ES2263006T3 - Rotor de panal redondo. - Google Patents
Rotor de panal redondo.Info
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Abstract
Rotor para molinos eólicos con múltiples conductos de viento separados. El eje del rotor es paralelo a la dirección del viento estando el rotor constituidos por varios cilindros concéntricos con el eje de rotación. Diversas paredes curvadas a modo de nervios radiales unen estos cilindros entre sí, formando a la vez una multitud de conductos independientes para el paso del viento. Los conductos son de tal forma que la dirección del viento cambia entre la entrada y la salida. Dentro de los conductos también cambia la sección de paso y por lo tanto el módulo de la velocidad del viento.
Description
Rotor de panal redondo.
El propósito de este invento, llamado rotor
redondo en nido de abejas y compuesto por varios trapezoides
curvados tubulares, es ideal para un uso en los aerogeneradores y
las hélices en general. Este rotor tiene como objetivo mejorar el
rendimiento de los aerogeneradores y hélices mediante el cierre
total de todos los perímetros, dicho cierre realizándose mediante
los cilindros concéntricos tubulares en los que se apoyan piezas
curvadas que a su vez, están montadas sobre cilindros tubulares;
conformando el conjunto un nido de abejas redondo, organizado en
módulos, mediante el montaje de los trapezoides circulares curvados
tubulares. La fuerza del viento atraviesa dichos trapezoides, lo
que hace que se duplique el número de éstos y que, a su vez se
multiplique por veinte e incluso más, la superficie de contacto con
el viento. En lo que se refiere a los rotores para aerogeneradores,
el aprovechamiento de la fuerza del viento es óptima ya que
contamos con dichas multiplicaciones no solo del número de
trapezoides sino también de la superficie de contacto con el
viento. En lo que se refiere a los rotores de palas en general, se
produce el mismo fenómeno de multiplicación del número de
trapezoides y por consecuente de la propia superficie de contacto
con el viento, multiplicándose en el mismo tiempo las fuerzas
centrífugas propulsivas, lo que favorece el aprovechamiento máximo
de la fuerza del viento.
La técnica utilizada en la fabricación de
rotores para aerogeneradores tiene varias aplicaciones y contempla
distintas dimensiones. El rotor esta formado por un núcleo
alrededor del cual se insertan generalmente tres palas; algunos
modelos estando provistos de palas orientables en función de la
orientación del viento. Actualmente, los aerogeneradores y hélices
suelen disponer de perímetros exteriores totalmente abiertos, lo
que explica que la mayoría de las fuerzas centrífugas propulsivas
acaben perdiéndose y desaprovechándose, entre las palas de las
hélices. En cuanto a los aerogeneradores convencionales, como ya lo
dijimos anteriormente, sus tres palas ofrecen una superficie
mínima de contacto con el viento, lo que explica que el
aprovechamiento de la fuerza del viento conlleve en estas
circunstancias, un rendimiento más bien bajo.
El documento DE 29 09 781 presenta el estado de
la técnica que más se aproxime a ésta última. Dicho documento
describe detalladamente un rotor redondo en nido de abejas para
aerogeneradores y hélices en general, provisto de trapezoides
tubulares curvados y conformado a partir de una serie de piezas (2,
3, 4, 5 y 6) rodeadas de cilindros tubulares. En el centro, el
núcleo viene fijado al alternador o al motor (7), sustituyendo de
este modo, las palas convencionales. Su característica principal
radica en que los perímetros de todas las piezas
(2-6) son de forma trapezoidal redondeada a la vez
que periféricamente cerrados mediante unos cilindros tubulares
concéntricos unos respecto a otros y agrupados en módulos. La
posición de las piezas trapezoidales entre los cilindros tubulares
concéntricos puede ser coincidente o alternativa, de manera que
formen tubos curvados trapezoidales unidos entre ellos. Esta
estructura presenta la forma de un nido de abejas redondo, con el
núcleo (7) en el centro, fijado al alternador o al motor. Cada
cilindro tubular constará de cuatro piezas (2-6).
Los cilindros vendrán agrupados por pares. Todas las piezas
trapezoidales serán curvadas, lo que proporcionará una superficie
de contacto con el viento bastante más amplia y que por consecuente
optimizará el aprovechamiento de la fuerza eólica. El panel
redondo de los trapezoides tubulares curvados puede tener cualquier
forma geométrica, tanto regular como irregular.
Los rotores redondos en nido de abejas con
trapezoides circulares, curvados y tubulares que conforman este
invento, son aplicables tanto a los aerogeneradores como a las
hélices en general. Están compuestos de varios cilindros tubulares
concéntricos entre los cuales vienen alojadas de manera intercalada
unas piezas curvadas, formando así unos trapezoides circulares
tubulares, diseñados con el fin de optimizar el aprovechamiento de
la fuerza del viento. Sustituyendo las habituales palas por unos
trapezoides curvados tubulares, la superficie de contacto con el
viento se ve multiplicada por más de veinte, dicho valor será
válido tanto para los aerogeneradores como para las hélices en
general. Por otro lado, las hélices presentan también la ventaja de
permitir el aprovechamiento óptimo de la mayoría de las fuerzas
centrífugas propulsivas generadas por las mismas rotaciones que el
motor imprime a las hélices. Además, estos trapezoides vienen
unidos entre sí mediante unos cilindros tubulares concéntricos, lo
que permite obtener un cierre total de todos los perímetros de
dichos trapezoides, lo que le da a este invento una forma redonda
recordando la forma de un nido de abejas: en los aerogeneradores,
el cilindro tubular de mayor diámetro llevará en su entrada, un
embudo de forma cónica cuya apertura será orientada hacia el
exterior de manera que ampliará la superficie de entrada del viento
hacia el rotor. Los trapezoides curvados tubulares de los
aerogeneradores convencionales están habitualmente provistos de una
entrada suave cuyo diámetro se va reduciendo cada vez más hasta la
salida, creando así de paso, una ligera presión. Eso es bastante
normal para este tipo de aerogeneradores dado que en este caso, las
áreas de entrada y de salida del aire están orientadas en la misma
dirección. En cambio, con este invento, la curvatura progresiva de
los trapezoides curvados tubulares desvía ligeramente la
orientación del viento, lo que reduce automáticamente la fuerza de
este último en la salida; lo mismo ocurre también con las
aeroturbinas. Las hélices en general, tienen características
similares a las de los aeromotores, añadiendo quizás a éstas
últimas, el efecto de las fuerzas centrífugas. Con vientos
regulares, las áreas de salida del viento desde los trapezoides
redondos, curvados y tubulares habrán de ser fijas o previamente
calculadas de manera que se obtenga una presión adecuada. En las
regiones donde se dan vientos variables, las áreas de salida del
viento serán automáticas. Estos trapezoides circulares tubulares
están compuestos por varios cilindros tubulares concéntricos entre
los cuales se intercalan piezas curvadas, formando un conjunto de
trapezoides circulares, curvados y tubulares, recordando la forma
de un nido de abejas. De allí que se haya elegido dicha designación
para la patente. Los trapezoides curvados tubulares de los
aerogeneradores y hélices pueden ser de cualquier forma geométrica
conocida, pudiendo ser éstos redondos, tubulares, ovoides o
poligonales. Pueden contar con tantos lados regulares o irregulares
como sea necesario. Dentro de los propios trapezoides, se pueden
utilizar formas similares, siendo también posible la utilización
de cualquier otra forma, como por ejemplo, la forma trapezoidal
oblicua o cualquier otra forma irregular, ya que la única función
de dicha forma consiste en minimizar la fuerza del viento. El
cilindro tubular de mayor diámetro, viene, sobre la mayoría de los
rotores o hélices, provisto de un embudo cónico cuya apertura esta
orientada hacia el interior y cuya función tiende a reducir la
superficie de salida del viento, lo que en consecuencia, reduce
también la fuerza del viento en la salida.
En la mayoría de las hélices, los trapezoides
tubulares curvados suelen tener superficies de entrada del viento
más pequeñas que las de salida, con el fin de aumentar la presión
del viento. Esta técnica permite que el presente invento optimice
el efecto de las fuerzas centrífugas y propulsivas provenientes del
motor. Se aplica la misma técnica para los aerogeneradores pero en
este último caso, las superficies de entrada del viento hacia los
trapezoides curvados serán más grandes que las de salida. El efecto
obtenido será entonces contrario, dicho de otro modo, se producirá
una reducción de la presión del aire que, multiplicada por la mayor
superficie del rotor, producirá en consecuencia una importante
cantidad de energía. El resultado así obtenido permite un
rendimiento máximo de la fuerza del viento que llega hasta el rotor
eólico.
Los rotores redondos en nido de abejas para
aerogeneradores y hélices en general disponen de varios trapezoides
redondos, curvados y tubulares cuya superficie es veinte veces más
amplia que la de los rotores convencionales. Sus amplias
superficies en contacto con el viento amplifican la presión
ejercida sobre el rotor eólico gracias al cierre total de todos
sus perímetros exteriores.
Los rotores redondos en nido de abejas para
aerogeneradores y hélices en general, con sus trapezoides redondos,
curvados y tubulares, presentan una gran ventaja: multiplican el
número de trapezoides a la vez que la extensión de la superficie de
contacto con el viento, es decir, la fricción del viento sobre las
piezas curvadas, lo que amplifica la fuerza ejercida por el viento
sobre el rotor, viéndose también dicha fuerza en la mayoría de los
casos, a su vez amplificada. No olvidemos tampoco que los
perímetros de los trapezoides se encuentran totalmente cerrados
mediante los cilindros concéntricos tubulares. Opcionalmente, cada
fila podrá estar simétricamente alineada. Y es en esto mismo que se
basa la presente patente.
Los rotores en nido de abejas para
aerogeneradores y hélices en general serán capaces de moverse en
dos direcciones distintas. Esto dependiendo esencialmente de la
manera según la cual se colocarán las piezas curvadas situadas
entre los trapezoides redondos, curvados y tubulares.
El dibujo 1, presenta una vista frontal del
rotor en nido de abejas para aerogeneradores, en la que podemos
apreciar varios cilindros tubulares concéntricos (1) (el dibujo
representa cuatro cilindros tubulares). El cilindro tubular de
mayor diámetro cuenta con un embudo cónico incorporado (4) y con
una apertura orientada hacia el exterior de manera que maximiza la
superficie de entrada del viento. Entre estos cilindros tubulares
van intercalándose unos trapezoides tubulares curvados (2)
incorporados (el dibujo muestra doce/diez/ocho/seis trapezoides
curvados colocados entre cada cilindro concéntrico, empezando por
el de mayor diámetro y alternando a continuación, distintos
diámetros). Lo que explicaría la forma redonda en nido de abejas
del conjunto, individualmente compuesto por trapezoides tubulares
curvados (5). Finalmente, podemos observar en el centro el núcleo
(3), en el que viene insertado el eje del alternador.
El dibujo 2, presenta una vista frontal del
rotor en nido de abejas apto para la mayoría de las hélices, en la
que podemos apreciar varios cilindros concéntricos tubulares (6)
(el dibujo representa cuatro cilindros concéntricos tubulares). El
cilindro tubular de mayor diámetro cuenta con un embudo cónico
incorporado (9) y con una apertura orientada hacia el interior de
manera que reduce la superficie de salida del viento.
Entre estos cilindros tubulares van
intercalándose también unas piezas curvadas (7) incorporadas (el
dibujo enseña doce/diez/ocho/seis piezas curvadas colocadas entre
cada cilindro concéntrico, empezando por el de mayor diámetro y
alternando a continuación distintos diámetros). Lo que explicaría la
forma redonda en nido de abejas del conjunto, individualmente
compuesto por trapezoides tubulares curvados (10). Finalmente,
podemos observar en el centro el núcleo (8), en el que viene
insertado el eje del alternador.
El dibujo 3 representa una sección del dibujo 1,
en la que podemos apreciar una representación en planta y perfil
de un cilindro tubular concéntrico (1), su núcleo central (3) así
como los distintos espesores de los trapezoides (2) e incluso la
propia curvatura de los mismos. Podemos observar también cómo el
embudo cónico cuya apertura esta orientada hacia el exterior (4)
esta colocado sobre el cilindro de mayor diámetro. Los trapezoides
redondos, tubulares y curvados (5) cuentan también con unas flechas
que indican la orientación del viento.
El dibujo 4 muestra una sección del dibujo 2, en
la que se pueden apreciar varios cilindros tubulares concéntricos
(6) con su núcleo central (8) y los distintos espesores de los
trapezoides (7). De la misma manera, podemos ver también cómo un
embudo cónico cuya apertura esta orientada hacia el interior (4)
esta colocado sobre el cilindro tubular de mayor diámetro de modo
que la superficie de salida del viento sea reducida al máximo. Los
trapezoides redondos, curvados y tubulares (10) cuentan también con
unas flechas que indican la orientación del viento.
El dibujo 5 muestra de perfil, una sección del
mayor de los cilindros tubulares de un aerogenerador. En este
dibujo podemos apreciar la curvatura de las piezas colocadas entre
cada uno de los trapezoides redondos, curvados y tubulares. Es
posible apreciar también la reducida superficie de salida del
viento con la que cuentan estos aerogeneradores, según la
orientación de la flecha "V" y el sentido del cambio de
dirección del viento, indicado mediante la flecha "R".
El dibujo 6 muestra de perfil, una sección del
mayor de los cilindros tubulares que se pueden encontrar montados
sobre la mayoría de los hélices. En este dibujo podemos apreciar la
curvatura de las piezas colocadas entre cada uno de los trapezoides
redondos, curvados y tubulares. Es posible apreciar también la
reducida superficie de entrada del viento, ésta última siendo
menor que la superficie de salida; la orientación de entrada del
viento esta señalada por la flecha "C" y el sentido del cambio
de dirección del viento, mediante la flecha "H".
El rotor redondo en nido de abejas para
aerogeneradores y hélices en general, con sus cuatro trapezoides
redondos, curvados y tubulares (el rotor puede contar obviamente
con más de cuatro trapezoides) esta compuesto por un núcleo (3, 7)
que delimita el centro del rotor; y por dos cilindros tubulares (1,
5) (puede contar también con más de dos cilindros tubulares),
montados de manera concéntrica respecto a unas piezas (2, 6)
insertadas entre éstos últimos, conformando así unos trapezoides
redondos, curvados y tubulares.
En los rotores para aerogeneradores, el cilindro
tubular de mayor diámetro (1) esta provisto de un embudo cónico
(4) alojado en su entrada y cuya apertura esta orientada hacia el
exterior.
En los rotores para hélices en general, el
cilindro tubular de mayor diámetro (5) esta por su parte, provisto
de un embudo cónico (8) alojado en su salida y cuya apertura esta
orientada hacia el interior. Todas estas distintas piezas se pueden
montar mediante los métodos tradicionales de unión, como por
ejemplo la soldadura, el remachado o el atornillado. Las
dimensiones de los rotores para aerogeneradores pueden variar según
su capacidad. Los diámetros serán similares a las dimensiones de
los aerogeneradores tradicionales. Los materiales que se usarán
habrán de ser ligeros, metálicos y anticorrosivos. Recomendamos,
para los rotores a hélices -que en general suelen ser más
pequeños-, la utilización del hierro colado o de aleaciones que
incluyen materiales ligeros muy resistentes así como el uso de
revestimientos plásticos.
Los trapezoides redondos, curvados y tubulares
(2) para aerogeneradores se montarán de manera que la salida del
viento quede lo más reducida posible. Esto es posible, ya que las
superficies de entrada del viento son mayores que .las de salida,
lo que hace que se produzca una ligera presión eólica, siendo ésta
última muy importante debido a la mayor superficie del rotor. Es lo
que señala la orientación de la flecha "V", como se indica en
el dibujo 5.
En los rotores redondos en nido de abejas, las
piezas de las hélices y los trapezoides redondos, curvados y
tubulares (7) habrán de ser más pequeños en las superficies de
entrada que en las de salida del viento, tal y como lo indica la
flecha "C" en el dibujo 6.
El núcleo (3, 8) vendrá alojado en el eje del
alternador o directamente en el motor, según las características de
la unión correspondiente.
Claims (2)
1. Rotor redondo en nido de abejas para
aerogeneradores y hélices en general, con trapezoides tubulares
curvados, formado por una serie de piezas (2, 7) a su vez rodeadas
de cilindros tubulares (1, 6), en el centro, el núcleo viene
fijado al alternador o al motor (3, 8), lo que permite sustituir
las palas convencionales, ya que la característica principal del
rotor radica en que los perímetros de todas las piezas (2, 7) sean
de forma trapezoidal redondeada a la vez que cerradas en su
perímetro, mediante unos cilindros tubulares (1, 6) concéntricos
unos respecto a otros y agrupados en módulos, la posición de las
piezas trapezoidales entre los cilindros tubulares concéntricos,
puede ser coincidente o alterna, de manera que éstas formen unos
tubos curvados trapezoidales (5, 10) unidos entre sí, dicha
estructura recordando la forma de un nido de abejas redondo, con un
núcleo central (3, 8) directamente fijado al alternador o al
motor, cada cilindro tubular (1, 6) constando al menos de cuatro
piezas (2, 7) -los cilindros siendo agrupados por pares-, todas las
piezas trapezoidales (2, 6) son de forma curva y, el panel redondo
de los trapezoides tubulares curvados, puede ser de cualquier forma
geométrica, tanto regular como irregular, caracterizado por
unas piezas de aplicación (2) en forma de trapezoide redondo
curvado, que conforman unos tubos (5) unidos entre sí mediante unos
cilindros concéntricos (1), las superficies de entrada del viento
son más pequeñas que las de salida de manera que la curvatura
progresiva de los trapezoides acabe desviando el viento en otra
dirección, las reducidas superficies de salida del viento dentro de
estos trapezoides (2) generan una ligera presión y el cilindro
tubular de mayor diámetro (1) esta provisto en su entrada, de un
embudo (4) cónico orientado hacia el exterior.
2. Rotor redondo en nido de abejas con
trapezoides tubulares curvados, según reivindicación 1 en la que se
indica que dichos trapezoides (7) conforman con los cilindros
concéntricos (6) unos tubos trapezoidales curvados (10), lo que le
da a este rotor una forma que recuerda la de un nido de abejas
redondo, caracterizado por unos trapezoides redondos,
curvados y tubulares (7) cuyas superficies de entrada del viento
son más pequeñas que las de salida, el cilindro tubular (6) de
mayor diámetro viene por su parte provisto de un embudo tubular
cónico (9) en su salida.
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