ES2315091B1 - DEVICE FOR THE GENERATION OF ELECTRICAL ENERGY FROM A FLUID. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de un fluido, preferentemente a partir del viento, de los que comprenden un rotor giratorio y un estátor, comprendiendo el dispositivo dos cuerpos tubulares, uno interior y otro exterior, esencialmente cilíndricos y de diferente tamaño, coaxialmente dispuestos, estando el cuerpo tubular interior, que constituye el rotor del dispositivo, montado con capacidad de giro en el interior del cuerpo tubular exterior, que constituye el estátor del dispositivo. El cuerpo tubular interior aloja en su interior una serie de palas solidarias del citado cuerpo tubular interior, destinadas a transmitir al rotor un movimiento de giro alrededor de su eje longitudinal cuando el viento atraviesa longitudinalmente el cuerpo tubular interior.Power generation device electric from a fluid, preferably from wind, of which they comprise a rotating rotor and a stator, the device comprising two tubular bodies, one inside and another exterior, essentially cylindrical and of different size, coaxially arranged, the inner tubular body being, which constitutes the rotor of the device, mounted with turning capacity inside the outer tubular body, which constitutes the device stator. The inner tubular body houses in its inside a series of solidarity blades of said tubular body inside, intended to transmit a rotating movement to the rotor around its longitudinal axis when the wind passes through longitudinally the inner tubular body.
Description
Dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de un fluido.Power generation device electric from a fluid.
La presente invención se refiere a un dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de un fluido, tal como aire, agua o similares y preferentemente a partir del viento.The present invention relates to a device for generating electricity from a fluid, such as air, water or the like and preferably from of the wind.
Como es sabido, las fuentes de energía renovables o alternativas no consumen un recurso finito como un combustible fósil o una sustancia radioactiva y además, en general, causan menos impactos ambientales.As is known, energy sources renewable or alternatives do not consume a finite resource as a fossil fuel or a radioactive substance and also, in general, cause less environmental impacts.
La fuerza del viento se ha utilizado desde hace mucho tiempo para bombear agua o moler grano entre otras tareas que requieren energía. En la actualidad, sofisticados aerogeneradores se usan para generar electricidad a partir de la fuerza del viento, especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras o carenas montañosas.The force of the wind has been used for long time to pump water or grind grain among other tasks that They require energy. Today, sophisticated wind turbines they are used to generate electricity from the force of the wind, especially in areas exposed to frequent winds, such as areas coastal or mountainous carenas.
Tal es así que la energía eólica está actualmente en auge y es considerada, entre las energías renovables, como la que mayor probabilidad tiene de llegar a ser una alternativa real a las fuentes de energía no renovables como el petróleo, el gas o el carbón.Such is the case that wind energy is currently booming and is considered, among the energies renewable, such as the one most likely to become a real alternative to non-renewable energy sources such as Oil, gas or coal.
La conversión de la energía eólica en energía eléctrica se lleva a cabo mediante aerogeneradores, cuyas instalaciones actuales para la producción de energía eléctrica a partir del viento ocupan grandes extensiones de terreno no siempre alejadas de los centros urbanos. Estos aerogeneradores están constituidos generalmente por una gran torre en cuya parte más elevada se sitúa la denominada góndola, en cuyo interior se ubica un generador eléctrico. El rotor del generador está acoplado a través de un multiplicador a un eje de giro del aerogenerador, el cual está provisto de al menos tres palas de grandes dimensiones que son impulsadas por la fuerza del viento provocando su giro alrededor del eje del aerogenerador. Las grandes dimensiones de la torre y las palas comportan ciertos inconvenientes en cuanto a su fabricación y posterior instalación se refiere. Además, este tipo de aerogeneradores requieren de una velocidad mínima del viento para poder ser operativos y, al mismo tiempo, deben detenerse cuando la velocidad del viento supera un valor predeterminado ya que la alta velocidad de giro de las palas podría dañar los componentes del aerogenerador. Con objeto de intentar solventar parte de estos inconvenientes existen actualmente distintas soluciones aplicables a aerogeneradores convencionales como por ejemplo la instalación de un freno que disminuya la velocidad de giro de las citadas palas cuando es necesario, o en otros casos, la instalación de palas orientables capaces de poder girar respecto de su eje longitudinal para regular la superficie de incidencia con el viento. Aun así, estas soluciones, además de ser complejas, comportan un encarecimiento de los componentes y requieren de un proceso todavía más complejo para su instalación.The conversion of wind energy into energy Electric is carried out by wind turbines, whose current facilities for the production of electric power to from the wind they occupy large areas of land not always away from urban centers. These wind turbines are generally constituted by a large tower in whose part more elevated is called the gondola, whose interior is located an electric generator The generator rotor is coupled to through a multiplier to an axis of rotation of the wind turbine, the which is provided with at least three large blades that they are driven by the force of the wind causing their turn around the axis of the wind turbine. The large dimensions of the tower and shovels have certain drawbacks in terms of their Manufacturing and subsequent installation is concerned. In addition, this type of wind turbines require a minimum wind speed to to be operational and, at the same time, must stop when the wind speed exceeds a predetermined value since the high speed of rotation of the blades could damage the components of the wind turbine In order to try to solve part of these drawbacks there are currently different solutions applicable to conventional wind turbines such as the installation of a brake that decreases the speed of rotation of said blades when necessary, or in other cases, the installation of blades adjustable capable of being able to rotate with respect to its longitudinal axis to regulate the area of incidence with the wind. Even so, These solutions, besides being complex, involve a more expensive components and require a process yet more complex for installation.
Por otro lado, las palas que forman la turbina del aerogenerador están sujetas a un cubo o eje de rotación, en uno de sus extremos, y quedan libres en su extremo opuesto. Entre otros inconvenientes, este tipo de instalaciones comportan perturbaciones debidas a las vibraciones, que a su vez también generan ruido y, debido a las dimensiones de las palas y a la altura de las torres que soportan las turbinas, se produce un impacto visual considerable.On the other hand, the blades that form the turbine of the wind turbine are subject to a hub or axis of rotation, in one from their ends, and remain free at their opposite end. Among others inconveniences, this type of facilities involve disturbances due to vibrations, which in turn also generate noise and, due to the dimensions of the blades and the height of the towers that support the turbines, a visual impact occurs considerable.
Con objeto de intentar solventar en parte alguno de estos inconvenientes, en el documento US2004/0061337 se describe un dispositivo de turbina para viento que comprende un par de láminas de superficie externas y un par de láminas helicoidales interiores, apoyadas para la rotación dentro de una estructura de jaula protectora de seguridad, que puede ser montado en vertical, horizontal u otras posiciones alineadas operacionales. Con este dispositivo se alcanza un abanico mayor de velocidades de trabajo pero no es posible reducir las dimensiones de los aerogeneradores convencionales. Además, este dispositivo requiere todavía de elementos de conversión de energía complicados como engranajes, correas y/o similares para transmitir el movimiento rotatorio de las láminas a un alternador.In order to try to solve anywhere of these drawbacks, document US2004 / 0061337 describes a wind turbine device comprising a pair of external surface sheets and a pair of helical sheets interiors, supported for rotation within a structure of protective safety cage, which can be mounted vertically, horizontal or other operational aligned positions. With this device reaches a greater range of working speeds but it is not possible to reduce the dimensions of the wind turbines conventional. In addition, this device still requires complicated energy conversion elements like gears, belts and / or the like to transmit the rotational movement of the blades to an alternator.
Se hace notar pues, la falta de un dispositivo capaz de generar energía eléctrica a partir de energía eólica que sea de menor tamaño que los dispositivos conocidos y que pueda trabajar en un rango mayor de velocidades, mejorándose la eficiencia total de los dispositivos conocidos, pudiéndose instalar en lugares en los que la frecuencia del viento sea menor que en los lugares actualmente utilizados, generalmente en las carenas de grupos montañosos visibles desde mucha distancia, reduciéndose en gran medida el impacto visual de los aerogeneradores convencionales.It is noted then, the lack of a device capable of generating electrical energy from wind energy that be smaller than known devices and can work in a greater range of speeds, improving efficiency Total known devices, being able to install in places in which the wind frequency is lower than in places currently used, usually in group carenas mountainous visible from a long distance, reducing greatly measure the visual impact of conventional wind turbines.
Con objeto de aportar una solución a los problemas planteados, se da a conocer un dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de un fluido, tal como aire, y preferentemente a partir del viento, de los que comprenden un rotor giratorio y un estator.In order to provide a solution to problems raised, a device for the electric power generation from a fluid, such as air, and preferably from the wind, of those that comprise a rotating rotor and a stator.
En esencia, el dispositivo se caracteriza porque comprende dos cuerpos tubulares, uno interior y otro exterior, esencialmente cilíndricos y de diferente tamaño, coaxialmente dispuestos, estando el cuerpo tubular interior, que constituye el rotor del dispositivo, montado con capacidad de giro en el interior del cuerpo tubular exterior, que constituye el estator del dispositivo; porque el cuerpo tubular interior aloja en su interior una serie de palas, solidarias del citado cuerpo tubular interior, destinadas a transmitir al rotor un movimiento de giro alrededor de su eje longitudinal cuando el viento atraviesa longitudinalmente el cuerpo tubular interior; y porque el mismo cuerpo tubular interior está provisto en su cara exterior de una pluralidad de inductores.In essence, the device is characterized because It comprises two tubular bodies, one inside and one outside, essentially cylindrical and of different size, coaxially arranged, the inner tubular body being, which constitutes the device rotor, mounted with turning capacity inside of the outer tubular body, which constitutes the stator of the device; because the inner tubular body houses inside a series of blades, in solidarity with the said inner tubular body, intended to transmit to the rotor a turning movement around its longitudinal axis when the wind longitudinally crosses the inner tubular body; and because the same inner tubular body it is provided on its outer face with a plurality of inductors
Según otra característica de la invención, el cuerpo tubular interior aloja en su interior un primer juego de palas, denominadas principales o impulsoras, siendo cada pala de configuración esencialmente triangular uno de cuyos lados está unido a la cara interior del cuerpo tubular interior a lo largo de toda su longitud e inclinado respecto de su generatriz, con lo que dos de sus vértices quedan dispuestos en las respectivas embocaduras anterior y posterior del cuerpo tubular interior, estando su otro vértice dispuesto sobre el eje longitudinal de dicho cuerpo tubular interior.According to another feature of the invention, the inner tubular body houses inside a first set of shovels, called principal or driving, each blade being essentially triangular configuration one of whose sides is attached to the inner face of the inner tubular body throughout its length and inclined with respect to its generatrix, with which two of their vertices are arranged in the respective mouths anterior and posterior of the inner tubular body, its other being vertex arranged on the longitudinal axis of said tubular body inside.
De acuerdo con otra característica de la invención, las palas principales o impulsoras son helicoidales.According to another feature of the invention, the main or driving blades are helical.
El dispositivo según la invención, se caracteriza además porque dos de los vértices de las palas principales o impulsoras están dispuestos en la embocadura posterior del cuerpo tubular interior.The device according to the invention is further characterized because two of the vertices of the blades main or driving are arranged at the mouth posterior of the inner tubular body.
Según otra característica del dispositivo de la invención, el número de palas principales o impulsoras que aloja el cuerpo tubular interior es de al menos tres.According to another feature of the device of the invention, the number of main or driving blades that houses the Inner tubular body is at least three.
Según otra característica de la invención, el dispositivo comprende unos medios de soporte para un eje de giro, dispuesto centrado en el interior del cuerpo tubular interior, el cual está unido a dicho cuerpo tubular interior mediante un segundo juego de palas, denominadas palas aceleradoras, dispuestas en la porción central del cuerpo tubular interior, que se extienden desde el eje de giro hasta la cara interna del cuerpo tubular interior, uniéndolos a ambos.According to another feature of the invention, the device comprises support means for a rotation axis, arranged centered inside the inner tubular body, the which is attached to said inner tubular body by a second set of blades, called accelerator blades, arranged in the central portion of the inner tubular body, which extend from the axis of rotation to the inner face of the inner tubular body, joining them both.
De acuerdo con otra característica de la invención, el segundo juego de palas está comprendido entre 3 a 6 palas aceleradoras, helicoidales y de superficie reglada desarrollada, curvadas en contra del sentido de giro del cuerpo tubular interior. Según una variante constructiva, las palas principales también están unidas al eje de giro por el vértice de dichas palas dispuesto sobre el eje longitudinal del cuerpo tubular interior.According to another feature of the invention, the second set of blades is between 3 to 6 throttle, helical and surface regulated blades developed, curved against the direction of rotation of the body inner tubular According to a constructive variant, the blades main are also attached to the axis of rotation by the vertex of said blades arranged on the longitudinal axis of the tubular body inside.
El dispositivo según la invención, se caracteriza además porque el cuerpo tubular interior aloja en su interior un tercer juego de palas, denominadas palas compresoras, dispuestas próximas a la embocadura anterior de dicho cuerpo tubular interior, unidas solidariamente al eje de giro y que se extienden radialmente.The device according to the invention is further characterized because the inner tubular body houses in its inside a third set of blades, called compressor blades, arranged next to the anterior mouth of said tubular body inside, joined in solidarity with the axis of rotation and extending radially
Otra característica del dispositivo de la invención consiste en que el tercer juego de palas comprende entre 3 a 6 palas compresoras de contorno triangular cuya anchura disminuye a medida que se alejan del eje de giro y cuyas superficies están ligeramente curvadas en contra de la dirección de giro del eje de giro y por ende del cuerpo tubular interior.Another feature of the device invention is that the third set of blades comprises 3 to 6 triangular contour compressor blades whose width decreases as they move away from the axis of rotation and whose surfaces are slightly curved against the direction of rotation of the axis of rotation and therefore of the inner tubular body.
Según otra característica de la invención, los medios de soporte están constituidos por una primera y una segunda estructuras de soporte del eje dispuestas en la embocadura anterior y posterior, respectivamente, del cuerpo tubular exterior, que comprenden un alojamiento central adaptado para la sustentación de uno de los extremos del eje de giro del cuerpo tubular interior y de una serie de extensiones radiales que vinculan el citado alojamiento con el cuerpo tubular exterior.According to another feature of the invention, the support means are constituted by a first and a second axle support structures arranged in the anterior mouth and posterior, respectively, of the outer tubular body, which they comprise a central housing adapted for the support of one of the ends of the axis of rotation of the inner tubular body and of a series of radial extensions that link the aforementioned accommodation with the outer tubular body.
Otro aspecto destacable del dispositivo objeto de la invención es que los extremos de las extensiones radiales están unidos firmemente al cuerpo tubular exterior.Another remarkable aspect of the object device of the invention is that the ends of the radial extensions They are firmly attached to the outer tubular body.
Según una variante de la invención, el cuerpo tubular exterior está montado con capacidad de giro alrededor de su eje longitudinal y los cuerpos tubulares interior y exterior están acoplados mecánicamente mediante un juego de engranajes epicicloidal, de modo que el movimiento de giro en un sentido del cuerpo tubular interior se trasmite, en sentido contrario, al cuerpo tubular exterior.According to a variant of the invention, the body outer tubular is mounted with the ability to turn around its longitudinal axis and the inner and outer tubular bodies are mechanically coupled through a gear set epicyclic, so that the turning movement in a sense of Inner tubular body is transmitted, in the opposite direction, to the outer tubular body.
De un modo preferente, el cuerpo tubular interior está provisto en sus extremos de sendos anillos dentados exteriores y el cuerpo tubular exterior está provisto en sus extremos de sendos anillos dentados interiores en correspondencia con los del cuerpo tubular interior, unidos mediante engranajes satélites locos, de eje de giro rígido. Según otra característica de la invención, los inductores del cuerpo tubular interior son imanes permanentes, longitudinalmente dispuestos y regularmente distribuidos en la cara exterior del cuerpo tubular interior.Preferably, the tubular body inside is provided at its ends with two toothed rings outer and the outer tubular body is provided in its ends of two internal toothed rings in correspondence with those of the inner tubular body, connected by gears Crazy satellites, rigid shaft rotation. According to another feature of the invention, the inductors of the inner tubular body are permanent magnets, longitudinally arranged and regularly distributed on the outer face of the inner tubular body.
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, diferentes variantes para un dispositivo según la invención. En dichos dibujos:The attached drawings illustrate, by way of non-limiting example, different variants for a device according to the invention. In these drawings:
las Figs. 1a y 1b son sendas representaciones, en perspectiva, de una primera variante del dispositivo según la invención;Figs. 1a and 1b are two representations, in perspective, of a first variant of the device according to the invention;
la Fig. 2a es una vista en perspectiva de una pala principal del dispositivo de la Fig. 1a, junto con el eje de giro del cuerpo tubular interior;Fig. 2a is a perspective view of a main blade of the device of Fig. 1a, together with the axis of rotation of the inner tubular body;
la Fig. 2b es una vista en perspectiva del juego de palas aceleradoras del dispositivo de la Fig. 1a, también junto con el eje de giro del cuerpo tubular interior;Fig. 2b is a perspective view of the game of accelerator blades of the device of Fig. 1a, also together with the axis of rotation of the inner tubular body;
la Fig. 2c es una vista en perspectiva del juego de palas compresoras del dispositivo de la Fig. 1a, junto con el eje de giro del cuerpo tubular interior;Fig. 2c is a perspective view of the game of compressor blades of the device of Fig. 1a, together with the axis of rotation of the inner tubular body;
la Fig. 3 es una vista en perspectiva de los medios de soporte del eje de giro del cuerpo tubular interior unidos firmemente al cuerpo tubular exterior del dispositivo de la Fig. 1; yFig. 3 is a perspective view of the pivot shaft support means of the inner tubular body firmly attached to the outer tubular body of the device of the Fig. 1; Y
la Fig. 4 es una vista en perspectiva de los medios de soporte del eje de giro del cuerpo tubular interior, estando el cuerpo tubular exterior montado con capacidad de giro alrededor de su eje longitudinal, todo ello según otra variante del dispositivo.Fig. 4 is a perspective view of the means for supporting the axis of rotation of the inner tubular body, the outer tubular body being mounted with turning capacity around its longitudinal axis, all according to another variant of the device.
Tal y como se representa en las Figs. 1a y 1b, el dispositivo 1 para la generación de energía eléctrica según la invención comprende de un modo en si conocido un rotor 20 giratorio y un estator 30, aunque a diferencia de los dispositivos convencionales, el rotor 20 está adaptado para que el fluido, en este caso el aire, pueda atravesarlo longitudinalmente provocando el giro del rotor 20 alrededor de su eje longitudinal 31.As depicted in Figs. 1a and 1b, device 1 for generating electricity according to the invention comprises in a known manner a rotating rotor 20 and a stator 30, although unlike devices conventional, the rotor 20 is adapted so that the fluid, in this case the air, can cross it longitudinally causing the rotation of the rotor 20 around its longitudinal axis 31.
El dispositivo 1 comprende dos cuerpos tubulares 2 y 3 cilíndricos, uno interior y otro exterior, de diferente tamaño y coaxialmente dispuestos. El cuerpo tubular interior 2, que es el de menor tamaño, está montado con capacidad de giro alrededor de un correspondiente eje de giro 5, tal y como se explicará en detalle más adelante, en el interior del cuerpo tubular exterior 3 y constituye el rotor 20 de un alternador eléctrico. De un modo complementario, el cuerpo tubular exterior 3 de mayor tamaño y que envuelve al cuerpo tubular interior 2, constituye el estator 30 del alternador eléctrico.The device 1 comprises two tubular bodies 2 and 3 cylindrical, one inside and one outside, of different Size and coaxially arranged. The inner tubular body 2, which It is the smallest, it is mounted with turning capacity around of a corresponding axis of rotation 5, as will be explained in detail below, inside the outer tubular body 3 and constitutes the rotor 20 of an electric alternator. In a manner complementary, the outer tubular body 3 of larger size and that Wraps the inner tubular body 2, constitutes the stator 30 of the electric alternator
En las Figs. 1a y 1b, se representa una pluralidad de inductores 22 provistos en la cara exterior del mismo cuerpo tubular interior 2, con lo que el cuerpo tubular interior 2 hace de rotor del dispositivo 1. Estos inductores 22 del cuerpo tubular interior 2 son imanes permanentes desprovistos de bobinados, longitudinalmente dispuestos y regularmente distribuidos en la cara exterior del cuerpo tubular interior 2, de modo que se consigue un buen equilibrio de giro. A su vez, el estator 30 del dispositivo 1 es un estator de bobinas magnéticas, las cuales quedan dispuestas adyacentes al contorno del rotor 20, que constituyen el circuito de inducidos del dispositivo 1.In Figs. 1a and 1b, a plurality of inductors 22 provided on the outer face thereof inner tubular body 2, whereby the inner tubular body 2 acts as a rotor for device 1. These inductors 22 of the body Inner tubular 2 are permanent magnets devoid of wound, longitudinally arranged and regularly distributed on the outer face of the inner tubular body 2, so that it Get a good swing balance. In turn, stator 30 of device 1 is a stator of magnetic coils, which remain arranged adjacent to the contour of the rotor 20, which constitute the armature circuit of device 1.
En las Figs. 1a y 1b se aprecia que el cuerpo tubular interior 2 aloja en su interior tres juegos de palas distintos, que giran con el cuerpo tubular interior 2. Estas palas 21, 23 y 24 están destinadas a transmitir directamente al rotor 20 del dispositivo 1 un movimiento de giro alrededor de su eje longitudinal 31 cuando una corriente de aire o viento atraviesa longitudinalmente el cuerpo tubular interior 2, desde su embocadura anterior 10 hasta su embocadura posterior 11.In Figs. 1a and 1b it is appreciated that the body tubular interior 2 houses inside three sets of blades different, which rotate with the inner tubular body 2. These blades 21, 23 and 24 are intended to transmit directly to rotor 20 of the device 1 a turning movement around its axis longitudinal 31 when a current of air or wind crosses longitudinally the inner tubular body 2, from its mouth anterior 10 until its posterior mouth 11.
En concreto, el dispositivo 1 de las Figs. 1a y 1b comprende un primer juego de palas constituido por seis palas principales o impulsoras 21; un segundo juego de palas constituido por tres palas compresoras 23; y un tercer juego de palas constituido por tres palas aceleradoras 24.In particular, device 1 of Figs. 1st and 1b comprises a first set of blades consisting of six blades main or driving 21; a second set of shovels constituted by three compressor blades 23; and a third set of shovels consisting of three accelerator blades 24.
En la Fig. 2a se ha representado en detalle una pala principal o impulsora 21 junto con el eje de giro 5 del cuerpo tubular interior 2. Tal y como puede apreciarse la pala 21 es de configuración triangular y está unida por uno de sus lados a la cara interior del cuerpo tubular interior 2 (no representado) a lo largo de toda su longitud e inclinada respecto de su generatriz, con lo que dos de los vértices de la pala 21 quedan dispuestos en las respectivas embocaduras anterior 10 y posterior 11 del cuerpo tubular interior 2, estando su otro vértice dispuesto unido al eje de giro 5 en su extremo posterior. La pala 21 es de sección transversal curva y el dispositivo 1 está provisto de seis palas análogas y distribuidas equidistantes.In Fig. 2a a detail has been shown main or driving blade 21 together with the axis of rotation 5 of the body inner tubular 2. As can be seen the blade 21 is of triangular configuration and is joined by one of its sides to the face inside of the inner tubular body 2 (not shown) along of its entire length and inclined with respect to its generatrix, with that two of the vertices of the blade 21 are arranged in the respective mouths anterior 10 and posterior 11 of the body inner tubular 2, its other vertex arranged attached to the axis Turn 5 at its rear end. Shovel 21 is sectional transverse curve and device 1 is provided with six blades similar and distributed equidistant.
Ventajosamente, este tipo de palas conjuntamente con la configuración tubular del dispositivo 1 permiten obtener una distribución del peso del conjunto mejor repartida a lo largo de su perímetro exterior de giro que proporciona un mayor momento de inercia a una velocidad y pesos predeterminados, mejorándose así entre otros el rendimiento de los dispositivos actualmente conocidos.Advantageously, these types of blades together with the tubular configuration of the device 1 they allow to obtain a distribution of the best distributed weight throughout its outer perimeter of rotation that provides a greater moment of inertia at a predetermined speed and weights, thus improving among others the performance of the devices currently known.
En la Fig. 2b se ha representado en detalle un segundo juego de palas constituido por tres palas aceleradoras 24 junto con el eje de giro 5 del cuerpo tubular interior 2 (no representado). Cada una de las palas aceleradoras 24 es de sección transversal plana, está dispuestas en la porción central del cuerpo tubular interior 2 y se extiende desde el eje de giro 5 hasta la superficie interna de dicho cuerpo tubular interior 2 uniéndolos a ambos. Las palas aceleradoras 24, que configuran superficies regladas desarrolladas, son helicoidales y al mismo tiempo están curvadas en contra del sentido de giro del cuerpo tubular interior 2 alrededor del eje de giro 5. Por lo que respecta al avance de la hélice, en el ejemplo de la Fig. 2b, las palas 24 están torsionadas de modo que sus extremos opuestos quedan dispuestos a 45º uno respecto del otro.In Fig. 2b a detail has been shown second set of blades consisting of three accelerator blades 24 together with the axis of rotation 5 of the inner tubular body 2 (no represented). Each of the accelerator blades 24 is sectional transverse flat, is arranged in the central portion of the body tubular inner 2 and extends from the axis of rotation 5 to the inner surface of said inner tubular body 2 joining them to both of them. The accelerator blades 24, which configure surfaces developed rulers, are helical and at the same time are curved against the direction of rotation of the inner tubular body 2 around the axis of rotation 5. As regards the advance of the propeller, in the example of Fig. 2b, the blades 24 are twisted so that its opposite ends are arranged at 45º one Regarding the other.
Estas palas aceleradoras 24 están destinadas a aumentar la velocidad del aire en el caso de que las corrientes de aire sean de baja velocidad, aumentando la presión que ejerce el aire acelerado contra las palas principales o impulsoras 21, pudiéndose aprovechar estas corrientes de aire.These accelerator blades 24 are intended for increase the air velocity in the event that the currents of air are low speed, increasing the pressure exerted by the accelerated air against the main or driving blades 21, being able to take advantage of these air currents.
En la Fig. 2c se ha representado en detalle un tercer juego de palas constituido por tres palas compresoras 23 junto con el eje de giro 5 del cuerpo tubular interior 2 (no representado). Las palas compresoras 23 están dispuestas próximas al extremo anterior del eje de giro 5 al que permanecen unidas por uno de sus respectivos extremos. Cada una de las palas compresoras 23 es de sección transversal curva, de contorno triangular, cuya anchura disminuye a medida que se aleja del eje de giro 5. Al igual que las palas aceleradoras 24, las palas compresoras 23 están curvadas en contra del sentido de giro del cuerpo tubular interior 2 alrededor del eje de giro 5.In Fig. 2c a detail has been shown third set of blades consisting of three compressor blades 23 together with the axis of rotation 5 of the inner tubular body 2 (no represented). The compressor blades 23 are arranged close to the front end of the axis of rotation 5 to which they remain joined by one of their respective extremes. Each of the compressor blades 23 It is of curved cross-section, of triangular contour, whose width decreases as you move away from the axis of rotation 5. Like that the accelerator blades 24, the compressor blades 23 are curved against the direction of rotation of the inner tubular body 2 around the axis of rotation 5.
Según se observa en las Figs. 1a y 1b, el juego de palas aceleradoras 24 está montado sobre el eje de giro 5 angularmente desplazado respecto del juego de palas compresoras 23, con lo que las palas aceleradoras 24 y las palas compresoras 23 no están alineadas en la dirección del eje de giro 5.As seen in Figs. 1a and 1b, the game of throttle blades 24 is mounted on the axis of rotation 5 angularly offset from the set of compressor blades 23, whereby accelerator blades 24 and compressor blades 23 do not are aligned in the direction of the axis of rotation 5.
En combinación, las palas compresoras 23 centrifugan el fluido desde el centro hacia la pared del cuerpo tubular interior 2, de modo que el espacio libre que deja el fluido desplazado es ocupado por más fluido produciéndose una compresión del éste contra la pared del cuerpo tubular interior 2, siempre que el fluido sea susceptible de ello.In combination, the compressor blades 23 centrifuge the fluid from the center to the body wall inner tubular 2, so that the free space left by the fluid displaced is occupied by more fluid producing compression of the latter against the wall of the inner tubular body 2, provided that The fluid is susceptible to it.
Las palas aceleradoras 24 acentúan el efecto de las palas compresoras 23, acelerando la velocidad del fluido centrifugado. La torsión de las palas aceleradoras antes descrita es importante y permite disminuir el rozamiento de estas palas con el fluido. Por este motivo, la torsión de las palas aceleradoras 24 es progresiva desde el eje de giro 5 hasta la pared interna del cuerpo tubular interior 2 ya que la velocidad tangencial de giro de las palas aumenta a mayor distancia del eje de giro 5, aumentando a su vez el rozamiento con el fluido.The accelerator blades 24 accentuate the effect of the compressor blades 23, accelerating the speed of the fluid centrifuged The torsion of the accelerator blades described above It is important and allows to reduce the friction of these blades with the fluid For this reason, the torsion of the accelerator blades 24 it is progressive from the axis of rotation 5 to the inner wall of the inner tubular body 2 since the tangential turning speed of the blades increases at a greater distance from the axis of rotation 5, increasing to turn the friction with the fluid.
Por otro lado, el dispositivo 1 de las Figs. 1a y 1b también comprende unos medios de soporte 4 para el eje de giro 5, dispuesto coincidente con el eje longitudinal 31 del cuerpo tubular interior 2.On the other hand, device 1 of Figs. 1st and 1b also comprises support means 4 for the axis of rotation 5, arranged coincident with the longitudinal axis 31 of the body inner tubular 2.
Tal y como se representa en la Fig. 3, los medios de soporte 4 del dispositivo 1 están constituidos por una primera y una segunda estructuras de soporte 4a y 4b del eje dispuestas en la embocadura anterior 10 y posterior 11, respectivamente, del cuerpo tubular exterior 3. Estas estructuras de soporte 4a y 4b comprenden un alojamiento 4c central adaptado para la sujeción, con capacidad de giro, de uno de los extremos del eje de giro 5 del cuerpo tubular interior 2 y tres extensiones radiales 4d que vinculan el citado alojamiento 4c con el cuerpo tubular exterior 3. Como se puede apreciar en esta Fig. 3, los extremos de las extensiones radiales 4d están unidos firmemente al cuerpo tubular exterior 3. Si bien en la variante representada en las Figs. 1a y 1b el conjunto formado por los cuerpos tubulares interior 2 y exterior 3 está montado sobre un soporte giratorio 18, que permite girar el conjunto alrededor de un eje vertical y orientar la embocadura anterior 10 del dispositivo 1 en la dirección óptima para aprovechar la fuerza del viento, el cuerpo tubular exterior 3 está impedido de giro alrededor del eje longitudinal 31, por que las estructuras de soporte 4a y 4b unidas a él también están impedidas de giro alrededor del citado eje longitudinal 31.As depicted in Fig. 3, the support means 4 of the device 1 are constituted by a first and second support structures 4a and 4b of the shaft arranged in the anterior opening 10 and posterior 11, respectively, of the outer tubular body 3. These structures of support 4a and 4b comprise an adapted central housing 4c for holding, with turning capacity, one of the ends of the axis of rotation 5 of the inner tubular body 2 and three extensions 4d radials linking said housing 4c with the body outer tubular 3. As can be seen in this Fig. 3, the 4d radial extension ends are firmly attached to the outer tubular body 3. While in the variant represented in Figs. 1a and 1b the set formed by the tubular bodies interior 2 and exterior 3 is mounted on a rotating support 18, which allows the assembly to rotate around a vertical axis and orient the anterior mouth 10 of the device 1 in the optimal direction to take advantage of the force of the wind, the body outer tubular 3 is prevented from turning around the axis longitudinal 31, because the support structures 4a and 4b joined to him also they are prevented from turning around the mentioned axis longitudinal 31.
Los alojamientos 4c están provistos de unos medios de rodadura que permiten el giro libre del eje de giro 5 apoyado por sus extremos en dichos alojamientos 4c, de modo que el cuerpo tubular interior 2, unido al eje de giro 5 mediante las palas principales o impulsoras 21 y las palas aceleradoras 24, puede a su vez girar libremente en el interior del cuerpo tubular exterior 3.The 4c accommodations are provided with about rolling means that allow free rotation of the axis of rotation 5 supported by its ends in said housings 4c, so that the inner tubular body 2, attached to the axis of rotation 5 by the blades main or driving 21 and throttle blades 24, can at your turn freely inside the outer tubular body 3.
A diferencia que el dispositivo 1 representado en la Fig. 3, en la variante representada en la Fig. 4, los cuerpos tubulares interior 2 y exterior 3 están acoplados mecánicamente mediante un juego de engranajes epicicloidal, estando el cuerpo tubular exterior 3 montado con capacidad de giro alrededor del eje longitudinal 31. El cuerpo tubular interior 2 está provisto en sus extremos de sendos anillos dentados exteriores 12 y el cuerpo tubular exterior 3 está provisto en sus extremos de sendos anillos dentados interiores 13 en correspondencia con los del cuerpo tubular interior 2, unidos mediante engranajes satélites locos 14, de eje de giro rígido, con lo que el movimiento de giro del cuerpo tubular interior 2 en un sentido (tal como indica la flecha A de la Fig. 4) se transmite mediante los citados engranajes satélite locos 14 al cuerpo tubular exterior 3, el cual girará en sentido opuesto (tal como indica la flecha B).Unlike the device 1 represented in Fig. 3, in the variant shown in Fig. 4, the bodies tubular inner 2 and outer 3 are mechanically coupled by an epicyclic gear set, the body being outer tubular 3 mounted with turning capacity around the shaft longitudinal 31. The inner tubular body 2 is provided in its ends of two outer toothed rings 12 and the body outer tubular 3 is provided at its ends with two rings internal teeth 13 in correspondence with those of the tubular body interior 2, connected by crazy satellite gears 14, shaft of rigid rotation, with which the turning movement of the tubular body interior 2 in one direction (as indicated by arrow A in Fig. 4) it is transmitted by the aforementioned crazy satellite gears 14 to outer tubular body 3, which will rotate in the opposite direction (such as indicated by arrow B).
De este modo, el estator 30 del dispositivo 1 de esta variante representada en la Fig. 4, ya no es un estator 30 estático como en el caso representado en la Fig. 3, sino que deviene un contrarotor ya que gira en sentido opuesto al del rotor 20.Thus, the stator 30 of the device 1 of this variant represented in Fig. 4, is no longer a stator 30 static as in the case represented in Fig. 3, but becomes a counter rotor as it rotates in the opposite direction to the rotor twenty.
Por lo que respecta a los satélites locos 14 estos están montados giratoriamente sobre las extensiones radiales 4d de la primera 4a y segunda 4b estructuras de soporte, que en este caso están unidas solidariamente a una cubierta exterior 15. Esta variante del dispositivo 1 mejora y contribuye al giro de los cuerpos tubulares 2 y 3, y reduce las vibraciones entre ambos.As far as crazy satellites are concerned 14 these are rotatably mounted on the radial extensions 4d of the first 4a and second 4b support structures, which in in this case they are jointly and severally connected to an outer cover 15. This variant of device 1 improves and contributes to the rotation of the tubular bodies 2 and 3, and reduces vibrations between them.
La fabricación e instalación del dispositivo 1 es realmente sencilla y rápida, debido a que el número de componentes del dispositivo 1 es mucho menor que todo el mecanismo habitual utilizado para la transmisión del movimiento de giro de las grandes palas en los aerogeneradores convencionales, además de que se suprime el mástil de este tipo de instalaciones.The manufacture and installation of the device 1 It's really simple and fast, because the number of components of device 1 is much smaller than the entire mechanism usual used for the transmission of the turning movement of the large blades in conventional wind turbines, in addition to that the mast of this type of facilities is suppressed.
Además, ventajosamente, debido a las reducidas dimensiones del dispositivo 1 éste puede ser fácilmente orientable en la dirección del viento, bien de un modo manual o motorizado o bien, tal y como se representa en las Figs. 1a, 1b y 5, automáticamente si se provee al dispositivo 1 de una aleta superior 19.In addition, advantageously, due to the reduced dimensions of the device 1 this can be easily orientable in the wind direction, either in a manual or motorized way or well, as depicted in Figs. 1a, 1b and 5, automatically if device 1 is provided with a top flap 19.
Por otro lado, debido a que dicho dispositivo 1 puede trabajar con vientos de baja potencia, no es necesario montarlo en un gran mástil en una carena montañosa o costera, sino que puede ser instalado a alturas más bajas, incluso a nivel del suelo mediante los debidos soportes para su anclaje 16 al suelo, tal y como se muestra en las Fig. 1a, 1b y 4, disminuyéndose así en gran medida el impacto visual que generan este tipo de dispositivos. No obstante, se prevé que el dispositivo 1 comprenda un sistema para su regulación en altura 17 que permita variar ligeramente la altura del citado dispositivo 1.On the other hand, because said device 1 It can work with low power winds, it is not necessary ride it on a large mast in a mountainous or coastal hull, but which can be installed at lower heights, even at the level of ground by means of the appropriate supports for anchoring 16 to the ground, such and as shown in Fig. 1a, 1b and 4, thus decreasing greatly measure the visual impact generated by this type of devices. Do not However, the device 1 is expected to comprise a system for its height adjustment 17 that allows the height to vary slightly of said device 1.
Asimismo, tampoco es necesario detener el giro del aerogenerador cuando el viento sopla a velocidades altas, ya que la distribución de pesos en el dispositivo 1 suprime los problemas relacionados con el reparto de masas que proporcionan el momento de inercia, que padecen los aerogeneradores convencionales.It is also not necessary to stop the turn of the wind turbine when the wind blows at high speeds, since that the distribution of weights in device 1 suppresses problems related to mass distribution that provide the moment of inertia, which suffer from wind turbines conventional.
A modo de ejemplo, en los prototipos construidos el cuerpo tubular interior 2 inicia su movimiento de giro a partir de una velocidad del viento de 2 m/s, siendo el diámetro del citado cuerpo tubular interior 2 de 20 cm, y pesando el conjunto formado por el cuerpo tubular interior 2 y las palas de 1'6 kg.As an example, in the built prototypes the inner tubular body 2 starts its turning movement from of a wind speed of 2 m / s, being the diameter of said inner tubular body 2 of 20 cm, and weighing the set formed by the inner tubular body 2 and the 1.6 kg blades.
Cabe mencionar también que, a nivel eléctrico, la configuración del alternador del dispositivo 1 permite de manera ventajosa suprimir los engranajes y los elementos multiplicadores que eran necesarios en los generadores utilizados anteriormente en el mercado.It should also be mentioned that, at the electrical level, alternator configuration of device 1 allows so advantageous to suppress gears and multiplier elements that were necessary in the generators previously used in the market.
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