ES2557500B1 - Dispositivo generador de energía - Google Patents

Abstract

Dispositivo generador de energía que, basado en la flotabilidad de los cuerpos, comprende un recipiente (2) lleno de un primer fluido (10); al menos una capsula (3) de menor tamaño con un segundo fluido (11) de menor densidad que el primer fluido (3); una cámara (4) de inserción, para alojar casi justamente la cápsula (3), en la parte inferior del recipiente (2) y con apertura para introducir la cápsula y con apertura y cierre para abrirle vía de acceso al recipiente; un émbolo (5) acoplado a la cámara (4) con movimiento de desplazamiento lineal de empuje hacia la vía de acceso al recipiente; y un conducto (6) de circulación de fluido que comunica recipiente (2) y cámara (4) con válvula de paso (7) que abre o cierra el paso del fluido.

Description

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DESCRIPCION DISPOSITIVO GENERADOR DE ENERGIA OBJETO DE LA INVENCION

La invencion, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo generador de energia.

El objeto de la presente invencion se centra, concretamente, en un dispositivo que, aprovechando las leyes de la fisica relacionadas con el principio de Arquimedes, Pascal, la densidad e el parametros de viscosidad y friccion de los fluidos e aire donde se mueve el objeto y la fisica de movimiento de objeto en liquidos e aire, consigue el movimiento de un objeto que sus elementos generando una determinada potencia energetica que, mediante el acople de un mecanismo apropiado, es susceptible de poder ser aprovechada, por ejemplo, para producir electricidad.

CAMPO DE APLICACION DE LA INVENCION

El campo de aplicacion de la presente invencion se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricacion de aparatos, mecanismos y dispositivos generadores autonomos de energia asi como en los sectores de diseno de lamparas autonomas, y aparatos autonomos de movimiento mecanico como por ejemplo gruas, bombas de fluidos autonomas, etc...

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Como es sabido, la flotabilidad, o empuje, es una "fuerza" que se asocia a las diferencias de densidad entre fluidos y los objetos inmersos en ellos. 5 Los fluidos pueden ser liquidos o gases, ya que ambos, cuando estan confinados en un recipiente, se adaptan a la forma del mismo.

El principio de Arquimedes establece que un objeto sumergido parcialmente o por completo en un fluido en reposo experimenta una 10 fuerza hacia arriba de flotabilidad igual al peso del fluido desplazado.

El principio de Arquimedes se formula como:

F = mg = pVg

por eso la energia que genera el mismo objeto subiendo una distancia de 15 cabeza de fluido de “h” metros es de:

E = m g h = pVgh

Donde F es el empuje hacia arriba de flotabilidad,

E es la energia en total generada por el objeto, pf es la densidad del fluido y 20 V es el «volumen de fluido desplazado», g la aceleracion de la gravedad y, m la masa del fluido desplazado.

25 Asi, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente. En condiciones normales, el empuje actua verticalmente hacia arriba.

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Por su parte, la densidad se define como la cantidad de masa contenida en una unidad de volumen de una sustancia y suele expresarse en kilogramos (Kg) por metros cubicos ( mA3). Un objeto tambien de hierro puede flotar sobre el agua cuando su densidad es menor que la del agua, mientras que un objeto liviano se puede hundirse porque su densidad es mayor que la del agua.

Pues bien, el objetivo de la presente invencion es desarrollar un dispositivo que permita utilizar estos principios fisicos y proporcionar un medio de generar energia limpia ecologica y a bajo coste que pueda ser aprovechada para mover un mecanismo, por ejemplo un generador electrico y obtener electricidad.

Como referencia al estado actual de la tecnica, cabe mencionar que, si bien se conocen multitud de aparatos, mecanismos y dispositivos generadores de energia basados en diferentes funcionamientos, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ninguno que presente unas caracteristicas tecnicas, estructurales y constitutivas semejantes a las que concretamente presenta el que aqui se preconiza y segun se reivindica.

EXPLICACION DE LA INVENCION

El dispositivo que la invencion propone, se configura, pues, como una destacable novedad dentro de su campo de aplicacion, ya que a tenor de su implementacion y de manera taxativa se alcanza satisfactoriamente el objetivo anteriormente senalado, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que lo distinguen, convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompanan a la presente memoria descriptiva.

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De una manera concreta, lo que la invencion propone, es un dispositivo generador de energfa cuya configuracion esta especialmente disenada para aprovechar la fuerza de empuje que presenta un cuerpo al desplazarse verticalmente para emerger por tender a flotar, cuando dicho cuerpo se introduce en la parte inferior de un recipiente que esta lleno con un fluido en su interior, e incorporando dicho cuerpo interiormente otro fluido de menor densidad que el fluido del recipiente en que se sumerge.

Para ello el dispositivo comprende, esencialmente, los siguientes elementos:

- Un recipiente principal, cuyas dimensiones y capacidad dependeran en cada caso de las necesidades y previsiones de energfa a generar. Dicho recipiente esta abierto u esta cerrado o lleva una puerta superiormente y esta lleno de fluido, por ejemplo agua.

- Una capsula hermetica u abierta debajo o lleva un mecanismo que le permite estar abierta o cerrada periodicamente en su lado superior e/u interior que incorpora interiormente un fluido de menor densidad que el fluido contenido en el recipiente principal, por ejemplo aire si dicho fluido del recipiente es agua u otro lfquido, constituyendo esta capsula el cuerpo a sumergir que tendera a emerger. Este capsula tendra un tamano variable, segun las necesidades, pero en cualquier caso menor que el recipiente principal. Ademas, preferentemente, esta realizado de material muy ligero, por ejemplo aleacion de aluminio AA6061 (aluminium alloy AA6061), con lo cual la energfa que se genera el movimiento de la misma no se gasta notablemente en llevar a su peso mismo flotando par arriba.

- Una camara de insercion, que se dispone en un punto de la parte inferior

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del recipiente principal, preferentemente bajo su base inferior. Esta camara es apta para alojar interiormente la capsula hermetica de manera casi apretada. Ademas cuenta con medios de apertura y cierre estancos, para abrir una via de acceso para la capsula al interior del recipiente principal e opcionalmente para introducir la capsula desde el exterior, consistiendo dichos medios, por ejemplo, en una puerta lateral para la introduccion de la capsula y en una trampilla basculante para el acceso de la misma al recipiente. Conviene mencionar que la puerta lateral podra tener un sistema opcional de apertura y cierre manual o automatico para sincronizar la entrada de la capsula en el momento necesario, mientras que el sistema de apertura y cierre de la trampilla vendra dado por la propia presion de los fluidos.

- Un embolo de empuje, el cual se incorpora acoplado a la camara de insercion, de tal modo que, al actuar, presenta un movimiento de desplazamiento lineal de empuje hacia la via de acceso con el recipiente principal. En la realizacion preferida donde la camara de insercion se situa en la base inferior del recipiente y la via de acceso a este es una trampilla basculante, este embolo de empuje se incorpora preferentemente en la base inferior de la camara y, al actuar, se desplaza verticalmente u horizontalmente desde dicha parte inferior o lateral hacia donde se encuentra dicha trampilla.

- Una puerta opcional pero recomendable, superior en el tope del recipiente principal, con una valvula de sentido unico de exceso de aire asi afuera del recipiente principal.

- Solo en el caso que la camara de insercion esta montada debajo del recipiente principal se puede montar un conducto opcional de circulacion de fluido que comunica el recipiente principal con la camara de insercion,

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existiendo en la entrada de dicha camara de una valvula de cierre o llave de paso para regular el paso o no del fluido contenido en el recipiente principal hacia arriba a la camara de insercion. Dicha valvula se situa preferiblemente en la altura de la camera por donde el embolo llega por flotacion y cuando el parte superior de la capsula ya toca la trampilla.

Con todo ello, el funcionamiento del dispositivo es el siguiente:

Tomamos por ejemplo el supuesto basico que la sistema esta montada en un ambiente de presion de aire de 1 ATM y que la gravedad mide 9,8 m/segA2. Tambien tomamos el presupuesto que el volumen del CAP es de 1mA3, que el nivel de agua compone la mayoria de la altura del recipiente principal, que la cabeza del aire encima del liquido tiene suficiente volumen para alojar el fluido desplazado por el CAP mientras esta totalmente sumergido en el recipiente principal. Supongamos que la altura del recipiente principal es de menos de 9,8 metros e en nuestro ejemplo es de 9,5 metros. Tambien supongamos, opcionalmente, que el superficie de la trampilla y el superficie de la puerta superior del recipiente superior son de menos de 1mA2 cuadrado cada. Tambien el diametro de la capsula es muy cercano al diametro de la entrada al recipiente principal. Tambien escogemos agua como un ejemplo de fluido en el recipiente principal. Para otras situaciones se puede adaptar las medidas del sistema en consecuencia..

Inicialmente, la puerta superior del recipiente principal esta abierta y la presion encima de la trampilla es de mas de 1 ATM, consistente de la cabeza de liquido en el recipiente principal mas la presion ambiental de 1 ATM. La presion debajo de la trampilla es solo de la presion ambiental de 1 ATM. Por eso la trampilla se queda bien cerrada.

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Tras introducirse la capsula en el interior de la camara de insercion, la puerta superior del recipiente principal se cierra hermeticamente. Al cerrarla, la presion sobre la trampilla de lado del recipiente principal cambia a menos que 1 atmosfera, mientras que la presion sobre la misma trampilla en la camara de insercion es de 1 atmosfera del ambiente donde esta ubicada. Por eso solo queda el peso de la trampilla misma que le cierre mientras la diferencia en presion sobre ella se la empuje a abrirse.

Antes que seguir la explicacion de operacion tomamos en nota el “FENOMENO de CHUPA” observado por nosotros por la primera vez. Por el balance positivo de presion atmosferico asi arriba en la puerta de la trampilla, al abrirse, chorros de aire penetran al recipiente principal envolviendo la capsula con aire. Tambien, por el mismo efecto de balance positivo de presion atmosferico asi arriba entre el tope y el base de la capsula y tambien por el mismo efecto de balance positivo de presion atmosferico asi arriba entre el tope y el base de las burbujas de aire, la capsula esta CHUPADA asi arriba e entra rapido al recipiente principal dejando relativamente muy poco liquido, alrededor de 2%-4% de su volumen, caer a la camera de insercion. i.e. solo hay que gastar 2%-4% de la energia total generada por la capsula para devolver el agua caida al recipiente principal.

Al mismo tiempo que se cierra el puerta superior de recipiente principal el embolo se sigue la capsula empujando la poco mas si hace falta, para cerrar lo mas rapido posible la puerta de entrada al recipiente principal. Para lo cual, logicamente, sera necesario el auxilio de una minima energia complementaria para elevar el embolo mismo, para el empuje de la capsula para elevarse y para abrir la trampilla que es la via de acceso al recipiente principal. Esta energia complementaria tambien es

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de magnitud de 1%-2% de la energia total generada por la capsula al flotarse toda la altura del recipiente principal, y el fondo de esa energia es ajeno inicialmente en el primer ciclo de la operacion de la maquina pero despues esta recargado por la maquina misma.

La capsula sube hasta la superficie del fluido en la parte superior de este recipiente con una fuerza que genera la energia generada y aprovechable del dispositivo.

Para dicho aprovechamiento, simplemente bastara acoplar un mecanismo apropiado para transformar el movimiento y fuerza de la capsula, por ejemplo una turbina o un generador electrico.

Conviene destacar, ademas, que para poder aprovechar industrialmente dicha energia, es necesario que el movimiento del dispositivo, y concretamente de la capsula sea repetitivo, es decir, que se consiga un movimiento ciclico de su desplazamiento de empuje emergente.

Para ello, adicionalmente, el dispositivo de la invencion contempla tambien la existencia de:

- unos medios de sujecion y traslado, asi como de un sistema de canalizacion de retorno, para mover la capsula desde el punto final de su ciclo de movimiento hasta el punto de reinicio, para lo cual dichos medios, consistentes por ejemplo en una simple grua con un gancho imantado, estan capacitados para sujetar la capsula cuando emerge a la superficie del fluido, en la parte superior del recipiente principal y para trasladarla al sistema de canalizacion, el cual, formado por ejemplo por un tubo descendente con una bandeja guia, conduce la capsula por gravedad de nuevo hacia la entrada de la camara de insercion. Al que la capsula y el tubo descendente sean de diametros casi iguales, la capsula bajara

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cuidadosamente por la friccion de aire entra ambos. Tambien se puede incorporar un iman al CAP e construir parte del tubo descendente de cobre o aluminio y asi frenar la CAP por el efecto Lenz.

Opcionalmente, para mover la capsula desde el punto final de su ciclo de movimiento hasta el punto de reinicio, se rellena la capsula del liquido del recipiente.

Opcionalmente, el dispositivo podra contar con mas de una capsula desplazandose simultaneamente, para conseguir un movimiento mas eficiente y constante de generacion de energia, logicamente con el suficiente intervalo de separacion entre una capsula y otra para que no se produzcan problemas de contacto entre ellas. El descrito dispositivo generador de energia consiste, pues, en una estructura innovadora de caracteristicas desconocidas hasta ahora para el fin a que se destina, razones que unidas a su utilidad practica, la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripcion que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas de la invencion, se acompana a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de planos en que con caracter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura numero 1.- Muestra una vista, muy esquematica y en alzado seccionado, de un ejemplo de realizacion del dispositivo generador de energia objeto de la invencion, apreciandose en ella las principales partes y elementos que comprende, habiendose representado en una primera

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fase o fase inicial de su ciclo de funcionamiento;

las figuras numero 2, 3, 4, y 5.- Muestran otras tantas vistas, tambien en alzado seccionado, similares a la mostrada en la figura 1, del mismo ejemplo del dispositivo, segun la invencion, habiendose representado en ellas consecutivas fases de su ciclo de funcionamiento;

la figura numero 6.- Muestra de nuevo una vista en alzado y en seccion del mismo ejemplo del dispositivo mostrado en las figuras precedentes, en este caso mostrando la fase final del ciclo de funcionamiento del mismo, habiendose representado en este caso la grua que recoge y traslada la capsula al llegar a la superficie en la parte superior del recipiente principal; y

la figura numero 7.- Muestra una vista similar a las mostradas en el resto de figuras, del mismo ejemplo del dispositivo de la invencion, mostrando en este caso tambien, ademas de la grua que recoge y traslada la capsula, el sistema de canalizacion que la guia de vuelta a la camara de insercion para reiniciar un nuevo ciclo de funcionamiento.

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeracion adoptada, se puede apreciar en ellas un ejemplo de realizacion preferida, pero no limitativa, del dispositivo generador de energia preconizado, el cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuacion.

Asi, tal como se observa en dichas figuras, el dispositivo (1) en cuestion se configura a partir de: un recipiente (2) principal; al menos, una capsula

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(3) hermetica; una camara (4) de insercion; un embolo (5) de empuje; un conducto (6) de circulacion con valvula de paso (7); y, opcionalmente, unos medios de sujecion y traslado (8) y un sistema de canalizacion (9) de retorno.

El recipiente (2) principal, de dimensiones y capacidad variables, con una puerta (20) superior , que lleva una valvula (21) uni direccional para sacar exceso de aire del recipiente (2) principal esta lleno de un primer fluido (10), por ejemplo agua, mientras que la capsula (3) opcionalmente hermetica, incorpora interiormente un segundo fluido (11), por ejemplo aire, que es de menor densidad que el primer fluido (10) contenido en el recipiente principal.

Ademas, preferentemente, la capsula (3) esta realizada de material muy lijero.

La camara (4) de insercion, que se dispone en la parte inferior del recipiente (2), preferentemente bajo su base inferior, permite alojar casi ajustado la capsula (3). Tambien tiene una apertura con una puerta opcional lateral (12).

El recipiente (2) principal cuenta con medios de apertura y cierre estancos la y para abrirle a la capsula (3) una via de acceso al interior del recipiente (2) principal, consistente respectivamente en una trampilla (13) basculante .

El embolo (5) se incorpora acoplado a la camara (4) y presenta un movimiento de desplazamiento lineal de empuje hacia su via de acceso al recipiente, es decir, hacia la trampilla (13).

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El opcional conducto (6) de circulacion de fluido comunica el recipiente (2) con la camara (4) y dispone de una valvula de paso (7) que abre o cierra el paso del fluido desde el recipiente (2) hacia la camara (4) de insercion.

En la figura 1, se observa la fase inicial del ciclo de funcionamiento del dispositivo, apreciandose como la capsula aun esta fuera de la camara (4), y esta con la opcional puerta lateral (12) abierta para dar paso a la misma y, logicamente, vacia de agua o fluido (10).

En la figura 2, la capsula (3) esta ya dentro de la camara (4) de insercion con la puerta opcional lateral (12) cerrada y la valvula de paso (7) todavia cerrada.

En la figura 3, se ha abierto la valvula de paso (7) para introducir la camara (4) con el fluido (10) del recipiente (2).

En la figura 4, tras abrir la trampilla (13) por la presion de la flotacion de la capsula , se cierre la valvula de paso (7) y se sigue accionando el embolo (5) empujando la capsula (3) que ya va entrando al recipiente (2) principal en la misma manera que esta descrita arriba entre la pagina 7 linea 18 y la pagina 8 linea 21

En la figura 5, se observa como, acompanado por el embolo (5), la capsula (3) asciende con fuerza hacia la parte superior del recipiente (2) empujada tambien por la flotabilidad que proporciona el aire o fluido (11) contenido en su interior. Es en esta fase de funcionamiento del dispositivo, en la que se acoplara un mecanismo (no representado por no formar parte esencial del objeto de invencion) cualquiera de los ya conocidos capaz de transformar y aprovechar esta fuerza de la capsula (3) en su ascenso, por ejemplo, para generar electricidad. Ademas,

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aunque la capsula (3), preferentemente, esta hecha de material muy ligero su desplazamiento sf que a la vez genera mucho par al que esta desplazando mucho fluido (10).

En la figura 6 la capsula ha alcanzado la superficie del fluido (10) dentro del recipiente (2)

En la figura 7 se observa como los medios de sujecion y traslado (8) consisten, por lo menos, en una grua (14) con un gancho imantado (15) para sujetar la capsula (3) cuando emerge a la superficie del fluido (10), en la parte superior del recipiente (2) principal.

Tambien en dicha figura 7 se observa el sistema de canalizacion (9) para conducir la capsula (3) al punto de reinicio del ciclo, en la entrada de la camara (4), sistema que, por ejemplo, consiste en un tubo (16) descendente, en el que cae la capsula (3) por gravedad, y una bandeja gma (17) que la conduce hasta dicha entrada de la camara (4), es decir, la puerta lateral (12), la cual estara convenientemente abierta para recibirla.

Con todo ello, la capsula (3) es susceptible de acoplarse a algun mecanismo capaz de transformar la energfa que provoca su desplazamiento ascendente desde la camara (4) a la superficie del fluido (10) que contiene el recipiente (2), para poder ser aprovechada. Logicamente, debera tenerse en cuenta la necesidad de consumo energetico para accionar los diferentes elementos del dispositivo, concretamente, para abrir y cerrar la valvula de paso (7), abrir y cerrar la entrada de la camara (4) o puerta lateral (12), para accionar los medios de sujecion y traslado, y, especialmente, para accionar el embolo (5). En funcion de las dimensiones del dispositivo, dicha necesidad podra estar

cubierta al menos parcialmente y siempre tras su accionamiento inicial, por la propia energia generada.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invencion, asi como 5 la manera de ponerla en practica, no se considera necesario hacer mas extensa su explicacion para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan.

Asimismo, se hace constar que, dentro de su esencialidad, el dispositivo 10 descrito podra ser llevado a la practica en otros modos de realizacion que difieran en detalle del indicado a titulo de ejemplo, y a los cuales alcanzara igualmente la proteccion que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

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Claims (7)

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   R E I V I N D I C A C I O N E S

   1.- Dispositivo generador de energia que, basado en la flotabilidad de los cuerpos y aplicable para acoplarse a un mecanismo capaz de transformar dicha energia, por ejemplo, para generar electricidad, esta caracterizado porque comprende:

   - un recipiente (2) principal;

   - al menos, una capsula (3) hermetica

   - una camara (4) de insercion

   - un embolo (5) de empuje;

   - y un conducto (6) de circulacion con valvula de paso (7);

   donde el recipiente (2) principal, esta lleno de un primer fluido (10), por ejemplo agua, y la capsula (3) es de menor tamano que el recipiente e incorpora interiormente un segundo fluido (11), por ejemplo aire, que es de menor densidad que el primer fluido (3);

   donde la camara (4) de insercion, permite alojar casi justamente la capsula (3) y se dispone en la parte inferior del recipiente (2), contando con medios de apertura y cierre, para introducir la capsula y para abrirle una via de acceso al interior del recipiente principal,

   donde el embolo (5) se incorpora acoplado a la camara (4) y presenta un movimiento de desplazamiento lineal de empuje hacia su via de acceso al recipiente;

   donde el conducto (6) de circulacion de fluido comunica el recipiente (2) con la camara (4) y dispone de una valvula de paso (7) que abre o cierra el paso del fluido desde el recipiente (2) hacia la camara (4) de insercion;

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   y donde la capsula (3) es susceptible de acoplarse al mecanismo capaz de transformar la energfa que provoca su desplazamiento ascendente desde la camara (4) a la superficie del fluido (10) que contiene el recipiente (2) y/o tambien la energfa que provoca su desplazamiento descendente desde la superficie del fluido (10) que contiene el recipiente

   (2) a la camara (4)
2. 2. - Dispositivo generador de energfa, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque, ademas, comprende medios de sujecion y traslado (8) de la capsula (3) y sistema de canalizacion (9) de retorno, para conducir la capsula (3) de la parte superior del recipiente a la entrada de la camara (4).
3. 3. - Dispositivo generador de energfa, segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque la capsula (3) esta realizada de aleacion de aluminio AA6061. ,
4. 4. - Dispositivo generador de energfa, segun cualquiera de las

   reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el recipiente (2) principal esta abierto y/o cerrado permanente o periodicamente superiormente.
5. 5. - Dispositivo generador de energfa, segun la reivindicacion 2 y 4, caracterizado porque los medios de sujecion y traslado (8) de la capsula

   (3) consisten por lo menos en una grua (14) con un gancho imantado (15), o tambien con una sistema de enganche y des enganche automatico y canalizacion automatica
6. 6. - Dispositivo generador de energfa, segun cualquiera de las

   reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque el sistema de canalizacion

   (9) consiste en un tubo (16) descendente, en el que cae la capsula (3) por gravedad, y una bandeja guia (17) que la conduce hasta la entrada de la camara (4).

   
   5 7.- Dispositivo generador de energia, segun cualquiera de las

   reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la camara (4) de insercion se dispone bajo la base inferior del recipiente (2) principal.
7. 
   8.- Dispositivo generador de energia, segun la reivindicacion 7, 10 caracterizado porque los medios de apertura y cierre de la camara (4)

   
   para introducir la capsula y via de acceso al interior del recipiente (2)

   principal, consisten respectivamente en una trampilla (13) basculante y una puerta lateral (12).

   
   15 9.- Dispositivo generador de energia, segun cualquiera de las

   reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque incorpora mas de una capsula (3) desplazandose simultaneamente.