ES2362295B1 - Motor de viento. - Google Patents

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ES2362295B1 ES201130920A ES201130920A ES2362295B1 ES 2362295 B1 ES2362295 B1 ES 2362295B1 ES 201130920 A ES201130920 A ES 201130920A ES 201130920 A ES201130920 A ES 201130920A ES 2362295 B1 ES2362295 B1 ES 2362295B1
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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.
Estado de la técnica
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
5 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
10 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.
15 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
20 parte exterior a dicha carcasa.
Descripción de la invención
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: 5 • Un poste, torre u otro soporte de sustentación;
• 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
10 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:
o Un cuerpo inferior;
o Un cuerpo superior; 15 o Un protector frontal con forma esencialmente de “V”; y
o Un dispositivo mecánico sincronizador del conjunto de rotores;
o Una salida mecánica, movida por uno de los ejes de los
rotores o por medio de dispositivo mecánico sincronizador; 20 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
5 de inercia. El cuerpo de inercia puede formar parte del mecanismo sincronizador o estar vinculado a éste mediante un dispositivo de embrague.
Breve descripción de los dibujos
10 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
15 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;
20 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.
Descripción detallada de los modos de realización de la invención
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).
5 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
10 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.
15 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
20 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 5 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
10 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 (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Motor de viento, que 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; y
    •
    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;
    Caracterizado porque comprende además un cuerpo de inercia movido por la energía proporcionada por los rotores, y 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).
  2. 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. 3.-Motor de viento, según la reivindicación 2, caracterizado porque
    la base superior (3) comprende al menos un elemento orientador a modo de timón.
    5 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.
  4. 5.-Motor de viento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
    10 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.
    15 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.
    20 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.
  5. 8.-Motor de viento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además unos deflectores laterales (10) orientables.
    5 9.-Motor de viento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de apertura/cierre del protector frontal (7) consiste en un tornillo sinfín accionado por un motor eléctrico.
  6. 10.-Motor de viento, según la reivindicación 1, caracterizado porque
    10 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).
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201130920
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 03.06.2011
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : F03D3/02 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    FR 2300235 A1 (DORIEL JOSEPH) 03.09.1976, página 1, línea 35 – página 3 , línea 36; figuras. 1,2,4,6,8
    X
    DE 2819673 A1 (HANSEN UWE) 08.11.1979, todo el documento. 1,2,4
    X
    GB 2007775 A (POHL L L) 23.05.1979, todo el documento. 1,2,5,6,7
    A
    RU 2118702 C1 (GONCHAROV STANISLAV VASIL EVIC) 10.09.1998, resumen; figuras. 1
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 17.06.2011
    Examinador M. López Carretero Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201130920
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) F03D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201130920
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 17.06.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-11 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-11 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201130920
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    FR 2300235 A1 (DORIEL JOSEPH) 03.09.1976
    D02
    DE 2819673 A1 (HANSEN UWE) 08.11.1979
    D03
    GB 2007775 A (POHL L L) 23.05.1979
    D04
    RU 2118702 C1 (GONCHAROV STANISLAV VASIL EVIC) 10.09.1998
  7. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    El documento D01 se considera uno de los más próximos del estado de la técnica al objeto de la reivindicación 1 Describe un motor de viento caracterizado por comprender: -Un poste torre u otro soporte de sustentación (Ver referencia 2 de la Fig. 1 del documento D01) -Una base inferior que sustenta al menos un par de ejes (Ver referencias 4,5 y 6 de la Fig. 1 del documento D01) -Al menos un rotor dispuesto sobre cada uno de los ejes (Ver referencias 7 y 8 de la Fig. 1 del documento D01) -Un mecanismo sincronizador del giro de los rotores (Ver referencia 10 y 11 de la Fig. 1 del documento D01) -Un protector frontal solidario a la base inferior (Ver referencia 9 de la Fig. 2 del documento D01) -Un medio de giro libre de la base inferior respecto al poste, torre o soporte de sustentación ( Ver pág. 2, líneas 31-35 del documento D01) -Al menos un generador eléctrico u otro dispositivo de utilización de la energía mecánica movido por uno de los ejes de los rotores o por el mecanismo sincronizador (Ver referencia G en Fig. 1 del documento D01) El objeto de la reivindicación 1 difiere del documento D01 únicamente en que no se menciona nada respecto al cuerpo de inercia movido por la energía de los rotores. Dado que no es necesario hacer esta referencia ya que la utilización de un cuerpo de inercia como el divulgado es una técnica muy conocida y por lo tanto obvia para un experto en la materia se puede decir que el objeto de la invención recogido en la reivindicación 1 deriva directamente y sin ningún equívoco del documento D01 careciendo por tanto de actividad inventiva tal y como requiere el Art. 8.1 de la Ley de Patentes 11/86. A la vista del documento citado D01, el resto de reivindicaciones dependientes 2-11 son cuestiones prácticas, las cuales son conocidas y obvias para un experto en la materia, careciendo por tanto de actividad inventiva, tal y como exige el Art. 8.1 de la Ley de Patentes 11/86.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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