ES2412962B1 - Mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales - Google Patents

Mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales Download PDF

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Abstract

El objeto de esta invención son unas mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales, en particular en el cilindro (1) de soporte de las palas (2) y que comprende internamente una pluralidad de motores (3) convenientemente dimensionados y dispuestos de forma secuencialmente consecutiva, fijados un punto de anclaje (6) de la pared interna del cilindro (1) y dotados de cableado (4) y sus respectivos inducidos (5) y estator (7), enlazando dicho cableado (4), directa o indirectamente, en su tramo final, con unos platos magnéticos (8) de los cuales surge el cableado de salida (9) de la corriente eléctrica generada. Cilindro (1), palas (2) y motores (3) tienen capacidad de giro mientras que el inducido (5) de los motores (3) es inamovible y se soporta en un eje (10) interno del cilindro (1), que cuenta, a su vez, con un eje (13) saliente.

Description

Objeto de la invención
5 La presente invención se refiere a unas mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales que por su conformación, características y aplicaciones mejora los mecanismos y sistemas existentes en el mercado y todo aquello que forma parte del estado de la técnica correspondiente.
10 Estas mejoras se refieren a uno de los elementos que integran dicho sistema, en concreto, al eje de la turbina y de sustentación de las palas giratorias que reaccionan a la fuerza de dichos elementos naturales, en particular agua canalizada y viento, integrando dicho eje en su interior una pluralidad de motores ensamblados.
15 Antecedentes de la invención y estado de la técnica
En la patente de invención P201200291 el mismo solicitante presenta un sistema de generación de electricidad por presión hidráulica del agua que discurre en ríos, canalizaciones naturales o artificiales o cualquier caudal de agua, utilizando para ello un
20 sistema de plataformas basculantes, vinculadas a una o más turbinas hidráulicas con palas giratorias y sumergidas secuencialmente en el agua.
El generador reivindicado en dicha patente mejora de forma sustancial otros sistemas similares basados en turbinas y palas giratorias e implantados en caudales de agua
25 circulante al incorporar un sistema de plataformas posicionadas en un plano inclinado hacia el agua circulante, de dimensiones y peso considerables y suficientes para ejercer sobre dicha agua circulante una presión constante lo que a su vez repercute en la fuerza que reciben las palas vinculadas a la turbina que permanece sumergida en el agua junto a las ya mencionadas palas.
30 En la solicitud de patente internacional PCT/ES2013/000077 se amplió dicha patente modificando la disposición y emplazamiento de la estructura física, de modo que el generador, sin las plataformas mencionadas, y situado en una disposición vertical, es igualmente funcional aprovechando la fuerza de la energía eólica.
A partir del desarrollo de prototipos de la invención y de reiteradas pruebas experimentales, se ha advertido que la capacidad de generación de energía eléctrica mejora sensiblemente si se incrementa la potencia de la turbina, siendo este punto el objeto preferente de las mejoras que ahora se presentan.
Objeto de la invención
Así pues, esta patente de invención desarrolla unas mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales y basado en unas palas basculantes vinculadas a un conjunto de eje y turbina, todo ello, y en función de su disposición horizontal o vertical, concebido para instalarse en canalizaciones de agua, tanto naturales (ríos, etc.) como artificiales (canales, etc.,) para utilizar la fuerza hidráulica o bien para situarse en emplazamientos abiertos a la fuerza eólica.
En uno u otro caso, las mejoras a que se refiere esta patente se concentran en el eje de la turbina que a su vez actúa como soporte de una pluralidad de palas que, convenientemente dimensionadas, reciben la presión y el consiguiente impulso de la fuerza del agua o del viento, según el caso, generando la energía mecánica que será transformada en energía eléctrica.
Este eje de la turbina que soporta las palas se conforma a modo de cilindro de diámetro suficiente para alojar en su interior una pluralidad de motores convenientemente dimensionados y dispuestos de forma secuencialmente consecutiva, dotados del correspondiente cableado, inducido y estator.
Dicho cilindro comprende un eje interno que a su vez soporta los inducidos y un eje saliente que se apoya en un cojinete externo que permite el giro del cilindro. Por su parte, el eje interno de soporte de inducidos se apoya en un cojinete interno.
Cada motor está anclado en la pared de la cara interna del cilindro, de modo que gira al mismo tiempo y conjuntamente con el giro del cilindro.
El inducido de cada motor es de carácter fijo, sin capacidad de giro.
Complementando los elementos citados, el sistema comprende unos platos magnéticos acoplados entre sí y que actúan como transmisores de la corriente producida por los motores mediante el cableado de salida de la corriente generada.
5 Como medida de protección de los elementos eléctricos, se añade al sistema una cámara estanca que acoge los platos magnéticos, el cableado y el eje saliente del cilindro.
Los extremos de dicho cilindro, como eje de la turbina, mantienen su función como generadores y transmisores de la energía derivada de la propia turbina.
La implementación de estas mejoras en el sistema previamente registrado tiene como resultado un considerable incremento de la energía generada puesto que al trabajo de la turbina o turbinas existentes (su número depende de la longitud del eje que las sustenta que a su vez depende de la anchura del cauce del agua en que se instala) se suma el
15 trabajo realizado por los motores ubicados dentro del cilindro que constituye el eje de la susodichas turbinas.
Descripción de los dibujos
20 Al objeto de facilitar la comprensión de la innovación que aquí se reivindica, se adjuntan unas láminas con unos dibujos, los cuales deben ser analizados y considerados únicamente a modo de ejemplo y sin ningún carácter limitativo ni restrictivo.
Figura 1.- Vista de la conformación interna del cilindro con detalle del ajuste de la pala a 25 nivel externo.
Figura 2.- Vista del fragmento del extremo del cilindro, con detalle del cojinete externo que soporta conjuntamente el cilindro y la cámara estanca
30 Figura 3.- Vista del fragmento del extremo del cilindro, con detalle del cojinete interno en que se apoya el eje de soporte del inducido de los motores
Figura 4.- Vista esquemática del cabezal del cilindro, con detalle de la posición de los cojinetes vinculados al eje saliente del cilindro y al eje del inducido
Realización preferente de la invención
En los siguientes dibujos y en concreto en la figura 1 se expone una aplicación práctica del objeto de esta patente de invención, es decir, de las mejoras en un sistema de generación 5 de energía eléctrica a partir de presión de elementos naturales concretadas en la conformación interna del eje de la turbina que a su vez sustenta las palas y que en estas mejoras se conforma a modo de cilindro (1) de diámetro suficiente, mostrándose en la figura 1 dicho cilindro en disposición horizontal para una implantación sumergida en un caudal de agua circulante para aprovechamiento de la fuerza hidráulica aunque la misma
10 estructura dispuesta en posición vertical es aplicable para el aprovechamiento de la energía eólica.
Externamente, el cilindro (1), de dimensiones variables, actúa como soporte de una pluralidad de palas (2) convenientemente dimensionadas y secuencialmente distribuidas. 15 Internamente, dicho cilindro (1) comprende y aloja una pluralidad de motores (3) convenientemente dimensionados y dispuestos de forma secuencialmente consecutiva, fijados cada uno de ellos en unos puntos de anclaje (6) de la pared interna del cilindro (1) y dotados del correspondiente cableado (4) y sus respectivos inducidos (5) y estator (7). Dicho cilindro (1) comprende un eje interno (10) en que se soportan los inducidos (5) y un
20 eje saliente (13).
El cilindro (1), junto a las palas (2) y los motores (3) internos tiene capacidad giratoria.
El conjunto de inducidos (5) es fijo en toda su extensión, sin movilidad alguna.
En esta misma figura 1 se muestran unos platos magnéticos (8) acoplados entre si, proximales al extremo del cilindro (1) y de los que surge el cableado de salida (9) de la corriente eléctrica generada.
30 En la figura 2 se muestra el detalle de la parte extrema del cilindro (1), con detalle del cojinete externo (11) que soporta dicho cilindro (1) al acoger en su interior el eje saliente
(13) y a su vez es el punto de sujeción de una cámara estanca (12) que queda anclada de forma fija en la parte exterior del susodicho cojinete externo (11) y que acoge los platos magnéticos (8), cableado (4) y el eje saliente (13) del cilindro (1). Dicho cableado se
35 vincula directa o indirectamente con los platos magnéticos (8).
En la figura 3 se muestra el mismo fragmento del extremo del cilindro (1) con el detalle de la ubicación y función del cojinete interno (14), sujeto por sus correspondientes puntos de anclaje (15) al eje saliente (13) del cilindro, y que acoge el eje (10) del inducido (5) de los motores (3), siendo dichos inducidos fijos e inamovibles.
En la figura 4 se muestra el detalle, en un corte, de la conformación del cabezal del cilindro (1), siendo visible el eje (10) que soporta los inducidos (5) de los motores (3) rodeado del cojinete interno (14) en que se apoya. Posteriormente se sitúa el eje saliente (13) del cilindro (1) que a su vez se apoya en el cojinete externo (11) que permite el giro del cilindro
10 (1).
A la vista de todo lo descrito en esta memoria, resultan evidentes las ventajas de la nueva conformación del cilindro de soporte de las palas. Al comprender una pluralidad de motores relacionados entre sí, la suma del trabajo que realiza cada uno de ellos
15 incrementa considerablemente la energía eléctrica generada, multiplicando el rendimiento del sistema. El resultado es un alto rendimiento energético con un coste de mantenimiento mínimo.
De igual modo, tanto el cilindro como el número de motores es susceptible de acomodarse
20 a las dimensiones del emplazamiento a que va a ser destinado, independientemente de que se trate de una canalización de agua o de un emplazamiento seco para el aprovechamiento de la energía eólica.
Sobre las palas, al igual que se comentó en la patente anteriormente citada, el número y 25 dimensiones de las mismas es variable para adecuarse al emplazamiento del sistema.
En cuanto al material para la realización de los distintos elementos, es viable el uso de distintos materiales como nylon, plástico duro o también materiales pesados como acero o cualquier otro que resulte conveniente.
30 No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan. Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración en la esencialidad del
35 invento. Los términos en que se ha redactado esta memoria deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo.

Claims (2)

  1. REIVINDICACIONES
    1ª Mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales del tipo que se instala en una canalización de agua circulante o en otros 5 emplazamientos y que comprende un eje de soporte de una o más turbinas y de una pluralidad de palas (2) convenientemente dimensionadas y secuencialmente distribuidas, caracterizado porque dicho eje de la turbina se conforma a modo de cilindro (1) de diámetro suficiente que comprende internamente una pluralidad de motores (3) convenientemente dimensionados y dispuestos de forma secuencialmente consecutiva, 10 fijados cada uno de ellos en unos puntos de anclaje (6) de la pared interna del cilindro (1), dotados del correspondiente cableado (4) y sus respectivos inducidos (5) y estator (7), comprendiendo dicho cilindro un eje saliente (13) relacionado con un cojinete externo (11) y un eje interno (10) relacionado con los inducidos (5) y con un cojinete interno (14), quedando el cableado (4) vinculado directa o indirectamente con unos platos magnéticos
    15 (8).
    2ª Mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque el cilindro (1), las palas (2) y los motores (3) internos tienen capacidad giratoria.
    20 3ª Mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque el inducido (5) de los motores
    (3) es fijo e inamovible en toda su extensión.
    25 4ª Mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque los platos magnéticos (8) acoplados entre sí se sitúan en una zona proximal al extremo del cilindro (1), surgiendo de los mismos el cableado de salida (9) de la corriente eléctrica generada.
    30 5ª Mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales, según las reivindicaciones anteriores, porque caracterizado porque los platos magnéticos (8), el cableado (4) y el eje saliente (13) del cilindro (1) se recogen en el interior de una cámara estanca (12), anclada a su vez y de forma fija en la parte exterior del susodicho cojinete externo (11).
    6ª Mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales, según la 1ª reivindicación, el cojinete externo (11) acoge en su interior el eje saliente (13) externo, soportando el cilindro (1).
    5 7ª Mejoras en un sistema de generación de electricidad por presión de elementos naturales, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque el cojinete interno (14) acoge en su interior el eje (10) del inducido (5) de los motores (3), quedando a su vez dicho cojinete interno (14) sujeto por sus correspondientes puntos de anclaje (15) al eje saliente
    (13) del cilindro.
    9
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201330578
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 21.04.2013
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : F03B17/06 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    Y
    US 2011057442 A1 (CHAUVIN PHILLIP LYNN) 10.03.2011, párrafos [43],[46],[48],[52-55],[60-63]; figuras 1,11. 1-3
    Y
    WO 2010125552 A2 (LIMERICK WAVE LTD et al.) 04.11.2010, página 2, líneas 15-24; página 3, líneas 1-6; página 9, líneas 1-10; página 11, líneas 9-12; página 33, líneas 1-9. 1-3
    A
    WO 2011048466 A1 (RE CO 2 SRL et al.) 28.04.2011, resumen; página 10, línea 31 – página 13, línea 8; figuras 1-4. 1-7
    A
    WO 2009141644 A2 (MAIMONE MICHAEL DAVID) 26.11.2009, todo el documento. 1-7
    A
    US 7633174 B1 (FEILER FRED JOHN) 15.12.2009, todo el documento. 1-7
    A
    US 2006192387 A1 (FIELDER WILLIAM SHERIDAN) 31.08.2006, Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE; figuras. 1-7
    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 24.06.2013
    Examinador E. García Lozano Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201330578
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) F03B 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: 201330578
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 24.06.2013
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones 1-7 Reivindicaciones SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones 4-7 Reivindicaciones 1-3 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: 201330578
    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
    US 2011057442 A1 (CHAUVIN PHILLIP LYNN) 10.03.2011
    D02
    WO 2010125552 A2 (LIMERICK WAVE LTD et al.) 04.11.2010
  2. 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
    La presente solicitud se refiere a un sistema generador de energía que se instala en una canalización de agua circulante, o similar, y que comprende un eje soporte de una o más turbinas con palas (2), donde dicho eje es un cilindro hueco en cuyo interior se ubican motores (3) anclados en unos puntos (6) a la pared interna del cilindro, dotados de inducidos (5), estator
    (7) y su correspondiente cableado (4). El cilindro comprende un eje interno (10) sobre el que se montan los inducidos de los motores (5) y un cojinete interno (14), así como otro eje saliente (13) con un cojinete externo (11). El cableado se vincula con unos platos magnéticos (8) (Reiv.1). En el anterior sistema, las palas, cilindro y motores tiene capacidad giratoria (Reiv.2), mientras que el inducido de los motores es fijo (Reiv.3). Los platos magnéticos se ubican en el extremo del cilindro, surgiendo de ellos el cableado de salida (9) (Reiv.4), y junto con el cableado (4) y el eje saliente (13) se recogen en una cámara estanca (12) anclada al cojinete externo (11) (Reiv.5). El cojinete externo (11) incluye dentro el eje saliente externo (13) (Reiv.6), mientras que el cojinete interno (14) incluye el eje (10), y está sujeto por unos puntos de anclaje (15) al eje saliente (13) (Reiv.7). El documento D01 divulga un dispositivo para obtener energía hidroeléctrica que comprende una carcasa externa aleteada (22), que puede ser de distintas formas, por ejemplo cilíndrica, y que define un espacio hueco interior. En el interior de la misma se ubica un eje fijo (62) aislado del exterior por unos agujeros en los que se ubican sendas placas (39) con sellados (40). Unida a la carcasa y moviéndose solidariamente con ella se encuentra una rueda dentada (64), cuyo eje móvil (122) rodea al eje fijo 62 mediante el elemento 168, en cuyos extremos se encuentran otros cojinetes (176 y 178). El eje móvil 122 mueve a su vez el eje del generador eléctrico (124) bien directa o indirectamente. El movimiento del rotor (130) que se encuentra sobre dicho eje genera una corriente en el estator (126) que puede ser aprovechada. Opcionalmente, el eje del generador eléctrico (124) puede ser el mismo eje móvil de la rueda dentada 122 (ver párrafos 43 a 63 y figuras 1 y 11). A la vista de lo anterior, existen algunas diferencias entre la solicitud y el sistema divulgado en D01. Una de las diferencias es el empleo de platos magnéticos (8) que reúnen todo el cableado de salida. No se indica explícitamente en D01 el empleo de ningún elemento análogo, no obstante, su inclusión en el sistema es necesaria para aprovechar la energía eléctrica generada fuera del dispositivo. El empleo de unos platos magnéticos, o de unas placas como las indicadas en D01 sería evidente para un experto en la materia, al igual que la ubicación determinada de los cojinetes en función del diseño concreto que consigue el efecto técnico buscado. Otra diferencia es la ubicación del rotor y el estator del generador. En el documento D01, en la realización en la que el generador eléctrico se monta sobre el eje móvil 122, el rotor (132) se encuentra sobre el eje y el estator (126) en el exterior, a diferencia de la solicitud en la que es el rotor el que se encuentra en la periferia del dispositivo. Esta configuración ya se ha anticipado en D02, donde explícitamente se indica que una de las posibilidades es el empleo del estator sobre el eje principal que no gira, y el rotor en una configuración externa sobre otro elemento que si gira (ver página 33 líneas 1 a 9). Se considera que un experto en la materia podría combinar el documento D01 con esta variación de D02 con una expectativa razonable de éxito, por lo que las reivindicaciones 1 a 3 no resultan inventivas. Las demás reivindicaciones son realizaciones concretas que no derivarían directamente de los anteriores documentos. Por tanto, se considera que la invención es nueva si bien las reivindicaciones 1 a 3 no son inventivas de acuerdo a los Artículos 6 y 8 de la Ley de Patentes 11/1986.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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