende per effetto di 4 elettrocalamite disposte sulla sua superficie superiore, vicine alle scanalature del bordo, che attraggono o respingono 2 placche polarizzate poste sotto la pala, la quale, appesa al suo disco superiore, non potendo né scendere né salire, fa salire e scendere il disco inferiore. DISCO INFERIORE SU Figura 3 3

4 Quando il disco inferiore è su, due elettrocalamite aderiscono alle due placche della pala e la pala rimane incastrata nelle scanalature del suo bordo e non può ruotare. Figura 4 DISCO INFERIORE GIÙ Quando la corrente si inverte, le elettrocalamite e le placche si Figura 5 respingono e il disco inferiore (Fig. 5), arrivando sul fondo del vano in cui è alloggiato libera la pala e manda corrente al motore che fa ruotare di 90 il disco superiore e la pala ad esso appesa. 4

Quando le alette saldate superiormente alla flangia dentata (alla quale è appeso il disco superiore e la pala) sbattono contro il fermo, la rotazione della pala si arresta e si inverte di nuovo la

5 Quando le alette saldate superiormente alla flangia dentata (alla quale è appeso il disco superiore e la pala) sbattono contro il fermo, la rotazione della pala si arresta e si inverte di nuovo la corrente delle elettrocalamite; così il disco inferiore risale fino ad incastrare la pala nella nuova posizione ruotata di 90. Quando la pala viene incastrata nella nuova posizione si interrompe la corrente al suo motore di rotazione ed inoltre si aziona un commutatore che predispone una alimentazione invertita a detto motore. Figura 6 COMANDI A E B. Figura 7 I comandi A e B sono disposti sulla culla verticale a tamburo che sorregge il rotore della torre (fig. 8). Tale culla è orientabile al vento tramite un timone o altro dispositivo, di modo che il comando A rimanga sempre posizionato sopravento e B sottovento. Tali comandi sono disposti sulla parete interna della culla; essi sono costituiti da 5

6 una protuberanza che aziona un commutatore posizionato in corrispondenza della parete esterna del pavimento della torre, uno sotto ogni pala. Quando il commutatore C di una pala arriva ad A (CA nella figura 9) inverte la corrente del circuito che alimenta le elettrocalamite del disco inferiore. Le elettrocalamite di tutte le pale sono alimentate attraverso un circuito di corrente continua generata da accumulatori posti nella centrale elettrica sottostante attraverso un contatto ruotante con l albero rotore e un filo elettrico passante al suo interno. In tale circuito sono inseriti i suddetti commutatori posti in corrispondenza di ogni pala, i quali fanno scorrere la corrente in un senso o nell altro nelle elettrocalamite di ogni pala. Un secondo circuito simile al precedente alimenta invece i motori che fanno ruotare le pale. Prima di arrivare al comando A il disco inferiore, tramite le due elettrocalamite disposte tangenzialmente sulla sua superfice, aderisce alla pala per impedirne la rotazione, tenendola incastrata nelle due scanalature del suo bordo superiore disposte tangenzialmente. Quando la pala arriva al comando A tale comando inverte la corrente delle elettrocalamite e il disco inferiore (respinto dalla pala) scende sbattendo sull ammortizzatore posto sul fondo del vano cilindrico scavato sul pavimento della torre nel quale alloggia (fig. 5). Quando il disco arriva sul fondo del vano e la pala è libera, esso manda corrente al motore che fa ruotare di 90 il disco superiore al quale è appesa la pala. Quando la rotazione della pala arriva a fine corsa e una aletta saldata superiormente alla flangia dentata sbatte contro il fermo (fig. 1), si inverte di nuovo la corrente delle elettrocalamite ed il disco inferiore sale fino ad incastrare la pala nella nuova posizione, cioè in posizione radiale (fig. 3). Quando la pala viene incastrata radialmente si interrompe la corrente al suo motore di rotazione ed inoltre si aziona un deviatore che predispone una alimentazione invertita al suddetto motore di rotazione. Nel punto B avviene lo stesso processo che avviene nel punto A con la differenza che la pala girerà in senso opposto. 6

7 Figura 8: Spaccato orizzontale: Rotazione della torre. 7

8 Figura 9: lato sopravento della torre a due piani. 8

9 Figura 10: Lato sottovento della torre a due piani. 9

10 Figura11: Lati sopravento e sottovento. Figura 12: Spaccato verticale della torrecupola Maxi. Figura 12: Spaccato verticale della torrecupola Maxi. 10

11 Figura 13: Prospetti da sopravento della torrecupola Maxi. Un piano della torre aperto, un piano chiuso e cupola aperta. Torre aperta e cupola chiusa 11

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