ES2542035T3 - Turbina - Google Patents

Turbina Download PDF

Info

Publication number
ES2542035T3
ES2542035T3 ES12812276.9T ES12812276T ES2542035T3 ES 2542035 T3 ES2542035 T3 ES 2542035T3 ES 12812276 T ES12812276 T ES 12812276T ES 2542035 T3 ES2542035 T3 ES 2542035T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
rotor
circulation
axis
turbine
rotor blades
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES12812276.9T
Other languages
English (en)
Inventor
Meinhard Schwaiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
T-WIND GmbH
Wind T GmbH
Original Assignee
T-WIND GmbH
Wind T GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to ATA1904/2011A priority Critical patent/AT512326B1/de
Priority to AT19042011 priority
Application filed by T-WIND GmbH, Wind T GmbH filed Critical T-WIND GmbH
Priority to PCT/EP2012/076954 priority patent/WO2013098326A1/de
Application granted granted Critical
Publication of ES2542035T3 publication Critical patent/ES2542035T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • F03D3/062Construction
    • F03D3/067Construction the wind engaging parts having a cyclic movement relative to the rotor during its rotation
    • F03D3/068Construction the wind engaging parts having a cyclic movement relative to the rotor during its rotation the cyclic relative movement being coupled to the movement of rotation; Controlling same, e.g. according to wind direction or force
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/06Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/062Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
    • F03B17/065Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having a cyclic movement relative to the rotor during its rotation
    • F03B17/067Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having a cyclic movement relative to the rotor during its rotation the cyclic relative movement being positively coupled to the movement of rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors
    • F03D7/06Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/72Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis parallel to the rotor centre line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/77Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism driven or triggered by centrifugal forces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/321Wind directions
    • Y02E10/28
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Abstract

Turbina, con un rotor (13', 13'') esencialmente cilíndrico con un cuerpo de rotor (2', 3) y con un eje de giro (2), en la que el rotor está configurado para ser atacado por la circulación en una dirección perpendicular al eje de giro (2), con varias palas de rotor (1) dispuestas paralelamente al eje de giro (2) en el cuerpo de rotor (2', 3) y con una dirección de regulación para la regulación cíclica de las palas del rotor (1), que están constituidas por dos secciones (1', 1'') pivotables alrededor de un eje de articulación (1a, 1b) paralelo al eje de giro, caracterizada porque la instalación de regulación presenta un primer modo de funcionamiento, en el que las palas del rotor (1) son articuladas en conjunto cíclicamente, así como un segundo modo de funcionamiento, en el que las secciones (1', 1'') respectivas de las palas de rotor (1) individuales son pivotadas cíclicamente unas con relación a las otras.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
E12812276
08-07-2015
DESCRIPCIÓN
Turbina
La presente invención se refiere a un dispositivo alternativo para la utilización de energía eólica y de energía hidráulica, respectivamente, sobre la base de un rotor ciclogiro, con preferencia realizado como instalación de energía pequeña, con rendimiento elevado y espectro de aplicación ampliado.
En concreto, la invención se refiere a una turbina, con un rotor esencialmente cilíndrico con un cuerpo de rotor y con un eje de giro, en el que el rotor está configurado para ser atravesado por la corriente en una dirección perpendicular al eje de giro, con varias palas de rotor dispuestas paralelamente al eje de giro en el cuerpo de rotor y con una instalación de regulación para la regulación cíclica de las palas de rotor.
La obtención de energía a partir de fuentes de energía renovables adquiere cada vez más importancia en todo el mundo. Para instalaciones de energía eólica se conocen conceptos con eje de giro horizontal o eje de giro vertical, realizados como ruedas eólicas o como rotores de eje vertical (rotor-Darrieus). Los perfiles de las palas están realizados con preferencia como perfiles de sustentación. Las instalaciones de energía eólica se instalan o bien como instalaciones grandes en parques eólicos, a cuyo fin son necesarios, además de los altos costes de instalación, altos costes en la infraestructura de la red de corriente, o como instalaciones descentralizadas pequeñas, cuyos costes de instalación y gastos para la infraestructura – vistos relativamente – son menores. El viento como fuente de energía está disponible en Europa aproximadamente 4.000 h al año, extendiéndose la velocidad del viento sobre un espectro amplio, que se puede describir aproximadamente a través de una distribución de Weibull, con una frecuencia máxima en el intervalo de aproximadamente 2 a 8 m/seg. Por debajo de una velocidad crítica del viento (velocidad de arranque o velocidad de acoplamiento), las instalaciones de energía eólica permanecen desconectadas en virtud de rendimientos demasiado reducidos de energía. La obtención de energía a partir de la energía del sol es posible en Europa por término medio de aproximadamente 1.700 horas al año, por lo que el rendimiento total anular de energía en instalaciones fotovoltaicas es modesto. Repercuten desfavorablemente para el funcionamiento de instalaciones de fuerza eólica habituales la distribución desfavorable de la frecuencia de la velocidad del viento, las direcciones inconsistentes del viento y en las instalaciones fotovoltaicas el número comparativamente reducido de horas de sol aprovechables.
Se han emprendido diferentes esfuerzos para mejorar el rendimiento de energía en instalaciones de energía eólica. A ellos pertenecen, por ejemplo, la optimización de la geometría de las palas por medio de aletas en ruedas eólica, la elevación de su rendimiento, pero solo en un porcentaje pequeño, la integración de instalaciones de energía eólica pequeñas en construcciones de techo o dispositivos técnicos de la mecánica de fluidos para la intensificación del viento.
Se conoce a partir del documento DE 2914957 A1 (R. H. Illig, 1979) una instalación de energía eólica horizontal, cuyo rotor está realizado con elementos de palas fijas y está encapsulado totalmente en una carcasa, que presenta un sistema de solapas, que permite un ataque de la circulación de las palas de rotor, respectivamente, de una mitad del rotor. De esta manera, se puede realizar el ataque de la circulación del rotor solamente desde dos direcciones preferidas del viento. El encapsulamiento está integrado como carcasa separada en forma de paralelepípedo o siguiendo la forma del tejado en la cima del tejado.
Se conoce a partir del documento AT 393.299 B (M. Rettenbacher, 1985) una instalación de energía eólica, que es atacada por la circulación transversalmente al eje de giro y está realizada con superficies de velas flexibles. La superficie de velas está amarrada fijamente en un lado y está conectada sobre el segundo lado con un larguero transversal en el rotor, que realiza un movimiento circular con el radio R. Durante una rotación del rotor casi se tensa la superficie de velas en este caso una vez (el larguero trasversal se encuentra frente al anclaje fijo de la superficie de velas) o bien se arquea en forma de lazo en el viento. Tres unidades están yuxtapuestas desplazadas en la medida del ángulo de división de 120º a lo largo de un eje de giro común. El rendimiento de la instalación es más bien modesto.
Se conoce a partir del documento DE 19644890 A (R. Huber, 1998) una instalación de energía eólica horizontal integrada en la construcción de aguilón con una instalación de conducción del viento, cuyo rotor está realizado con palas de rotor radiales de superficie lisa rígidas y está integrado en la escotadura del aguilón del tejado, de tal manera que solamente la parte superior del “rotor de rodillos” puede ser atacada por la circulación del viento. El elemento de cubierta sirve como instalación de conducción del viento así como protección de la nieve y de la lluvia.
Se conoce a partir del documento DE 10054815 A (J. Kramer, 2000) una instalación de energía eólica para tejados para la obtención de energía, en la que la rueda eólica, realizada como ventilador de corriente transversal, y el generador son componentes integrales de una cubierta de cima de tejado. Esta cubierta de cima de tejado está constituida por chapas móviles de conducción del viento.
Se conoce a partir del documento EP 1 422 422 A2 (Takahashi, 2002) una instalación de energía eólica a base de un rotor-Darrieus, cuyas palas de rotor rígidas están realizadas con un perfil de las palas, que están realizadas en
10
15
20
25
30
35
40
45
50
E12812276
08-07-2015
forma de bolsa y están abiertas en un lado, para la elevación del rendimiento del viento a bajas velocidades del viento.
Se conoce a partir del documento GB 2396888 A (Mackinnon Calum, 2004) una turbina eólica o bien turbina hidráulica, que es atravesada por la corriente de aire o de agua transversalmente el eje del rotor y está realizada con palas de rotor radiales de superficie lisa. A través de una instalación de conducción de la circulación especial se conduce el medio aire o agua sobre una mitad del rotor, de manera que se puede desplazar el rotor en rotación. El medio de circulación es transportado parcialmente desde la pala del rotor de retorno de nuevo en contra de la dirección de la circulación. En este caso, el rendimiento permanece muy reducido.
Se conoce a partir del documento GB 2440946 B (P. P. Robertson, 2006) una instalación de energía eólica de eje vertical, que se monta sobre el tejado de una casa, que conduce con una instalación especial de conducción de la circulación la corriente de aire afluente hacia la turbina de eje vertical que se encuentra debajo y está provista con una válvula de mariposa para la regulación del caudal de aire, para poder mantener constante el número de revoluciones sobre una amplia gama de velocidad del viento.
Se conoce a partir del documento WO 2008/127751 A (O. Akcasu, 1008) una turbina de alta eficiencia para la utilización de la energía eólica o bien hidráulica, realizada como rotor ciclogiro con palas de rotor formadas aerodinámicamente, que pueden ser articulada asistidas por ordenador alrededor de un eje de articulación paralelo al eje de giro del rotor. De esta manera, se optimiza permanentemente el ángulo de ataque de la pala del rotor durante una revolución completa del rotor en la dirección de la circulación del viento bien de la circulación de agua.
Se conoce a partir del documento US 2009/102197 A1 (T. Alabarte, 2008) una instalación de energía eólica horizontal con geometría de palas rígidas, que está provista con una instalación especial de conducción del viento, para poder influir sobre la velocidad efectiva de la circulación del viento sobre un número más uniforme de revoluciones del rotor. Además, las instalaciones de conducción del viento están configuradas como paneles fotovoltaicos de superficie lisa.
Se conoce a partir del documento US 2010/0013233 A (B. A. Buhtz, 2008) otra turbina eólica vertical con palas de rotor fijas, que está prevista pata velocidades reducidas del viento y no dispone de ninguna instalación de regulación del azimut.
Se conoce a partir del documento DE 202008014689 U1 (J. Törber, 2008) una instalación de energía eólica horizontal con geometría de palas fijas, que está integrada en la cima del tejado de casas, cuya mitad superior está totalmente encapsulada y presenta dos generadores para la generación de corriente.
Se conoce a partir del documento WO 2010/107289 A (M. S. Lee, 2009) una central de energía eólica vertical con palas de rotor rígidas en forma de semicáscara, que están realizadas como rotor de desplazamiento y están dispuestas sobre un disco.
Se conoce a partir del documento GB 2479501 A (Fu-Chang Liao, 2010) una instalación de energía eólica horizontal con palas de rotor de superficie lisa (rotor de desplazamiento), que está realizada con una instalación de guía especial para el enfoque de la circulación del viento solamente sobre una mitad del rotor y con un dispositivo de giro para el seguimiento de la instalación de energía eólica en la dirección del viento (regulación del azimut).
Se conoce a partir del documento DE 10201005673 A (W, Odenwald, 2011) un dispositivo para la utilización de la energía eólica, que está integrado en la cima del tejado de una caja y que está realizado con una pluralidad de palas rígidas, que están dispuestas en la periferia de un cilindro. Una parte de la periferia está cubierta en este caso por la construcción de tejado, de manera que aproximadamente la mitad de la sección transversal del rotor es accesible para el ataque de la circulación del aire. Una parte de la circulación del aire es retornada en contra de la dirección del viento.
El documento US 6.379.115 B publica una turbina con las características del preámbulo de la reivindicación 1 de la patente.
En estos conceptos conocidos repercuten de forma desfavorable el rendimiento relativamente reducido y la velocidad de acoplamiento necesaria comparativamente alta, en la que la instalación de energía eólica o bien la instalación de energía hidráulica se desplaza automáticamente en rotación.
El cometido de la presente invención es ampliar esencialmente con una construcción de turbina de tipo nuevo la zona de las velocidades de la circulación utilizables, elevar el rendimiento a bajas velocidades de la circulación e incrementar, en general el rendimiento de energía.
De acuerdo con la invención, este cometido se soluciona con un dispositivo del tipo mencionado al principio a través de las características de la parte de caracterización de la reivindicación 1 de la patente, estando previsto especialmente que las palas del rotor estén constituidas por dos secciones pivotables alrededor de un eje de
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
E12812276
08-07-2015
articulación paralelo al eje de giro. Esto significa que para la generación de energía a partir de una circulación de aire bien de agua, se utiliza un rotor especial, de acuerdo con el principio de un rotor ciclogiro, cuyas palas de rotor pueden presentar dos formas de palas diferentes en función de la velocidad de ataque de la circulación. En un rotor ciclogiro, las palas del rotor están dispuestas de forma pivotable a lo largo de un eje de giro alrededor de un ángulo de ajuste cíclico. Este ángulo de ajuste tiene, en general, hasta +/-45º, con preferencia hasta +/. 35º. Durante una rotación completa de 360º de rotor alrededor del eje del rotor, las palas del rotor se mueven cíclicamente alrededor del árbol de articulación desde el valor máximo negativo hasta el valor máximo positivo, estando presente dos veces un ángulo de articulación neutral y, respectivamente, una vez un ángulo de articulación positivo máximo y un ángulo de articulación negativo máximo. A través de una activación de desviación integrada se influye en el sentido de en qué posición giratoria con respecto a la dirección de la circulación está presente un ángulo de articulación neutro o un ángulo de articulación máximo negativo o positivo. Se puede obtener un rendimiento máximo de energía cuando los ángulos de articulación neutros están alineados lo más paralelos posible a la dirección de la circulación y los ángulos de articulación máximos negativos o bien positivos están alineados óptimamente en la circulación. A partir de la superposición de la velocidad circunferencial y de la velocidad de ataque de la circulación del medio de circulación resulta una relación de la circulación local compleja y a partir del ángulo de articulación resulta un ángulo aerodinámico de ataque de la circulación, que presta a la pala del rotor una fuerza de sustentación aerodinámica y a través del radio de la distancia con respecto al eje de giro del rotor se genera un par de torsión, que desplaza el rotor en rotación., Durante una revolución completa del rotor, las relaciones locales de la circulación alrededor de la pala de rotor son diferentes en cada ángulo de giro, pero con un número de palas del rotor de 6 piezas, generan una curva del par de torsión casi uniforme. Tales rotores comienzan a girar a partir de una velocidad determinada de la circulación, que se designa como velocidad de acoplamiento o bien velocidad de arranque.
Para reducir esta velocidad de la circulación mínima necesaria y elevar el rendimiento de energía a bajas velocidades de la circulación, se propone en una primera variante de realización preferida configurar las palas del rotor como “morphing wing”. La pala del rotor es con preferencia un perfil totalmente simétrico, que se puede desplegar a lo largo del eje de simetría desde el canto trasero hacia el saliente del perfil. En este caso, aparecen dos semicuerpos perfilados, que generan con un ataque de la corriente correspondiente una alta resistencia de la circulación. La pala del rotor de retorno se cierra y ofrece en este caso solamente una resistencia a la circulación muy pequeña. De esta manera, se despliega la pala del rotor que se mueve en la dirección de la circulación y genera una resistencia alta a la circulación y la pala del rotor que retorna en contra de la dirección de la circulación se cierra y ofrece solamente una resistencia muy reducida a la circulación. La pala del rotor se convierte de esta manera en un rotor de resistencia a velocidades bajas a medias de la circulación. A velocidades elevadas de la circulación, las palas del rotor permanecen cerradas y el rotor se convierte en un rotor de sustentación.
Con preferencia, las secciones pivotables se encuentran compactas entre sí en una primera posición y forman el perfil de la pala descrito anteriormente. En una segunda posición, las dos secciones están desplegadas, de manera que la sección transversal, que está expuesta frente a la circulación, se multiplica. Las dos secciones forman en este caso un lazo a modo de un lazo bidimensional de Pellton, es decir, que la sección transversal corresponde aproximadamente a una sección de un cardioide. Esto optimiza el comportamiento del ataque de la circulación en el modo de desplazamiento. El ángulo de articulación de las dos secciones desde la posición compacta hasta la posición configurada del tipo de pala está típicamente entre 125º y 180º, pero debería ser al menos 90º. Con preferencia, este ángulo de articulación se divide en este caso de manera aproximadamente uniforme sobre las dos secciones.
La turbina de acuerdo con la invención se puede representar de manera ventajosa como parte de una central hidráulica, en la que el rotor está dispuesto en voladizo en el fondo de una corriente de agua. Alrededor del rotor está prevista en cualquier caso una rejilla, que impide daños a través de colisión con material en suspensión. A pesar de todo, también es posible cubrir el rotor al menos parcialmente hacia arriba.
Pero, por otra parte, la turbina puede estar configurada también como parte de una central de energía eólica, estando prevista con preferencia la disposición sobre el tejado de un edificio. Para elevar la velocidad de ataque de la circulación, puede estar previsto de manera especialmente preferida curso arriba del rotor un embudo de ataque de la circulación y curso abajo del rotor puede estar previsto un difusor.
En una variante de realización preferida, para la elevación del rendimiento de energía se propone elevar la velocidad de ataque de la circulación en la admisión del rotor por medio de un dispositivo de conducción de la circulación. Por razones físicas, el rendimiento de energía de rotores rodeados por la circulación se eleva hasta la tercera potencia de la velocidad de ataque de la circulación. En instalaciones de energía eólica pequeñas, se ofrece la integración de la instalación de energía eólica en la construcción del tejado de un edificio, por ejemplo el aguilón del tejado. La superficie inclinada del tejado y la pared del edificio de una vivienda unifamiliar media pueden elevar la velocidad de la circulación del aire en función de las relaciones geométricas aproximadamente en el factor 1,25 a 2, con lo que resulta una elevación del rendimiento de energía en el factor 1,95 a 8. Una disposición de la instalación de energía eólica sobre edificios altos, con preferencia en la zona de los cantos del tejado de edificios altos o sobre tejados planos de edificios industriales altos o bien mayores posibilita de la misma manera aceleraciones significativas de la velocidad de la circulación y de una elevación del rendimiento de energía de tales instalaciones de energía
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
E12812276
08-07-2015
eólica.
Otras ventajas frente a las instalaciones de energía eólica horizontales convencionales resultan a partir de las dimensiones compactas, de la carcasa de protección integrada de las piezas giratorias, del nivel de ruido más reducido y de la prevención de la “sombra migratoria” de las palas de rotor móviles convencionales.
En una instalación de energía hidráulica pequeña de acuerdo con la concepción del rotor de acuerdo con la invención, el rendimiento de energía a bajas velocidades de la circulación, como predominan, por ejemplo, el corrientes de agua sin remanso, se consigue, por una parte, a través del empleo de palas del rotor con un diseño “morphing wing” y, por otra parte, a través de una elevación selectiva de la velocidad local de ataque de la circulación por medio de un dispositivo configurado de acuerdo con la técnica de la circulación. Éste está constituido con preferencia por una zona de admisión que se estrecha en forma de embudo, que provoca una elevación de la velocidad de la circulación y por una zona de salida que se ensancha rápidamente, que provoca una reducción de la presión en la corriente de masas en la salida desde el rotor.
Además, la invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una turbina del tipo descrito anteriormente. Tal procedimiento prevé que un rotor sea atacado por la corriente transversalmente a su eje de giro, de manera que las palas de rotor son reguladas cíclicamente durante la rotación. En particular, esta regulación debe realizarse al menos parcialmente a través de despliegue / plegamiento cíclico de dos secciones que forman las palas del rotor.
Este procedimiento se puede realizar en dos variantes de realización diferentes. En una primera variante de realización preferida de este procedimiento, se conmuta de acuerdo con la velocidad de la circulación entre dos modos de funcionamiento. A velocidad reducida del ataque de la corriente se realiza el despliegue / plegamiento cíclico de las secciones que forman las palas del rotor. A velocidad más elevada de la circulación, en un segundo modo de funcionamiento, la regulación cíclica de las palas del rotor se realiza a través de un movimiento de articulación, en el que, sin embargo, el perfil se mantiene como tal. Pero también es posible realizar la regulación controlada por la fuerza centrífuga en función del número de revoluciones del motor.
En una forma de realización alternativa del procedimiento, se puede realizar un movimiento de articulación de las palas del rotor al mismo tiempo con el despliegue y el plegamiento.
A continuación se describe en detalle la invención con la ayuda de las variantes de realización representadas en las figuras 1 a 18.
La figura 1 muestra un rotor ciclogiro del tipo indicado al principio en una vista isométrica, las figuras 2 y 3 muestran el rotor ciclogiro en vista y en vista lateral, la figura 4 muestra el rotor ciclogiro con perfiles cerrados de las palas en una representación en sección a lo largo de la línea B-B en la figura 2 con representación de la dirección del viento y del sentido de giro del rotor, la figura 5 muestra el rotor ciclogiro con perfiles abiertos de las palas en un cuadrante en una representación en sección con representación de la dirección del viento y del sentido de giro del rotor, la figura 6 muestra el rotor ciclogiro con perfiles abiertos de las palas en un cuadrante en representación isométrica, la figura 7 muestra una variante de realización del edificio con un acelerador del viento en la zona del aguilón en representación isométrica, la figura 8 muestra la variante del edificio con acelerador del viento y la curva de las líneas de la circulación, la figura 9 muestra una variante de realización del rotor ciclogiro en alineación axial horizontal como instalación de energía eólica en combinación con un panel fotovoltaico o bien panel solar, la figura 10 muestra una variante de realización horizontal del rotor ciclogiro como instalación de energía eólica integrada en la construcción del aguilón de un edificio y combinada con paneles fotovoltaicos o bien paneles solares, la figura 11 muestra un detalle de la figura 10, la figura 12 muestra una variante de realización de una instalación de energía eólica horizontal sobre un tejado plano, la figura 13 muestra una variante de realización del rotor ciclogiro como instalación de energía eólica integrada en la construcción del aguilón de un edificio, la figura 14 muestra una representación de detalle de la figura 13, la figura 15 muestra una disposición de la variante de realización vertical como instalación de energía eólica con carcasa de protección sobre un edificio con tejado plano, la figura 16 muestra una variante de realización del rotor ciclogiro como instalación de energía eólica en vista frontal, la figura 17 muestra la misma variante de realización del rotor ciclogiro como instalación de energía hidráulica en vista en sección, la figura 18 muestra la variante de realización del rotor de ciclogiro como instalación de energía hidráulica en vista isométrica.
La figura 1 muestra una variante de realización preferida de un rotor ciclogiro de acuerdo con la invención en un primer modo de funcionamiento en representación isométrica, que está constituido por varias, con preferencia seis palas de rotor 1 alojadas en discos laterales 3 de forma pivotable en cojinetes de articulación 4, por un eje de giro 2, un árbol 2’, varillas de ajuste 5 para le regulación cíclica de las palas del rotor a través de correderas 5aa, una desviación central 7 para la previsión de la dirección y la magnitud del ajuste de la pala de rotor y un alojamiento de rotor central 6. El árbol 2’ y los discos laterales 3 forman el cuerpo del rotor.
La figura 2 muestra la variante de realización de la figura 1 en la dirección de la circulación y la figura 3 muestra la
10
15
20
25
30
35
40
45
50
E12812276
08-07-2015
variante de realización de la figura 1 y la figura 2 en vista lateral.
La figura 4 muestra la variante de realización preferida del rotor ciclogiro en vista lateral de acuerdo con la línea de intersección B – B de la figura 2 en el primer modo de funcionamiento. El medio de circulación aire o agua, que índice en la dirección 9 sobre el rotor ciclogiro, desplaza el rotor en un movimiento giratorio en dirección 8. La geometría de la pala del rotor 3 es un perfil cerrado totalmente simétrico, que está configurado de una manera óptima para velocidades elevadas de la circulación. Las palas del rotor 1 individuales están articuladas alrededor de un eje de articulación principal, para generar un par de torsión óptimo.
La figura 5 muestra la variante de realización anterior del rotor ciclogiro en una vista en sección similar a la figura 4, en un segundo modo de funcionamiento. El medio de circulación aire o agua, el incide en la dirección 9 sobre el rotor ciclogiro, desplaza el rotor en un movimiento giratorio en la dirección de la flecha 8. La geometría de la pala del rotor 1 es un perfil totalmente simétrico, que está constituido por dos secciones 1’, 1’’, que se pueden desplegar en la zona de la circulación de avance para la elevación de la resistencia a la circulación a lo largo del otro eje de articulación 1b y que se cierran en la zona de la circulación de retorno, lo que es opcional para velocidades bajas de la circulación. De esta manera, se desplaza el rotor en rotación ya a velocidades bajas de la circulación, lo que posibilita una velocidad más baja de arranque o bien de acoplamiento.
El acoplamiento de fuerza centrífuga, que no se representa aquí en detalle, provoca a través de un acoplamiento mecánico 1’’’ y 5’ la apertura y cierre cíclicos de las secciones 1’ y 1’’.
La figura 6 muestra la variante de realización del rotor ciclogiro de la figura 5 en vista isométrica.
La figura 7 muestra una instalación de energía eólica con un acelerador del viento 10 sobre una construcción de tejado 11 de un oficio en la zona de la cima del tejado 11aa.
La figura 8 muestra la actuación del acelerador del viento 10 sobre una construcción del tejado 11 de un edificio con la ayuda de líneas de la circulación 12. En la zona más alta del edificio (cima del tejado 11aa) aparece una concentración de la circulación y un aumento de la velocidad del viento.
La figura 9 muestra otra variante de realización de una instalación de energía eólica alineada horizontalmente con rotores 13’, que se combinan con paneles fotovoltaicos o bien paneles solares 13 y son componentes del acelerador del viento.
La figura 10 muestra otra variante de realización preferida de una instalación de energía eólica alineada horizontalmente con rotores 13’ integrada en la construcción de tejado 11 de un edificio y combinado con paneles fotovoltaicos o bien paneles solares 13.
La figura 11 muestra una representación de detalle (A) de la figura 10 de una instalación de energía eólica 13’ alineada horizontalmente con un dispositivo de protección 14 contra contacto imprevisto de las partes móviles a través de personas o bien de pájaros en vuelo y como protección de las partes móviles de la instalación de energía eólica contra objetos que vuelan alrededor.
La figura 12 muestra otra variante de realización preferida de instalaciones de energía eólica alineadas horizontalmente con rotores 13’ instaladas sobre tejados planos 11’ de edificios. Especialmente en la proximidad de cantos de edificios 11’’ predominan velocidades aceleradas del viento, que se pueden aprovechar en una medida óptima en una disposición correspondiente de las instalaciones de energía eólica con rotores 13’’.
La figura 13 muestra otra variante de realización preferida de una instalación de energía eólica 13’’ realizada como instalación alineada verticalmente, integrada en la construcción del aguilón de un tejado de edificio 11. En esta variante de realización, la potencia de la instalación de energía eólica es casi independiente de la dirección de la circulación del viento entrante.
La figura 14 muestra una representación de detalle (B) de la figura 13 de la instalación de energía eólica alineada verticalmente con rotores 13’’ con un dispositivo de protección 14 contra contacto imprevisto de las partes móviles a través de persona so bien pájaros en vuelo y como protección de las partes móviles de la instalación de energía eólica contra objetos que vuelan alrededor.
La figura 15 muestra otra variante de realización preferida de una instalación de energía eólica alineada verticalmente con rotores 13’’ instalada sobre una construcción de tejado plano de edificios.
La figura 16 muestra una variante de realización preferida de una instalación de energía eólica, que está constituida por el rotor ciclogiro integrado en un dispositivo de circulación 15, 16 en vista frontal.
La figura 17 muestra una variante de realización preferida de una instalación de energía hidráulica, que está constituida por el rotor ciclogiro integrado en un dispositivo de circulación 15, 16 en representación en sección de acuerdo con la línea de intersección A-A de la figura 16, el rotor ciclogiro es atacado por una corriente de agua 17 y
E12812276
08-07-2015
se encuentra debajo de la superficie del agua 18 en la circulación 18’.
La figura 18 muestra una variante de realización preferida de una instalación de energía hidráulica, que está constituida por el rotor ciclogiro integrado en un dispositivo de circulación 15, 16 en representación isométrica.

Claims (17)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1.-Turbina, con un rotor (13’, 13’’) esencialmente cilíndrico con un cuerpo de rotor (2’, 3) y con un eje de giro (2), en la que el rotor está configurado para ser atacado por la circulación en una dirección perpendicular al eje de giro (2), con varias palas de rotor (1) dispuestas paralelamente al eje de giro (2) en el cuerpo de rotor (2’, 3) y con una dirección de regulación para la regulación cíclica de las palas del rotor (1), que están constituidas por dos secciones (1’, 1’’) pivotables alrededor de un eje de articulación (1a, 1b) paralelo al eje de giro, caracterizada porque la instalación de regulación presenta un primer modo de funcionamiento, en el que las palas del rotor (1) son articuladas en conjunto cíclicamente, así como un segundo modo de funcionamiento, en el que las secciones (1’, 1’’) respectivas de las palas de rotor (1) individuales son pivotadas cíclicamente unas con relación a las otras.
  2. 2.-Turbina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque las palas del rotor (1) están configuradas como perfiles de aletas, que están divididos en dirección longitudinal, para formar las secciones pivotables (1’, 1’’).
  3. 3.-Turbina de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque las palas de rotor presentan un saliente perfilado y porque el otro eje de articulación (1b) de las secciones pivotables (1’, 1’’) está dispuesto en el saliente del perfil.
  4. 4.-Turbina de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque los perfiles de las aletas de las palas del rotor (1) están configuradas simétricamente y la división de las palas del rotor (1) está prevista en el eje de simetría, de manera que las secciones pivotables (1’, 1’’) están simétricas entre sí.
  5. 5.-Turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las secciones pivotables (1’, 1’’) se pueden llevar desde una primera posición, en la que están compactas entre sí, hasta una segunda posición, en la que forman una pala.
  6. 6.-Turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el ángulo de articulación de las secciones (1’, 1’’) entre sí tiene al menos 90º, con preferencia entre 135º y 180º.
  7. 7.-Turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque está prevista una carcasa de conducción de la circulación, que presenta un embudo de entrada de la circulación curso arriba del rotor (13’, 13’’) y un difusor curso abajo del rotor (13’, 13’’).
  8. 8.-Turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque está previsto un dispositivo de regulación de la fuerza centrífuga, que por encima de un número predeterminado de revoluciones del rotor (13’, 13’’) conmuta al primer modo de funcionamiento y por debajo del número predeterminado de revoluciones del rotor (13’ 13’’) conmuta al segundo modo de funcionamiento.
  9. 9.-Turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la instalación de regulación está configurada para pivotar cíclicamente, por una parte, as palas de rotor (1) en conjunto y para pivotar cíclicamente, por otra parte, al mismo tiempo las secciones (1’, 1’’) de las palas del rotor (1).
  10. 10.-Instalación de energía eólica con al menos una turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, que está dispuesta sobre el tejado de un edificio, caracterizada porque está previsto al menos un rotor (13’, 13’’) dispuesto con preferencia en la zona de la cima del tejado (11a) del edificio con un eje paralelo a la cima del tejado (11a).
  11. 11.-Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque el rotor (13’, 13’’) está dispuesto directamente por encima de una instalación solar.
  12. 12.-Instalación de energía eólica con al menos una turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque está previsto al menos un rotor (13’’) con un eje vertical.
  13. 13.-Procedimiento para el funcionamiento de una turbina, en el que un rotor (13’, 13’’) esencialmente cilíndrico con un cuerpo de rotor (2’, 3) y con un eje de giro (2) es atacado por la circulación y es atravesado por la circulación transversalmente al eje de giro (2), en el que varias palas de rotor (1) dispuestas paralelamente al eje de giro (2) en el cuerpo del rotor son reguladas cíclicamente a través de una instalación de regulación, en el que la regulación se realiza, al menos parcialmente, a través de despliegue y plegamiento cíclico de dos secciones (1’, 1’’) que forman las palas del rotor (1), caracterizado porque en un primer modo de funcionamiento las palas del rotor (1) son pivotadas cíclicamente en conjunto y en un segundo modo de funcionamiento las secciones (1’, 1’’) respectivas de las palas del rotor (1) individuales son pivotadas cíclicamente una con respecto a la otra y porque con preferencia el primer modo de funcionamiento se selecciona a velocidades de ataque de la circulación por encima de un valor límite predeterminado y el segundo modo de funcionamiento se selecciona a velocidades de ataque de la circulación por debajo de un valor límite predeterminado.
  14. 14.-Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque la conmutación entre el primer modo de funcionamiento y el segundo modo de funcionamiento se realiza en función de número de revoluciones del rotor,
    8
    siendo seleccionado con preferencia el primer modo de funcionamiento con números de revoluciones por encima de un valor límite predeterminado y siendo seleccionado el segundo modo de funcionamiento con números de revoluciones por debajo de un valor límite predeterminado.
  15. 15.-Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque las palas del rotor (1) tanto son 5 reguladas cíclicamente de acuerdo con un campo característico en su inclinación como también son desplegadas y plegadas.
  16. 16.-Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque las palas de rotor (1) son desplegadas sobre un ángulo circunferencial, que tiene entre 90º y 170º, con preferencia entre 110º y 150º.
  17. 17.-Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque el rendimiento de 10 energía se eleva a través de calentamiento del medio de circulación y porque el calentamiento se realiza con preferencia conduciendo la corriente de ataque de aire sobre la instalación solar (13)
    9
ES12812276.9T 2011-12-29 2012-12-27 Turbina Active ES2542035T3 (es)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA1904/2011A AT512326B1 (de) 2011-12-29 2011-12-29 Strömungsmaschine
AT19042011 2011-12-29
PCT/EP2012/076954 WO2013098326A1 (de) 2011-12-29 2012-12-27 Strömungsmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2542035T3 true ES2542035T3 (es) 2015-07-29

Family

ID=47520103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES12812276.9T Active ES2542035T3 (es) 2011-12-29 2012-12-27 Turbina

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20140356163A1 (es)
EP (1) EP2798205B1 (es)
CN (1) CN104169574B (es)
AT (1) AT512326B1 (es)
ES (1) ES2542035T3 (es)
PL (1) PL2798205T3 (es)
PT (1) PT2798205E (es)
WO (1) WO2013098326A1 (es)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013018389A1 (de) * 2013-11-02 2015-05-07 Ulf Praun Rotor für Mikrowindkraftanlage mit PET-Rotorflügel, einseitig am Fußpunkt befestigt
DE102014001891A1 (de) * 2014-02-14 2015-08-20 Christian Esterhammer Wind- oder Wasserkraftanlage sowie Rotor dazu
KR101545993B1 (ko) * 2015-02-09 2015-08-20 오택근 하천용 수력 발전장치
CN104948379B (zh) * 2015-05-27 2017-05-10 上海海洋大学 一种浪流耦合发电装置
DE102016103239A1 (de) * 2016-02-24 2017-08-24 Ingo Gerhard Dieckerhoff Anlage zur Gewinnung von Nutzenergie aus Sonnen- und Windenergie
JP6207044B1 (ja) * 2017-04-19 2017-10-04 義英 土橋 抗力型開閉式発電機の羽根
WO2019194929A1 (en) * 2018-04-03 2019-10-10 Bocshma Research, Inc. Horizontal axis water turbine with reduced drag

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US436595A (en) * 1890-09-16 Collins
DE391968C (de) * 1922-07-14 1924-03-14 Erwin Israel Nockensteuerung fuer Windraeder
DE2914957A1 (de) 1979-04-12 1980-10-23 Illig Rolf Herbert Windrad-anlage
US4383797A (en) * 1979-07-16 1983-05-17 Lee Edmund M Underwater turbine device with hinged collapsible blades
AT393299B (de) 1985-02-06 1991-09-25 Rettenbacher Matthaeus Windkraftmaschine
GB2263735A (en) * 1992-01-31 1993-08-04 John Jason Paul Goodden Blade adjustment/control of a e.g. wind turbine
DE19544400A1 (de) * 1995-11-29 1997-06-05 En Umwelt Beratung E V I Einrichtung zur Einstellung der Blätter von Vertikalachs-Rotoren für den Schwachwindanlauf und für die Überlastabschaltung
DE19644890A1 (de) 1996-10-29 1998-04-30 Ralf Huber Dachgiebelintegriertes Windenergiekonvertersystem
AUPP698798A0 (en) * 1998-11-09 1998-12-03 Davidson, Aaron Tidal energy generation caisson
US6379115B1 (en) * 1999-08-02 2002-04-30 Tetsuo Hirai Windmill and windmill control method
DE20001636U1 (de) 2000-01-31 2000-05-18 Krahmer Joern Windkraftanlage für Dächer zur Energiegewinnung
AU2431402A (en) * 2000-10-16 2002-04-29 Hasim Vatandas Vertical-axis wind turbine
US6682302B2 (en) * 2001-03-20 2004-01-27 James D. Noble Turbine apparatus and method
JP2004176551A (ja) 2002-11-25 2004-06-24 Satsuki Seisakusho:Kk ダリウス形風車
GB2396888A (en) 2003-05-27 2004-07-07 Calum Mackinnon Wind or water currect turbine
FR2872552B1 (fr) * 2004-07-02 2009-02-20 Vimak Soc Civ Ile Eolienne a axe vertical
CN2876364Y (zh) * 2006-03-22 2007-03-07 刘长河 垂直轴风车
JP2007270746A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Nippon Koki Kogyo Kk 可変翼を有する垂直軸形風水車
CA2547748C (en) * 2006-04-12 2009-07-07 Peter Andrew Stabins Darrieus waterwheel turbine
GB2440946B (en) 2006-08-19 2010-09-08 Philip Pearson Robertson Alternative wind turbine
JP2008115781A (ja) * 2006-11-06 2008-05-22 Ogasawara Insatsu Kk 開閉式補助ブレード付きh−ダリウス型風車
CA2671858C (en) * 2006-12-04 2015-09-29 Design Licensing International Pty Ltd Wind turbine apparatus with wind deflection members
US7918646B2 (en) 2007-01-22 2011-04-05 Lonestar Inventions LLP High efficiency turbine with variable attack angle foils
ES2300224B1 (es) 2007-10-19 2009-09-11 Teilo Alabarte, S.L. "generador eolico de eje horizontal".
US20100013233A1 (en) 2008-07-18 2010-01-21 Barton Albert Buhtz Vertical shaft, horizontally driven, shrouded wind/electric system
DE202008014689U1 (de) 2008-11-06 2009-02-19 Törber, Jürgen Horizontal liegende Windradmodule mit 2 an den Achsenenden angeordneten Generatoren, zur Montage auf Hausdächern
DE202009002552U1 (de) * 2009-02-23 2009-06-25 Tschirner, Wolfgang Windkraftanlage zur Erzeugung von Windstrom
KR101044555B1 (ko) 2009-03-16 2011-06-28 이민성 풍력발전장치
GB2470501B (en) 2009-05-19 2011-03-30 Fu-Chang Liao Wind-powered electricity generator
DE102010015673A1 (de) 2010-04-21 2011-10-27 Wolfgang Odenwald Vorrichtung zur Nutzung der Windenergie
CN202040027U (zh) * 2011-04-25 2011-11-16 张森 一种聚风式风力发电机

Also Published As

Publication number Publication date
CN104169574A (zh) 2014-11-26
PT2798205E (pt) 2015-08-27
WO2013098326A1 (de) 2013-07-04
EP2798205A1 (de) 2014-11-05
CN104169574B (zh) 2017-07-18
AT512326A1 (de) 2013-07-15
AT512326B1 (de) 2013-09-15
PL2798205T3 (pl) 2015-11-30
US20140356163A1 (en) 2014-12-04
EP2798205B1 (de) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2542035T3 (es) Turbina
Wong et al. Performance enhancements on vertical axis wind turbines using flow augmentation systems: A review
US7112034B2 (en) Wind turbine assembly
US8072091B2 (en) Methods, systems, and devices for energy generation
US8786123B2 (en) Turbine assembly
US7008171B1 (en) Modified Savonius rotor
US20130129472A1 (en) Wind turbine
US10612515B2 (en) Vertical axis wind turbine
WO2010098656A2 (en) Wind, solar and rain harvester
US9004864B2 (en) Wind turbine
JP2008506877A5 (es)
WO2006123951A1 (en) A wind turbine
US10495063B2 (en) Wind turbine
RU2714584C1 (ru) Гелиоветровая энергетическая установка
JP2012107612A (ja) 風洞体、垂直軸型風車、構造物、風力発電装置、油圧装置、ならびに建築物
RU2531478C2 (ru) Ветровая турбина
KR20180116418A (ko) 건축물과 결합된 풍력 발전기
CN101749179B (zh) 一种用于垂直轴风力发电机的整流增速塔
US20180017036A1 (en) Vortex Wind Power Conversion System
Mauri et al. Design and realisation of a high-performance active pitch-controlled H-Darrieus VAWT for urban installations
CN112534130A (zh) 涡流加速风能塔
GB2443635A (en) Roof mounted wind turbine
DE102014103761A1 (de) Windkraftanlage und Rotor für eine Windkraftanlage
US20200300217A1 (en) Vertical axis wind turbine
FR2962172A1 (fr) Eolienne verticale a winglets