ES1073831U - Helice de turbina acuatica. - Google Patents
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Abstract
1. Hélice de turbina acuática, del tipo que comprende un cuerpo con una región central configurada para ser fijada a un árbol y una pluralidad de paletas alabeadas repartidas alrededor de dicha región central y que se extienden desde la misma para recibir la acción del agua, caracterizada porque dicho cuerpo (1) está hecho de chapa y dicha región central comprende una región central trasera (2a) substancialmente plana y perpendicular al eje de dicho árbol (12), y una región central delantera (2b) separada de dicha región central trasera (2a), donde cada una de dichas paletas alabeadas (3) tiene una región curvada con un extremo trasero (3a) conectado a la región central trasera (2a) y un extremo delantero (3b) conectado a dicha región central delantera (2b), disminuyendo gradualmente la anchura de dichas paletas alabeadas (3) desde dicho extremo trasero (3a) al extremo delantero (3b), y donde cada paleta alabeada (3) tiene una abertura (4) en una parte delantera de dicha región curvada para permitir la entrada de agua hacia una parte trasera de la región curvada. 2. Hélice de turbina acuática según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha abertura (4) está definida por unos cortes (9) formados en la región curvada de cada paleta alabeada (3) dejando entre los mismos una porción de chapa levantada que forma una paleta auxiliar alabeada (5) que se extiende hacia fuera desde la paleta alabeada (3) en una posición adyacente a la abertura (4). 3. Hélice de turbina acuática según la reivindicación 2, caracterizada porque la anchura de dicha paleta auxiliar alabeada (5) disminuye gradualmente desde un extremo trasero (5a) de la misma conectado a la porción curvada de la paleta alabeada (3) en una parte periférica de la misma hasta un extremo delantero (5b) próximo a la región central delantera (2b) y separado de la paleta alabeada (3). 4. Hélice de turbina acuática según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizada porque cada paleta alabeada (3) tiene un primer borde (6a) trasero que tiene un extremo proximal adyacente a la región central trasera (2a) y un extremo distal alejado de la región central trasera (2a), un segundo borde (6b) curvado que va desde dicho extremo distal de dicho primer borde (6a) hasta la región central delantera (2b) y un tercer borde (6c) curvado que va desde dicho extremo proximal del primer borde (6a) de una paleta alabeada (3) adyacente hasta la región central delantera (2b). 5. Hélice de turbina acuática según la reivindicación 4, caracterizada porque dicho primer borde (6a) es substancialmente rectilíneo y coplanario con la región central trasera (2a), y está substancialmente alineado con el centro de la misma. 6. Hélice de turbina acuática según la reivindicación 1, caracterizada porque la región central trasera (2a) y la región central delantera (2b) están conectadas por un miembro conector (7) rígido alineado con el eje del árbol (12).
Description
Hélice de turbina acuática.
La presente invención concierne a una hélice de
turbina acuática útil, por ejemplo, en el campo del aprovechamiento
de las corrientes marinas para producir movimiento mecánico
aplicable a la generación eléctrica o a otros usos.
En el estado de la técnica se conocen numerosos
aparatos para convertir la fuerza de las corrientes acuáticas, por
ejemplo en mares, océanos, lagos, ríos y canales, en movimiento
mecánico que es utilizado generalmente para mover un generador
eléctrico, aunque alternativamente puede tener otros usos, tales
como bombeo de agua. Un elemento común en la mayoría de estos
aparatos es una turbina provista de una hélice conectada a un árbol
motor y dispuesta para recibir la acción del agua en movimiento.
Entre los varios tipos de turbina existentes, las turbinas axiales
comprenden una hélice provista de paletas alabeadas sobre las cuales
actúa el agua que fluye en una dirección paralela al eje de rotación
de la turbina. El flujo de agua, a ser desviado lateralmente por las
paletas alabeadas, hace girar la hélice y el árbol conectado a la
misma.
El diseño de las hélices de turbina suele ser
complejo, puesto que se busca la máxima optimización en el
aprovechamiento energético. No obstante, esta complejidad del diseño
tiene como inconveniente un coste de fabricación elevado y unos
requerimientos técnicos y tecnológicos que no están al alcance de
muchos de los potenciales usuarios o beneficiarios de los aparatos
de aprovechamiento de la energía acuática.
Un objetivo de la presente invención es aportar
una hélice de turbina acuática que pueda ser fabricada a un bajo
coste utilizando materiales y técnicas fácilmente asequibles por una
mayoría de potenciales usuarios y beneficiarios y que al mismo
tiempo proporcione un rendimiento energético aceptable.
El anterior y otros objetivos se alcanzan de
acuerdo con la presente invención aportando una hélice de turbina
acuática el diseño de la cual está inspirado en el clásico molinillo
de papel, con unas mejoras previstas para aumentar su rendimiento
energético.
La hélice de turbina acuática de la presente
invención comprende un cuerpo hecho de chapa cortada, doblada y
soldada. La chapa puede ser por ejemplo chapa metálica,
preferiblemente de acero, aunque no se descartan otros materiales
como el aluminio o materiales basados en resinas sintéticas con
fibras de refuerzo.
El mencionado cuerpo tiene una región central
configurada para ser fijada a un árbol. Esta región central
comprende una región central trasera substancialmente plana y
perpendicular al eje de dicho árbol, y una región central delantera
que está separada de dicha región central trasera. Una pluralidad de
paletas alabeadas están repartidas alrededor de dicha región central
de manera que se extienden desde la misma para recibir la acción del
agua. Cada una de dichas paletas alabeadas tiene una región curvada
con un extremo trasero conectado a la región central trasera y un
extremo delantero conectado a dicha región central delantera. La
anchura de las paletas alabeadas disminuye gradualmente desde dicho
extremo trasero al extremo delantero, y cada paleta alabeada tiene
una abertura en una parte delantera de dicha región curvada para
permitir la entrada de agua hacia una parte trasera de la región
curvada.
Así, el flujo de agua que incide sobre la parte
trasera de la región doblada de las paletas alabeadas, ya sea
pasando por los lados de la parte delantera de la región curvada o a
través de las mencionadas aberturas, es desviado lateralmente y hace
girar el cuerpo de la hélice y el árbol conectado al mismo.
En una relación, la mencionada abertura de cada
paleta alabeada está definida por unos cortes formados en la
correspondiente región curvada dejando entre los mismos una porción
de chapa levantada que forma una paleta auxiliar alabeada que se
extiende hacia fuera desde la paleta alabeada en una posición
adyacente a la abertura. Esta aleta auxiliar contribuye a impulsar
el giro del cuerpo de la hélice y además contribuye a dirigir el
flujo de agua desviado por la misma a través de la abertura y hacia
la parte trasera de la región curvada de la correspondiente paleta
alabeada para añadir un impulso adicional al giro de la hélice.
Preferiblemente, cada paleta auxiliar alabeada
tiene un extremo trasero conectado a la porción curvada de la paleta
alabeada en una parte periférica de la misma y un extremo delantero
próximo a la región central delantera y separado de la paleta
alabeada. La anchura de cada paleta auxiliar alabeada disminuye
gradualmente desde su extremo trasero a su extremo delantero.
En una realización, la forma de cada paleta
alabeada se asemeja a un triángulo de chapa doblado entre la región
central trasera y la región central delantera. Así, cada paleta
alabeada tiene unos primer, segundo y tercer bordes. El primer borde
es un borde trasero que tiene un extremo proximal adyacente a la
región central trasera y un extremo distal alejado de la región
central trasera. Preferiblemente, este primer borde es
substancialmente rectilíneo y coplanario con la región central
trasera, y está substancialmente alineado con el centro de la misma
de manera que es un borde radial. El segundo borde es un borde
curvado que va desde el mencionado extremo distal del primer borde
hasta la región central delantera. El tercer borde es también un
borde curvado que va desde el mencionado extremo proximal del primer
borde de una paleta alabeada adyacente hasta la región central
delantera, donde confluye aproximadamente con el segundo
borde.
borde.
La hélice de turbina de la presente invención
tiene típicamente cuatro paletas alabeadas situadas a intervalos de
90 grados alrededor del cuerpo de la misma. No obstante, no hay
ningún impedimento técnico para que alternativamente la hélice de
turbina pueda tener dos, tres, o más de cuatro paletas alabeadas con
las características definidas más arriba.
Preferiblemente, la región central trasera y la
región central delantera del cuerpo de la hélice están conectadas
por un miembro conector rígido alineado con el eje del árbol, el
cual contribuye a mantener la separación deseada entre ambas y a
transmitir los esfuerzos de la una a la otra. El hecho de que la
región central delantera del cuerpo de la hélice esté separado de
región central trasera proporciona una extraordinaria rigidez
estructural frente a la fuerza del flujo de agua que incide sobre la
hélice en la dirección axial.
Las anteriores y otras características y
ventajas se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente
descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia
a los dibujos adjuntos, en los que:
la Fig. 1 es una vista en perspectiva de una
hélice de turbina acuática de acuerdo con una realización de la
presente invención;
la Fig. 2 es una vista frontal de la hélice de
la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista en planta de un elemento
de chapa a partir del cual se puede realizar la hélice de la Fig. 1
según un método de fabricación;
la Fig. 4 es una vista en planta de varios
elementos de chapa a partir del cual se puede realizar la hélice de
la Fig. 1 según otro método de fabricación alternativo; y
la Fig. 5 es una vista en planta de los varios
elementos de chapa de la Fig. 4 ensamblados.
Las Figs. 1 y 2 muestran una la hélice de
turbina acuática de acuerdo con una realización de la presente
invención, que comprende un cuerpo 1 que tiene una región central
trasera 2a, una región central delantera 2b y una pluralidad de
paletas alabeadas 3 repartidas a su alrededor y que se extienden
desde dicha región central trasera 2a a dicha región central
delantera 2b para recibir la acción de un flujo de agua que se mueve
en una dirección substancialmente paralela al eje de rotación de la
hélice. Las regiones central trasera 2a y central delantera 2b están
diseñadas para ser fijadas a un árbol 12 (Fig. 1), el cual está
conectado a su vez para accionar un generador eléctrico o cualquier
otro aparato (no mostrado).
El cuerpo 1 de la hélice está hecho de una o
varias piezas de chapa cortada, doblada y soldada, como se
describirá más abajo. La región central trasera 2a es
substancialmente plana y perpendicular al eje de dicho árbol 12, y
la región central delantera 2b está separada de la región central
trasera 2a. En una realización, el árbol 12 tiene un extremo
conectado al lado trasero de la región central trasera 2a, en el
centro de misma, mientras que la región central trasera 2a y la
región central delantera 2b están conectadas por un miembro conector
7 rígido (Fig. 1) alineado con el eje del árbol 12.
Cada una de dichas paletas alabeadas 3 tiene una
región curvada con un extremo trasero 3a conectado a la región
central trasera 2a y un extremo delantero 3b conectado a la región
central delantera 2b. La anchura de dichas paletas alabeadas 3
disminuye gradualmente desde dicho extremo trasero 3a a dicho
extremo delantero 3b.
Tal como se muestra en las Figs. 1 y 2, cada
paleta alabeada 3 tiene la forma de un triángulo de chapa doblado,
el cual tiene un primer borde 6a trasero con un extremo proximal
adyacente a la región central trasera 2a y un extremo distal alejado
de la región central trasera 2a. Preferiblemente, este primer borde
6a es substancialmente rectilíneo y coplanario con la región central
trasera 2a, y está substancialmente alineado con el centro de la
misma. Un segundo borde 6b de cada paleta alabeada 3 es un borde
curvado que va desde el mencionado extremo distal del primer borde
6a hasta la región central delantera 2b. La paleta alabeada 3 tiene
un tercer borde 6c curvado que va desde el mencionado extremo
proximal del primer borde 6a de una paleta alabeada 3 adyacente
hasta la región central delantera 2b.
En la hélice de la presente invención, cada
paleta alabeada 3 tiene una abertura 4 en una parte delantera de
dicha región curvada para permitir la entrada de agua hacia una
parte trasera de la región curvada. Esta abertura 4 está definida
preferiblemente por unos cortes 9 formados en la región curvada de
cada paleta alabeada 3 de manera que entre dichos cortes 9 queda una
porción de chapa que una vez levantada forma una paleta auxiliar
alabeada 5 que se extiende hacia fuera desde la paleta alabeada 3 en
una posición adyacente a la abertura 4.
La forma de dichas paletas auxiliares alabeadas
5 se asemeja a un triángulo de chapa doblada, dos de cuyos bordes
están formados por dichos cortes 9, los cuales confluyen en un
vértice próximo a la región central delantera 2b, y cuyo tercer
borde está conectado a una parte periférica de la porción curvada de
la paleta alabeada 3. Así, la anchura de cada paleta auxiliar
alabeada 5 disminuye gradualmente desde su extremo trasero 5a, el
cual está conectado a la porción curvada de la paleta alabeada 3 en
dicha parte periférica de la misma, hasta su extremo delantero 5b,
el cual está próximo a la región central delantera 2b y separado de
la paleta alabeada 3.
La Fig. 3 muestra un primer elemento de chapa 10
a partir del cual se puede realizar la hélice de la Fig. 1 según un
método de fabricación. El primer elemento de chapa 10 es plano y
tiene en general la forma de un cuadrado con un centro 11 y unos
primeros cortes 8 que se extienden desde cada uno de sus vértices
hasta una posición próxima a dicho centro 11. Los primeros cortes 8
dividen el primer elemento de chapa 10 en cuatro porciones 10a, en
cada una de las cuales están formados unos segundos cortes 9.
Cada una de las porciones 10a del primer
elemento de chapa 10 formará una de las paletas alabeadas 3, y los
segundos cortes 9 formarán las aberturas 4 y correspondientes
paletas alabeadas auxiliares 5 según se ha descrito más arriba. Para
ello, uno de los extremos de cada porción 10a es doblado en
dirección al centro 11 de una manera análoga a la empleada para
construir un clásico molinillo de papel Posteriormente, las
porciones de chapa entre los segundos cortes 9 deben ser levantadas
hacia fuera para formar las aberturas 4 y paletas auxiliares
alabeadas 5.
La Fig. 4 muestra cuatro elementos de chapa 21,
22, 23, 24 substancialmente triangulares, cada uno de los cuales
incluye los segundos cortes 9. Estos cuatro elementos de chapa 21,
22, 23, 24 son posteriormente unidos por soldadura de la manera
mostrada en la Fig. 5 para formar un segundo elemento de chapa 20,
el cual es en todo análogo al primer elemento de chapa 10 descrito
más arriba en relación con la Fig. 3 excepto por unos cordones de
soldadura 25 que se extienden desde el centro 11 hasta el extremo
proximal de los correspondientes primeros cortes 8. La formación de
las paletas alabeadas 3, aberturas 4 y paletas alabeadas auxiliares
5 se realiza a partir de las porciones del segundo elemento de chapa
20 definidas por los primeros y segundos cortes 8, 9 tal como se ha
descrito más arriba para el primer elemento de chapa 10.
Alternativamente, los segundos cortes 9 podrían
estar inicialmente ausentes del elemento de chapa y podrían ser
hechos después de doblar las porciones del mismo para formar las
paletas alabeadas 3, o los segundos cortes podrían cortar
completamente el correspondiente elemento de chapa para formar las
aberturas 4, en cuyo caso las paletas alabeadas auxiliares 5
estarían hechas por elementos de chapa individuales unidos al cuerpo
10 por soldadura.
Hay que señalar que, aunque aquí se han mostrado
y descrito dos métodos de fabricación alternativos, la hélice de
turbina acuática de la presente invención puede ser fabricada de
acuerdo con otros muchos procedimientos utilizando una variedad de
materiales, tales como chapas metálicas o materiales sintéticos con
refuerzo de fibras.
A un experto en la técnica se le ocurrirán
modificaciones y variaciones a partir del ejemplo de realización
mostrado y descrito sin salirse del alcance de la presente invención
según está definido en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (6)
1. Hélice de turbina acuática, del tipo que
comprende un cuerpo con una región central configurada para ser
fijada a un árbol y una pluralidad de paletas alabeadas repartidas
alrededor de dicha región central y que se extienden desde la misma
para recibir la acción del agua, caracterizada porque dicho
cuerpo (1) está hecho de chapa y dicha región central comprende una
región central trasera (2a) substancialmente plana y perpendicular
al eje de dicho árbol (12), y una región central delantera (2b)
separada de dicha región central trasera (2a), donde cada una de
dichas paletas alabeadas (3) tiene una región curvada con un extremo
trasero (3a) conectado a la región central trasera (2a) y un extremo
delantero (3b) conectado a dicha región central delantera (2b),
disminuyendo gradualmente la anchura de dichas paletas alabeadas (3)
desde dicho extremo trasero (3a) al extremo delantero (3b), y donde
cada paleta alabeada (3) tiene una abertura (4) en una parte
delantera de dicha región curvada para permitir la entrada de agua
hacia una parte trasera de la región curvada.
2. Hélice de turbina acuática según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha abertura (4)
está definida por unos cortes (9) formados en la región curvada de
cada paleta alabeada (3) dejando entre los mismos una porción de
chapa levantada que forma una paleta auxiliar alabeada (5) que se
extiende hacia fuera desde la paleta alabeada (3) en una posición
adyacente a la abertura (4).
3. Hélice de turbina acuática según la
reivindicación 2, caracterizada porque la anchura de dicha
paleta auxiliar alabeada (5) disminuye gradualmente desde un extremo
trasero (5a) de la misma conectado a la porción curvada de la paleta
alabeada (3) en una parte periférica de la misma hasta un extremo
delantero (5b) próximo a la región central delantera (2b) y separado
de la paleta alabeada (3).
4. Hélice de turbina acuática según la
reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizada porque cada paleta
alabeada (3) tiene un primer borde (6a) trasero que tiene un extremo
proximal adyacente a la región central trasera (2a) y un extremo
distal alejada de la región central trasera (2a), un segundo borde
(6b) curvado que va desde dicho extremo distal de dicho primer borde
(6a) hasta la región central delantera (2b) y un tercer borde (6c)
curvado que va desde dicho extremo proximal del primer borde (6a) de
una paleta alabeada (3) adyacente hasta la región central delantera
(2b).
5. Hélice de turbina acuática según la
reivindicación 4, caracterizada porque dicho primer borde
(6a) es substancialmente rectilíneo y coplanario con la región
central trasera (2a), y está substancialmente alineado con el centro
de la misma.
6. Hélice de turbina acuática según la
reivindicación 1, caracterizada porque la región central
trasera (2a) y la región central delantera (2b) están conectadas por
un miembro conector (7) rígido alineado con el eje del árbol
(12).
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