Dispositivo cinemático y generador de energía que lo comprende.

Dispositivo cinemático y generador de energía que lo comprende.



Dispositivo cinemático que comprende:

- una entrada de eje;

- un conversor del movimiento de giro del eje en movimiento alternativo;

- una masa conectada al elemento de movimiento alternativo del conversor del movimiento de giro del eje en movimiento alternativo;

- una segunda masa; y

- un mecanismo interconector que conecta la primera masa y la segunda masa del tipo que convierten un movimiento en dirección lineal de la primera masa en un movimiento en dirección lineal y sentido opuesto en la segunda masa;

siendo la relación de masas entre la primera masa y la segunda masa tal, que provocan sobre el mecanismo interconector una acción de igual valor y sentido opuesto en el que el mecanismo interconector comprende un conjunto de barras rígidas articuladas entre sí.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201131744.

Solicitante: GUZMAN PORRAS, ANTONIO.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: GUZMAN PORRAS,ANTONIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B66C1/06 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B66 ELEVACION; LEVANTAMIENTO; REMOLCADO.B66C GRUAS Y PUENTES-GRUA; ELEMENTOS O DISPOSITIVOS DE TOMA DE CARGA PARA GRUAS, PUENTES GRUA, CABRESTANTES, CABRIAS O POLIPASTOS (mecanismos de enroscadura de cuerda, de cable o de cadena, dispositivos de frenado o de parada de su uso B66D; adaptados especialmente para los reactores nucleares G21). › B66C 1/00 Elementos o dispositivos de toma de carga fijados a los mecanismos de subida, bajada o arrastre de las grúas o adaptados para ser utilizados con estos mecanismos y transmitir los esfuerzos a los objetos o grupos de objetos (medios para unir cables o cuerdas F16G 11/00). › electromagnéticos.
  • B66C1/24 B66C 1/00 […] › Organos unitarios que enganchan la carga por un solo lado.
  • F16H21/32 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16H TRANSMISIONES.F16H 21/00 Transmisiones que no implican esencialmente nada más que varillas o palancas con o sin deslizadoras (F16H 23/00 tiene prioridad). › con órganos suplementarios implicando únicamente palancas o brazos giratorios.
  • F16H33/02 F16H […] › F16H 33/00 Transmisiones basadas en la acumulación y liberación repetida de la energía. › Transmisiones rotativas con acumuladores mecánicos, p. ej. pesos, resortes, volantes, conectados de una manera intermitente.
  • F16H33/20 F16H 33/00 […] › para convertir un movimiento rotativo en movimiento alternativo u oscilante, esencialmente por inercia.
Dispositivo cinemático y generador de energía que lo comprende.

Fragmento de la descripción:

La presente invención hace referencia a un dispositivo cinemático.

Más en particular, hace referencia a un dispositivo cinemático que permite la transmisión de un movimiento de giro de un eje de un movimiento alternativo o de un movimiento de giro de un eje distinto, en general, paralelo al eje de entrada, permitiendo la variación de la velocidad de ciclo con conservación del trabajo.

En una realización especialmente preferente, la presente invención hace' referencia a un generador de energía eléctrica, del tipo de inducción magnética que utiliza el movimiento lineal causado por el dispositivo

cinemático anteriormente descrito para realizar la

generación de la energía.

Es ampliamente conocida en la técnica la

teoría electromagnética y los avances en dicho campo

obtenidos por Faraday y Lenz según los cuales se puede obtener energía eléctrica a partir de la energía proveniente de campos magnéticos en imanes permanentes o electroimanes. Sus estudios establecen que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera y cuya polaridad depende del sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa.

Es decir, no es suficiente con disponer un imán y una superficie conductora, sino que se hace necesario disponer de un movimiento, lo más adecuado posible, para la generación de corriente eléctrica aplicando esta teoría.

Actualmente los sistemas de generación comprenden motores de rotación en los que se hace girar un imán permanente para generar electricidad sobre un devanado que, en adelante, llamaremos inducido. Alternativamente, se puede hacer rotar el inducido dejando el imán fijo obteniendo resultados similares.

Además, son conocidos generadores de energía eléctrica cuya generación se realiza a través del movimiento lineal generado por un conversor de un movimiento de giro de un eje de un movimiento alternativo.

El documento ES2347637 da a conocer un conversor de movimiento de giro de un eje en movimiento lineal alternativo y el documento ES2351648 da a conocer un generador de energía en el que la generación se realiza utilizando un dispositivo cinemático similar.

Es ampliamente ventajosa la utilización de un generador que realice un movimiento lineal ya que se puede prescindir de algunos elementos mecánicos (como correas, engranajes, etc.) que, además de ser la causa de la mayoría de los fallos en este tipo de dispositivos debido a su desgaste, son críticos en cuanto a su mantenimiento y presentan pérdidas no despreciables.

Uno de los inconvenientes de la utilización de los generadores de energía eléctrica a partir de un movimiento lineal alternativo conocidos es que estos generadores comprenden un par de masas interconectadas mediante un sistema de poleas y cables, correas, cadenas

o cualquier otro material maleable. Cuando se requiere que estos sistemas funcionen a alta velocidad, los elementos maleables tienden a estirarse y cuando se

realiza una fuerza en sentido contrario a su estiramiento se producen saltos de las masas haciendo que el sistema sea incontrolable y pueden producirse daños en la estructura o rotura de estos elementos.

En consecuencia, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un modo novedoso y alternativo de la transmisión de movimiento, que presenta menos pérdidas en la transmisión, un mantenimiento sencillo y que permite trabajar a velocidades mayores que los dispositivos de la técnica.

Más en particular, la presente invención se refiere a un dispositivo cinemático que comprende:

- una entrada de eje;

- un conversor del movimiento de giro del eje en movimiento alternativo;

- una masa conectada al elemento de movimiento alternativo del conversor del movimiento de giro del eje en movimiento alternativo;

- una segunda masa; y

- un mecanismo interconector que conecta la primera masa y la segunda masa del tipo que convierten un movimiento en dirección lineal de la primera masa en un movimiento en dirección lineal y sentido opuesto en la segunda masa;

siendo la relación de masas entre la primera masa y la segunda masa tal, que provocan sobre el mecanismo interconector una acción de igual valor y sentido opuesto en el que el mecanismo interconector comprende un conjunto de barras rígidas articuladas entre sí.

Preferentemente, al menos una de las barras articuladas se encuentra conectada a un punto fijo respecto a las masas. Es decir, una disposición

comparable a un polipasto obteniendo, en consecuencia, una ganancia mecánica.

Más preferentemente, el mecanismo interconector comprende un primer elemento basculante al que se fijan dos de las barras articuladas provenientes de cada una de las masas de manera tal que el basculado del elemento ocasiona un movimiento lineal en las masas. En una realización particular, el dispositivo comprende, además, una estructura que soporta el mecanismo y lo une a los conversores de movimiento. El mecanismo interconector comprende un segundo elemento basculante unido a una de las masas estando dicho elemento basculante unido, a su vez, a dos barras articuladas, uniéndose una de ellas a la estructura y la otra al primer elemento basculante.

Aún más preferentemente, el material de cada una de las barras tiene un módulo de Young mayor que 5GPa. Esto garantiza que las barras tienen una rigidez suficiente para obtener una frecuencia de movimiento lineal alternativo mayor que en el caso de elementos maleables o elásticos ya que se evita una elongación o una compresión de los componentes del mecanismo que dificultarían el control del movimiento de las masas.

De manera especialmente preferente, el conversor del movimiento de giro de eje en un movimiento alternativo comprende un cigüeñal y al menos un conjunto de camisa-pistón.

En una realización particular, el dispositivo comprende, además,

- un segundo conversor del movimiento lineal alternativo de la segunda masa en un movimiento de giro;

- una salida de eje que proporciona un movimiento

rotacional en el citado eje.

Preferentemente, el conversor del movimiento

lineal alternativo de la segunda masa en un movimiento de giro comprende al menos un conjunto de camisa-pistón conectado a un eje cigüeñal.

Alternativamente, el dispositivo comprende guías para guiar las masas en un movimiento lineal, preferentemente, dispuestas en su estructura.

Más preferentemente, la relación de la primera y la segunda masa es igual a la ganancia mecánica del mecanismo garantizando así el equilibrio del sistema y requiriendo un torque mínimo en el eje rotacional de entrada para generar un movimiento lineal alternativo en el sistema.

Adicionalmente, la presente invención hace referencia a un generador de energía eléctrica del tipo de inducción electromagnética que comprende:

-un elemento magnético;

-un elemento conductor de electricidad; y

-un dispositivo cinemático del tipo anteriormente descrito

en el que el elemento magnético y el elemento conductor de electricidad son móviles entre sí de manera lineal alternativa caracterizado porque el movimiento lineal alternativo lo realiza el dispositivo cinemático encontrándose el elemento conductor de electricidad o el elemento magnético unido a al menos una de las masas del dispositivo cinemático.

Preferentemente, en el generador se dispone al menos un elemento conductor en al menos una de las masas y un elemento magnético fijo en la estructura del elemento de movimiento alternativo de manera tal que se

obtiene un movimiento lineal alternativo del elemento magnético respecto al elemento conductor.

Más preferentemente, el elemento magnético es un electroimán.

Aún más preferentemente, el elemento conductor de electricidad comprende uno ó más devanados. Dichos devanados podrían estar dispuestos de forma tal que la energía obtenida es corriente alterna pudiendo, a su vez, esta energía ser energía trifásica.

En una realización especialmente preferente, el generador comprende un dispositivo de adecuación de la señal de salida pudiendo ser este dispositivo de adecuación de salida un filtro, un rectificador o una combinación entre ambos.

En una realización particular, dicho generador se puede disponer de modo que a la entrada de eje se conecta un eje de rotación de las ruedas o cuerpo cilíndrico de un vehículo o ferrocarril obteniendo así energía eléctrica...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo cinemático que comprende:

- una entrada de eje;

- un conversor del movimiento de giro del eje en movimiento alternativo;

- una masa conectada al elemento de movimiento alternativo del conversor del movimiento de giro del eje en movimiento alternativo;

- una segunda masa; y

- un mecanismo interconector que conecta la primera masa y la segunda masa del tipo que convierten un movimiento en dirección lineal de la primera masa en un movimiento en dirección lineal y sentido opuesto en la segunda masa;

siendo la relación de masas entre la primera masa y la segunda masa tal, que provocan sobre el mecanismo interconector una acción de igual valor y sentido opuesto caracterizado porque el mecanismo interconector comprende un conjunto de barras rígidas articuladas entre sí.

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una de las barras articuladas se encuentra conectada a un punto fijo respecto a las masas obteniendo así una ganancia mecánica.

3. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el mecanismo interconector comprende un primer elemento basculante al que se fijan dos de las barras articuladas provenientes de cada una de las masas de manera tal que el basculado del elemento ocasiona un movimiento lineal en las masas.

4. Dispositivo, según la reivindicación 3, caracterizado porque dispositivo comprende una estructura que soporta el mecanismo y aguanta los conversores de movimiento y el mecanismo interconector comprende un segundo elemento basculante unido a una de las masas estando dicho elemento basculante unido, a su vez, a dos barras articuladas uniéndose uno de ellos a la estructura y el otro al primer elemento basculante.

5. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de cada una de las barras tiene un módulo de Young mayor que 5GPa.

6. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho conversor del movimiento de giro de eje en un movimiento alternativo comprende un cigüeñal y al menos un conjunto de camisa-pistón.

7. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende, además,

- un segundo conversor del movimiento lineal alternativo de la segunda masa en un movimiento de giro;

- una salida de eje.

8. Dispositivo, según la reivindicación 7, caracterizado porque el conversor del movimiento lineal alternativo de la segunda masa en un movimiento de giro comprende al menos un conjunto de camisa-pistón conectado a un eje cigüeñal.

9. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende guías para guiar las masas en un movimiento lineal.

10. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la relación de la primera y la segunda masa es igual a la ganancia mecánica del mecanismo.

11. Generador de energía eléctrica del tipo de inducción electromagnética que comprende: -un elemento magnético; -un elemento conductor de electricidad; y -un dispositivo cinemático, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10,

en el que el elemento magnético y el elemento conductor de electricidad son móviles entre sí de manera lineal alternativa caracterizado porque el movimiento lineal alternativo lo realiza el dispositivo cinemático encontrándose el elemento conductor de electricidad o el elemento magnético unido a al menos una de las masas del dispositivo cinemático.

12. Generador, según la reivindicación 11, caracterizado porque se dispone al menos un elemento conductor en al menos una de las masas y un elemento magnético fij o en la estructura del elemento de movimiento alternativo de manera tal que se obtiene un movimiento lineal alternativo del elemento magnético respecto al elemento conductor.

13. Generador, según cualquiera de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque el elemento magnético es un electroimán.

14. Generador, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque el elemento conductor de electricidad comprende un devanado.

15. Generador, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque comprende más de un devanado.

16. Generador, según la reivindicación 15, caracterizado porque los devanados están dispuestos de forma tal que la energía obtenida es corriente alterna.

17. Generador, según la reivindicación 16,

caracterizado porque los devanados se disponen de forma tal que se obtiene corriente alterna trifásica.

18. Generador, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizado porque comprende un dispositivo de adecuación de la señal de salida.

19. Generador, según la reivindicación 18, caracterizado porque dicho dispositivo de adecuación de la señal de salida comprende un filtro.

20. Generador, según cualquiera de las reivindicaciones 18 ó 19, caracterizado porque dicho

dispositivo de adecuación de la señal de salida comprende un rectificador.

21. Generador, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 20, caracterizado porque a la entrada de eje se conecta un eje de rotación de las

ruedas o cuerpo cilíndrico de un vehículo o ferrocarril.

123 143 2

141 124

Fig.1


 

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