ES2398417B1 - Dispositivo para obtener energia electrica a partir de fuerzas magneticas y de inercia y sistema que comprende una pluralidad de dichos dispositivos - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para obtener energía eléctrica a partir de fuerzas magnéticas y de inercia y sistema que comprende una pluralidad de dichos dispositivos.#Posee gran autonomía, elevado rendimiento y menores pérdidas por fricción. Comprende un árbol principal (1) y dos árboles secundarios (2) unidos a coronas dentadas principal (5) y secundarias (6), y levas principal (3) y secundarias (4) que accionan bielas principal (8) y secundadas (13) en cuyos extremos existen imanes principal (12) y secundarios (14), con movimientos alternativos vertical y horizontales. Las coronas dentadas (5, 6) están unidas por una cadena dentada (7). Durante el movimiento vertical, el imán principal (12) repele os imanes secundados (14), que accionan las coronas dentadas secundadas (6), la cadena dentada (7) y la corona dentada principal (5), impulsando el movimiento de un nuevo ciclo del imán principal (12). Una rueda de inercia (15) acumula energía cinética durante la rotación para mantener el movimiento.
Description
Dispositivo para obtener energía eléctrica a partir de fuerzas magnéticas y de inercia y sistema que comprende una pluralidad de dichos dispositivos.
El objeto de la invención trata de un dispositivo para obtener energía eléctrica a partir de fuerzas magnéticas y de inercia combinadas.
Son conocidos multitud de dispositivos empleados para obtener energía eléctrica basados en efectos magnéticos, tanto de tipo dinamoeléctrico como de tipo electrostático.
En particular, la solicitud de patente china CN 1719715 se refiere a un generador, en particular a un generador eléctrico de imanes accionado por la energía de un imán compuesto de dos núcleos con arrollamientos en espiral, donde polos N y S están adheridos con láminas protectoras, y cuatro imanes permanentes delgados con propiedades magnéticas débiles rotan en torno a dos imanes accionados por un motor para apantallar el campo magnético de los dos imanes para cambiar la inductancia magnética de los núcleos y generar f.e.m. en los arrollamientos.
La solicitud referida y otras similares se refieren a la conversión de energía magnética en energía eléctrica empleando una pequeña cantidad de energía eléctrica (en este caso un motor) de manera continua.
El problema técnico que se plantea consiste en la definición de un dispositivo para la obtención de energía eléctrica a partir de fuerzas magnéticas de gran autonomía y reducidas pérdidas por rozamiento, que no precise de la acción continua de un motor o similar.
La presente invención describe un dispositivo para la obtención de energía eléctrica a partir de fuerzas magnéticas y de inercia, de elevada autonomía y reducidas pérdidas por rozamiento, que no precisa de alimentación continuada.
La invención comprende un árbol principal y dos árboles secundarios, ubicados los tres árboles siguiendo una disposición horizontal y paralelos entre sí, con el árbol principal dispuesto en un plano vertical paralelo al plano vertical en el que están dispuestos los árboles secundarios y, en proyección, en una posición intermedia (preferentemente central) entre dichos árboles secundarios.
Una corona dentada principal y una leva principal están fijadas solidariamente al árbol principal de manera coaxial, así como sendas coronas secundarias y sendas levas secundarias están solidariamente fijadas a los dos árboles secundarios de manera coaxial. Dicha disposición solidaria de los árboles con sus respectivas coronas dentadas y levas permite el giro solidario de cada conjunto árbol-corona dentada-leva.
Una correa dentada comunica la corona dentada principal y las coronas dentadas secundarias entre sí, permitiendo la simultaneidad entre los movimientos de giro respectivos de los tres conjuntos árbol-corona dentada-leva.
La leva principal acciona una biela principal que, en su extremo libre, está articulada a un desplazador principal conectado a un imán principal. El giro del conjunto árbol principal-corona dentada principal-leva principal acciona el desplazador principal, que acciona a su vez el desplazamiento horizontal del imán principal. Existen al menos dos guías principales que guían el desplazamiento del desplazador principal y del imán principal según la dirección horizontal.
Las levas secundarias accionan sendas bielas secundarias que, en sus extremos libres, están articuladas a sendos desplazadores secundarios conectados a sendos imanes secundarios. El giro de los conjuntos árbol secundariocorona dentada secundaria-leva secundaria acciona los desplazadores secundarios, que accionan a su vez el desplazamiento vertical de los imanes secundarios. Existen al menos dos guías secundarias que guían el desplazamiento de cada desplazador secundario y del imán secundario correspondiente según una dirección vertical.
La distancia entre los imanes secundarios en su punto de mínimo alejamiento es ligeramente superior a las dimensiones del imán principal, de modo que durante su movimiento horizontal, el imán principal pasa entre medias de los dos imanes secundarios. El imán principal ofrece a cada uno de los imanes secundario la misma polaridad
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correspondiente, de modo que cuando dicho imán principal pasa entre los dos imanes secundarios, repele a ambos imanes secundarios.
El imán principal experimenta un movimiento de desplazamiento horizontal de izquierda a derecha o viceversa, impulsado por la biela principal, hasta enfrentarse con los imanes secundarios, a los que repele, y luego continúa desplazándose horizontalmente hasta su tope máximo. Cuando alcanza el punto máximo de desplazamiento, vuelve a retraerse y deja de enfrentarse a los imanes secundarios, que retornan a su situación primitiva al cesar la repulsión del imán principal, desde donde comienza un nuevo ciclo.
A su vez, los imanes secundarios son repelidos por el imán principal desde una posición de mínimo alejamiento hasta una posición de máximo alejamiento, desde donde vuelven a acercarse hasta adoptar de nuevo la posición de mínimo alejamiento cuando el imán principal se desplaza retrocediendo horizontalmente y los repele. De este modo, por cada ciclo de desplazamiento horizontal del imán principal, los imanes secundarios realizan dos ciclos de acercamiento y alejamiento.
Durante la repulsión entre el imán principal y los imanes secundarios, se produce un accionamiento de las levas secundarias y de las coronas dentadas secundarias por parte de los imanes secundarios, provocada por dicha repulsión, mientras que dicho movimiento de las coronas dentadas secundarias se transmite a través de la correa dentada hacia la corona dentada principal, la leva principal, la biela principal y, finalmente, el imán principal, lo que origina un nuevo ciclo.
Las dimensiones de las coronas dentadas y las bielas, así como las distancias entre los árboles y demás parámetros cinemáticos y de diseño, están convenientemente determinados para que se produzca un movimiento alternativo sincronizado tal como se acaba de describir.
El árbol principal constituye o está conectado a la entrada de un alternador para la generación de corriente eléctrica, o a cualquier otra toma de fuerza.
La invención puede incorporar adicionalmente unos medios de arranque cuya activación produce el inicio del movimiento alternativo de los imanes, aportando al dispositivo la suficiente inercia como para poder mantener el movimiento alternativo durante un período de tiempo. Se prevé la necesidad de activar ocasionalmente los medios de arranque. Los medios de arranque pueden comprender cualquier dispositivo de accionamiento comúnmente conocido conectado a alguno de los árboles, de las coronas dentadas o de las levas, preferentemente un motor de arranque o una manivela conectados al árbol principal, o incluso un accionamiento manual.
Para cooperar a mantener de manera prolongada el movimiento sincrónico anteriormente descrito, la invención incorpora de manera imprescindible un dispositivo de inercia, cuya parte más importante es una rueda de inercia. La rueda de inercia comprende un volante de inercia en su parte exterior, solidaria al árbol principal. La fijación entre el árbol puede ser por medio de radios o también a modo de rueda lenticular, siendo válidas otras posibilidades constructivas de funcionamiento equivalente. El dispositivo de inercia facilita la obtención de la energía cinética necesaria para impulsar las levas y prolongar el movimiento alternativo de los imanes. Los medios de arranque pueden actuar alternativamente sobre el volante de inercia.
El volante de inercia está dotado en su superficie lateral de una pluralidad de orificios radiales pasantes en los que se encuentran fijadas sendas vainas huecas que alojan en su interior sendos émbolos capaces de deslizar en el interior de dichas vainas. El extremo interior de cada émbolo está dotado de un segundo imán, mientras que el extremo exterior de cada émbolo sobresale de su vaina.
El volante de inercia está equilibrado con tolerancias muy reducidas, para facilitar la rotación respecto del primer árbol y reducir al mínimo los rozamientos, lo que mejora sustancialmente el rendimiento del dispositivo de la invención.
Un elemento de repulsión magnético de forma curva, preferentemente en forma de arco de circunferencia inferior a media circunferencia, está dispuesto en el interior de la rueda de inercia, fijado a un soporte, ocupando la posición izquierda, en condiciones de giro antihorario de la rueda, y viceversa. El elemento de repulsión está ubicado de manera excéntrica respecto al árbol principal, de manera que la distancia a los orificios es máxima en la parte superior y mínima en la parte inferior.
Cuando la rueda de inercia gira solidaria al árbol principal, los segundos imanes están enfrentados al elemento de repulsión cuando pasan por delante, y las polaridades respectivas entre los segundos imanes y el elemento de repulsión son repulsivas. La ubicación excéntrica del elemento de repulsión permite mantener una distancia reducida con los segundos imanes durante la repulsión. La repulsión entre el elemento de repulsión y los segundos imanes provoca el desplazamiento de los émbolos hacia el exterior, de manera que en su punto inferior, el desplazamiento hacia el exterior del émbolo es máximo. Durante su recorrido entre la parte superior y la parte inferior, la posición sobresaliente del émbolo
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provoca un aumento del par de rotación que colabora a crear una mayor inercia en la rueda de inercia, favoreciendo la duración del movimiento.
Un muelle de tensión está fijado a la guía en un extremo y al émbolo en otro, de modo que durante el movimiento del émbolo hacia el exterior, el muelle se tracciona y una vez que el émbolo llega a la zona inferior, libre de la acción del elemento de repulsión, el muelle ejerce una fuerza recuperadora para que el émbolo retorne a su posición inicial interior y no produzca una disminución del par de rotación durante el ascenso hacia el punto superior. De manera preferente y a modo de ejemplo no limitativo, el muelle se encuentra ubicado en una perforación del émbolo.
De manera opcional, el dispositivo de la invención incorpora una pareja de imanes de acercamiento fijados a una carcasa y dispuestos en las cercanías de los puntos de máximo alejamiento de los imanes secundarios, de modo que cuando dichos imanes secundarios se acercan a dichos puntos de máximo alejamiento, la fuerza de los imanes de acercamiento los repele devolviéndolos hacia una posición en la que se encontrarán de nuevo con el imán principal para iniciar otro ciclo de movimiento.
La estructura de la invención está adaptada para permitir el funcionamiento de un dispositivo por separado y también para permitir el funcionamiento de una pluralidad de dispositivos conectados en paralelo que comprenden un eje principal común accionado por la leva principal de cada uno de los dispositivos montados en paralelo.
Los materiales en los que están fabricados los componentes descritos deben ser no imantables. De manera preferente, dichos componentes están fabricados en cerámica, aunque son admisibles otros materiales, como carbono, bronce, duraluminio, magnesio, etc.
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:
Figura 1.- Muestra una vista lateral del dispositivo de la invención.
Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva del volante de inercia, el soporte y el primer árbol.
Figura 3.- Muestra una vista lateral del dispositivo de inercia.
Figura 4.- Muestra una vista ampliada de un detalle del dispositivo de inercia.
Figura 5.- Muestra una vista en detalle de la parte inferior de la invención, donde se aprecian los imanes de acercamiento.
Figura 6.- Muestra una vista en detalle de la invención, donde se aprecian los medios de arranque.
Figura 7.- Muestra una vista en la que se aprecia el acoplamiento en paralelo de dos dispositivos según la invención.
Tal como se aprecia en la figura 1, el dispositivo de la invención comprende un árbol principal (1) y dos árboles secundarios (2) ubicados los tres árboles (1, 2) siguiendo una disposición horizontal y paralelos entre sí, con el árbol principal (1) dispuesto en un plano vertical paralelo al plano vertical de los dos árboles secundarios (2) y, en proyección, en una posición intermedia (preferentemente central) entre ambos árboles secundarios (2).
La figura 1 muestra adicionalmente que el árbol principal (1) está fijado coaxialmente a una leva principal (3) y a una corona dentada principal (5). A su vez, cada árbol secundario (2) está fijado coaxialmente a una leva secundaria (4) y a una corona dentada secundaria (6). Una correa dentada (7) engrana con la corona dentada principal (5) y con las coronas dentadas secundarias (6), transmitiendo solidariamente el movimiento de las coronas dentadas (5, 6) entre sí.
Se puede apreciar en la figura 1 que una biela principal (8) se encuentra unida por un extremo a la leva principal (3), mientras que, por el extremo libre, dicha biela principal (8) se encuentra unida a un desplazador principal (9) conectado a un imán principal (12).
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El giro del conjunto árbol principal (1) - leva principal (3) - corona dentada principal (5) provoca el movimiento del desplazador principal (9), que se transmite hacia el imán principal (12). Existen unas guías principales (11) que guían el desplazamiento del desplazador principal (9) y del imán principal (12) en dirección horizontal.
Se puede apreciar en la figura 1 que sendas bielas secundarias (13) se encuentran unidas por un extremo a las levas secundarias (4), mientras que, por el extremo libre, dichas bielas secundarias (13) están unidas a sendos desplazadores secundarios (10) conectados a sendos imanes secundarios (14).
El giro de los conjuntos árbol secundario (2) - leva secundaria (4) - corona dentada secundaria (6) provoca el movimiento de los desplazadores secundarios (10), que se transmite hacia los imanes secundarios (14). Existen unas guías secundarias (23) que guían el desplazamiento de los desplazadores secundarios (10) y de los imanes secundarios
(14) en dirección vertical.
El imán principal (12), accionado por la corona dentada principal (5), la leva principal (3), la biela principal (8) y el desplazador principal (9), experimenta un movimiento horizontal alternativo entre un punto inicial y otro final de recorrido. Durante cada ciclo de dicho el desplazamiento horizontal, el imán principal (12) se enfrenta a los imanes secundarios (14), a los que repele, continuando su desplazamiento hasta el final de su recorrido, siendo este el momento de máxima repulsión, e iniciando a continuación el viaje o movimiento de retorno, en cuyo desplazamiento irá perdiendo poder de repulsión hacia los imanes secundarios (14), los cuales vuelven a su estado inicial para volver a comenzar nuevo ciclo.
A su vez, los imanes secundarios (14), accionados por la repulsión del imán principal (12), describen un movimiento vertical alternativo entre puntos de máximo y de mínimo alejamiento. Durante dicho movimiento de acercamiento y alejamiento de los imanes secundarios (14), se produce un accionamiento de las levas secundarias (4) y de las coronas dentadas secundarias (6) por parte de los imanes secundarios (14), y dicho accionamiento se transmite por la correa dentada (7) hacia la corona dentada principal (5), la leva principal (3), la biela principal (8) y, finalmente, el imán principal (12), originando un nuevo ciclo de movimiento.
Las dimensiones de las coronas dentadas (5, 6) y las bielas (8, 13), así como las distancias entre los árboles (1, 2) y demás parámetros cinemáticos y de diseño, están convenientemente determinados para que se produzca un movimiento alternativo sincronizado de la manera que se acaba de describir. A modo de ejemplo, el recorrido del imán principal (12) es aproximadamente 2.5 veces el recorrido de cada uno de los imanes secundarios (14), así como el primer imán (12) se encuentra a una distancia aproximada de 1 cm. de los imanes secundarios (14) cuando pasa en medio de dichos imanes secundarios (14).
El árbol principal (1) constituye o está conectado a la entrada de un alternador (no mostrado) para la generación de corriente eléctrica, o cualquier otra toma de fuerza.
Un motor de arranque (24) conectado al árbol primario (1) se emplea eventualmente para producir el inicio del movimiento alternativo de los imanes (12, 14), tal como se muestra en la figura 6.
La invención incorpora de manera un dispositivo de inercia (25) cuya parte más importante es una rueda de inercia (15) (ver figuras 1 a 3). La rueda de inercia (15) comprende un volante de inercia (16) en su parte exterior, solidaria al árbol principal (1).
En la figura 2 se aprecia que el volante de inercia (16) está dotado en su superficie lateral de una pluralidad de orificios (17) radiales pasantes en los que se encuentran fijadas sendas vainas (18) huecas (ver figuras 3 y 4) que alojan en su interior sendos émbolos (19) capaces de desplazarse en el interior de dichas vainas (18). El extremo interior de cada émbolo (19) está dotado de un segundo imán (20), mientras que el extremo exterior de cada émbolo (19) sobresale de su vaina (18). A modo de ejemplo, el volante de inercia (16) posee un diámetro de 120 cm., una anchura de entre 15 y 20 cm. y un espesor de pared de 3 cm. Tales medidas pueden ser modificadas proporcionalmente.
La invención comprende un elemento de repulsión (21) magnético en forma de arco de circunferencia inferior a media circunferencia, que está dispuesto en el interior de la rueda de inercia (15), fijado a un soporte (26), ocupando la posición derecha, en condiciones de giro antihorario de la rueda de inercia (15), y viceversa. El elemento de repulsión (21) está ubicado de manera excéntrica respecto al árbol principal (1), de manera que la distancia entre dicho elemento de repulsión (21) y los orificios (17) es máxima en la parte superior y mínima en la parte inferior.
Durante el giro de la rueda de inercia (15) solidaria al árbol principal (1), los segundos imanes (14) son repelidos por el elemento de repulsión (21) cuando pasan por delante. La ubicación excéntrica del elemento de repulsión (21) permite mantener una distancia reducida con los segundos imanes (20) durante la repulsión. La repulsión entre el elemento de repulsión (21) y los segundos imanes (20) provoca el desplazamiento de los émbolos (19) hacia el exterior, de manera que en su punto inferior, el desplazamiento hacia el exterior del émbolo (19) es máximo. Durante su recorrido
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entre la parte superior y la parte inferior, la posición sobresaliente del émbolo (19) provoca un aumento del par de rotación que colabora a crear una mayor inercia en la rueda de inercia (15), favoreciendo la duración del movimiento.
Sendos muelles (22) de tensión están fijados a las vainas (18) en un extremo y al émbolo (19) en otro extremo, 5 de modo que durante el movimiento del émbolo (19) hacia el exterior, los muelles (22) se estiran y, una vez que el émbolo
(19) llega a la zona inferior, libre de la acción del elemento de repulsión (21), la fuerza recuperadora de dichos muelles (22) devuelve a los émbolos a su posición inicial interior, de modo que no producen una disminución del par de rotación durante el ascenso hacia el punto superior. Los muelles (22) se encuentran alojados en sendas perforaciones de los émbolos (19).
10 La figura 5 muestra que la invención incorpora adicionalmente una pareja de imanes de acercamiento (27) fijados a una carcasa (28), que repelen los imanes secundarios (14) cuando estos imanes secundarios (14) se acercan al punto de mínimo alejamiento, impulsando a dichos imanes secundarios (14) hacia su posición de máximo alejamiento respecto de aquellos, que, a su vez, constituye la situación inicial para que vuelvan a ser repelidos por el imán principal y
15 así iniciar nuevo ciclo. La figura 7 muestra que la invención está adaptada para permitir el funcionamiento de una pluralidad de dispositivos conectados en paralelo que comprenden un eje principal (1) común accionado por la leva principal (3) de cada uno de los dispositivos montados en paralelo.
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Claims (6)
- REIVINDICACIONES1.-Dispositivo para obtener energía eléctrica a partir de fuerzas magnéticas y de inercia, caracterizado porque comprende:
- -
- un árbol principal (1), conectado solidariamente de manera coaxial a una corona dentada principal (5) y a una leva principal (3), donde el árbol principal (1) constituye la salida hacia un alternador de un generador eléctrico o de cualquier otra toma de fuerza, estando la leva principal (3) unida a una biela principal (8);
- -
- dos árboles secundarios (2), dispuestos en orientación horizontal, paralelos entre sí y al árbol principal (1), dispuestos sustancialmente a la misma cota, y a una cota inferior a dicho árbol principal (1), y conectados solidariamente de manera coaxial a sendas coronas dentadas secundarias (6) y a sendas levas secundarias (4), donde las levas secundarias (4) están unidas a sendas bielas secundarias (13);
- -
- un imán principal (12) dotado de un movimiento alternativo vertical por acción de un desplazador principal (9) conectado a dicho imán principal (12) en un extremo y a la biela principal (8) en el otro extremo, estando el imán principal
(12) guiado por unas guías principales (11);- -
- sendos imanes secundarios (14) dotados de movimiento alternativo horizontal por acción conjunta de la repulsión del imán principal (12) a su paso por el medio de dichos imanes secundarios (14) durante su movimiento alternativo vertical y de sendos desplazadores secundarios (10), conectados a dichos imanes secundarios (14) en un extremo y a las bielas secundarias (13) en el otro extremo, estando los imanes secundarios (14) guiados por unas guías secundarias (23);
- -
- una correa dentada (7) que conecta las coronas dentadas (5, 6) entre sí, permitiendo la transmisión mutua realimentada de los movimientos de dichas coronas dentadas (5, 6) provocados por el movimiento alternativo del imán principal (12) y la repulsión de dicho imán principal (12) a los imanes secundarios (14);
- -
- un dispositivo de inercia (25) que comprende:
- -
- una rueda de inercia (15) solidaria al árbol principal (1), que comprende un volante de inercia (16) en su parte exterior, dotado de una pluralidad de orificios (17) radiales pasantes;
- -
- sendas vainas (18) dispuestas en los orificios (17), que alojan sendos émbolos (19) que comprenden sendos segundos imanes (20) en el extremo interior, donde los émbolos (19) se pueden desplazar a lo largo de las vainas (18);
- -
- un elemento de repulsión (21) curvo dispuesto en el interior del volante de inercia (16), de manera excéntrica respecto del árbol principal (1), en un lateral, que repele los segundos imanes (20), forzando el desplazamiento de los émbolos (19) hacia el exterior, cuando dichos émbolos (19) se enfrentan a dicho elemento de repulsión (21) en su movimiento de bajada; y
- -
- sendos muelles (22) de tensión fijados en un extremo a las vainas (18) y en el otro extremo a los émbolos (19), para ejercer una fuerza recuperadora sobre los émbolos (19) que permite su desplazamiento hacia el interior cuando los segundos imanes (20) ya no están enfrentados al elemento de repulsión (21); y
- -
- medios de arranque (24), para accionar eventualmente el movimiento de los imanes (12, 14).
- 2.-Dispositivo para obtener energía eléctrica a partir de fuerzas magnéticas y de inercia, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de arranque (24) se seleccionan entre un motor de arranque (24) que acciona al árbol principal (1) y un accionamiento manual de dicho árbol principal.
- 3.-Dispositivo para obtener energía eléctrica a partir de fuerzas magnéticas y de inercia, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento recuperador (21) presenta forma de arco de circunferencia menor de media circunferencia.
- 4.-Dispositivo para obtener energía eléctrica a partir de fuerzas magnéticas y de inercia, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los muelles (22) están alojados en el interior de los émbolos (19).
- 5.-Dispositivo para obtener energía eléctrica a partir de fuerzas magnéticas y de inercia, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque incorpora unos imanes de acercamiento (27), fijados a una carcasa (28) que repelen a los imanes secundarios (14) cuando dichos imanes secundarios (14) se acercan al punto de mínimo alejamiento, impulsando a dichos imanes secundarios (14) hacia su posición de mínimo alejamiento.
- 6.-Sistema para obtener energía eléctrica a partir de fuerzas magnéticas y de inercia caracterizado porque comprende una pluralidad de los dispositivos descritos en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 conectados en paralelo, donde dichos dispositivos comprenden un árbol principal (1) común accionado por las levas principales (3) de cada uno de dichos dispositivos.
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- 2010-04-30 ES ES201030641A patent/ES2398417B1/es not_active Expired - Fee Related
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| ES2398417R1 (es) | 2013-05-23 |
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