Descrizione dell’ invenzione industriale dal titolo “Sistema integrato di gestione energetica da generazione eolica e fotovoltaica con accumulatore cinetico”Description of the industrial invention entitled "Integrated energy management system from wind and photovoltaic generation with kinetic accumulator"
Testo della DescrizioneDescription text
La generazione di energia elettrica da impianti eolici si caratterizza da una elevata discontinuità nei valori della potenza prodotta, essendo questa determinata dall’ intensità istantanea del vento, che nella maggior parte dei siti varia notevolmente nel tempo. Questo aspetto critico della discontinuità dei parametri caratteristici dell’ eolico, sia pure in maniera differente si determina anche nella generazione fotovoltaica, pertanto queste due fondamentali fonti rinnovabili necessitano di dispositivi di accumulo al fine di rendere più gestibile P immissione nella rete di distribuzione o comunque di programmare l’impiego negli usi civili ed industriali dell’energia elettrica prodotta. Tra i vari sistemi adottati per superare questa problematica, il più diffuso è l’impiego di gruppi di batterie di accumulatori elettrochimici, che comunque presentano un notevole costo d’investimento ed una criticità per il limitato numero di cicli di carica e scarica (max 1000 - 1500), dopodiché si rende necessaria la sostituzione dei gruppi batterie con tutte le problematiche connesse al loro smaltimento. Nell’esercizio con impiego di batterie al piombo (tecnologia tradizionale e più economica) si manifesta un rapido deterioramento delle celle nelle fasi di intensa scarica prolungata, mediante l’impiego delle più moderne batterie Litio-polimero la criticità della scarica viene superata ma l’elemento costo e la sensibilità dovuta al numero dei cicli (max 2000) permane. Inoltre ipotizzando un impiego massiccio di questo tipo di batterie si richiederebbero enormi quantità di litio, non disponibile dalle attuali risorse minerarie, comunque non sacrificabili per l’impiego statico, in quanto essendo leggere renderebbero più performanti i veicoli a propulsione elettrica. A prescindere dalla tipologia degli accumulatori adottati, l’immissione in rete dell’energia elettrica accumulata richiederebbe l’impiego di potenti e costosi inverter.The generation of electricity from wind farms is characterized by a high discontinuity in the values of the power produced, this being determined by the instantaneous intensity of the wind, which in most sites varies considerably over time. This critical aspect of the discontinuity of the characteristic parameters of wind power, albeit in a different way, is also determined in photovoltaic generation, therefore these two fundamental renewable sources require storage devices in order to make injection into the distribution network or in any case more manageable. plan the use of the electricity produced in civil and industrial uses. Among the various systems adopted to overcome this problem, the most widespread is the use of groups of electrochemical accumulator batteries, which in any case have a considerable investment cost and a criticality due to the limited number of charge and discharge cycles (max 1000 - 1500), after which it is necessary to replace the battery packs with all the problems connected with their disposal. In operation with the use of lead batteries (traditional and cheaper technology) there is a rapid deterioration of the cells in the phases of intense prolonged discharge, through the use of the most modern lithium-polymer batteries the criticality of the discharge is overcome but the cost element and the sensitivity due to the number of cycles (max 2000) remains. Furthermore, assuming a massive use of this type of batteries would require huge quantities of lithium, not available from current mineral resources, however not expendable for static use, as being light would make electric propulsion vehicles more efficient. Regardless of the type of accumulators used, the introduction of the accumulated electricity into the grid would require the use of powerful and expensive inverters.
Per superare gli aspetti critici che presentano i sistemi di accumulo batterie si è ideato e progettato un sistema integrato di gestione energetica, che impiega un generatore eolico ad asse verticale installato alla sommità di una torre sulla cui superficie esterna sono supportati i pannelli solari orientabili, in associazione ad un accumulatore cinetico rotativo.To overcome the critical aspects of battery storage systems, an integrated energy management system was conceived and designed, which uses a vertical axis wind generator installed at the top of a tower on whose external surface the orientable solar panels are supported, in association with a rotary kinetic accumulator.
L’energia meccanica prodotta dal generatore eolico viene immagazzinata nello specifico accumulatore ad energia cinetica posto alla base di fondazione della torre e messo in rotazione mediante una trasmissione oleodinamica a rapporto variabile.The mechanical energy produced by the wind generator is stored in the specific kinetic energy accumulator placed at the foundation base of the tower and rotated by means of a variable ratio hydraulic transmission.
L’immissione dell’energia generata dai pannelli fotovoltaici viene anch’essa immagazzinata nell’ accumulatore cinetico tramite una trasmissione oleodinamica a rapporto variabile posta in rotazione dalla macchina elettrica reversibile motore-alternatore alimentato dall’ inverter collegato ai pannelli.The input of the energy generated by the photovoltaic panels is also stored in the kinetic accumulator through a variable ratio hydraulic transmission set in rotation by the reversible electric motor-alternator powered by the inverter connected to the panels.
L’oggetto del presente trovato illustrato nella figura 1 è costituito dall’impiego di vari e specifici dispositivi connessi reciprocamente con sequenze di collegamento e modalità prestabilite tra le varie fasi di funzionamento. La finalità di questo specifico sistema integrato è quella di poter accumulare notevoli quantità di energia, sottoforma di energia cinetica nel peculiare accumulatore, per poi restituirla ed immetterla in rete elettrica tramite il motore alternatore (macchina reversibile) in quantità molto elevate senza dover impiegare gli inverter.The object of the present invention illustrated in Figure 1 consists of the use of various and specific devices mutually connected with connection sequences and pre-established modes between the various operating phases. The purpose of this specific integrated system is to be able to accumulate considerable amounts of energy, in the form of kinetic energy in the particular accumulator, to then return it and feed it into the electricity grid through the alternator motor (reversible machine) in very large quantities without having to use inverters. .
Con P impiego di questo sistema di accumulo si rende possibile fornire alla rete elettrica o alle grandi utenze, delle potenze molto maggiori di quelle nominali erogabili dal generatore eolico e dai pannelli solari, contribuendo significativamente alle richieste, anche elevate, della distribuzione. Inoltre gli stessi gestori della rete elettrica possono utilizzare questo sistema di accumulo cinetico inviando ad esso energia in eccesso o quote di energia elettrica programmate da poter successivamente prelevare nelle ore di maggiore richiesta. L’accumulatore cinetico in oggetto è costituito da numerosi dischi di acciaio fucinato in opportuna configurazione (profili iperbolici con confinamento delle tensioni di sforzo) impilati uno sull’altro per formare un rotore di elevatissimo momento d’inerzia, che ruota velocemente in un apposita cassa statorica sottovuoto.With the use of this storage system it is possible to supply the electricity network or large users with much greater power than the nominal ones that can be supplied by the wind generator and solar panels, contributing significantly to the even high demands of distribution. Furthermore, the operators of the electricity grid can use this kinetic storage system by sending excess energy or programmed amounts of electricity to it that can be subsequently withdrawn in the hours of greatest demand. The kinetic accumulator in question consists of numerous forged steel discs in an appropriate configuration (hyperbolic profiles with confinement of stress tensions) stacked one on top of the other to form a rotor with a very high moment of inertia, which rotates quickly in a special case vacuum stator.
Il sistema di accumulo a rotore cinetico, di seguito più dettagliatamente descritto, è costituito essenzialmente da dischi di acciaio che presentano un costo molto contenuto con un elevata capacità specifica di accumulo, competitiva nei confronti dei sistemi elettrolitici, ma con vita operativa praticamente illimitata (prescindendo dalle manutenzioni ordinarie), privo di tutte le problematiche dell<5>impiego massivo gli accumulatori elettrochimici.The kinetic rotor storage system, described in more detail below, is essentially made up of steel discs that have a very low cost with a high specific storage capacity, competitive with electrolytic systems, but with a practically unlimited operating life (regardless from ordinary maintenance), devoid of all the problems of massive use of electrochemical accumulators.
In riferimento alla figura 1, nella posizione 1 è rappresentato un generatore eolico ad asse verticale del tipo a numerose pale fisse dotate di deviatori statici di flusso ed un innovativo mantello cilindrico centrale, per migliorarne le performance aerodinamiche. L’albero del generatore tramite una trasmissione ad elevato rapporto di moltiplicazione, pone il rotore ad una velocità <oa rilevata dal sensore di posizione 3, l’albero dell’unità oleodinamica di posizione 5a, costituita da motore-pompa reversibile a disco piattello inclinabile di un angolo ± β. Tutte e tre le unità oleodinamiche di posizione 5a,5b,5c, sono dello stesso tipo e sono tra loro collegate tramite tubazioni di mandata e ritorno di olio ad un compatto gruppo di distribuzione di posizione 8, dotato di accumulatore di pressione, refrigeratore olio, serbatoio e valvole.With reference to Figure 1, position 1 shows a vertical axis wind generator of the type with numerous fixed blades equipped with static flow deviators and an innovative central cylindrical shell, to improve its aerodynamic performance. The shaft of the generator, by means of a transmission with a high multiplication ratio, places the rotor at a speed <or detected by the position sensor 3, the shaft of the hydraulic unit with position 5a, consisting of a reversible motor-pump with a tilting plate disc of an angle ± β. All three hydraulic units of position 5a, 5b, 5c are of the same type and are connected to each other by means of oil delivery and return pipes to a compact position 8 distribution unit, equipped with a pressure accumulator, oil cooler, tank and valves.
Le tre unità 5a,5b,5c, tramite Pinclinazione dei rispettivi dischi piattelli, possono variare le rispettive portate di olio idraulico ed i giri degli alberi, rilevati dai sensori di posizione 3,9,10, inviandoli al PLC di posizione 17 per il governo e controllo del sistema.The three units 5a, 5b, 5c, by means of the inclination of the respective plate discs, can vary the respective hydraulic oil flow rates and the shaft revolutions, detected by the position sensors 3,9,10, sending them to the PLC of position 17 for control. and system control.
Per una certa velocità del rotore eolico, rilevata dal sensore di posizione 3<1 *>base all’istantaneo numero di giri dell’albero deir accumulatore cinetico di posizione 14, rilevati dal sensore di posizione 12, il PLC calcola il rapporto di trasmissione che deve intercorrere tra il rotore eolico e raccumulatore cinetico.For a certain speed of the wind rotor, detected by the position sensor 3 <1 *> based on the instantaneous number of revolutions of the shaft of the kinetic accumulator of position 14, detected by the position sensor 12, the PLC calculates the transmission ratio which must elapse between the wind rotor and the kinetic accumulator.
Il PLC invia così in uscita il comando di inclinazione ai rispettivi dischi piattelli delle unità oleodinamiche pompa-motore 5a,5b. In queste condizioni di funzionamento si effettua la carica nell’accumulatore cinetico di posizione 14 dell’energia eolica.The PLC thus outputs the inclination command to the respective plate discs of the pump-motor hydraulic units 5a, 5b. In these operating conditions, the wind energy is charged in the kinetic accumulator in position 14.
Con sequenza analoga avviene l’accumulo nel rotore cinetico dell’energia solare catturata dai pannelli orientabili di posizione 2, che convertita in corrente alternata, tramite l’inverter di posizione 4, pone in rotazione il generatore-motore elettrico di posizione 6, calettato all’unita oleodinamica pompa-motore di posizione 5c. Nella condizione di assenza sia di vento sia di luce solare, l’unità oleodinamica 5b si viene a trovare ferma mentre il rotore dell’accumulatore cinetico di posizione 14 mantiene la propria velocità di rotazione eoa, poiché all’interno dell’innesto a denti frontali di posizione 11, è montato un cuscinetto unidirezionale (ruota libera) che svincola la rotazione del rotore dell’accumulatore cinetico da quella della trasmissione dell’unità oleodinamica 5b. Nella condizione di funzionamento di scarica dell’accumulatore cinetico di posizione 14, per erogare l’energia alla rete elettrica di posizione 18, vengono chiusi i contatti d’inserzione di posizione 19, su comando del PLC di posizione 17. Il PLC sincronizza le velocità di rotazione tra l’albero dell’accumulatore cinetico e l’albero dell’unità oleodinamica di posizione 5b, comandando i rispettivi piattelli inclinabili delle unità 5b e 5c. Effettuata la sincronizzazione tra gli alberi, il PLC fa innestare il giunto di posizione 11, rendendo solidali gli alberi del rotore cinetico di posizione 14 e quello dell’unità oleodinamica di posizione 5b. Con l’innesto di posizione 11 chiuso, il PLC comanda i piattelli oscillanti delle unità oleodinamiche di posizione 5b e 5c per mantenere costante il numero dei giri og del motore-alternatore elettrico di posizione 6, mentre il numero dei giri eoa dell’albero dell’accumulatore cinetico decresce. Con questo sistema integrato è possibile trasferire alla rete elettrica di posizione 18 una potenza modulabile da 0 alla massima potenza della macchina elettrica motorealternatore di posizione 6. La potenza da immettere nella rete può con questo sistema essere modulata direttamente dal gestore della rete elettrica, tramite un comando di input inviato al PLC di posizione 17. Inoltre il gestore della rete è in grado, attraverso un uscita del PLC, di conoscere istantaneamente i giri eoa dell’accumulatore cinetico e quindi anche l’energia intrinseca disponibile. Nel caso in cui l’accumulatore cinetico, durante la fase di scarica d’energia verso la rete, si trovi al minimo dei giri consentiti dal sistema, il PLC disinserisce il motore-alternatore elettrico di posizione 6 attraverso l’apertura dei contatti di posizione 19 ed anche l’innesto di posizione 11.With a similar sequence, the accumulation in the kinetic rotor of the solar energy captured by the adjustable panels of position 2, which converted into alternating current, by means of the inverter of position 4, rotates the generator-electric motor of position 6, keyed to the position 5c hydraulic pump-motor unit. In the absence of both wind and sunlight, the hydraulic unit 5b finds itself stationary while the rotor of the kinetic accumulator of position 14 maintains its own rotation speed eoa, since inside the front tooth clutch position 11, a one-way bearing (free wheel) is mounted which releases the rotation of the rotor of the kinetic accumulator from that of the transmission of the hydraulic unit 5b. In the discharging operating condition of the kinetic accumulator of position 14, in order to deliver energy to the electrical network of position 18, the position switching contacts 19 are closed, on command of the PLC of position 17. The PLC synchronizes the speeds of rotation between the shaft of the kinetic accumulator and the shaft of the position oleodynamic unit 5b, controlling the respective tilting plates of the units 5b and 5c. After synchronization between the shafts, the PLC engages the position joint 11, making the shafts of the kinetic rotor of position 14 and that of the hydraulic unit of position 5b integral. With the clutch position 11 closed, the PLC controls the oscillating plates of the hydraulic units of position 5b and 5c to keep constant the number of revolutions og of the electric motor-alternator of position 6, while the number of revolutions eoa of the shaft of the kinetic accumulator decreases. With this integrated system it is possible to transfer to the electrical network of position 18 a power that can be modulated from 0 to the maximum power of the electric machine. input command sent to the PLC of position 17. Furthermore, the network manager is able, through a PLC output, to instantly know the revs eoa of the kinetic accumulator and therefore also the intrinsic energy available. In the event that the kinetic accumulator, during the energy discharge phase towards the mains, is at the minimum of the revolutions allowed by the system, the PLC disconnects the electric motor-alternator of position 6 through the opening of the position contacts 19 and also the position clutch 11.
Nella condizione in cui il gestore della rete decida di immettere energia di propria disponibilità nell’ accumulatore cinetico di posizione 14, invia un apposito comando al PLC di posizione 17, che prowederà ad effettuare la sequenza di carica dell’accumulatore cinetico inversa a quella di scarica precedentemente descritta La modulazione della potenza inserita dalla rete elettrica di posizione 18 all’accumulatore cinetico di posizione 14 potrà essere variata dal gestore da 0 al valore della massima potenza nominale del motore-alternatore elettrico di posizione 6.In the condition in which the grid manager decides to inject energy of his own availability into the kinetic accumulator of position 14, he sends a specific command to the PLC of position 17, which will carry out the charging sequence of the kinetic accumulator inverse to that of discharge previously described The modulation of the power inserted by the electrical network of position 18 to the kinetic accumulator of position 14 can be varied by the operator from 0 to the value of the maximum rated power of the electric motor-alternator of position 6.
L’accumulatore cinetico illustrato nella figura 2 è racchiuso in una robusta scatola statorica di posizione 15 posta sottovuoto per eliminare la resistenza fluidodinamica tra l’aria e i dischi. I numerosi dischi di posizione 20 impilati uno sull’altro sull’albero di posizione 14 sono costruiti in acciaio fucinato con conformazione a profilo iperbolico, che decresce tra la parte centrale e quella periferica per raccordarsi poi con la fascia tale configurazione geometrica, le tensioni di sforzo generate dall’azione della forza centrifuga presentano una variazione che va dal valore nullo sulla superficie esterna della fascia aumentando progressivamente verso Γ interno fino a raggiungere il valore massimo sul raccordo di restringimento tra fascia anulare e profilo iperbolico del disco, conservando tale valore fino al calettamento con l’albero.The kinetic accumulator shown in Figure 2 is enclosed in a robust stator box in position 15 placed under vacuum to eliminate the fluid dynamic resistance between the air and the discs. The numerous position discs 20 stacked one on top of the other on the position shaft 14 are made of forged steel with a hyperbolic profile conformation, which decreases between the central and peripheral parts to then join this geometric configuration with the band. stress generated by the action of the centrifugal force show a variation that goes from zero on the external surface of the band increasing progressively towards the inside until reaching the maximum value on the narrowing connection between the annular band and the hyperbolic profile of the disc, keeping this value up to keying with the shaft.
L’andamento delle tensioni di sforzo lungo il profilo permette a questi dischi il raggiungimento di elevatissime velocità periferiche nell’ ordine di 300 - 320 m/sec, sviluppando valori delle tensioni di sforzo nei limiti della sicurezza per l’acciaio impiegato.The trend of stress stresses along the profile allows these discs to reach very high peripheral speeds in the order of 300 - 320 m / sec, developing stress stress values within the limits of safety for the steel used.
In confronto a dischi con facce parallele (non sagomati) costruiti con lo stesso tipo di acciaio, il disco opportunamente profilato illustrato in figura 2 consente l’incremento delle velocità periferiche dai circa 240 m/sec ad oltre 320 m/sec generando le stesse massime tensioni di sforzo.Compared to disks with parallel faces (not shaped) built with the same type of steel, the suitably profiled disk illustrated in figure 2 allows the increase of peripheral speeds from about 240 m / sec to over 320 m / sec generating the same maximums strain tensions.
Essendo l’energia cinetica di un disco in rotazione proporzionale al quadrato della velocità angolare, impiegando i dischi profilati (di medesima massa rispetto ai dischi non profilati) si ottengono dei valori dell’energia d’accumulo circa doppi, dai 9 Watt/ora x Kg dei dischi semplici ai circa 20 Wattora x Kg, risultando così questo tipo di accumulatore cinetico molto compatto.Since the kinetic energy of a rotating disc is proportional to the square of the angular velocity, using the profiled discs (of the same mass as the non-profiled discs) we obtain approximately double values of the accumulation energy, from 9 Watt / hour x Kg of simple discs at about 20 Watt hours x Kg, thus resulting in this type of very compact kinetic accumulator.
E’ stata ideata una apposita sospensione su cuscinetti idrostatici (Fig.3 posizione 25-26) per ridurre al minimo sia le perdite per attrito viscoso sia per rendere minima la potenza della pompa oleodinamica che li alimenta. La scelta di questa soluzione rispetto ad una sospensione magnetica sta nel fatto che quest’ultima è impraticabile sui grandi e pesanti rotori cinetici obiettivo del presente trovato (dalle 50 alle 500 tonnellate - da 1 a 10 MWatt/ora) sia per i limiti tecnologici della sostentazione magnetica, sia per sconvenienza economica nella costruzione industriale in serie.A special suspension on hydrostatic bearings has been devised (Fig.3 position 25-26) to minimize both losses due to viscous friction and to minimize the power of the hydraulic pump that feeds them. The choice of this solution with respect to a magnetic suspension lies in the fact that the latter is impractical on the large and heavy kinetic rotors target of the present invention (from 50 to 500 tons - from 1 to 10 MWatt / hour) and due to the technological limitations of the magnetic sustenance, both for economic inconvenience in industrial construction in series.
I cuscinetti idrostatici sono caratterizzati dal fatto che non c’è ralla di sostegno ed il rispettivo disco calettato all’albero del rotore, in quanto tra loro è interposto uno strato di olio (meato) dello spessore di 1 - 2 centesimi di millimetro, continuamente alimentato ad alta pressione p dalla pompa po del gruppo oleodinamico di posizione 33, su cui è sospeso il disco rotante (Fig 3 posizione 25). Oltre a risolvere il problema dell’usura che caratterizza i cuscinetti di rotolamento assiale, questa particolare sospensione riesce a ridurre l’attrito a meno di 1/10 della potenza dissipata dal corrispondente supporto realizzato su cuscinetti di rotolamento.The hydrostatic bearings are characterized by the fact that there is no support washer and the respective disk keyed to the rotor shaft, as a layer of oil (meatus) with a thickness of 1 - 2 hundredths of a millimeter is interposed between them, continuously fed at high pressure p by the pump po of the hydraulic unit in position 33, on which the rotating disk is suspended (Fig 3 position 25). In addition to solving the problem of wear that characterizes axial rolling bearings, this particular suspension is able to reduce friction to less than 1/10 of the power dissipated by the corresponding support made on rolling bearings.
L’unica accortezza che bisogna adottare in questa sospensione è la sostituzione annuale dell’olio idraulico (manutenzione ordinaria); del resto anche l’olio idraulico utilizzato in tutti gli altri apparati di trasmissione deve essere sostituito annualmente.The only precaution that must be taken in this suspension is the annual replacement of the hydraulic oil (routine maintenance); after all, the hydraulic oil used in all other transmission systems must also be replaced annually.
I cuscinetti idrostatici sono configurati con montaggio a pila (Fig.3 posizione 30 - distribuzione del carico su più sospensioni seriali) per ottimizzare la potenza necessaria alla pompa oleodinamica di posizione 33 che pressurizza l’anello interno della sospensione (ralla) di posizione 26, che crea ed alimenta il meato d’olio su cui sono sospesi i dischi rotanti di posizione 25 collegati all’albero del rotore di posizione 24; la potenza di alimentazione della pompa oleodinamica varia con il quadrato del carico assiale applicato (F<2>).The hydrostatic bearings are configured with stack mounting (Fig. 3 position 30 - load distribution on several serial suspensions) to optimize the power required by the hydraulic pump of position 33 which pressurizes the internal ring of the suspension (fifth wheel) of position 26, which creates and feeds the oil meatus on which the position rotating discs 25 connected to the shaft of the position rotor 24 are suspended; the power supply of the hydraulic pump varies with the square of the applied axial load (F <2>).
Distribuendo il carico su più dischi di piccolo diametro si minimizza anche la potenza dissipata per l’attrito viscoso tra le ralle anulari fisse ed i rispettivi dischi rotanti; va evidenziato che l’attrito viscoso varia con la quarta potenza del raggio del supporto del cuscinetto idrostatico (r<4>).By distributing the load over several small diameter discs, the power dissipated by the viscous friction between the fixed annular washers and the respective rotating discs is also minimized; it should be noted that the viscous friction varies with the fourth power of the radius of the hydrostatic bearing support (r <4>).
Per rendere realizzabile la costruzione, tenendo in considerazione anche le tolleranze costruttive realizzabili con le macchine utensili, ogni ralla (posizione 26) di ciascun cuscinetto costituisce un pistone oleodinamico che può scorrere su di un cilindro anulare di posizione 34 che scarica la reazione del carico sospeso sulla carcassa del rotore di posizione 16.To make the construction feasible, also taking into account the construction tolerances achievable with machine tools, each fifth wheel (position 26) of each bearing constitutes a hydraulic piston that can slide on an annular cylinder of position 34 which discharges the reaction of the suspended load on the rotor housing of position 16.
In questo modo anche se i dischi rotanti sono supportati a diverse altezze (tolleranze di costruzione) le ralle andranno comunque a sostenere il carico in egual misura poiché la pressione di alimentazione dei cilindri anulari di posizione 34 è comune, ottenendo la medesima ripartizione del carico assiale.In this way, even if the rotating discs are supported at different heights (construction tolerances), the washers will in any case support the load in equal measure since the supply pressure of the annular position cylinders 34 is common, obtaining the same distribution of the axial load. .
Come si può notare dallo schema di alimentazione se si verificasse un calo nella pressione di alimentazione p (guasto alla pompa di posizione 33 od alle tubazioni E) della linea oleodinamica E che alimenta il meato delle ralle anche la pressione dei cilindri anulari pk (pk è determinata dalla riduzione di pressione p) diminuirebbe proporzionalmente facendo scendere verso il basso tutti gli anelli di sostegno scaricando così progressivamente il carico sul gruppo di cuscinetti di rotolamento assiali di posizione 13 che fungono da sostegno d’emergenza per Γ intero sistema rotante dell’ accumulatore cinetico.As can be seen from the supply diagram, if there is a drop in the supply pressure p (failure of the position pump 33 or of the pipes E) of the hydraulic line E which supplies the meatus of the fifth wheels also the pressure of the annular cylinders pk (pk is determined by the pressure reduction p) would decrease proportionally by making all the support rings fall downwards, thus progressively discharging the load on the group of axial rolling bearings of position 13 which act as emergency support for the entire rotating system of the kinetic accumulator .
Con questo sistema di sospensione non si arriva mai al contatto (strisciamento) dei dischi sulle ralle che altrimenti verrebbero danneggiate irreparabilmente.With this suspension system, the discs never come into contact (sliding) on the fifth wheels which would otherwise be irreparably damaged.
I cuscinetti di rotolamento assiali supportano il carico oltre che in caso d’emergenza anche quando si ha il rotore fermo per evitare di mantenere in funzione la pompa oleodinamica di sostentamento idrostatico.The axial rolling bearings support the load as well as in an emergency even when the rotor is stationary to avoid keeping the hydraulic pump for hydrostatic support running.
Inoltre nella parte superiore del cilindro di contenimento è posizionato un ammortizzatore idraulico assiale di posizione27-28 dotato di ferodo di posizione 29 che, in caso di sisma sussultorio, limita l’escursione verticale del rotore cinetico per evitare danneggiamenti alla sospensione idrostatica ed ai dischi cinetici.Furthermore, in the upper part of the containment cylinder there is an axial position 27-28 hydraulic shock absorber equipped with a position lining 29 which, in the event of a jolting earthquake, limits the vertical excursion of the kinetic rotor to avoid damage to the hydrostatic suspension and to the kinetic discs. .
II gruppo dei cuscinetti di rotolamento di posizione 13, in virtù del particolare montaggio a pila con interposte molle di sostegno tra ciascun supporto, scarica le reazioni vincolari sulla carcassa di posizione 15 e ripartisce il carico assiale tra le diverse piste di rotolamento. La coppia d’attrito risulta molto minore a quella derivante dall’adozione di un singolo cuscinetto di pari carico specifico, in conseguenza del fatto che il raggio medio di rotolamento è molto più piccolo, con velocità periferiche sugli elementi volventi più basse. La potenza dissipata in attriti è sensibilmente più bassa, migliore risulta la lubrificazione con maggiore durata e notevole incremento dell’ affidabilità dell’accumulatore cinetico sia in caso d’emergenza sia nel sostentamento statico. Tutto il compatto accumulatore contenuto nella scatola statorica di posizione 15 viene installato nella fondazione della torre in un ansa di cemento armato sotto il piano di calpestio (-hg), che garantisce là sicurezza in caso di guasti e contemporaneamente permette un facile accesso per le operazioni di manutenzione. Le unità oleodinamiche e P alternatore motore vengono installati in prossimità della base della torre alla cui sommità è installato il solo generatore eolico con l’unità oleodinamica 5 a. Essendo tutte le apparecchiature e le strumentazioni concentrate alla base della torre ne risulta molto agevolata la manutenzione e la gestione dell’impianto.The group of position rolling bearings 13, by virtue of the particular stack mounting with interposed supporting springs between each support, discharges the constraint reactions on the position casing 15 and distributes the axial load between the different rolling raceways. The friction torque is much lower than that resulting from the adoption of a single bearing with the same specific load, as a result of the fact that the average rolling radius is much smaller, with lower peripheral speeds on the rolling elements. The power dissipated in friction is significantly lower, the better the lubrication with longer life and a significant increase in the reliability of the kinetic accumulator both in case of emergency and in static support. All the compact accumulator contained in the stator box of position 15 is installed in the foundation of the tower in a reinforced concrete loop under the walking surface (-hg), which guarantees safety in case of failures and at the same time allows easy access for operations. of maintenance. The hydraulic units and engine alternator P are installed near the base of the tower at the top of which only the wind generator is installed with the hydraulic unit 5 a. Since all the equipment and instruments are concentrated at the base of the tower, the maintenance and management of the system is greatly facilitated.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000038AITPG20120038A1 (en) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | INTEGRATED ENERGY MANAGEMENT SYSTEM FOR WIND AND PHOTOVOLTAIC GENERATION WITH KINETIC ACCUMULATOR. |
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| ITPG20120038A1true ITPG20120038A1 (en) | 2014-03-28 |
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| IT (1) | ITPG20120038A1 (en) |
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