Rotor de diámetro variable, comprendiendo: - un cubo (2) con un árbol;

- unos álabes del rotor (1), montados en dicho cubo (2), en el que cada uno de dichos álabes del rotor (1) comprende una parte del álabe radialmente interior, la cual es radialmente estacionaria, y una parte del álabe radialmente exterior (6), la cual está montada radialmente de manera móvil en dicha parte del álabe radialmente interior; en cada uno de dichos álabes del rotor (1), un mecanismo nivelador de tornillo (7, 8) dispuesto en su interior, incluyendo dicho mecanismo nivelador de tornillo un nivelador de tornillo (8) instalado en dicha parte del álabe radialmente interior y una tuerca (7) conectada con dicha parte del álabe radialmente exterior (6), cooperando dicha tuerca (7) con dicho nivelador de tornillo (8) para desplazar radialmente la parte del álabe radialmente exterior (6) con respecto a la parte del álabe radialmente interior; y - un sistema de almacenaje de la energía, que incluye un acumulador de gas comprimido (18), comprendiendo dicho acumulador de gas comprimido un volumen de gas y un pistón (19) para la compresión y la expansión de dicho volumen de gas a presión, incluyendo dicho sistema de almacenaje de energía adicionalmente medios para la conversión de un movimiento radial de dicha parte del álabe radialmente exterior (6) en un movimiento del pistón (19) de dicho acumulador de gas comprimido (18) y viceversa, estando instalado dicho acumulador de gas comprimido (18) en dicho árbol

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere en general al campo de los rotores de diámetro variable, tal como se utilizan, por ejemplo, en la aviación. La aplicación de los rotores de este tipo es también posible en las instalaciones de energía eólica, en vehículos de transporte de agua o siempre que deba ser utilizado un rotor de diámetro variable.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA

Son muy conocidas las aeronaves de despegue y aterrizaje vertical (VTOL). Algunos tipos de tales aeronaves despegan y aterrizan en el "modo helicóptero" con sus ejes propulsores orientados sustancialmente verticalmente. Durante la transferencia al modo de vuelo de crucero, los ejes propulsores son girados gradualmente a una posición sustancialmente horizontal. Las aeronaves de despegue y aterrizaje vertical con rotores de diámetro fijo sufren la desventaja de una velocidad limitada en el modo de vuelo de crucero y fuerzas centrífugas altas que actúan sobre los álabes del rotor.

Las patentes US nº 5.642.982 y US nº 5.735.670 revelan aeronaves de despegue y aterrizaje vertical con rotores de diámetro variable. El último documento describe una aeronave con un rotor de diámetro variable que comprende un cubo provisto de álabes del rotor montados en el mismo en el que cada álabe del rotor comprende una parte del álabe radialmente interior, la cual es radialmente estacionaria, y una parte del álabe radialmente exterior, la cual está montada de forma radialmente móvil en dicha parte del álabe radialmente interior. En cada uno de los álabes del rotor, está previsto un mecanismo nivelador de tornillo para el desplazamiento de la parte del álabe radialmente exterior con respecto a la parte del álabe radialmente interior. El mecanismo de cambio de diámetro incluye, en particular, un engranaje cónico de entrada, el cual acciona un engranaje cónico de salida por álabe. Los engranajes cónicos de salida están acoplados a los niveladores de tornillo (en ese caso tornillos de bolas) de los respectivos álabes del rotor. Cuando el nivelador de tornillo es girado alrededor de su eje longitudinal, las tuercas instaladas en las partes del álabe radialmente exteriores y con ellas las propias partes del álabe se hace que se desplacen radialmente hacia dentro o hacia fuera, dependiendo del sentido de giro del nivelador de tornillo.

Durante el funcionamiento del rotor, grandes fuerzas centrífugas actúan sobre los álabes del rotor. Por consiguiente, para desplazar las partes exteriores de los álabes del rotor hacia dentro, se tienen que superar cargas elevadas. Adicionalmente, con la creciente velocidad del rotor, la fricción entre los niveladores de tornillo y las tuercas correspondientes aumenta. Las altas cargas que el mecanismo nivelador de tornillo tiene que superar son potencialmente perjudiciales para la seguridad de la aeronave.

Para reducir este problema, se ha propuesto un rotor de diámetro variable, en el cual las partes exteriores telescópicas de los álabes del rotor son radialmente móviles por medio de un mecanismo nivelador de tornillo y en el que cada álabe está equipado con mecanismos adicionales para compensar, por lo menos parcialmente, las fuerzas centrífugas que actúan sobre el mecanismo nivelador de tornillo. Este mecanismo adicional comprende un cilindro hidráulico colocado en cada álabe, un acumulador neumático-hidráulico colocado en el cubo y una disposición de polea y cable. El acumulador neumático-hidráulico está dividido por un pistón móvil en un primer volumen que contiene un fluido hidráulico y un segundo volumen que contiene gas a presión. El volumen con el fluido hidráulico está conectado de forma fluida al cilindro hidráulico. El cilindro hidráulico está fijado en un larguero de la parte del álabe radialmente interior entre un primer bloque de poleas sostenido por el larguero y un segundo bloque de poleas sostenido por el pistón del cilindro hidráulico. Un cable que presenta su primer extremo fijado a la parte del álabe radialmente exterior y su segundo extremo fijado a la parte del álabe radialmente interior está guiado sobre los bloques de poleas, de tal modo que cuando la parte del álabe exterior se desplaza hacia fuera, el cable fuerza a los bloques de poleas más cerca juntos y de ese modo desplaza el pistón del cilindro hidráulico. A su vez, el fluido hidráulico fluye dentro del acumulador neumático-hidráulico, en el cual el gas a presión es comprimido adicionalmente y almacena el trabajo mecánico del movimiento de la parte del álabe exterior.

Un problema con este rotor de diámetro variable es que el mecanismo para la compensación de las fuerzas centrífugas incrementa el peso de los álabes del rotor, lo cual no es deseable. Además, la integración de los mecanismos de este tipo en el interior de los álabes es difícil debido a las limitaciones del diseño.

PROBLEMA TÉCNICO

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de compensación de las fuerzas centrífugas, que no tengan las desventajas anteriormente mencionadas. Este objetivo se consigue en un rotor de diámetro variable, tal como se reivindica en la reivindicación 1.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN

Un rotor de diámetro variable con mecanismo de compensación de las fuerzas centrífugas (por ejemplo para una aeronave o una instalación de energía eólica) comprende un cubo con un árbol y unos álabes del rotor montados en el cubo, en el que cada uno de los álabes del rotor comprende una parte del álabe radialmente interior, la cual es radialmente estacionaria, y una parte del álabe radialmente exterior, la cual está montada radialmente móvil en la parte del álabe radialmente interior. En cada uno de los álabes del rotor, un mecanismo nivelador de tornillo instalado en su interior incluye un nivelador de tornillo instalado en la parte del álabe radialmente interior y una tuerca conectada con la parte del álabe radialmente exterior, cooperando la tuerca con el nivelador de tornillo para desplazar radialmente la parte del álabe radialmente exterior con respecto a la parte del álabe radialmente interior. El rotor según la invención además comprende un sistema de almacenaje de la energía, que incluye un acumulador de gas comprimido. El acumulador de gas comprimido comprende un volumen de gas y un pistón para la compresión y la expansión del volumen de gas a presión. El sistema de almacenaje de energía incluye también unos medios para la conversión de un movimiento radial de la parte del álabe radialmente exterior en un movimiento del pistón del acumulador de gas comprimido y viceversa, el acumulador de gas comprimido estando instalado en el árbol del rotor, preferentemente directamente en el árbol. Cada álabe del rotor preferentemente contiene un larguero telescópico, que comprende una parte del larguero radialmente interior y una parte del larguero radialmente exterior, la cual está montado de forma telescópica en la parte del larguero radialmente interior y a la cual está fijada la parte del álabe radialmente exterior.

**(Ver fórmula)**

Se debe observar que, en el presente contexto, un "mecanismo nivelador de tornillo" designa un dispositivo mecánico para la transformación del movimiento giratorio (de un árbol roscado, el "nivelador de tornillo") en un movimiento lineal (de la tuerca). Por lo tanto, un mecanismo de tornillo de bolas se considera que es un caso especial de un mecanismo nivelador de tornillo, en el que la tuerca está equipada con rodamientos de bolas y el árbol roscado forma un anillo de rodadura en espiral para los rodamientos de bolas.

La presente invención tiene la ventaja de que el peso de los álabes del rotor es reducido, puesto que no contienen el acumulador de gas comprimido. Puesto que la ubicación del acumulador es en el árbol del rotor, el momento de inercia es también inferior que en el rotor convencional descrito antes en este documento.

El volumen de gas está conectado preferentemente de forma fluida con un recipiente de gas comprimido.

Según una forma de realización preferida de la invención, el acumulador de gas comprimido es un acumulador neumático-hidráulico y los medios para la conversión del movimiento radial de la parte del álabe radialmente exterior en el movimiento del pistón comprende un cilindro hidráulico conectado hidráulicamente al acumulador neumático-hidráulico y una disposición de polea y cable. La disposición de polea y cable está configurada, de tal modo que convierte un movimiento lineal radial de la parte del álabe radialmente exterior en un movimiento de un... [Seguir leyendo]

1. Rotor de diámetro variable, comprendiendo:

- un cubo (2) con un árbol;

- unos álabes del rotor (1), montados en dicho cubo (2), en el que cada uno de dichos álabes del rotor (1) comprende una parte del álabe radialmente interior, la cual es radialmente estacionaria, y una parte del álabe radialmente exterior (6), la cual está montada radialmente de manera móvil en dicha parte del álabe radialmente interior; en cada uno de dichos álabes del rotor (1), un mecanismo nivelador de tornillo (7, 8) dispuesto en su interior, incluyendo dicho mecanismo nivelador de tornillo un nivelador de tornillo (8) instalado en dicha parte del álabe radialmente interior y una tuerca (7) conectada con dicha parte del álabe radialmente exterior (6), cooperando dicha tuerca (7) con dicho nivelador de tornillo (8) para desplazar radialmente la parte del álabe radialmente exterior (6) con respecto a la parte del álabe radialmente interior; y

- un sistema de almacenaje de la energía, que incluye un acumulador de gas comprimido (18), comprendiendo dicho acumulador de gas comprimido un volumen de gas y un pistón (19) para la compresión y la expansión de dicho volumen de gas a presión, incluyendo dicho sistema de almacenaje de energía adicionalmente medios para la conversión de un movimiento radial de dicha parte del álabe radialmente exterior (6) en un movimiento del pistón (19) de dicho acumulador de gas comprimido (18) y viceversa, estando instalado dicho acumulador de gas comprimido (18) en dicho árbol.

2. Rotor de diámetro variable según la reivindicación 1, en el que dicho volumen de gas está conectado de forma fluida con un recipiente de gas comprimido.

3. Rotor de diámetro variable según la reivindicación 1, en el que dicho acumulador de gas comprimido (18) es un acumulador neumático-hidráulico y en el que dichos medios para la conversión del movimiento radial de dicha parte del álabe radialmente exterior en el movimiento del pistón comprende un cilindro hidráulico (10) hidráulicamente conectado a dicho acumulador neumático-hidráulico (18) y una disposición de polea y cable (11, 12, 14, 15), configurada para la conversión de un movimiento radial de dicha parte del álabe radialmente exterior (6) en un movimiento de un pistón (13) de dicho cilindro hidráulico (10) y viceversa, en el que dicho cilindro hidráulico (10) está instalado además en dicho árbol.

4. Rotor de diámetro variable de la reivindicación 3, en el que dicho acumulador neumático-hidráulico (18) está dividido en una primera cámara y una segunda cámara por el pistón (19) de dicho acumulador neumático-hidráulico (18), estando hidráulicamente conectada dicha primera cámara con el cilindro hidráulico (10) y definiendo dicha segunda cámara dicho volumen del gas a presión.

5. Rotor de diámetro variable según la reivindicación 3 ó 4, en el que dicho acumulador neumático-hidráulico (18) comprende un resorte en dicha segunda cámara, siendo comprimible dicho resorte por el movimiento del pistón (19) de dicho acumulador neumático-hidráulico (18).

6. Rotor de diámetro variable según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que dicha disposición de polea y cable (11, 12, 14, 15) comprende un cable (14), estando provisto dicho cable de un primer extremo fijado a dicha parte del álabe radialmente exterior (6) y un segundo extremo fijado a dicho cubo (2) y un bloque de poleas (12) sobre el cual es guiado dicho cable, estando fijado dicho bloque de poleas (12) al pistón de dicho cilindro hidráulico (10).

7. Aeronave que comprende un rotor de diámetro variable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Turbina eólica que comprende un rotor de diámetro variable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a

6.