Aerogenerador de eje vertical.

El aerogenerador, siendo del tipo de los que incorporan palas dotadas de medios para regular su oposición al paso del aire,

centra sus características en que dichas palas están asociadas a rotores independientes, que se relacionan con el eje principal de giro asociado al alternador a partir de una transmisión en la que el piñón asociado a dicho eje principal gira solidariamente en el sentido de giro del eje, pero es libre en el sentido contrario, de manera que la ausencia o menor intensidad de viento a diferentes alturas no haga frenar al aerogenerador. De acuerdo con otra característica de la invención, dicho eje no es monopieza, sino que está dividido en varios tramos, unidos por cabezales basculantes, lo que permite corregir las oscilaciones propias de la torre.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un aerogenerador de eje vertical, que ha sido especialmente concebido para satisfacer de una manera simple, eficaz y respetuosa al máximo con el entorno y el medio ambiente, la creciente demanda de energía eléctrica.

El objeto de la invención es proporcionar un aerogenerador de eje vertical, con un alto rendimiento energético.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la actualidad los aerogeneradores de eje vertical para la producción de electricidad a partir de la energía eólica, se caracterizan por la escasa productividad y complejidad.

En sus distintas versiones los generadores de eje vertical conocidos se constituyen a partir de una torre principal anclada a la base y provista de sus correspondientes rotores que trasmiten el movimiento generado a un eje vertical y este a un alternador con interposición de una caja multiplicadora.

Este tipo de dispositivos presentan varios inconvenientes siendo el principal la escasa productividad debido a que la supt!rficie de contacto con el viento de este tipo de palas es muy limitada y no se ha compensado la limitaciones de longitud que tienen con incremento de superficie usando altura.

Tratando de obviar esta problemática, es conocido el modelo de utilidad 1 063 482, en el que se describe un aerogenerador de eje vertical, constituido a partir de dos torres telescópicas, cuyas palas se materializan en palas abatibles de manera que estas son susceptibles de disponerse perpendicularmente a la dirección del viento o paralelamente al mismo, de manera que se defina un sentido de giro para el dispositivo, y que el par de giro que ejerce el viento sobre las palas no se vea fmnado por el esfuerzo que

dicho viento ejerce sobre las palas diametralmente opuestas.

Si bien mediante esta estructuración s, e consIgue aumentar el rendimiento de este tipo de aerogeneradores, el mismo sigue siendo bastante limitado, con lo que seria deseable disponer de un aerogenerador con un rendimiento mayor.

Paralelamente, en este tipo de aerogeneradores el conjunto de las palas es solidario a un eje común, de manera que, e:n los casos en los que el viento sopla con distinta intensidad en función de la altura, esto provoca una reducción del rendimiento, ya que las palas que se ven sometidas a una mayor fuerza del viento se ven frenadas al tener que mover a las otras palas situadas a diferentes alturas en las que la fuerza del viento es menor.

Otro problema que presentan este tipo de aerogeneradores es la generación de vibraciones y oscilaciones por la propia configuración de los mismos, así como la generación de impulsos violentos debidos a vientos racheados.

Finalmente, tambien cabe destacar el hecho de que si bien algunos de estos aerogeneradores disponen de sistemas de frenado, los mismos necesitan una gran energía para llevar a cabo d.icho frenado, debido al esfuerzo que genera el propio viento sobre las palas.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El aerogenerad.or de eje vertical que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en todos y cada uno de los aspectos comentados.

Para ello, el aerogenerador de la invención parte de una estructura soporte, tubular, que se dispone verticalmente, por cuyo interior se introduce el correspondiente cableado, de manera que dicha estructura soporte se remata inferiormente en una base de fijación a la correspondiente cimentación.

Esta estructura soporte tiene un carácter modular, en orden a adaptar el aerogenerador a diferentes alturas o dimensiones para el mismo, sin mas que unir diferentes tramos, los cuales se relacionan entre si a partir de un cabezal basculante.

En cualquier caso, en cada tramo de la misma, se incluirán los elementos captadores y transmisores de em~rgía, presentando un funcionamiento independiente entre si para cada tramo.

De forma mas concreta, el aerogenerador, como es convencional, incluirá un alternador y su complementaria caja multiplicadora, asociada a un eje común, el cual esta constituido a partir de varios tramos que se enlazan entre si mediante cabezales basculantes, lo que permite corregir cualquier movimiento de cimbreo de la torre haciendo posible que la transmisión pueda trabajar con cualquier curvatura, e incluso en zig-zag.

Esta transmisión en vez de relacionarse de forma directa con las palas del aerogenerador, como es convencional, recibe la fuerza a través de un piñón de tipo bicicleta, es decir, que gira solidario con el eje en un sentido, mientras que en el otro juega libremente, que se relaciona con la correspondiente cadena o correa con un segundo piñón solidario al rotor, al que están asociadas las palas, de manera que, con esta especial estructuración se permite que, aunque uno de los rotores no se encuentre girando, debido a la falta de viento a una determinada altura, este no frene a la transmisión, la cual girará libremente, movida por otros rotores.

Así pues, la transmisión recibe y suma la fuera que los distintos tramos van aportando por medio de los respectivos piñones, permitiendo aprovechar la fuerza del viento al máximo, indistintamente de la altura a la que su intensidad sea máxima, si bien el tramo situado a dicha altura será realmente el que inicie el giro de la transmisión.

Dado que el eje de la transmisión se sitúa internamente al correspondiente tramo de la estructura, mientras que cada rotor se sitúa exteriormente y concéntricamente a la misma, se ha previsto que dicho tramo incorpore una ventana a nivel del comentado piñón, a través del que emerge la cadena de distribución, habiéndose previsto que inferi~r y superiormente a dicha ventana el tramo incluya una pareja de valonas o plataformas circulares entre las que se establece un eje auxiliar asociado al (:omplementario piñón de la transmisión anteriormente mencionado.

Opcionalmente, podría instalarse un juego de piñones con

capacidad de cambios automáticos de velocidad, mientras que la cadena transmisora podría ser guiada por un espadín.

Entre estas dos plataformas se aloman adicionalmente distintos aparatos electrónicos así como tomas de electricidad e hidráulicos.

Sobre la plataforma superior se establece el citado rotor, el cual es susceptible de girar sobre la misma, incorporando en correspondencia con su base una corona dentada, que engrana en un piñón asociado al eje auxiliar anteriormente comentado.

En la parte superior de dicho rotor se aloja el freno de disco yel receptor de la catenaria a través del cual se obtüme energía eléctrica del sistema para poder actuar sobre el control de las palas, tal y como se explica a continuación.

Las palas se materializan esencialmentel:!n un marco rectangular, en cuyo seno se establecen una pluralidad de lamas, orientables selectivamente mediante el empleo de electroimanes, controlados por un circuito lógico.

En el momento de máxima apertura las lamas chocan con un tope móvil, una pieza metálica convertida en electroimán . En principio solo es un tope móvil que facilita el retomo de las citadas lamas para que cierren, pero también es un regulador de velocidad y frenada ya que cuando queremos que la velocidad de la máquina disminuya solo tenemos que dejar activo el electroimán para que retenga las lamas que quedan siempre en posición de apertura.

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Con ello se consigue que frenen con la misma fuerza del viento ya que la resistencia en el retorno es igual al empuje en el ataque. Para frenar completamente un tramo solo hay que activar los frenos hidráulicos.

Este sistema de funcionamiento-parada, permite gobernar a voluntad, de forma independiente, todos los cuerpos que se hayan montado, regulando por tanto la fuerza de toda la máquina según las necesidades especificas de cada caso.

Opcionalmente el dispositivo podría trabajar también con lamas horizontales sin que ello afecte a la esencia de la invención.

De hecho la naturaleza del rotor con transmisión indirecta es posible que permita el uso de palas convencionales correctamente redimensionadas o cualquier otra que exista en el mercado.

Finalmente, cabe destacar que, el último tramo, el...

1a._ Aerogenerador de eje vertical, que siendo del tipo de los que incorporan un eje vertical, asociado a un alternador mediante la correspondiente transmisión, eje que esta asociado igualmente a una serie de palas dotadas de medios para regular su oposición al paso del aire, caracterizado porque está constituido a partir de una base (1) Y una serie de tramos (2) , todos ellos tubulares, en cuyo seno se a.loja un eje principal (3) , asociado al alternador, con la especial particularidad de que dicho eje se divide en tantos sectores como tramos (2) participen en el aerogenerador, de manera que los mismos se unen entre si a través de un cabezal basculante, habiéndose previsto que en cada tramo del eje principal (3) sea susceptible de desplazarse angularmente un rotor (4) concéntrico a este y al que estan asociadas las palas (15) , con la particularidad de que el movimiento angular del rotor se transmite al eje principal (3) a través de un eje auxiliar (5) , asociado al tramo (2) , sobre el que engrana el propio rotor (4) , eje auxiliar (5) que se relaciona con el eje principal (3) por medio de una pareja de piñones (6-6') y una cadena (7) , habiéndose previsto que el piñón (6) asociado al eje principal (3) sea de tipo "bicicleta", es decir que se desplaza solidario al eje en un sentido de giro, mientras que en el contrario permanece libre.

2a. Aerogenerador de eje vertical, según reivindicación la, caracterizado porque cada tramo (2) , en cuyo seno juega el eje principal (3) incorpora una ventana (8) a través de la que sale]a cadena (7) , que queda enmarcada entre una pareja de plataformas circulares (9-9') en correspondencia con su extremidad inferior, entre las que se dispone el eje auxiliar (5) , el cual se remata superiormente sobre la plataforma circular superior (9) en un tercer piñón (10) , que, engrana con una rueda dentada (11) que es solidaria al rotor (4) .

3a._ Aerogenerador de eje vertical, s, egún reivindicación la, caracterizado porque entre las platafonnas circulares (9-9') se establece una carcasa protectora (12) , incluyendo escotillas de acceso a las diferentes partes del aerogenerador.

4a._ Aerogenerador de eje vertical, según reivindicación la, caracterizado porque el dispositivo se remata en un anillo hueco donde se alojan los rodamientos que sirven de soporte y anclaje a una barra estabilizadora, asociada a un amortiguador.

5a._ Aerogenerador de eje vertical, según reivindicación la, caracterizado porque las palas (15) se materializan en un marco rectangular, en cuyo seno se establecen una pluralidad de lamas (16) , orientables selectivamente mediante el empleo de electroimanes, controlados por un circuito lógico.

6a._ Aerogenerador de eje vertical, sc:!gún reivindicación 1a, caracterizado porque en la parte superior del rotor (4) se aloja un freno de disco (13-13') , receptor de la catenaria (14) a través del cual se obtiene energía eléctrica del sistema para poder actuar sobre d control de las palas.

7a._ Aerogenerador de eje vertical, según reivindicación la, caracterizado porque tanto la pieza base (1) como los tramos (2) están constituido a partir de una estructura tubular modular, obtenida a partir de tubos concéntricos rellenos en su interior de poliuretano u otro aislante.