ES2438445A2

ES2438445A2 - Sistema generador de energia electrica a partir de aire comprimido

Info

Publication number: ES2438445A2
Application number: ES201231108A
Authority: ES
Inventors: Juan Sentis Ortilles
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: ES2438445R1; ES2438445B1

Abstract

Sistema generador de energía eléctrica a partir de aire comprimido. Sistema que permite el aprovechamiento y transformación de la energía contenida en bombonas de aire comprimido caracterizado porque comprende un depósito expansor (4) donde tiene lugar la expansión del aire comprimido contenido en unos medios de almacenamiento o bombonas conectadas por medio de unos conductos (2) hasta el depósito expansor (4) y unos medios de regulación del aire comprimido proyectado sobre el depósito expansor (4), donde éste cuenta en su interior con un conjunto de doble turbina, formado por un volante de inercia (3) sobre el que impele tangencialmente el aire comprimido una vez proyectado sobre la cámara de expansión, y una serie de álabes montados sobre el mismo eje sobre el que está montado el volante de inercia, de manera que se consigue incrementar la eficiencia de la energía contenida en el aire comprimido, además de asegurar una generación continua de energía eléctrica.

Description

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Es objeto de la presente invención, tal y como el título de la invención establece, un sistema generador de energía eléctrica a partir de la energía contenida en unas bombonas o medios de almacenamiento de aire comprimido.

Caracteriza a la presente invención la especial configuración y diseño de todos y cada uno de los elementos y piezas que forman parte del sistema generador, así como el hecho de emplear una doble turbina dentro de un depósito expansor en el que tiene lugar la expansión del aire comprimido contenido en unas bombonas.

Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de los sistema de generación que aprovechan la energía del aire comprimido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Sucede con frecuencia, particularmente en la generación con aerogeneradores, que la producción no está asociada con el consumo, por lo que se produce energía cuando el consumo es muy reducido, por lo que una manera de aprovechamiento de la energía producida en exceso puede ser almacenada como energía latente para un posterior uso mediante la compresión de aire que se almacena en bombonas de aire comprimido.

Hasta el momento se conocen medios para almacenar la energía sobrante o de difícil manejo, por ejemplo de los aerogeneradores, como los descritos en la patente US 2005180863. Por otro lado, en algunos de los casos también sirve para regular la velocidad de giro de los aerogeneradores tal como se puede leer en la patente CN 102052252.

En otras patentes, como en la patente CN 101190653 A2, se describe un vehículo conducido por la energía del aire comprimido contenido en un tanque, contando con un compresor, un conductor de aire a presión y un eje conectados sucesivamente.

También, en la patente CN 1828046 A se divulga una máquina de viento que puede ser usado en autobuses, trenes, barcos y aviones, comprendiendo una máquina principal, un acelerador de explosión discontinuo de gas de alta presión y un reductor de presión.

Si bien estos sistemas consiguen el aprovechamiento y transformación de la energía contenida en el aire comprimido, presentan aspectos susceptibles de ser mejorados, como el rendimiento conseguido y la eficacia de la transformación, ya que no se aprovecha toda la energía residual contenida en el aire comprimido.

Existe otro problema asociado con los vehículos de propulsión eléctrica que es su poca autonomía y que precisan recargarse con cierta regularidad, debiendo existir una red de puntos de recarga tanto en ciudades como en autovías, con un coste de entre 4.000 a 6.000 Euros por punto de recarga. Además, adicionalmente a la necesidad de puntos de recarga, está asociado el tiempo de recarga, que suele ser de varías horas, por lo que los vehículos eléctricos, tal y como están concebidos actualmente, presentan claras limitaciones funcionales.

Por lo tanto, es objeto de la presente invención desarrollar un sistema generador de energía que supere los inconvenientes apuntados de falta de eficiencia en el aprovechamiento de la energía contenida en el aire comprimido, y particularmente por no aprovechar la energía residual contenida en el aire comprimido una vez proyectado sobre las palas de un volante de accionamiento, y que además permita su uso en vehículos eléctricos dotándoles de una autonomía, y facilidad de recarga con la que no cuentan hasta el momento, desarrollando un sistema como el que a continuación se describe y queda recogido en su esencialidad en la reivindicación primera.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Es objeto de la presente invención un sistema de generación eléctrica a partir de aire comprimido, es decir, permite la transformación de la energía contenida en bombonas o medios de almacenamiento similares, en una energía eléctrica.

Para ello el sistema comprende:

-: Unas bombonas de aire comprimido, al menos dos, con objeto de que una vez vaciada una de ellas

pueda ser remplazada por otra, por lo que siempre contaríamos con energía suficiente para el

desplazamiento si cuando una de las bombonas de aire comprimido esté vacía, se reemplaza por otra

cargada.

-: Unos conductos de aire comprimido encargados de transportar el aire comprimido hasta unas boquillas de proyección próximas al volante de inercia. -Un depósito expansor, en cuyo interior se aloja un conjunto de doble turbina formado por un volante de inercia y una serie de álabes, montados ambos sobre un mismo eje. -Un generador encargado de transformar la energía mecánica en energía eléctrica, donde la energía mecánica es la generada por el giro de un eje asociado con el volante de inercia. -Unas baterías de almacenamiento de la energía eléctrica generada y de suministro de la energía al resto de los elementos asociados al conjunto.

El volante de inercia, montado en el depósito expansor y asociado con una serie álabes, es un elemento clave en el desarrollo del aprovechamiento de la energía contenida en las bombonas de aire comprimido.

El volante de inercia está diseñado de manera que cuenta con más densidad sobre el perímetro del mismo para conseguir mantener el giro una vez arrancado, por lo que el perímetro del volante de inercia está conectado por medio de una serie de nervios con el centro, hecho que permite el paso del aire sin interrupción.

Dicho volante consta de un aro circular de cierto peso y grosor para mantener el giro una vez arrancado, sujeto por tres radios al eje de la turbina. Dicho aro dispondrá en todo su perímetro de un canalillo dentado diseñado de esta forma para aprovechar la fuerza de salida de las bombonas del aire comprimido que chocará tangencialmente sobre él y será proyectado por unas boquillas con un diámetro de salida entre 1 ó 2 mm. Seguidamente inicia su expansión, lo que hace mover los álabes de la turbina que además se ve incrementado por la entrada de aire frontal del vehículo, con lo que se consigue un movimiento del eje que se traduce en energía eléctrica mediante un generador para cargar las baterías. Así tenemos cargadas las mismas constantemente sin problemas de autonomía, a un precio muy barato, sin contaminar y con una energía abundante sin tener que importarla.

El eje emerge del depósito expansor y queda conectado con un conjunto de generador, de manera que cuando el eje esté girando en régimen se aprovecha para producir energía eléctrica, cuya producción se almacena en unas baterías.

Los conductos de aire comprimido cuentan con unos medios de control, que son electroválvulas y dispositivos de control de la presión, estos dispositivos junto con el hecho de contar con dos bombonas de aire comprimido permiten seleccionar el funcionamiento complementario de las bombonas de modo que en ningún momento cese la producción de energía, así cuando una de las bombonas está próxima a vaciarse se abre la otra bombona hasta que se descargue totalmente la primera bombona, permitiendo la proyección continuada de aire comprimido, y el posterior reemplazo de la bombona vacía.

Por otro lado, y dado que el aire de salida de la turbina de expansión sale a una temperatura muy baja, es posible aprovechar la baja temperatura del aire de proyección como medio de refrigeración de, por ejemplo, el habitáculo interior del vehículo.

Adicionalmente, en los vehículos, al bajar una pendiente prolongada no se necesitaría el aire comprimido ya que la turbina de expansión producirá electricidad por la entrada frontal de aire que recibe. Adicionalmente este aire que recibe y que hace girar los álabes efectuará un efecto de frenado del vehículo, por tanto, servirán de ayuda a los frenos.

EXPLICACIÓN DE LAS FIGURAS

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.

En la figura 1, podemos observar una representación del sistema de generación de energía, donde pueden apreciarse los elementos que forman parte del mismo y cómo quedan conectados entre sí.

En la figura 2, se puede observar en detalle el volante de inercia montado sobre la cámara de expansión.

En la figura 3, se observa cómo el sistema generador de energía queda acoplado con medios que transforman la energía mecánica en energía eléctrica, que a su vez es almacenada en baterías.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las figuras, se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta.

En la figura 1 podemos observar el sistema generador de energía que comprende:

-: Un depósito expansor (4) donde tiene lugar la expansión del aire comprimido contenido en unos medios de almacenamiento o bombonas. -Unas bombonas de aire comprimido (1) conectadas por medio de unos conductos (2) hasta el depósito expansor.

Donde, el depósito expansor cuenta en su interior con un conjunto de doble turbina que comprende:

-: Un volante de inercia (3) que comprende un canal dentado (11) dispuesto radialmente y sobre las que

golpea tangencialmente el aire comprimido contenido en las bombonas (1).

-: Una serie de álabes (5),

-: Un eje (6) sobre el que está montado tanto el volante de inercia (4) como los álabes (5).

Por otro lado, los conductos (2) de conexión del aire comprimido con el depósito expansor (4), penetran dentro de la cámara de expansión y finalizan en unas boquillas de proyección (10) del aire comprimido, que proyectan el aire de manera tangencial sobre el volante de inercia (3). Estas boquillas estarán lo más cerca posible del canal dentado (11) del volante de inercia y tendrán un diámetro del orden de 1mm a 2mm con objeto de lograr una gran fuerza de presión sobre el canal dentado y producir el giro del volante de inercia.

El conjunto de doble turbina, formado por el volante de inercia (3) y el conjunto de álabes (5) permite, por un lado, aprovechar el aire de salida de que proviene de las bombonas de aire comprimido, por otro lado, aprovechar la energía restante del aire tras actuar con el volante de inercia, desplazando los álabes, e incluso permite el aprovechamiento del desplazamiento del aire de entrada hacia el propio conjunto de doble turbina procedente del avance del vehículo.

En la figura 2 se observa en detalle el volante de inercia (3) que perimetralmente cuenta con una serie de cavidades regularmente distribuidas, conformando un canal dentado (11) sobre el que impele el aire proyectado procedente de las bombonas (1) de aire comprimido. El perímetro de volante de inercia (3) estará diseñado de manera tal que presente una masa suficiente para asegurar el mantenimiento del giro por inercia. Además, el perímetro quedará unido con la parte central por medio de una serie de nervios o radios (3.1) como para permitir que atraviese el aire sin impedimento alguno.

El sistema generador de energía contará con unos medios de control del aire comprimido proyectado sobre el volante de inercia, por lo que sobre cada uno de los conductos de aire (2) se disponen un dispositivo de control de la presión (8) y una electroválvula (7), de manera que debidamente controlados permiten conseguir el giro del eje a las revoluciones deseadas y transmitir su fuerza de forma regular.

Dado que el aire que sale del depósito expansor se encuentra a temperaturas muy bajas, es posible la utilización del mismo como medio refrigerador mediante la canalización a través de tubos.

El sistema generador de energía mecánica eléctrica puede ser usado en medios de transporte, tales como vehículos automóviles, camiones y similares.

En la figura 3, se puede observar cómo se complementa el funcionamiento del sistema mediante la conexión sobre el eje (6) de un generador (12), encargado de transformar la energía mecánica conseguida sobre el eje (6) en energía eléctrica, que producida se puede almacenar en unas baterías (13).

También es objeto de la invención el procedimiento de suministro de aire comprimido del sistema de generación anteriormente descrito que se caracteriza porque se suministra desde una bombona de aire comprimido hasta que esté próximo su vaciado, momento en el que se suministra el aire comprimido desde otra bombona hasta el completo vaciado de la primera bombona, quedando lista para su reemplazo por otra llena. De esta manera se consigue un suministro continuo de aire comprimido al sistema de generación, pudiendo ser reemplazadas las bombonas vacías por otras llenas sin interrupción de la generación.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Sistema generador de energía eléctrica caracterizado por que comprende:

-

Un depósito expansor (4) donde tiene lugar la expansión del aire comprimido contenido en unos medios

de almacenamiento o bombonas (1), y donde el depósito expansor cuenta en su interior con un conjunto

de doble turbina, formado por un volante de inercia (3) y unas serie de álabes (5).

-

Unas bombonas de aire comprimido (1) conectadas por medio de unos conductos (2) hasta el depósito

expansor (4).

-

Unos medios de regulación del aire comprimido proyectado sobre el depósito expansor (4).

-

Un eje (6) sobre el que está montado el volante de inercia (3) y los álabes (5).

-

Un generador (12) asociado con el eje (6).

-

Unas baterías (13) conectadas con el generador (12).
2.-Sistema generador de energía eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque el volante de inercia

(3) comprende un canal dentado (11) dispuesto sobre su perímetro sobre el que golpea el aire comprimido contenido en las bombonas (1).
3.- Sistema generador de energía eléctrica, según la reivindicación 2, caracterizado porque el perímetro del volante de inercia (3) quedará unido con la parte central por medio de una serie de nervios o radios (3.1).
4.-Sistema generador de energía eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de regulación del aire comprimido proyectado sobre el depósito expansor (1), están montados sobre cada conducto

(2) de conexión de cada bombona de aire comprimido (1) con el depósito expansor (4) y comprenden un dispositivo de control de la presión (8) y una electroválvula (7), de manera que controlados permiten conseguir el giro del eje a las revoluciones deseadas y transmitir su fuerza de forma regular.
5.-Sistema generador de energía eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque los conductos (2) de conexión del aire comprimido con el depósito expansor (4), penetran dentro de la cámara de expansión y finalizan en unas boquillas de proyección (10) del aire comprimido, que proyectan el aire de manera tangencial sobre el volante de inercia (3), estando estas boquillas cerca del canal dentado (11) del volante de inercia (3) y tendrán un diámetro del orden de 1mm a 2 mm.
6.-Uso del sistema generador de energía eléctrica anteriormente reivindicado porque se usa para medios de transporte terrestre, aéreo o marítimo.
7.-Uso del sistema generador de energía eléctrica anteriormente reivindicado y según la reivindicación 6, caracterizado porque se aprovecha la baja temperatura del aire de proyección como medio de refrigeración del habitáculo interior del vehículo.
8.-Procedimiento de suministro de aire comprimido del sistema de generación anteriormente reivindicado, caracterizado porque se suministra desde una bombona de aire comprimido hasta que esté próximo su vaciado, momento en el que se suministra el aire comprimido desde otra bombona hasta el completo vaciado de la primera bombona, quedando lista para su reemplazo por otra llena.