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.
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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.
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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
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 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
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.
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Figura 8: Spaccato orizzontale: Rotazione della torre.
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Figura 9: lato sopravento della torre a due piani.
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Figura 10: Lato sottovento della torre a due piani.
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Figura11: Lati sopravento e sottovento.
Figura 12: Spaccato verticale della torrecupola Maxi.
Figura 12: Spaccato verticale della torrecupola Maxi.
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Figura 13: Prospetti da sopravento della torrecupola Maxi.
Un piano della torre aperto, un piano chiuso e cupola aperta.
Torre aperta e cupola chiusa
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