Turbina.

Turbina, con un rotor (13', 13'') esencialmente cilíndrico con un cuerpo de rotor

(2', 3) y con un eje de giro (2), en la que el rotor está configurado para ser atacado por la circulación en una dirección perpendicular al eje de giro (2), con varias palas de rotor (1) dispuestas paralelamente al eje de giro (2) en el cuerpo de rotor (2', 3) y con una dirección de regulación para la regulación cíclica de las palas del rotor (1), que están constituidas por dos secciones (1', 1'') pivotables alrededor de un eje de articulación (1a, 1b) paralelo al eje de giro, caracterizada porque la instalación de regulación presenta un primer modo de funcionamiento, en el que las palas del rotor (1) son articuladas en conjunto cíclicamente, así como un segundo modo de funcionamiento, en el que las secciones (1', 1'') respectivas de las palas de rotor (1) individuales son pivotadas cíclicamente unas con relación a las otras.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/076954.

Solicitante: T-Wind GmbH.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: Seilerstätte 22 1010 Wien AUSTRIA.

Inventor/es: SCHWAIGER,MEINHARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Motores de viento con un eje de rotación dispuesto... > F03D3/06 (Rotores)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS (máquinas o motores... > Otras máquinas o motores > F03B17/06 (utilizando un flujo de líquido, p. ej. del tipo de aletas oscilantes)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Control de los motores de viento (alimentación o... > F03D7/06 (teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente perpendicular al flujo de aire que entra en el rotor)

PDF original: ES-2542035_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Turbina La presente invención se refiere a un dispositivo alternativo para la utilización de energía eólica y de energía hidráulica, respectivamente, sobre la base de un rotor ciclogiro, con preferencia realizado como instalación de energía pequeña, con rendimiento elevado y espectro de aplicación ampliado.

En concreto, la invención se refiere a una turbina, con un rotor esencialmente cilíndrico con un cuerpo de rotor y con un eje de giro, en el que el rotor está configurado para ser atravesado por la corriente en una dirección perpendicular al eje de giro, con varias palas de rotor dispuestas paralelamente al eje de giro en el cuerpo de rotor y con una instalación de regulación para la regulación cíclica de las palas de rotor.

La obtención de energía a partir de fuentes de energía renovables adquiere cada vez más importancia en todo el mundo. Para instalaciones de energía eólica se conocen conceptos con eje de giro horizontal o eje de giro vertical, realizados como ruedas eólicas o como rotores de eje vertical (rotor-Darrieus) . Los perfiles de las palas están realizados con preferencia como perfiles de sustentación. Las instalaciones de energía eólica se instalan o bien como instalaciones grandes en parques eólicos, a cuyo fin son necesarios, además de los altos costes de instalación, altos costes en la infraestructura de la red de corriente, o como instalaciones descentralizadas pequeñas, cuyos costes de instalación y gastos para la infraestructura - vistos relativamente - son menores. El viento como fuente de energía está disponible en Europa aproximadamente 4.000 h al año, extendiéndose la velocidad del viento sobre un espectro amplio, que se puede describir aproximadamente a través de una distribución de Weibull, con una frecuencia máxima en el intervalo de aproximadamente 2 a 8 m/seg. Por debajo de una velocidad crítica del viento (velocidad de arranque o velocidad de acoplamiento) , las instalaciones de energía eólica permanecen desconectadas en virtud de rendimientos demasiado reducidos de energía. La obtención de energía a partir de la energía del sol es posible en Europa por término medio de aproximadamente 1.700 horas al año, por lo que el rendimiento total anular de energía en instalaciones fotovoltaicas es modesto. Repercuten desfavorablemente para el funcionamiento de instalaciones de fuerza eólica habituales la distribución desfavorable de la frecuencia de la velocidad del viento, las direcciones inconsistentes del viento y en las instalaciones fotovoltaicas el número comparativamente reducido de horas de sol aprovechables.

Se han emprendido diferentes esfuerzos para mejorar el rendimiento de energía en instalaciones de energía eólica. A ellos pertenecen, por ejemplo, la optimización de la geometría de las palas por medio de aletas en ruedas eólica, la elevación de su rendimiento, pero solo en un porcentaje pequeño, la integración de instalaciones de energía eólica pequeñas en construcciones de techo o dispositivos técnicos de la mecánica de fluidos para la intensificación del viento.

Se conoce a partir del documento DE 2914957 A1 (R. H. Illig, 1979) una instalación de energía eólica horizontal, cuyo rotor está realizado con elementos de palas fijas y está encapsulado totalmente en una carcasa, que presenta un sistema de solapas, que permite un ataque de la circulación de las palas de rotor, respectivamente, de una mitad del rotor. De esta manera, se puede realizar el ataque de la circulación del rotor solamente desde dos direcciones preferidas del viento. El encapsulamiento está integrado como carcasa separada en forma de paralelepípedo o siguiendo la forma del tejado en la cima del tejado.

Se conoce a partir del documento AT 393.299 B (M. Rettenbacher, 1985) una instalación de energía eólica, que es atacada por la circulación transversalmente al eje de giro y está realizada con superficies de velas flexibles. La superficie de velas está amarrada fijamente en un lado y está conectada sobre el segundo lado con un larguero transversal en el rotor, que realiza un movimiento circular con el radio R. Durante una rotación del rotor casi se tensa la superficie de velas en este caso una vez (el larguero trasversal se encuentra frente al anclaje fijo de la superficie de velas) o bien se arquea en forma de lazo en el viento. Tres unidades están yuxtapuestas desplazadas en la medida del ángulo de división de 120º a lo largo de un eje de giro común. El rendimiento de la instalación es más bien modesto.

Se conoce a partir del documento DE 19644890 A (R. Huber, 1998) una instalación de energía eólica horizontal integrada en la construcción de aguilón con una instalación de conducción del viento, cuyo rotor está realizado con palas de rotor radiales de superficie lisa rígidas y está integrado en la escotadura del aguilón del tejado, de tal manera que solamente la parte superior del "rotor de rodillos" puede ser atacada por la circulación del viento. El elemento de cubierta sirve como instalación de conducción del viento así como protección de la nieve y de la lluvia.

Se conoce a partir del documento DE 10054815 A (J. Kramer, 2000) una instalación de energía eólica para tejados para la obtención de energía, en la que la rueda eólica, realizada como ventilador de corriente transversal, y el generador son componentes integrales de una cubierta de cima de tejado. Esta cubierta de cima de tejado está constituida por chapas móviles de conducción del viento.

Se conoce a partir del documento EP 1 422 422 A2 (Takahashi, 2002) una instalación de energía eólica a base de un rotor-Darrieus, cuyas palas de rotor rígidas están realizadas con un perfil de las palas, que están realizadas en

forma de bolsa y están abiertas en un lado, para la elevación del rendimiento del viento a bajas velocidades del viento.

Se conoce a partir del documento GB 2396888 A (Mackinnon Calum, 2004) una turbina eólica o bien turbina hidráulica, que es atravesada por la corriente de aire o de agua transversalmente el eje del rotor y está realizada con palas de rotor radiales de superficie lisa. A través de una instalación de conducción de la circulación especial se conduce el medio aire o agua sobre una mitad del rotor, de manera que se puede desplazar el rotor en rotación. El medio de circulación es transportado parcialmente desde la pala del rotor de retorno de nuevo en contra de la dirección de la circulación. En este caso, el rendimiento permanece muy reducido.

Se conoce a partir del documento GB 2440946 B (P. P. Robertson, 2006) una instalación de energía eólica de eje vertical, que se monta sobre el tejado de una casa, que conduce con una instalación especial de conducción de la circulación la corriente de aire afluente hacia la turbina de eje vertical que se encuentra debajo y está provista con una válvula de mariposa para la regulación del caudal de aire, para poder mantener constante el número de revoluciones sobre una amplia gama de velocidad del viento.

Se conoce a partir del documento WO 2008/127751 A (O. Akcasu, 1008) una turbina de alta eficiencia para la utilización de la energía eólica o bien hidráulica, realizada como rotor ciclogiro con palas de rotor formadas aerodinámicamente, que pueden ser articulada asistidas por ordenador alrededor de un eje de articulación paralelo al eje de giro del rotor. De esta manera, se optimiza permanentemente el ángulo de ataque de la pala del rotor durante una revolución completa del rotor en la dirección de la circulación del viento bien de la circulación de agua.

Se conoce a partir del documento US 2009/102197 A1 (T. Alabarte, 2008) una instalación de energía eólica horizontal con geometría de palas rígidas, que está provista con una instalación especial... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Turbina, con un rotor (13, 13) esencialmente cilíndrico con un cuerpo de rotor (2, 3) y con un eje de giro (2) , en la que el rotor está configurado para ser atacado por la circulación en una dirección perpendicular al eje de giro (2) , con varias palas de rotor (1) dispuestas paralelamente al eje de giro (2) en el cuerpo de rotor (2, 3) y con una dirección de regulación para la regulación cíclica de las palas del rotor (1) , que están constituidas por dos secciones (1, 1) pivotables alrededor de un eje de articulación (1a, 1b) paralelo al eje de giro, caracterizada porque la instalación de regulación presenta un primer modo de funcionamiento, en el que las palas del rotor (1) son articuladas en conjunto cíclicamente, así como un segundo modo de funcionamiento, en el que las secciones (1, 1) respectivas de las palas de rotor (1) individuales son pivotadas cíclicamente unas con relación a las otras.

2. Turbina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque las palas del rotor (1) están configuradas como perfiles de aletas, que están divididos en dirección longitudinal, para formar las secciones pivotables (1, 1) .

3. Turbina de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque las palas de rotor presentan un saliente perfilado y porque el otro eje de articulación (1b) de las secciones pivotables (1, 1) está dispuesto en el saliente del perfil.

4. Turbina de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque los perfiles de las aletas de las palas del rotor (1) están configuradas simétricamente y la división de las palas del rotor (1) está prevista en el eje de simetría, de manera que las secciones pivotables (1, 1) están simétricas entre sí.

5. Turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las secciones pivotables (1, 1) se pueden llevar desde una primera posición, en la que están compactas entre sí, hasta una segunda posición, en la que forman una pala.

6. Turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el ángulo de articulación de las secciones (1, 1) entre sí tiene al menos 90º, con preferencia entre 135º y 180º.

7. Turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque está prevista una carcasa de conducción de la circulación, que presenta un embudo de entrada de la circulación curso arriba del rotor (13, 13) y un difusor curso abajo del rotor (13, 13) .

8. Turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque está previsto un dispositivo de regulación de la fuerza centrífuga, que por encima de un número predeterminado de revoluciones del rotor (13, 13) conmuta al primer modo de funcionamiento y por debajo del número predeterminado de revoluciones del rotor (13 13) conmuta al segundo modo de funcionamiento.

9. Turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la instalación de regulación está configurada para pivotar cíclicamente, por una parte, as palas de rotor (1) en conjunto y para pivotar cíclicamente, por otra parte, al mismo tiempo las secciones (1, 1) de las palas del rotor (1) .

10. Instalación de energía eólica con al menos una turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, que está dispuesta sobre el tejado de un edificio, caracterizada porque está previsto al menos un rotor (13, 13) dispuesto con preferencia en la zona de la cima del tejado (11a) del edificio con un eje paralelo a la cima del tejado (11a) .

11. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque el rotor (13, 13) está dispuesto directamente por encima de una instalación solar.

12. Instalación de energía eólica con al menos una turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque está previsto al menos un rotor (13) con un eje vertical.

13. Procedimiento para el funcionamiento de una turbina, en el que un rotor (13, 13) esencialmente cilíndrico con un cuerpo de rotor (2, 3) y con un eje de giro (2) es atacado por la circulación y es atravesado por la circulación transversalmente al eje de giro (2) , en el que varias palas de rotor (1) dispuestas paralelamente al eje de giro (2) en el cuerpo del rotor son reguladas cíclicamente a través de una instalación de regulación, en el que la regulación se realiza, al menos parcialmente, a través de despliegue y plegamiento cíclico de dos secciones (1, 1) que forman las palas del rotor (1) , caracterizado porque en un primer modo de funcionamiento las palas del rotor (1) son pivotadas cíclicamente en conjunto y en un segundo modo de funcionamiento las secciones (1, 1) respectivas de las palas del rotor (1) individuales son pivotadas cíclicamente una con respecto a la otra y porque con preferencia el primer modo de funcionamiento se selecciona a velocidades de ataque de la circulación por encima de un valor límite predeterminado y el segundo modo de funcionamiento se selecciona a velocidades de ataque de la circulación por debajo de un valor límite predeterminado.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque la conmutación entre el primer modo de funcionamiento y el segundo modo de funcionamiento se realiza en función de número de revoluciones del rotor, 8

siendo seleccionado con preferencia el primer modo de funcionamiento con números de revoluciones por encima de un valor límite predeterminado y siendo seleccionado el segundo modo de funcionamiento con números de revoluciones por debajo de un valor límite predeterminado.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque las palas del rotor (1) tanto son 5 reguladas cíclicamente de acuerdo con un campo característico en su inclinación como también son desplegadas y plegadas.

16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque las palas de rotor (1) son desplegadas sobre un ángulo circunferencial, que tiene entre 90º y 170º, con preferencia entre 110º y 150º.

17. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque el rendimiento de 10 energía se eleva a través de calentamiento del medio de circulación y porque el calentamiento se realiza con preferencia conduciendo la corriente de ataque de aire sobre la instalación solar (13)