Un mecanismo de enrollamiento para una turbina de eje vertical.

Un mecanismo de enrollamiento para una vela (2) de una turbina de eje vertical,

caracterizado porque el mecanismo de enrollado comprende:

un primero y segundo largueros de enrollamiento alargados (8, 10) que pueden ser conectados a los primero y segundo bordes (4, 6) de la vela (2);

en donde cada uno de los primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) pueden girar alrededor de su respectivo eje longitudinal de tal manera que, en uso, la rotación del primero y / o segundo larguero de enrollamiento (8, 10) hace que la vela (2) se enrolle o se despliegue.

Un mecanismo de enrollamiento para una turbina de eje vertical Esta invención se refiere a un mecanismo de enrollamiento para una turbina de eje vertical, y en particular, aunque no exclusivamente, para una turbina eólica de eje vertical.

Antecedentes Convencionalmente, las turbinas eólicas comprenden un rotor que tiene un número de aspas de sección transversal de perfil aerodinámico. El rotor está montado de forma giratoria en una torre alrededor de un eje horizontal. Las aspas de perfil aerodinámico reaccionan al paso del viento con un componente de fuerza resultante que actúa para producir la rotación del rotor. La rotación del rotor, se puede utilizar por lo tanto para producir energía útil a partir de la energía cinética del viento.

Este tipo de turbina eólica, conocida como una turbina eólica de eje horizontal (HAWT por sus siglas en inglés) puede generar una potencia significativa, pero presenta una serie de problemas asociados con ella, por ejemplo:

1. Son una solución compleja y por lo tanto de costo relativamente alto

2. Estas turbinas son grandes y las normas de planificación restringen los sitios donde se las puede colocar

3. Las aspas de la turbina son sólidas y sólo pueden adaptarse al viento de velocidad variable mediante la alteración del ángulo de ataque del aspa. Generalmente no pueden operar con altas velocidades de viento y tienen que utilizar el ángulo de ataque para â?poner en forma horizontalâ? las aspas para equilibrar las fuerzas de rotación, y reducir al mínimo la carga del viento sobre la estructura.

4. Pueden necesitar además un mecanismo para hacer girar la turbina de manera que su eje longitudinal esté aproximadamente en ángulo recto con respecto a la dirección del viento con las aspas que se extienden en forma paralela al viento, para minimizar aún más la carga estructural en vientos fuertes.

5. Tienen un enorme impacto visual, lo que puede ser controversial y afectar las decisiones de planificación del lugar.

6. Las aspas y las estructuras de soporte se elaboran con materiales densos de alta resistencia, y se puede generar una tensión y energía cinética considerables en estas partes. Existen por lo tanto, consideraciones importantes sobre la seguridad de funcionamiento.

7. Más críticamente, debido a que las aspas giran de manera que la velocidad de la cuchilla a través del aire es un múltiplo de la velocidad del viento, generan un considerable ruido acústico y el ruido de las instalaciones eólicas a gran escala ha sido reconocida como una molestia significativa para las comunidades locales.

También se conocen turbinas eólicas que giran alrededor de un eje vertical (VAWT por sus siglas en inglés) . Una clase de VAWT se diferencia de una HAWT en que utilizan velas en lugar de las aspas de perfil aerodinámico de HAWT y superar muchos de los problemas asociados con la HAWT. Las velas están alineadas preferiblemente con respecto a la dirección del viento mediante un mecanismo de control, de tal manera que las fuerzas de reacción creadas por el cambio en la cantidad de movimiento del aire en contacto con la superficie de la vela causan un momento de torsión y por lo tanto crean rotación de las velas alrededor del eje vertical.

La publicación internacional WO 02/29248 describe una VAWT que tiene una cantidad de velas montadas en ejes que giran alrededor de un eje vertical central. Cada vela puede girar también por sí misma alrededor del eje y, mediante el uso de un mecanismo de engranaje, se la hace girar a la mitad de la velocidad a la que las velas giran alrededor del eje vertical central.

Para permitir que la turbina se adapte a diferentes condiciones del viento, se proporciona un mecanismo de plegado o enrollamiento que varía la superficie de las velas. El material de la vela se enrolla alrededor del eje y el mecanismo de enrollamiento opera para enrollar o desenrollar (plegar o desplegar) el material de la vela guardada para aumentar o disminuir el área del material de la vela que forma la vela. Tales mecanismos de enrollamiento son vitales ya que permiten que la vela reduzca su superficie cuando la velocidad del viento es alta y así evitar daños a la vela.

Sin embargo, el mecanismo de plegado del estado del arte es perjudicial para la eficiencia de las velas. En particular, el mecanismo de plegado del estado del arte enrolla las velas alrededor de un eje central lo que aumenta

la resistencia pasiva del aire de la vela y por lo tanto reduce su eficiencia. Por otra parte, si el mecanismo de enrollamiento falla, se pueden dejar las velas en una posición desplegada, es decir, la superficie total de la vela queda expuesta al viento. Esto puede dañar la vela y la turbina.

Además, el mecanismo de enrollamiento del estado del arte utiliza un sistema de peso que relaciona directamente la superficie efectiva de la vela con la velocidad de rotación, a través de la variación de las cargas centrífugas aplicadas por los pesos. Aunque proporciona un sistema de autorregulación, este mecanismo puede ser indeseable cuando sea necesario reducir la superficie efectiva de la vela efectiva, incluso cuando la velocidad de rotación sea baja, por ejemplo si se tiene que realizar un mantenimiento.

La presente invención proporciona un mecanismo de enrollamiento mejorado.

Exposición de la invención De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un mecanismo de enrollamiento para una vela de una turbina de eje vertical, comprendiendo el mecanismo de enrollamiento: un primer y un segundo largueros alargados para enrollamiento que pueden acoplarse a los bordes primero y segundo de la vela; donde cada uno de los primero y segundo largueros para enrollamiento pueden girar cada uno alrededor de su respectivo eje longitudinal de tal manera que, en uso, la rotación del primero y / o segundo largueros de enrollamiento hacen que la vela se pliegue o se despliegue.

Cualquiera de los primero y segundo largueros de enrollamiento pueden enrollar totalmente la vela.

El primero y segundo largueros de enrollamiento pueden ser girados por un motor eléctrico. Además, el primero y segundo largueros de enrollamiento pueden ser girados por el motor eléctrico a través de un mecanismo adecuado de engranajes.

El primero y segundo largueros de enrollamiento pueden ser orientados de forma sustancialmente vertical.

El primero y segundo largueros de enrollamiento pueden ser trasladados hacia o apartándose uno del otro en respuesta a la vela que está siendo plegada o desplegada.

El primero y segundo largueros de enrollamiento se pueden acoplar a un brazo extensible de la turbina, a lo largo del cual pueden trasladarse el primero y / o segundo largueros de enrollamiento.

El primero y segundo largueros de enrollamiento pueden ser acoplados cada uno a un elemento viajero que puede trasladarse a lo largo del brazo extensible.

El primero y segundo largueros de enrollamiento pueden ser separados uno del otro.

Los primero y segundo largueros de enrollamiento pueden separarse uno del otro mediante un elemento de tensado alargado, que se coloca bajo tensión y se puede variar la tensión en funcionamiento.

El o cada elemento de tensado puede estar conectado al o a cada elemento viajero.

El o cada elemento de tensado puede comprender una parte elástica.

La parte elástica puede ser una cuerda elástica.

El o cada elemento de tensado puede extenderse desde uno de los primero y segundo largueros de enrollamiento en dirección opuesta a uno de los primero y segundo largueros de enrollamiento, sobre un elemento de guía y regresar al centro del brazo extensible en donde se une el elemento de tensado. Con esta disposición, los largueros de enrollamiento se ven forzados a moverse en forma concertada pero en direcciones opuestas.

El elemento guía puede ser una polea.

El mecanismo de enrollamiento puede comprender además un elemento de regulación de la tensión asociado con el o cada elemento de tensado para cambiar y / o mantener la tensión en el elemento de tensado asociado.

El o cada elemento de regulación de la tensión puede cambiar la distancia entre el primero y segundo extremos del elemento tensor asociado para cambiar la tensión y / o mantener la distancia entre el primero y segundo extremos del elemento de tensado durante el enrollamiento o el despliegue. El o cada elemento de regulación de tensión

puede operar para mantener aproximadamente la misma tensión en el elemento de tensado durante el enrollamiento.

El o cada elemento de regulación de la tensión puede comprender un tornillo de guía que tiene una tuerca y un tornillo.

El elemento de regulación de la tensión del mecanismo... [Seguir leyendo]

1. Un mecanismo de enrollamiento para una vela (2) de una turbina de eje vertical, caracterizado porque el mecanismo de enrollado comprende:

un primero y segundo largueros de enrollamiento alargados (8, 10) que pueden ser conectados a los primero y segundo bordes (4, 6) de la vela (2) ;

en donde cada uno de los primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) pueden girar alrededor de su respectivo eje longitudinal de tal manera que, en uso, la rotación del primero y / o segundo larguero de enrollamiento (8, 10) hace que la vela (2) se enrolle o se despliegue.

2. Un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que cualquiera de los primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) puede enrollar completamente la vela (2) .

3. Un mecanismo de enrollamiento como se reivindica en la reivindicación 1 o 2, en el que los primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) son girados por un motor eléctrico.

4. Un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) están orientados de forma sustancialmente vertical.

5. Un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primero y / o segundo largueros de enrollamiento (8, 10) pueden trasladarse hacia o lejos el uno del otro en respuesta a la vela (2) que está siendo enrollada o desplegada.

6. Un mecanismo de enrollamiento como la reivindicada en la reivindicación 5, en el que los primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) están acoplados a un brazo extensor (34) de la turbina, a lo largo del cual pueden trasladarse los primero y / o segundo largueros de enrollamiento (8, 10) .

7. Un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en las reivindicaciones 5 o 6, en donde el primer y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) están distanciados uno del otro.

8. Un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en la reivindicación 7, en el que el primer y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) están separados uno del otro por un elemento tensor alargado (42) , que se coloca bajo tensión cuando se enrolla la vela (2) .

9. Un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en la reivindicación 8, en donde el o cada elemento de tensado (42) se extiende desde uno de los primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) en una dirección opuesta a la otra de los primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) , sobre un elemento de guía (62) , tal como una polea, y de vuelta hacia el centro del brazo extensor (34) cuando el elemento de tensión (42) está unido.

10. Un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en la reivindicación 8 o 9, que comprende además un elemento de regulación de la tensión asociado con el o con cada elemento de tensión para cambiar y / o mantener la tensión en el elemento tensor asociado (42) , en el que el o cada elemento de regulación de la tensión puede cambiar la distancia entre el primero y segundo extremos del elemento tensor asociado (42) para cambiar la tensión y / o mantener la distancia entre el primer y segundo extremos del elemento tensor (42) durante el enrollamiento o despliegue para mantener aproximadamente la misma tensión en el elemento tensor (42) .

11. Un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde el o cada elemento de tensado (42) se conecta a los primero y / o segundo largueros de enrollamiento (8, 10) a través de un elemento de engranaje alargado (44) ;

el o cada elemento de engranaje 44 se extiende desde uno de los primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) en una dirección opuesta a la otra del primer y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) , sobre un elemento de guía móvil (64) , tal como una polea, acoplada al elemento tensor (42) y de nuevo hacia un extremo opuesto del brazo extensor (34) cuando el elemento de engranaje (44) está unido, de manera que el movimiento del larguero de enrollamiento (8, 10) provoca un movimiento reducido del elemento móvil de guía (64) .

12. Un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11, en donde el primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) pueden ser transferidos y en donde el primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) están acoplados, por ejemplo mediante un elemento de conexión alargado (66) , de tal manera que el movimiento de uno de los primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) provoca el movimiento del otro de los primero y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) en una dirección opuesta.

13. Un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el enrollado y desenrollado de la vela (2) es controlado por un controlador central, y la vela (2) es completamente enrollada si se pierde la comunicación con el controlador central.

14. Un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un sensor para detectar la posición del primer y segundo largueros de enrollamiento (8, 10) .

15. Una turbina de eje vertical, tal como una turbina eólica, que comprende un mecanismo de enrollamiento como el reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.