ES2234391A1 - Hydraulic swing for generating electricity, has hydraulic cylinder connected under arms such that rolling stroke sends oil to storage cell with air mattress, and pressure circuit driving hydraulic motor of electric generator - Google Patents
Hydraulic swing for generating electricity, has hydraulic cylinder connected under arms such that rolling stroke sends oil to storage cell with air mattress, and pressure circuit driving hydraulic motor of electric generatorInfo
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Abstract
Description
Balancín hidráulico para generar electricidad.Hydraulic seesaw to generate electricity.
La presente invención, según lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un balancín hidráulico para generar electricidad, el cual ha sido ideado con la finalidad de aprovechar la energía que tienen los arroyos en los que en pequeñas distancias hay desniveles del orden de 2 a 10 metros. El agua procedente del arroyo es canalizada hasta conseguir una diferencia de cotas entre estos valores mencionados, según la pendiente del arroyo.The present invention, as expressed by the set forth in this specification, refers to a rocker hydraulic to generate electricity, which has been devised with the purpose of harnessing the energy that streams have in that in small distances there are slopes of the order of 2 to 10 meters The water from the stream is channeled until it reaches a difference in dimensions between these mentioned values, according to the slope of the stream.
Es un objeto de la invención el conseguir energía eléctrica partiendo de la originada por el giro de un balancín por el peso del agua en puntos distantes del eje de giro.It is an object of the invention to obtain energy electric starting from the originated by the rotation of a rocker by the weight of water at points distant from the axis of rotation.
Desde tiempos inmemoriales se conocen dispositivos hidráulicos del tipo "noria" que se utilizan para elevar o sacar agua de pozos.Since time immemorial they have known each other hydraulic devices of the "ferris wheel" type used for raise or draw water from wells.
También son conocidas ruedas de paletas que son movidas por la corriente de los ríos para obtener energía o movimiento de rotación en un eje que impulsa otros elementos móviles para una aplicación determinada, tal como los molinos de aceite o de trigo, dispuestos a la orilla de los ríos de cauce rápido.Paddle wheels are also known which are moved by the current of the rivers to obtain energy or rotational movement on an axis that drives other elements mobiles for a given application, such as mills oil or wheat, arranged on the banks of the rivers Quick.
En una aplicación industrial más avanzada, se aprovecha la energía de grandes saltos de agua para mover las turbinas de las centrales eléctricas de este tipo.In a more advanced industrial application, it harness the energy of large waterfalls to move the turbines of power plants of this type.
En algunos casos se aprovechan pequeños saltos de agua para llenar desde arriba los cangilones de una noria, obteniendo así, por acción gravitatoria, el giro continuado en el eje de giro de la rueda portadora de los cangilones.In some cases small jumps are taken advantage of water to fill the buckets of a ferris wheel from above, thus obtaining, by gravitational action, the continued turn in the axis of rotation of the bucket carrier wheel.
En líneas generales, el balancín hidráulico para generar electricidad, objeto de la presente invención, está constituido por una estructura oscilante alrededor de un eje horizontal, existiendo en los extremos del balancín sendos depósitos que son llenados alternadamente por el agua del arroyo, existiendo válvulas de desagüe, de apertura regulable, en el fondo de dichos depósitos para conseguir que mientras uno de los depósitos se llena, el otro se vacíe, produciéndose acto seguido el cambio de posición del balancín, consiguiendo así un movimiento alternativo continuado.In general, the hydraulic rocker for generate electricity, object of the present invention, is constituted by an oscillating structure around an axis horizontal, existing in the ends of the rocker two deposits which are filled alternately by the water of the stream, existing drain valves, adjustable opening, at the bottom of said deposits to get that while one of the deposits is full, the other empties, taking place immediately the change of rocker position, thus achieving an alternative movement continued.
Debido al peso del agua que llena uno u otro depósito, y teniendo en cuenta además que ambos depósitos se encuentran a los extremos del balancín y que éste tiene una determinada longitud para producir un par elevado, esta fuerza vertical debida a la gravedad, es la que se utiliza para accionar unos cilindros hidráulicos de aceite que se han instalado en la parte baja del balancín y que son actuados por el movimiento intermitente de los mismos, teniendo el vástago de dichos cilindros el punto de aplicación próximo al eje de giro del balancín, para conseguir así que el brazo de resistencia sea pequeño en proporción con el de potencia. Ambos cilindros hidráulicos ocupan una posición semejante respecto al plano vertical pasante por el eje de giro del balancín o fulcro del dispositivo de balanceo.Due to the weight of the water that fills one or the other deposit, and also taking into account that both deposits are they find at the ends of the rocker and that it has a certain length to produce a high torque, this force vertical due to gravity, is the one used to drive hydraulic oil cylinders that have been installed in the low part of the rocker and that are actuated by the movement intermittent thereof, having the rod of said cylinders the point of application close to the axis of rotation of the rocker, for so that the resistance arm is small in proportion With the power. Both hydraulic cylinders occupy a position similar to the vertical plane through the axis of rotation of the rocker or fulcrum of the balancing device.
El agua procedente del arroyo se canaliza para que vierta en un punto situado superiormente al balancín y en un plano vertical pasante por el mismo, convirtiéndose los propios brazos en canales que conducen el agua hacia el respectivo depósito, dependiendo de la posición angular que adquiera el balancín, en uno u otro sentido y debido a que existe una placa vertical divisoria que incomunica entre sí estas canalizaciones de agua sobre los brazos. De esta forma, si el depósito de la izquierda se ha llenado, se produce el balanceo y el agua del canal de entrada está vertiendo en el canal de la derecha para llenar el depósito de este lado. El balanceo se produce a consecuencia de la existencia de un desagüe regulable ubicado en el fondo del depósito opuesto.Water from the stream is channeled to that pours at a point located superior to the rocker and in a vertical plane through it, becoming the own arms in channels that lead the water to the respective deposit, depending on the angular position acquired by the rocker, in one way or another and because there is a plate dividing vertical that incommunicates these channeling of each other water on the arms In this way, if the deposit of the Left has been filled, swinging and water from the channel occurs input is pouring into the right channel to fill the deposit on this side. Balancing occurs as a result of the existence of an adjustable drain located at the bottom of the tank opposite.
En cada balanceo del dispositivo se produce una embolada de aceite que se envía a un acumulador en el interior del cual están dispuestos unos balones esféricos rellenos de aire u otro gas para crear un colchón neumático en el interior del acumulador. Este aire o gas se comprime al ir recibiendo las emboladas de aceite que envían los cilindros hidráulicos.Each balancing of the device produces a oil stroke that is sent to an accumulator inside the which are spherical balls filled with air or another gas to create a pneumatic mattress inside the accumulator. This air or gas is compressed upon receiving the oil strokes sent by hydraulic cylinders.
Los cilindros hidráulicos disponen de dos válvulas de retención: una en el circuito de presión y otra en el de retorno o aspiración. Estas válvulas permiten la entrada de aceite cuando el vástago del cilindro está subiendo, estando en esta fase la válvula de admisión abierta y la válvula del circuito de presión cerrada. Cuando el vástago desciende se cierra el circuito de aspiración y se abre el circuito de presión pasando el aceite al acumulador.The hydraulic cylinders have two check valves: one in the pressure circuit and one in the of return or aspiration. These valves allow the entry of oil when the cylinder rod is rising, being in this phase the open intake valve and the circuit valve closed pressure. When the stem drops, the suction circuit and the pressure circuit is opened by passing the oil to the accumulator.
El volumen del acumulador será el necesario para que las emboladas, que son discontinuas, no produzcan oscilaciones de presión en el acumulador. Una vez que se ha conseguido la presión de régimen en el acumulador, se abre el circuito de presión que acciona un motor hidráulico y este motor hidráulico hace girar el generador de corriente eléctrica produciendo energía eléctrica que se envía a la red.The volume of the accumulator will be the one necessary to that the emboladas, which are discontinuous, do not produce oscillations of pressure in the accumulator. Once the Regulator pressure in the accumulator, the pressure circuit is opened that drives a hydraulic motor and this hydraulic motor spins the electric current generator producing electric power that is sent to the network.
Para resolver las diferencias de volumen de aceite que se pueden producir al comprimirse el aire o gas de los balones en el acumulador, existe el correspondiente depósito comunicado con la atmósfera, que alimenta los cilindros hidráulicos y recibe el aceite una vez que ha pasado por el motor hidráulico.To resolve the volume differences of oil that can be produced by compressing the air or gas from the balls in the accumulator, there is the corresponding deposit communicated with the atmosphere, which feeds the hydraulic cylinders and receives the oil once it has passed through the engine hydraulic.
El bajo costo de toda la instalación permite que sea rentable la venta de la energía eléctrica producida en arroyos cuyos caudales de aportación están entre los 200 y 2000 l/seg.The low cost of the entire installation allows the sale of electric energy produced in streams is profitable whose contribution flows are between 200 and 2000 l / sec.
Con este sistema se obtiene energía limpia ya que no es contaminante y además el impacto medioambiental es mínimo ya que se puede canalizar el agua a través de tuberías que se instalarán en los lechos de los arroyos, enterradas para no modificar el entorno medioambiental del arroyo.With this system you get clean energy because It is not polluting and also the environmental impact is minimal since that water can be channeled through pipes that are they will install in the stream beds, buried for not modify the environmental environment of the stream.
Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte integrante de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:To facilitate the understanding of characteristics of the invention and forming an integral part of this Descriptive report, accompanying some sheets of plans in whose figures, with an illustrative and non-limiting nature has been represented the next:
Figura 1. - Es una vista esquemática en alzado longitudinal del balancín hidráulico para generar electricidad, acorde con la invención.Figure 1. - It is a schematic elevation view longitudinal of the hydraulic rocker to generate electricity, according to the invention.
Figura 2. - Es una vista en planta de lo mostrado en la figura 1.Figure 2. - It is a plan view of what is shown in figure 1.
Figura 3. - Es una vista en alzado longitudinal, del mismo balancín hidráulico de la figura 1 formando parte de la instalación generadora de electricidad.Figure 3. - It is a longitudinal elevation view, of the same hydraulic rocker of figure 1 forming part of the electricity generating facility.
Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras, podemos ver cómo el balancín hidráulico para generar electricidad, que la invención propone, está constituido por la estructura rígida de brazos (1) y (2) que puede oscilar alrededor del eje horizontal (3), estando ubicados a los extremos de los brazos (1) y (2), los respectivos depósitos (4), los cuales están provistos de válvulas regulables de descarga del agua procedente del canal de alimentación (6) que llenará estos depósitos (4) de forma alternada.Referring to the numbering adopted in The figures, we can see how the hydraulic rocker to generate electricity, which the invention proposes, is constituted by the rigid structure of arms (1) and (2) that can oscillate around of the horizontal axis (3), being located at the ends of the arms (1) and (2), the respective tanks (4), which are provided with adjustable valves for discharging water from of the feed channel (6) that will fill these tanks (4) of alternate form.
Los brazos (1) y (2) del balancín se convierten en canales para que el agua procedente del canal de alimentación (6) llegue a los respectivos depósitos (4), estando incomunicados entre sí ambos canales debido a la existencia de la placa vertical divisoria (7). Cuando el balancín hidráulico se encuentra en posición horizontal, la placa divisoria (7) se dispone verticalmente encima del eje horizontal de giro (3) y también queda situada centralmente debajo de la boca de salida del agua del canal de alimentación (6).The arms (1) and (2) of the rocker arm become in channels so that the water coming from the feed channel (6) arrive at the respective deposits (4), being held incommunicado each other both channels due to the existence of the vertical plate dividing (7). When the hydraulic rocker is in horizontal position, the dividing plate (7) is arranged vertically above the horizontal axis of rotation (3) and also remains centrally located below the water outlet of the canal power (6).
Con esta disposición, cuando el balancín se encuentra, por ejemplo, en la posición mostrada con línea continua en la figura 1, es decir, con el depósito (4) del brazo (1) lleno de agua y en la posición más baja, la placa divisoria (7) se encuentra girada hacia la izquierda y por tanto el agua procedente del canal de alimentación (6) se recibe en el depósito (4) de la derecha para que éste se llene, estando la válvula de regulación (5) de este depósito, cerrada. Mientras el depósito de la derecha se está llenando, el depósito (4) de la izquierda se está vaciando ya que previamente se ha procedido a la apertura de la válvula de regulación (5) para que se produzca la descarga controlada en este depósito (4) de la izquierda.With this arrangement, when the rocker is find, for example, in the position shown with a continuous line in figure 1, that is, with the tank (4) of the arm (1) full of water and in the lowest position, the dividing plate (7) is it is turned to the left and therefore the water coming of the feed channel (6) is received in the tank (4) of the right for it to fill, the regulating valve being (5) of this deposit, closed. While the deposit on the right is filling, the tank (4) on the left is emptying since previously the valve has been opened regulation (5) so that the controlled discharge occurs in this deposit (4) on the left.
Cuando el balancín hidráulico cambia de posición debido al peso del agua contenida en el depósito que está lleno, esta energía se utiliza para accionar el cilindro hidráulico (8) instalado en uno y otro brazo del balancín, siendo así actuados alternadamente en cada balanceo.When the hydraulic rocker changes position due to the weight of the water contained in the tank that is full, this energy is used to drive the hydraulic cylinder (8) installed in one and the other arm of the rocker, being thus operated alternately in each swing.
En la figura 2 se ha referenciado con el número (9) el canal de desagüe en el que se vierte el contenido de los depósitos (4) por sus respectivas válvulas de regulación (5), estando dicho canal (9) dispuesto bajo ellas. La referencia (10) designa el aliviadero del canal de alimentación para conducir el sobrante del agua que se dirige hacia la boca de descarga (11).In figure 2 it has been referenced with the number (9) the drainage channel into which the contents of the tanks (4) by their respective regulating valves (5), said channel (9) being arranged under them. The reference (10) designates the spillway of the feed channel to drive the leftover water that goes to the discharge mouth (11).
En la figura 3 se observa el balancín hidráulico y sus elementos afines (cilindros hidráulicos (8)), formando parte de una instalación donde se encuentra el acumulador de aceite (12) que recibe aceite por el circuito de presión (13) de las emboladas de los cilindros hidráulicos (8) durante el balanceo, alcanzándose una presión de régimen para accionar el motor hidráulico (14) que proporciona el giro del generador de corriente eléctrica (15) para enviar a la red.Figure 3 shows the hydraulic rocker and its related elements (hydraulic cylinders (8)), forming part of an installation where the oil accumulator is located (12) that receives oil through the pressure circuit (13) of the emboladas of the hydraulic cylinders (8) during balancing, reaching a regime pressure to drive the hydraulic motor (14) that provides the rotation of the electric current generator (15) to Send to the network.
La referencia (16) designa un depósito de aceite en comunicación con la atmósfera para compensar las variaciones de volumen de aceite producidas al comprimirse el aire en el acumulador (12) y en el que se recibe también el aceite hidráulico de retorno del motor hidráulico (14). El circuito de retorno está referenciado con el número (17) y alimenta sin presión a los cilindros hidráulicos (8), en su carrera de admisión al extenderse su vástago a consecuencia del balanceo.Reference (16) designates an oil tank in communication with the atmosphere to compensate for variations in volume of oil produced by compressing the air in the accumulator (12) and in which hydraulic oil is also received hydraulic motor return (14). The return circuit is referenced with the number (17) and feeds without pressure to the hydraulic cylinders (8), in their intake stroke when extended its stem as a result of balancing.
La embolada de aceite a presión, producida por el cilindro (8) que se retrae a consecuencia del par de potencia que ejerce el peso del agua contenida en el depósito (4) que se encuentra arriba, determina que, cuando desciende se ejerza una elevada fuerza para retraer el vástago del respectivo cilindro (8), debido a que se encuentra anclado con un brazo de resistencia corto.The embolada of oil under pressure, produced by the cylinder (8) that retracts as a result of the power torque that exerts the weight of the water contained in the tank (4) that is found above, determines that, when it descends, a high force to retract the rod of the respective cylinder (8), because it is anchored with a resistance arm short.
El acumulador (12) incluye un colchón neumático materializado por una pluralidad de balones esféricos (18) llenos de aire u otro gas, que se comprimen cada vez que se produce una embolada de los cilindros hidráulicos (8). La referencia (19) designa una chapa perforada que se encuentra en la base del recipiente que materializa el acumulador (12) para impedir que los balones (18) interfieran en las líneas de presión y retorno del circuito hidráulico. Naturalmente que los cilindros hidráulicos (8) disponen de dos válvulas de retención, una en el circuito de presión (13) y otra en el circuito de retorno o aspiración (17), gracias a las que se consigue la entrada de aceite en el cilindro hidráulico (8) cuando su vástago está subiendo, en la fase de admisión, manteniéndose abierta esta válvula en tanto que la del circuito de presión se encuentra cerrada. Cuando el vástago desciende se cierra la válvula de admisión y se abre la del circuito de presión para dar paso al aceite al acumulador (12).The accumulator (12) includes a pneumatic mattress materialized by a plurality of spherical balls (18) filled of air or other gas, which are compressed every time a embolada of the hydraulic cylinders (8). The reference (19) designates a perforated sheet found at the base of the container that materializes the accumulator (12) to prevent the balls (18) interfere with the pressure and return lines of the Hydraulic circuit. Of course the hydraulic cylinders (8) they have two check valves, one in the circuit pressure (13) and another in the return or suction circuit (17), thanks to which the oil inlet in the cylinder is achieved hydraulic (8) when its stem is rising, in the phase of intake, keeping this valve open as long as the Pressure circuit is closed. When the stem descends the intake valve closes and the one of the pressure circuit to give oil to the accumulator (12).
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