Generador de émbolo vertical y desplazamiento alternativo con palas orientables y conversión de la energía mecánica en eléctrica a través de un dispositivo vertical solenoidal.

Generador de émbolo vertical y desplazamiento alternativo, con palas orientables y conversión de la energía mecánica en eléctrica a través de un dispositivo vertical solenoidal,

consistente en una máquina que aprovecha la energía cinética de un fluido (aire o agua) para obtener energía eléctrica, caracterizado por constar de fuste (2), tirantes (3), cabezal (4), émbolo (5), grupo de palas (6), giratorias sobre ejes horizontales, rodamientos (10), barras (12), con cremalleras inferiores (12.1) y superiores (12.2), ruedas dentadas de ascenso (11.1) y descenso (11.2), sobre eje común, con excéntricas (7), bielas (8), cigüeñales (9), varios imanes (13) de neodimio o similar y solenoide (14). La rueda dentada de ascenso (11.1) se bloquea en un sentido de giro, girando libremente en sentido opuesto, ocurriendo lo contrario con la rueda de descenso (11.2). Entre las cremalleras inferior (12.1) y superior (12.2), existe un tramo sin dientes. Puede funcionar como aerogenerador o como hidrogenerador.

GENERADOR DE ÉMBOLO VERTICAL·····y···-rJESPI;XZXNIIENTer~~~· ALTERNATIVO, CON PALAS ORIENTABLES Y CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA EN ELÉCTRICA A TRAVÉS DE UN DISPOSITIVO VERTICAL SOLENOIDAL

OBJETO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un nuevo tipo de generador que aprovecha el movimiento de un fluido (aire o agua) para obtener energía eléctrica. El caudal incidente del fluido (aire o agua) , incide en varias palas de perfil especial e inclinación variable, produciendo una fuerza de dirección vertical cuyo sentido es alternativamente ascendente y descendente. Esa fuerza de sentido alternativo provoca el movimiento de un émbolo concéntrico al fuste principal del generador que es hueco. El émbolo lleva una serie de imanes en su interior, que se desplazan longitudinalmente respecto al fuste, el cual incorpora un solenoide en la parte interna de su estructura. El movimiento relativo de imanes y solenoide produce una fuerza electromotriz y genera una diferencia de potencial que se recoge en los bornes del solenoide para su posterior aprovechamiento.

SECTOR DE LA TÉCNICA AL QUE SE REFIERE LA INVENCIÓN

La invención que se presenta afecta a la Sección de Mecánica de la Clasificación Internacional de Patentes, capítulo de Motores y Bombas en lo concerniente a Motores de Viento o Hidráulicos incidiendo, desde el punto de vista industrial, en la fabricación de generadores especiales y sus accesorios.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.

e motores y tipologías de rotor y palas. En cuanto a los de eje vertical, existen varios antecedentes con uno s rotores, rotor de palas desplazable en altura, palas de orientación optimizada,

palas de estructura variable, dispositivos multiplicadores, equipos con imanes permanentes, reguladores de arranque con vientos débiles y muchos otros. Lo mismo puede decirse de los de eje horizontal que, hoy día son los más extendidos en las plantas eólicas de generación de energía con tecnología muy desarrollada. No obstante, no se han desarrollado dispositivos basados en el principio propuesto por el inventor lo que constituye una novedad en este campo con las correspondiente ventajas sobre aerogeneradores ya existentes.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un nuevo tipo de generador que aprovecha el movimiento de un fluido (aire o agua) para obtener energía eléctrica. Básicamente consta de una columna o fuste principal que constituye la estructura portante del dispositivo generador. Dicha estructura con su correspondiente base se puede arriostrar con una serie de tirantes para asegurar su estabilidad. En la parte superior se dispone un cabezal giratorio sobre un rodamiento de eje vertical que permite la orientación automática del generador en la dirección óptima para el mejor aprovechamiento de la energía eólica o hidráulica. El citado cabezal giratorio incluye a su vez un cuerpo cilíndrico que se puede mover en dirección vertical a modo de émbolo de tal manera que su movimiento es alternativamente ascendente y descendente. La fuerza que impulsa al émbolo se genera por la incidencia de aire o agua sobre un grupo de palas de perfil aerodinámico que pueden girar sobre ejes horizontales. Cuando las palas se orientan de tal manera que el fluido incide por su cara inferior, la fuerza resultante es ascendente. Por el contrario, cuando las palas muestran su cara superior a la corriente de aire o agua, el movimiento es descendente. La fuerza resultante impulsora, hacia arriba o hacia abajo, depende del ángulo de incidencia, bien entendido que la fuerza de la gravedad favorece las fuerzas descendentes y viceversa. El cambio de orientación de las palas se consigue gracias a un mecanismo de rueda dentada y cremallera con transmisión del tipo biela manivela, cuyo funcionamiento se deduce fácilmente de las figuras que se incorporan al presente documento como parte integrante del mismo. La generación de energía eléctrica se consigue gracias al movimiento relativo de vaivén de una serie de imanes de neodimio, o cualquier otro tipo, incorporados a cilindro móvil, respecto a una bobina tipo solenoide instalada en el cabezal. La invención que aquí se presenta, permite conseguir importantes ahorros en costes en relación a los modelos rotativos existentes actualmente en el mercado, tanto de eje horizontal como vertical. El modelo propuesto es más ligero que los tradicionales y la distribución de fuerzas mecánicas en los elementos más homogénea, lo que disminuye el coste, tanto de la parte activa del equipo (con menor peso específico respecto a los modelos rotativos) , como del fuste y las cimentaciones, que se ven dimensionadas por una estructura móvil más ligera que la de los modelos habituales rotativos de eje horizontal o vertical y además permitiendo el empleo de una forma fácil de un fuste atirantado, cuyo uso está más restringido en los generadores tradicionales debido a las interferencias en el giro de los rotores en los tirantes. Los menores requisitos mecánicos hacen que el equipo sea susceptible de ser instalado sin obra civil previa, utilizando losas prefabricadas como cimentación. Las figuras que se incluyen a continuación facilitan la comprensión de la invención mostrando los detalles más significativos de la misma.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Se han incluido cuatro figuras que se consideran suficientes para que cualquier persona introducida en el asunto pueda comprender su funcionamiento y las ventajas que de ello se derivan.

Figura 1

En esta figura se representa el generador en una vista de conjunto e pueden distinguirse sus partes principales. :

1. Generador

2. Fuste

4. Cabezal 5. Émbolo 6. Palas 7. Excéntrica 8. Biela 9. Cigüeñal

Figura 2

En esta figura se representa el generador con su émbolo en las dos posiciones extremas, la más baja a la izquierda y la más alta a la derecha. Además de los elementos de la figura anterior, se ha señalado lo siguiente:

10. Rodamiento 11.1. o 11.2. o 12. Barra 13. Imán 14. Solenoide

Figura 3

Esta figura representa el generador con su émbolo en la posición más baja y una vista de perfil con el detalle del mecanismo que permite modificar la posición de las palas cuando se finaliza la carrera descendente. La rueda dentada de ascenso y cremalleras se dibuja en el lado izquierdo. A la derecha se dibuja la rueda dentada de descenso que en este caso permanece inactiva en "rueda libre". Se señala lo siguiente:

12.1. r 12.2. r Fl. o F2. n

Figura 4

Esta figura representa el generador con su émbolo en la posición más alta y una vista de perfil con el detalle del mecanismo que permite modificar la posición de las palas cuando se finaliza la carrera ascendente. La rueda dentada de descenso y cremalleras se dibujan en el lado derecho. A la izquierda se dibuja la rueda dentada de ascenso que en este caso permanece inactiva en "rueda libre". Se señalan los mismos elementos y además:

F3 Fuerza de descenso

DESCRIPCIÓN DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA

El generador de émbolo vertical y desplazamiento alternativo, con palas orientables y conversión de la energía mecánica en eléctrica a través de un dispositivo vertical solenoidal (1) (Figs. 1, 2, 3 y 4) , es una máquina que aprovecha la energía cinética de un fluido (aire o agua) para obtener energía eléctrica. Según una forma de realización preferida por el inventor, consta de un fuste (2) que constituye la estructura portante del generador (1) la cual se apoya y atornilla sobre una base de hormigón y se asegura mediante tirantes (3) que garantizan su estabilidad. En la parte más alta del fuste (2) se acopla un cabezal ( 4 ) , soportado sobre un rodamiento (10) , que admite el giro libre del cabezal ( 4) alrededor de un eje vertical lo que posibilita la orientación automática del generador en la dirección óptima para el mejor aprovechamiento de la energía transmitida por el viento o agua en su movimiento natural. El citado cabezal (4) , giratorio, incorpora un cuerpo cilíndrico que se puede mover en dirección vertical comportándose como un émbolo (5) de movimiento alternativo ascendente y descendente. La fuerza impulsora del émbolo (5) se genera por la incidencia de aire o agua sobre un grupo de palas (6) o alerones de perfil aerodinámico que pueden girar sobre ejes horizontales. Si las palas (6) quedan orientadas de tal manera que el fluido incide por su cara inferior, la fuerza resultante es ascendente. En la situación contraria en la que las palas (6) muestran su cara superior a la corriente de aire o agua, la resultante de fuerzas es vertical y hacia abajo provocando un movimiento...

1. Generador de émbolo vertical y desplazamiento alternativo, con palas orientables y conversión de la energía mecánica en eléctrica a través de un dispositivo vertical solenoidal, consistente en una máquina que aprovecha la energía cinética de un fluido (aire o agua) para obtener energía eléctrica, caracterizado por constar de un fuste (2) , tirantes (3) , un cabezal (4) , giratorio, un émbolo (5) , un grupo de palas (6) , que pueden girar sobre ejes horizontales, una serie de rodamientos (10) , dos barras (12) , con cremalleras inferiores (12.1) y cremalleras superiores (12.2) , una rueda dentada de ascenso (11.1) , una rueda dentada de descenso (11.2) , sobre eje común a las dos, con excéntricas (7) , dos bielas (8) , y cigüeñales (9) , una serie de imanes (13) de neodimio o compuesto magnético similar y un solenoide (14) .

2. Generador de émbolo vertical y desplazamiento alternativo, con palas orientables y conversión de la energía mecánica en eléctrica a través de un dispositivo vertical solenoidal, según reivindicación primera, caracterizado porque la rueda dentada de ascenso (11.1) se bloquea sobre su eje en un sentido de giro y gira libremente en sentido contrario, ocurriendo lo mismo con la rueda dentada de descenso (11.2) aunque el sentido de giro de bloqueo y de giro libre es contrario al de la rueda dentada de ascenso (11.1) , estando las dos ruedas montadas sobre el mismo eje.

3. Generador de émbolo vertical y desplazamiento alternativo, con palas orientables y conversión de la energía mecánica en eléctrica a través de un dispositivo vertical solenoidal, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre la cremallera inferior (12.1) y la cremallera superior (12.2) , se dispone un tramo lineal de carencia de dientes.

4. Generador de émbolo vertical y desplazamiento alternativo, con palas orientables y conversión de la energía mecánica en eléctrica a través de un dispositivo vertical solenoidal, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es apto para funcionar como aerogenerador o como hidrogenerador.