ES2362295A1 - Motor de viento. - Google Patents
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Abstract
Motor de viento.Comprende un poste (1) torre u otro soporte de sustentación, una base inferior (2) que sustenta al menos un par de ejes (4, 5), al menos un rotor (6) dispuesto sobre cada uno de los ejes (4, 5), un mecanismo sincronizador del giro de los rotores (6), un protector frontal (7), solidario a la base inferior (2), un medio de giro libre de la base inferior (2) respecto al poste (1), torre o soporte de sustentación, al menos un generador eléctrico u otro dispositivo de utilización de la energía mecánica movido por uno de los ejes (4, 5) de los rotores o por el mecanismo sincronizador, y un cuerpo de inercia movido por la energía proporcionada por los rotores.
Description
Motor de viento.
La presente invención tiene por objeto un
generador de energía eléctrica o mecánica a partir de uno o más
conjuntos de molinos sincronizados accionados por la fuerza del
viento.
Las crecientes necesidades de energía obligan a
buscar nuevas fuentes y a optimizar las existentes. El viento tiene
una serie de ventajas como son su enorme potencia y ningún coste, ya
que viene proporcionado por la propia naturaleza.
Desde los antiguos molinos de viento, se han
descrito generadores eólicos o motores de viento de distintos tipos.
El tipo más habitual es el que podemos observar en gran parte de
nuestros paisajes consistente en un generador movido por un conjunto
de palas cuyo eje es coaxial con la dirección del viento.
Un ejemplo de tales generadores puede observarse
en ES 1047473 U.
Otro tipo de generadores es aquel en el que se
disponen un conjunto de superficies de incidencia giratorias
respecto a un eje vertical, cuyo eje se dispone perpendicularmente a
la dirección del viento.
ES 1 028 882 U o ES 1 049 311 describen
generadores de este tipo. ES 150837 describe un generador una o
múltiples alturas en la que cada altura está provista de un
generador de palas del tipo del descrito en ES 1 049 311. Similar
solución puede encontrarse en ES 2 109 173, en la que se disponen un
conjunto de elementos motrices sobre un eje único.
WO 2008/062093 A1 describe un generador eólico
doméstico en el que se disponen un conjunto de palas dispuestas a
distintas alturas en espiral, provisto de una carcasa que orienta la
incidencia del viento para su optimización.
US 2010/019251 describe también un generador con
eje perpendicular a la dirección del viento, en el que se disponen
unos conjuntos de palas a distintas alturas sobre un único eje en el
que cada conjunto dichas palas está dispuestas con una separación
angular respecto al conjunto de palas de otra de las alturas.
Otro tipo de generadores eólicos o motores de
viento son aquellos que comprenden distintos cuerpos motores
provistos de distintos ejes geométricos, en los que dichos ejes
geométricos se encuentran sincronizados entre sí por medio de un
mecanismo común. Un ejemplo de dichos generadores con cuerpos
sincronizados puede verse en EP 0 050 891 A1, si bien en este caso
se trata de generadores con eje coaxial al viento.
ES 1 053 772 U describe un generador provisto de
distintos cuerpos con eje vertical con un o más conjuntos de palas
cada uno de ellos, que se encuentran sincronizados mediante un
mecanismo de unión entre ellos. ES 2 049 568 describe un generador
de un conjunto de tres cuerpos verticales que se encuentran
sincronizados entre sí mediante un mecanismo de ruedas dentadas.
ES 259880 describe un dispositivo captador de
energía eólica que comprende un cuerpo con entrada y salida de aire,
dispuesto sobre un eje vertical de giro libre, con un dispositivo de
orientación provisto de unos timones solidarios a la estructura y
está provisto de engranajes o poleas de una transmisión que
transmite el movimiento a un aparato receptor de dicha energía.
EP 0 064 440 describe un aerogenerador de eje
vertical con un doble rotor y flujo canalizado, que comprende una
pareja de rotores de eje vertical, sincronizados entre sí, envueltos
parcialmente por una carcasa exterior, discurriendo el aire y
moviendo los rotores por la parte exterior a dicha carcasa.
La invención que se propone consiste en un motor
de viento de múltiples rotores sincronizados entre sí que
simplifican las soluciones proporcionadas por los antecedentes
siendo su coste reducido y de fácil mantenimiento.
En particular, se describe un motor de viento
que comprende:
- \bullet
- Un poste, torre u otro soporte de sustentación;
- \bullet
- Un cabezal motor provisto de dos o más rotores en al menos dos ejes verticales separados; dicho cabezal comprende en su extremo anterior una unión con el soporte de sustentación y es giratorio libremente respecto dicho soporte de sustentación; la posición del centro de masas y la aerodinámica del cabezal dispondrá siempre que dicho cabezal quede orientado contra el viento; dicho cabezal motor, comprende a su vez al menos:
- \circ
- Un cuerpo inferior;
- \circ
- Un cuerpo superior;
- \circ
- Un protector frontal con forma esencialmente de "V"; y
- \circ
- Un dispositivo mecánico sincronizador del conjunto de rotores;
- \circ
- Una salida mecánica, movida por uno de los ejes de los rotores o por medio de dispositivo mecánico sincronizador; esta salida mecánica puede mover un generador eléctrico o cualquier otro sistema mecánico;
- el cuerpo inferior y el cuerpo superior conforman una estructura de soporte de los rotores y del protector frontal en "V"; la unión y fijación de dichos cuerpos inferior y superior puede realizarse por medio de dicho protector en "V", y por medio de los ejes de los rotores, o bien mediante soportes externos.
- El motor de viento de la invención comprende además un cuerpo de inercia. El cuerpo de inercia puede formar parte del mecanismo sincronizador o estar vinculado a éste mediante un dispositivo de embrague.
Con objeto de ilustrar la explicación que va a
seguir, adjuntamos a la presente memoria descriptiva cuatro hojas de
dibujos, en las que en cinco figuras se representa la esencia de la
presente invención, y en las que:
La figura 1 muestra una vista esquemática en
perspectiva de un primer ejemplo de realización del motor de viento
de la invención, provisto de dos rotores sincronizados entre sí,
dispuestos sobre una base o plataforma de sustentación provista del
mecanismo de sincronización;
La figura 2 muestra una vista esquemática en
perspectiva, semejante a la de la figura 1, pero en la que los
rotores han sido cubiertos con una base superior, provista de un
timón;
La figura 3 muestra una vista semejante a la de
la figura 1, pero en la que los rotores comprenden a distintas
alturas juegos de palas en posiciones complementarias;
La figura 4 muestra una vista esquemática en
planta del conjunto de rotores de la figura 1, así como un cuerpo
escudo protector parcial del viento incidente en la zona central del
conjunto de rotores; y
La figura 5 muestra una vista esquemática,
semejante a la de la figura 4, pero en la que se muestran rotores
con palas complementarias a distintas alturas, mostrándose en línea
continua la de una primera altura y en línea de trazos la de una
segunda altura.
Se describe un motor de viento que está
dispuesto sobre un poste (1), torre u otro soporte, que comprende
una base inferior (2) que sustenta al menos un par de ejes (4, 5) de
al menos un par de rotores (6) de palas (8) de eje vertical.
Normalmente habrá además una base superior (3) que servirá de
sujeción a los ejes (4, 5) de los rotores (6). Los ejes (4, 5) de
los rotores (6) están vinculados a sendos mecanismos que están
sincronizados entre sí. La base inferior (2) estará dispuesta de
modo que pueda girar libremente sobre el poste (1). La base superior
(3) comprende al menos un elemento orientador a modo de timón.
Según una realización preferente, el número de
palas de cada conjunto en cada rotor es de tres.
Se dispone además un protector frontal (7). Los
rotores reciben el viento en las palas (8) situadas exteriormente,
no protegidas por dicho protector frontal (7); el protector frontal
(7) tiene forma esencialmente triangular o de cuña, oponiendo así la
mínima resistencia al viento. Las palas (8) de los rotores (6)
situadas interiormente (en un área situada entre los ejes de los
rotores), tienen un desplazamiento opuesto al sentido de del viento,
y no reciben la incidencia de éste por efecto de la acción del
protector frontal (7).
De preferencia, cada eje (4, 5) comprende más de
un conjunto de palas (8) situadas a distinta altura y desplazadas un
cierto ángulo de las de la altura adyacente. Con ello se facilita
una mayor regularidad en la presión de empuje recibida por el
conjunto de palas en ambos lados y a lo largo del tiempo. Cuando un
conjunto de palas está recibiendo la acción del viento sobre una de
dichas palas, la fuerza recibida por ésta depende del ángulo de
incidencia del viento sobre la pala. Cuando está a 90º la acción es
máxima. Sin embargo, cuando se produce un avance, la proyección del
área de exposición al viento de la pala es menor, y está en cierta
medida mermada por la pala siguiente que comienza a asomar (quedan
ocultas y protegidas por el protector frontal (7) en la parte del
ciclo en que el recorrido es inverso). Además, puesto que las palas
(8) de cada pareja de rotores (6) están dispuestas alternativamente,
de modo que en su movimiento de retorno en que recorren el mismo
espacio dicho retorno lo realicen alternadamente, cuando la
incidencia del viento en una pala es máxima, en la del rotor (6) con
el que empareja dicha incidencia es mínima. Por lo tanto, es
conveniente que a distinta altura se produzca la situación inversa,
en la que uno de los rotores (6) de una de las alturas tenga una
incidencia máxima del viento cuando el de otra altura la tiene
mínima. Esto sincronizado con los rotores (6) del otro eje, produce
equilibrio entre los dos ejes, evitando así tensiones
innecesarias.
Como hemos indicado, entre los ejes existe un
mecanismo de sincronización. Según una opción el mecanismo de
sincronización consiste en una pareja de coronas dentadas (9)
trabadas entre sí. No obstante el trabado y la sincronización puede
realizarse a través de un mecanismo intermedio, mediante engrane
directo, o mediante correas o cadenas de transmisión.
El aprovechamiento de la energía del movimiento
tiene lugar mediante un generador eléctrico u otro dispositivo de
utilización de la energía mecánica, que puede estar conectado a al
menos uno de los ejes (4) de los rotores, o a un eje externo
vinculado a al menos uno de dichos ejes (4).
El conjunto mecánico comprende un cuerpo de
inercia movido directa o indirectamente por los ejes (4) de los
rotores (6), normalmente uno o más volantes de inercia. De
preferencia el cuerpo de inercia está separado del mecanismo
sincronizador por al menos un dispositivo de embrague.
Preferentemente el embrague es automático, de modo que cuando la
velocidad de los rotores (4) movidos por la acción del viento sea
superior al del cuerpo de inercia, el dispositivo de embrague
conecte ambos mecanismos, mientras que se debe producir un
desembragado cuando la velocidad de los rotores sea menor.
La estructura formada por las bases superior e
inferior, así como por el protector frontal (7) comprende además
unos deflectores laterales (10) orientables que permiten que el aire
se canalice adecuadamente para un mayor aprovechamiento de su
energía. Además, dichos deflectores tienen una función adicional de
timón para orientar adecuadamente el cabezal frente al viento.
El protector frontal (7) puede abrirse/cerrarse
un cierto ángulo, de modo que permita una mayor o menor incidencia
del viento sobre las palas (8) de los rotores (6).
Según una primera opción la apertura se realiza,
mediante un tornillo sinfín (11) accionado mediante un motor
eléctrico que separa los dos cuerpos laterales que conforman dicho
protector, determinándose el grado de apertura en función de la
velocidad del viento, y en consecuencia de la velocidad de giro de
los rotores, detectada mediante el correspondiente sensor. No
obstante, otros medios son también posibles, por ejemplo mediante
cables tirados por poleas cuyo grado de tracción está también
sincronizado por la velocidad de giro de los rotores. También en el
caso de emplearse cables, dichos cables pueden estar accionados por
medio de un motor eléctrico. Dicha apertura se representa en la
figura 4, en la que en línea de trazos se aprecia un grado de
abertura mayor (menor exposición al viento y mayor protección a las
palas) y en línea sólida un grado de abertura menor (mayor
exposición al viento y menor protección a las palas).
Claims (11)
1. Motor de viento, caracterizado por
comprender:
- \bullet
- Un poste (1) torre u otro soporte de sustentación;
- \bullet
- Una base inferior (2) que sustenta al menos un par de ejes (4, 5);
- \bullet
- Al menos un rotor (6) dispuesto sobre cada uno de los ejes (4, 5);
- \bullet
- Un mecanismo sincronizador del giro de los rotores (6);
- \bullet
- Un protector frontal (7), solidario a la base inferior (2);
- \bullet
- Un medio de giro libre de la base inferior (2) respecto al poste (1), torre o soporte de sustentación;
- \bullet
- Al menos un generador eléctrico u otro dispositivo de utilización de la energía mecánica movido por uno de los ejes (4, 5) de los rotores o por el mecanismo sincronizador; y
- \bullet
- Un cuerpo de inercia movido por la energía proporcionada por los rotores.
2. Motor de viento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende además una base superior (3)
que sujeta los ejes (4, 5) de los rotores (6) y el protector frontal
(7).
3. Motor de viento, según la reivindicación 2,
caracterizado porque la base superior (3) comprende al menos
un elemento orientador a modo de timón.
4. Motor de viento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el protector
frontal (7) presenta esencialmente forma triangular o de cuña.
5. Motor de viento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque cada uno de los
rotores comprende más de un juego de palas (8) dispuestos a distinta
altura, y cuyas palas están desplazadas angularmente con respecto a
las palas de la altura adyacente.
6. Motor de viento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el mecanismo
sincronizador del giro de los rotores (6) está formado por sendas
coronas dentadas (9) dispuestas en los ejes, trabadas entre sí.
7. Motor de viento, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo
de inercia está provisto de un dispositivo de embrague con respecto
que lo separa del mecanismo sincronizador y/o de los ejes de los
rotores.
8. Motor de viento, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
además unos deflectores laterales (10) orientables.
9. Motor de viento, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
protector frontal (7) comprende un mecanismo de apertura/cierre en
función de la fuerza del viento y/o de velocidad de giro de los
rotores (6).
10. Motor de viento, según la reivindicación 9,
caracterizado porque el mecanismo de apertura/cierre del
protector frontal (7) consiste en un tornillo sinfín accionado por
un motor eléctrico.
11. Motor de viento, según la reivindicación 9,
caracterizado porque el mecanismo de apertura/cierre del
protector frontal (7) está constituido por un conjunto de cables de
tracción accionados por medio de poleas cuyo grado de tracción está
sincronizado con la velocidad de giro de los rotores (6).
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