ES2318988B1 - AEROGENERATOR - Google Patents
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Abstract
Aerogenerador.Wind turbine
Dispone de un rotor (1) y un eje giratorio (2) verticalmente dispuestos, desde el rotor vertical (1) parten radialmente unos paneles (5) que incorporan una estructura reticular (8) en la que se distinguen unas ventanas (6) y sobre dichas ventanas (6) se encuentran una multiplicidad de tapetas (7) articuladas, dispuestas en varios niveles y colateralmente. Las tapetas cubren las ventanas (6) en la posición en la que las tapetas (7) se encuentran entre la estructura reticular (8) y el sentido del viento, situación que provoca el empuje del viento sobre el panel (5), y descubren las ventanas (6) para la posición en la que la estructura reticular (8) se encuentra entre las tapetas (7) y el sentido del viento, situación en la que el panel (5) reduce su resistencia al viento cuando gira en sentido contrario a éste.It has a rotor (1) and a rotating shaft (2) vertically arranged, from the vertical rotor (1) split radially panels (5) that incorporate a structure reticular (8) in which windows (6) are distinguished and on said windows (6) are a multiplicity of covers (7) articulated, arranged on several levels and collaterally. The covers cover the windows (6) in the position where flaps (7) are located between the reticular structure (8) and the wind direction, situation that causes the wind to push on the panel (5), and discover the windows (6) for the position in which the reticular structure (8) is between the flaps (7) and the wind direction, situation in which the panel (5) reduces its wind resistance when turning in the opposite direction to this.
Description
Aerogenerador.Wind turbine
La presente invención pertenece al campo de los generadores eléctricos eólicos.The present invention belongs to the field of wind power generators.
El objeto de la invención se refiere al desarrollo de una aerogenerador en el que se trata de mejorar el rendimiento de la instalación y reducir los costes mediante la incorporación de unos paneles dotados de tapetas orientables, en lugar de palas, que se montan en posición vertical y en disposición radial sobre un rotor montado en un eje de orientación vertical.The object of the invention relates to development of a wind turbine in which it is about improving the installation performance and reduce costs by incorporation of panels equipped with adjustable covers, in place of shovels, which are mounted vertically and in arrangement radial on a rotor mounted on an orientation shaft vertical.
Se trata de incorporar paneles que ofrezcan una mayor superficie a la acción del viento cuando giran en el sentido del viento y reducir su resistencia al viento cuando giran en sentido opuesto al sentido del viento, así como se trata de obtener un aerogenerador en el que se simplifiquen sus órganos mecánicos.It involves incorporating panels that offer a greater surface to the action of the wind when they turn in the direction of wind and reduce their wind resistance when they turn on opposite direction to the wind direction as well as it comes to getting a wind turbine in which its organs are simplified mechanics
Los aerogeneradores convencionales disponen de un rotor montado en el extremo de un eje horizontal que transmite la rotación ocasionada por el viento sobre unas palas radialmente dispuestas sobre el rotor hasta un multiplicador y de éste se transfiere el movimiento a un generador que transforma la energía mecánica en eléctrica.Conventional wind turbines have a rotor mounted on the end of a horizontal axis that transmits the rotation caused by the wind on blades radially arranged on the rotor to a multiplier and from it it transfers the movement to a generator that transforms the energy Electrical mechanics
Los aerogeneradores incorporan de modo generalizado unos sistemas de control y actuación relacionados con las palas que monta el rotor que permiten determinar la carga momentánea del aerogenerador y en función de la misma se regula la orientación de las palas.Wind turbines incorporate so generalized control and action systems related to the blades that mount the rotor that allow to determine the load of the wind turbine and depending on it regulates the Blade orientation.
El control de la posición de las palas permite conseguir un mejor aprovechamiento energético en función de la velocidad y orientación del viento. Asimismo cuando la velocidad del viento es excesiva normalmente se ponen en funcionamiento unos frenos que actúan sobre el rotor reduciendo su velocidad.The control of the position of the blades allows achieve a better energy use depending on the wind speed and orientation Also when the speed of wind is excessive normally they are put into operation about brakes that act on the rotor reducing its speed.
La necesidad de llevar a cabo esta regulación supone incorporar una serie de equipos electrónicos y mecánicos que contribuyen a aumentar la complejidad operativa del aerogenerador, así como su coste.The need to carry out this regulation involves incorporating a series of electronic and mechanical equipment that they contribute to increasing the operational complexity of the wind turbine, as well as its cost.
El aerogenerador que constituye el objeto de esta invención propone una optimización de costes y una mejora en el rendimiento de la instalación mediante la incorporación de unos paneles dotados de tapetas orientables, en lugar de palas, los cuales se montan en posición vertical y en disposición radial sobre un rotor montado sobre un eje de orientación vertical.The wind turbine that is the object of This invention proposes cost optimization and improvement in installation performance by incorporating some panels equipped with adjustable covers, instead of shovels, which are mounted vertically and radially on a rotor mounted on an axis of vertical orientation.
Estos paneles ofrecen una mayor superficie a la acción del viento y su posición vertical no se ve afectada por la dirección del viento, asimismo el hecho de que la transmisión del movimiento de rotación de los paneles al eje vertical sea directa supone una simplificación de los órganos mecánicos normalmente requeridos en los aerogeneradores convencionales.These panels offer a larger area to the wind action and its vertical position is not affected by the wind direction, also the fact that the transmission of rotation movement of the panels to the vertical axis be direct it is a simplification of the mechanical organs normally required in conventional wind turbines.
El posicionamiento radial de los paneles en el plano horizontal, en lugar de en el plano vertical en el que se distribuyen las palas en aerogeneradores convencionales, contribuye asimismo a reducir la envergadura del aerogenerador.The radial positioning of the panels in the horizontal plane, rather than in the vertical plane where distribute the blades in conventional wind turbines, contributes also reduce the size of the wind turbine.
Los paneles incorporan una estructura reticular en la que se definen una serie de ventanas, así como una multiplicidad de tapetas articuladas por uno de sus lados sobre dicha estructura reticular.The panels incorporate a reticular structure in which a series of windows are defined, as well as a multiple plates articulated by one of its sides on said reticular structure.
Los paneles giran solidariamente con el rotor, por lo que en su movimiento de giro adquieren distintas posiciones relativas en relación con el sentido del viento. Cuando las tapetas se encuentran delante de la estructura reticular con relación a la dirección del viento, el viento empuja las tapetas contra la estructura reticular haciendo girar al panel, transformándose por tanto la fuerza horizontal de empuje del viento en un par de giro del panel. Este panel gira hasta alcanzar la posición opuesta a 180º en la que las tapetas se encuentran detrás de la estructura reticular con relación a la dirección del viento, en esta situación el viento penetra por las ventanas de la estructura reticular e incide sobre dichas tapetas haciéndolas girar. Al girar las tapetas los paneles ofrecen una menor resistencia al paso del viento, por lo que se ve favorecido el giro del rotor.The panels rotate in solidarity with the rotor, so in their turning movement they acquire different positions relative in relation to the wind direction. When the tapes they are in front of the reticular structure in relation to the wind direction, the wind pushes the covers against the reticular structure rotating the panel, transforming by both the horizontal force of wind thrust in a torque of the panel. This panel rotates until it reaches the opposite position at 180º in which the covers are behind the structure reticulate in relation to the wind direction, in this situation the wind penetrates through the windows of the reticular structure and impact on these flaps by rotating them. When turning the covers the panels offer less resistance to the passage of wind, so that the rotation of the rotor is favored.
De esta forma se consigue aprovechar la fuerza del viento en aquellos paneles que se encuentran situados en una posición cuyo sentido de giro coincide con el sentido del viento y minimizar la resistencia al movimiento en aquellos otros paneles que se encuentran en una posición en la que su sentido de giro es opuesto al sentido del viento.This way you can harness the strength of wind in those panels that are located in a position whose direction of rotation coincides with the direction of the wind and minimize resistance to movement in those other panels that are in a position where their direction of rotation is opposite to the direction of the wind.
El rotor gira por la acción del viento sobre los paneles y por tanto gira igualmente el eje vertical al que es solidario dicho rotor. Por otra parte el eje vertical está asociado a un volante al que se encuentra conectado al menos un conjunto multiplicador generador, preferiblemente tres multiplicadores-generadores que transforman la energía mecánica en energía eléctrica. La incorporación de un mayor número de generadores se ve favorecida por los mayores rendimientos de la instalación.The rotor rotates by the action of the wind on the panels and therefore also rotates the vertical axis to which it is solidarity said rotor. On the other hand the vertical axis is associated to a steering wheel to which at least one set is connected generator multiplier, preferably three multiplier-generators that transform the mechanical energy in electrical energy. The incorporation of a major number of generators is favored by higher yields of the installation.
Para regular la velocidad de rotación del rotor se ha previsto que los paneles sean desplazables en dirección radial, de tal modo que el mayor o menor alejamiento de los paneles respecto del eje vertical permita modificar su velocidad de rotación.To regulate the rotation speed of the rotor it is planned that the panels be movable in the direction radial, so that the greater or lesser distance of the panels with respect to the vertical axis, it allows to modify its speed of rotation.
En una posible realización se contempla que los paneles se encuentren montados sobre unos marcos que parten radialmente del rotor y que el aerogenerador disponga de medios de desplazamiento que ocasionen el movimiento de los paneles sobre dichos marcos en dirección radial. Estos medios de desplazamiento actuarán por ejemplo a instancias de la señal percibida por un medidor de la velocidad del viento y/o de la velocidad de giro del eje vertical.In a possible embodiment it is contemplated that the panels are mounted on frames that start radially of the rotor and that the wind turbine has means of displacement caused by the movement of the panels on said frames in radial direction. These means of travel they will act for example at the request of the signal perceived by a wind speed and / or turning speed meter vertical axis.
Los mencionados brazos podrían estar vinculados entre sí mediante unos tirantes unidos a las proximidades de sus extremos libres.The mentioned arms could be linked each other by means of braces attached to the vicinity of their free ends
Se ha previsto asimismo que el aerogenerador disponga de un sistema alternativo a los sistemas de frenado convencionales para preservar la instalación en el caso de que se produzcan vientos de alta velocidad, consistente en la incorporación de unas solapas que protejan los paneles de la acción del viento. Estas solapas parten del rotor en número coincidente con el número de paneles, son de longitud reducida, inferior a la máxima extensión del panel, y están situadas en disposición paralela a cada uno de los paneles.It is also planned that the wind turbine have an alternative system to braking systems conventional to preserve the installation in the event that produce high speed winds, consisting of incorporation of flaps that protect the panels from the action of the wind. These flaps start from the rotor in matching number with the number of panels, they are of reduced length, less than maximum extension of the panel, and are located in disposition parallel to each of the panels.
A medida que se desplazan los paneles hacia el eje vertical se reduce la velocidad de rotación del rotor. En la posición de máxima retracción de los paneles éstos quedan ocultos detrás de las mencionadas solapas, situación en la que quedan protegidos de la acción del viento llegando a anularse su movimiento de giro.As the panels move towards the Vertical axis reduces the speed of rotation of the rotor. In the position of maximum retraction of the panels these are hidden behind the mentioned flaps, situation in which they remain protected from the action of the wind getting to cancel its movement rotation.
El diseño de este aerogenerador, tal y como se ha descrito, permite conseguir un mayor aprovechamiento de la fuerza del viento, reduce el número de componentes electrónicos y mecánicos, incorpora medios sencillos de regulación de la velocidad de rotación y elimina la necesidad de instalar frenos.The design of this wind turbine, as it is has described, allows to achieve greater use of the wind force, reduce the number of electronic components and mechanical, incorporates simple means of speed regulation of rotation and eliminates the need to install brakes.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to an example preferred practical implementation of it, is accompanied as integral part of that description, a set of drawings where with an illustrative and non-limiting nature, what has been represented next:
Figura 1.- Muestra una vista en alzado del aerogenerador.Figure 1.- Shows an elevation view of the wind turbine
Figura 2.- Muestra una vista en planta del aerogenerador con los paneles dispuestos en la posición de máxima extensión respecto del rotor.Figure 2.- Shows a plan view of the wind turbine with panels arranged in the maximum position extension with respect to the rotor.
Figura 3.- Muestra una vista en alzado de un detalle correspondiente a un panel en la que se observa que las tapetas son empujadas por el viento contra la estructura reticular del panel.Figure 3.- Shows an elevation view of a detail corresponding to a panel in which it is observed that the flaps are pushed by the wind against the reticular structure of the panel.
Figura 4.- Muestra una vista en alzado de un detalle correspondiente a la posición del panel opuesta a la de la figura 3, en la que se observa que las tapetas basculan permitiendo el paso del viento a través de las ventanas.Figure 4.- Shows an elevation view of a detail corresponding to the position of the panel opposite to that of the Figure 3, in which it is observed that the flaps swing allowing the wind passes through the windows.
Figura 5.- Muestra una vista en perspectiva en la que se observa un detalle del panel montado sobre un marco, desplazándose hacia el rotor.Figure 5.- Shows a perspective view in which shows a detail of the panel mounted on a frame, moving towards the rotor.
Figura 6.- Muestra una vista en planta del aerogenerador con los paneles dispuestos en la posición de máxima retracción, situados detrás de las solapas.Figure 6.- Shows a plan view of the wind turbine with panels arranged in the maximum position retraction, located behind the flaps.
Figura 7.- Muestra una vista en planta en la que se observa el volante vinculado al eje vertical y tres multiplicadores-generadores asociados a dicho volante.Figure 7.- Shows a plan view in which the steering wheel linked to the vertical axis and three multiplier-generators associated with said steering wheel.
A la vista de las figuras se describe a continuación un modo de realización preferente del aerogenerador que constituye el objeto de esta invención.In view of the figures, a then a preferred embodiment of the wind turbine that It is the object of this invention.
En la figura 1 se observa que el aerogenerador dispone de un rotor vertical (1) vinculado al eje vertical giratorio (2), que gira en torno a una carcasa vertical fija (3), que está asociado a al menos un multiplicador-generador (4) que transforma el movimiento de giro del eje vertical giratorio (2) en energía eléctrica.Figure 1 shows that the wind turbine It has a vertical rotor (1) linked to the vertical axis swivel (2), which revolves around a fixed vertical housing (3), which is associated with at least one multiplier-generator (4) that transforms the rotating movement of the rotating vertical axis (2) in energy electric
Partiendo radialmente del rotor vertical (1) se encuentran unos paneles (5) orientados verticalmente que disponen de una estructura reticular (8) en la que se distinguen una serie de ventanas (6) y sobre dichas ventanas (6) se encuentran una multiplicidad de tapetas (7) articuladas por uno de sus lados respecto a la estructura reticular (8) y dispuestas en varios niveles y colateralmente. Estas tapetas cubren las ventanas (6) para la posición en la que las tapetas (7) se encuentran situadas entre la estructura reticular (8) y el sentido del viento, posición que corresponde a la del panel de la izquierda representado en la figura 1 o en la figura 3, y descubren las ventanas (6) para la posición en la que la estructura reticular (8) se encuentra situada entre las tapetas (7) y el sentido del viento, posición que corresponde a la del panel (5) de la derecha representado en la figura 1 o en la figura 4.Starting radially from the vertical rotor (1), find vertically oriented panels (5) that have of a reticular structure (8) in which a series of windows (6) and on said windows (6) are a multiplicity of covers (7) articulated by one of its sides with respect to the reticular structure (8) and arranged in several levels and collaterally. These covers cover the windows (6) to the position in which the covers (7) are located between the reticular structure (8) and the wind direction, position that corresponds to the one on the left panel represented in the figure 1 or in figure 3, and discover the windows (6) for the position in which the reticular structure (8) is located between the covers (7) and the wind direction, position corresponding to that of the panel (5) on the right represented in figure 1 or in the figure 4.
Asimismo en la figura 2 puede observarse la posición abatida de las tapetas (7) descubriendo las ventanas (6) del panel (5) de la derecha para el sentido del viento representado.Also in Figure 2 you can see the collapsed position of the covers (7) discovering the windows (6) from the panel (5) on the right for the wind direction represented.
El aerogenerador incorpora medios de desplazamiento radial (9) asociados a los paneles (5) que ocasionan su acercamiento/alejamiento hacia/del rotor vertical (1) para controlar la velocidad de rotación de éste. En una posible realización el aerogenerador dispone de unos marcos radiales (10) que parten del rotor vertical (1) en los que se montan los paneles (5) que desplazan guiados por acción de los medios de desplazamiento radial (9). Estos marcos radiales (10) pueden estar unidos por tirantes (11), tal y como se observa por ejemplo en la figura 2.The wind turbine incorporates means of radial displacement (9) associated with the panels (5) that cause its approach / distance to / from the vertical rotor (1) to Control its rotation speed. In a possible realization the wind turbine has radial frames (10) starting from the vertical rotor (1) on which the panels are mounted (5) that move guided by action of the means of displacement radial (9). These radial frames (10) can be joined by braces (11), as seen for example in the figure 2.
En la figura 5 se observa el desplazamiento del panel (5) respecto del marco radial (10) en dirección al rotor vertical (1).Figure 5 shows the displacement of the panel (5) with respect to the radial frame (10) towards the rotor vertical (1).
En la figura 2 se observa la posición de máximo alejamiento de los paneles (5) respecto del rotor vertical (1) y en la figura 6 la posición correspondiente al máximo retraimiento de dichos paneles (5).Figure 2 shows the maximum position distance of the panels (5) from the vertical rotor (1) and in Figure 6 the position corresponding to the maximum retraction of said panels (5).
El aerogenerador dispone asimismo de unas solapas (12) que parten del rotor vertical (1) con orientación vertical, se encuentran en disposición paralela a cada uno de los paneles (5) en número coincidente a éstos, y muestran una longitud inferior a la longitud de máxima extensión del panel (5), solapas (12) que protegen a dicho paneles (5) de los fuertes vientos en la posición de máximo retraimiento de los paneles (5).The wind turbine also has some flaps (12) that start from the vertical rotor (1) with orientation vertical, are in parallel arrangement to each of the panels (5) in number coinciding with these, and show a length less than the maximum length of the panel (5), flaps (12) that protect said panels (5) from strong winds in the position of maximum retraction of the panels (5).
En la figura 7 se observa una posible solución para aprovechamiento del movimiento que provoca el viento sobre el eje vertical giratorio (2), en la que se aprecia la disposición radial de tres multiplicadores-generadores (4) a los que trasmite el movimiento un volante (13) solidario al eje vertical giratorio (2). Este conjunto se dispone en el interior de un carcasa (14) representada en la figura 1.Figure 7 shows a possible solution to take advantage of the movement caused by the wind over the rotating vertical axis (2), in which the arrangement is appreciated radial of three multiplier-generators (4) a which transmits the movement a steering wheel (13) integral to the axis rotating vertical (2). This set is arranged inside a housing (14) represented in figure 1.
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