DISPOSITIVO PARA LA GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA A PARTIR DE UN FLUIDO.

Dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de un fluido,

preferentemente a partir del viento, de los que comprenden un rotor giratorio y un estátor, comprendiendo el dispositivo dos cuerpos tubulares, uno interior y otro exterior, esencialmente cilíndricos y de diferente tamaño, coaxialmente dispuestos, estando el cuerpo tubular interior, que constituye el rotor del dispositivo, montado con capacidad de giro en el interior del cuerpo tubular exterior, que constituye el estátor del dispositivo. El cuerpo tubular interior aloja en su interior una serie de palas solidarias del citado cuerpo tubular interior, destinadas a transmitir al rotor un movimiento de giro alrededor de su eje longitudinal cuando el viento atraviesa longitudinalmente el cuerpo tubular interior

Dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de un fluido.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de un fluido, tal como aire, agua o similares y preferentemente a partir del viento.

Antecedentes de la invención

Como es sabido, las fuentes de energía renovables o alternativas no consumen un recurso finito como un combustible fósil o una sustancia radioactiva y además, en general, causan menos impactos ambientales.

La fuerza del viento se ha utilizado desde hace mucho tiempo para bombear agua o moler grano entre otras tareas que requieren energía. En la actualidad, sofisticados aerogeneradores se usan para generar electricidad a partir de la fuerza del viento, especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras o carenas montañosas.

Tal es así que la energía eólica está actualmente en auge y es considerada, entre las energías renovables, como la que mayor probabilidad tiene de llegar a ser una alternativa real a las fuentes de energía no renovables como el petróleo, el gas o el carbón.

La conversión de la energía eólica en energía eléctrica se lleva a cabo mediante aerogeneradores, cuyas instalaciones actuales para la producción de energía eléctrica a partir del viento ocupan grandes extensiones de terreno no siempre alejadas de los centros urbanos. Estos aerogeneradores están constituidos generalmente por una gran torre en cuya parte más elevada se sitúa la denominada góndola, en cuyo interior se ubica un generador eléctrico. El rotor del generador está acoplado a través de un multiplicador a un eje de giro del aerogenerador, el cual está provisto de al menos tres palas de grandes dimensiones que son impulsadas por la fuerza del viento provocando su giro alrededor del eje del aerogenerador. Las grandes dimensiones de la torre y las palas comportan ciertos inconvenientes en cuanto a su fabricación y posterior instalación se refiere. Además, este tipo de aerogeneradores requieren de una velocidad mínima del viento para poder ser operativos y, al mismo tiempo, deben detenerse cuando la velocidad del viento supera un valor predeterminado ya que la alta velocidad de giro de las palas podría dañar los componentes del aerogenerador. Con objeto de intentar solventar parte de estos inconvenientes existen actualmente distintas soluciones aplicables a aerogeneradores convencionales como por ejemplo la instalación de un freno que disminuya la velocidad de giro de las citadas palas cuando es necesario, o en otros casos, la instalación de palas orientables capaces de poder girar respecto de su eje longitudinal para regular la superficie de incidencia con el viento. Aun así, estas soluciones, además de ser complejas, comportan un encarecimiento de los componentes y requieren de un proceso todavía más complejo para su instalación.

Por otro lado, las palas que forman la turbina del aerogenerador están sujetas a un cubo o eje de rotación, en uno de sus extremos, y quedan libres en su extremo opuesto. Entre otros inconvenientes, este tipo de instalaciones comportan perturbaciones debidas a las vibraciones, que a su vez también generan ruido y, debido a las dimensiones de las palas y a la altura de las torres que soportan las turbinas, se produce un impacto visual considerable.

Con objeto de intentar solventar en parte alguno de estos inconvenientes, en el documento US2004/0061337 se describe un dispositivo de turbina para viento que comprende un par de láminas de superficie externas y un par de láminas helicoidales interiores, apoyadas para la rotación dentro de una estructura de jaula protectora de seguridad, que puede ser montado en vertical, horizontal u otras posiciones alineadas operacionales. Con este dispositivo se alcanza un abanico mayor de velocidades de trabajo pero no es posible reducir las dimensiones de los aerogeneradores convencionales. Además, este dispositivo requiere todavía de elementos de conversión de energía complicados como engranajes, correas y/o similares para transmitir el movimiento rotatorio de las láminas a un alternador.

Se hace notar pues, la falta de un dispositivo capaz de generar energía eléctrica a partir de energía eólica que sea de menor tamaño que los dispositivos conocidos y que pueda trabajar en un rango mayor de velocidades, mejorándose la eficiencia total de los dispositivos conocidos, pudiéndose instalar en lugares en los que la frecuencia del viento sea menor que en los lugares actualmente utilizados, generalmente en las carenas de grupos montañosos visibles desde mucha distancia, reduciéndose en gran medida el impacto visual de los aerogeneradores convencionales.

Explicación de la invención

Con objeto de aportar una solución a los problemas planteados, se da a conocer un dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de un fluido, tal como aire, y preferentemente a partir del viento, de los que comprenden un rotor giratorio y un estator.

En esencia, el dispositivo se caracteriza porque comprende dos cuerpos tubulares, uno interior y otro exterior, esencialmente cilíndricos y de diferente tamaño, coaxialmente dispuestos, estando el cuerpo tubular interior, que constituye el rotor del dispositivo, montado con capacidad de giro en el interior del cuerpo tubular exterior, que constituye el estator del dispositivo; porque el cuerpo tubular interior aloja en su interior una serie de palas, solidarias del citado cuerpo tubular interior, destinadas a transmitir al rotor un movimiento de giro alrededor de su eje longitudinal cuando el viento atraviesa longitudinalmente el cuerpo tubular interior; y porque el mismo cuerpo tubular interior está provisto en su cara exterior de una pluralidad de inductores.

Según otra característica de la invención, el cuerpo tubular interior aloja en su interior un primer juego de palas, denominadas principales o impulsoras, siendo cada pala de configuración esencialmente triangular uno de cuyos lados está unido a la cara interior del cuerpo tubular interior a lo largo de toda su longitud e inclinado respecto de su generatriz, con lo que dos de sus vértices quedan dispuestos en las respectivas embocaduras anterior y posterior del cuerpo tubular interior, estando su otro vértice dispuesto sobre el eje longitudinal de dicho cuerpo tubular interior.

De acuerdo con otra característica de la invención, las palas principales o impulsoras son helicoidales.

El dispositivo según la invención, se caracteriza además porque dos de los vértices de las palas principales o impulsoras están dispuestos en la embocadura posterior del cuerpo tubular interior.

Según otra característica del dispositivo de la invención, el número de palas principales o impulsoras que aloja el cuerpo tubular interior es de al menos tres.

Según otra característica de la invención, el dispositivo comprende unos medios de soporte para un eje de giro, dispuesto centrado en el interior del cuerpo tubular interior, el cual está unido a dicho cuerpo tubular interior mediante un segundo juego de palas, denominadas palas aceleradoras, dispuestas en la porción central del cuerpo tubular interior, que se extienden desde el eje de giro hasta la cara interna del cuerpo tubular interior, uniéndolos a ambos.

De acuerdo con otra característica de la invención, el segundo juego de palas está comprendido entre 3 a 6 palas aceleradoras, helicoidales y de superficie reglada desarrollada, curvadas en contra del sentido de giro del cuerpo tubular interior. Según una variante constructiva, las palas principales también están unidas al eje de giro por el vértice de dichas palas dispuesto sobre el eje longitudinal del cuerpo tubular interior.

El dispositivo según la invención, se caracteriza además porque el cuerpo tubular interior aloja en su interior un tercer juego de palas, denominadas palas compresoras, dispuestas próximas a la embocadura anterior de dicho cuerpo tubular interior, unidas solidariamente al eje de giro y que se extienden radialmente.

Otra característica del dispositivo de la invención consiste en que el tercer juego de palas comprende entre 3 a 6 palas compresoras de contorno triangular cuya anchura disminuye a medida que se alejan del eje de giro y cuyas superficies están ligeramente curvadas en contra de la dirección de giro del eje de giro y por ende del cuerpo tubular interior.

Según otra característica de la invención, los medios de soporte están constituidos por una primera y una segunda estructuras...

1. Dispositivo (1) para la generación de energía eléctrica a partir de un fluido, tal como aire, y preferentemente a partir del viento, de los que comprenden un rotor (20) giratorio y un estator (30), caracterizado

porque comprende dos cuerpos tubulares (2, 3), uno interior y otro exterior, esencialmente cilíndricos y de diferente tamaño, coaxialmente dispuestos, estando el cuerpo tubular interior (2), que constituye el rotor del dispositivo, montado con capacidad de giro en el interior del cuerpo tubular exterior (3), que constituye el estator del dispositivo;

porque el cuerpo tubular interior (2) aloja en su interior una serie de palas (21, 23, 24), solidarias del citado cuerpo tubular interior, destinadas a transmitir al rotor un movimiento de giro alrededor de su eje longitudinal (31) cuando el viento atraviesa longitudinalmente el cuerpo tubular interior; y

porque el mismo cuerpo tubular interior está provisto en su cara exterior de una pluralidad de inductores (22).

2. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el cuerpo tubular interior (2) aloja en su interior un primer juego de palas, denominadas principales o impulsoras (21), siendo cada pala de configuración esencialmente triangular uno de cuyos lados está unido a la cara interior del cuerpo tubular interior a lo largo de toda su longitud e inclinado respecto de su generatriz, con lo que dos de sus vértices quedan dispuestos en las respectivas embocaduras anterior (10) y posterior (11) del cuerpo tubular interior, estando su otro vértice dispuesto sobre el eje longitudinal (31) de dicho cuerpo tubular interior.

3. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque las palas principales o impulsoras (21) son helicoidales.

4. Dispositivo (1) según las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque dos de los vértices de las palas principales o impulsoras (21) están dispuestos en la embocadura posterior del cuerpo tubular interior (2).

5. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a la 4, caracterizado porque el número de palas principales o impulsoras (21) que aloja el cuerpo tubular interior (2) es de al menos tres.

6. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unos medios de soporte (4) para un eje de giro (5), dispuesto centrado en el interior del cuerpo tubular interior (2), el cual está unido a dicho cuerpo tubular interior mediante un segundo juego de palas, denominadas palas aceleradoras (24), dispuestas en la porción central del cuerpo tubular interior, que se extienden desde el eje de giro hasta la cara interna del cuerpo tubular interior, uniéndolos a ambos.

7. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el segundo juego de palas está comprendido entre 3 a 6 palas aceleradoras (24), helicoidales y de superficie reglada desarrollada, curvadas en contra del sentido de giro del cuerpo tubular interior (2).

8. Dispositivo (1) según las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque las palas principales (21) también están unidas al eje de giro (5) por el vértice de dichas palas dispuesto sobre el eje longitudinal (31) del cuerpo tubular interior (2).

9. Dispositivo (1) según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo tubular interior (2) aloja en su interior un tercer juego de palas, denominadas palas compresoras (23), dispuestas próximas a la embocadura anterior de dicho cuerpo tubular interior, unidas solidariamente al eje de giro (5) y que se extienden radialmente.

10. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el tercer juego de palas comprende entre 3 a 6 palas compresoras (23) de contorno triangular cuya anchura disminuye a medida que se alejan del eje de giro (5) y cuyas superficies están ligeramente curvadas en contra de la dirección de giro del eje de giro y por ende del cuerpo tubular interior (2).

11. Dispositivo (1) según las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque los medios de soporte (4) están constituidos por una primera y una segunda estructuras de soporte (4a y 4b) del eje dispuestas en la embocadura anterior y posterior, respectivamente, del cuerpo tubular exterior (3), que comprenden un alojamiento (4c) central adaptado para la sujeción de uno de los extremos del eje de giro (5) del cuerpo tubular interior (2) y de una serie de extensiones radiales (4d) que vinculan el citado alojamiento con el cuerpo tubular exterior.

12. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque los extremos de las extensiones radiales (4d) están unidos firmemente al cuerpo tubular exterior (3).

13. Dispositivo (1) según la reivindicación 11, caracterizado porque el cuerpo tubular exterior (3) está montado con capacidad de giro alrededor de su eje longitudinal (31) y porque los cuerpos tubulares interior (2) y exterior (3) están acoplados mecánicamente mediante un juego de engranajes epicicloidal de modo que el movimiento de giro en un sentido del cuerpo tubular interior se trasmite, en sentido contrario, al cuerpo tubular exterior.

14. Dispositivo (1) según la reivindicación 12, caracterizado porque el cuerpo tubular interior (2) está provisto en sus extremos de sendos anillos dentados exteriores (12) y porque el cuerpo tubular exterior (3) está provisto en sus extremos de sendos anillos dentados interiores (13) en correspondencia con los del cuerpo tubular interior, unidos mediante engranajes satélites locos (14), de eje de giro rígido.

15. Dispositivo (1) según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los inductores (22) del cuerpo tubular interior (2) son imanes permanentes, longitudinalmente dispuestos y regularmente distribuidos en la cara exterior del cuerpo tubular interior.