ES2594871T3

ES2594871T3 - Generador de energía

Info

Publication number: ES2594871T3
Application number: ES09784298.3T
Authority: ES
Inventors: Jean Baptiste Drevet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2016-12-23
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: EP2313650A2; FR2934650A1; EP2313650B1; US8426999B2; JP5502863B2; FR2934650B1; PT2313650T; JP2011530030A; CN102112736B; CA2731973A1; DK2313650T3; US20110133465A1; WO2010012888A2; CA2731973C; CN102112736A; WO2010012888A3

Abstract

Generador de energía a partir de un fluido en movimiento que comprende un conducto cuyas paredes comprenden dos bridas (1) entre las cuales está dispuesta una membrana (5; 15) para ser sometida a la acción de un flujo de fluido que penetra entre las dos bridas, caracterizado por que las dos bridas son divergentes para provocar una deformación de la membrana bajo la acción de un flujo de fluido según una onda progresiva que se desplaza de un borde de ataque (6) de la membrana a un borde de escape (7) de la membrana de modo que el borde de escape de la membrana esté animado de un movimiento oscilante transversal, medios de explotación de este movimiento (11, 12) estando acoplados a dicho borde de escape.

Description

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DESCRIPCION

Generador de energfa

La invencion se refiere a un generador de energfa, tal como de electricidad, a partir de un fluido en movimiento tal como un aerogenerador (o eolico) o generador hidraulico, es decir un aparato capaz de convertir, especialmente en ene^a electrica, la ene^a de un fluido en movimiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Se han propuesto diversos aerogeneradores. La mayor parte de los aerogeneradores comprenden una helice giratoria que se pone en giro por el viento y que en arrastra un dispositivo de produccion de electricidad.

Es conocido, especialmente a partir del documento WO82/00321, un aerogenerador que comprende una membrana dispuesta entre dos bridas que forman un conducto aereo entre los cuales una membrana es mantenida tensa segun una direccion inscrita en el plano de la membrana y perpendicular a la direccion del flujo de aire para ser sometida a deformaciones transversales bajo la accion del viento que pasa entre las bridas. La membrana es de tejido y comprende listones que se disponen a lo largo de dos bordes opuestos de la membrana y que estan anudados a un bastidor sostenido por tirantes. Bajo la accion del viento que pasa entre las dos bridas, la membrana se convierte en el soporte de una vibracion transversal y el movimiento transversal de la parte central de la membrana se utiliza para accionar un dispositivo de produccion de electricidad.

OBJETO DE LA INVENCION

La invencion tiene por objeto un generador de membrana de rendimiento mejorado.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION

De cara a la realizacion de este objetivo, se propone un generador de energfa a partir de un fluido en movimiento que comprende un conducto cuyas paredes comprenden dos bridas entre las cuales esta dispuesta una membrana para ser sometida a la accion de un flujo de fluido que penetra entre las dos bridas, caracterizado por que las dos bridas son divergentes para provocar una deformacion de la membrana bajo la accion del flujo de fluido segun una onda progresiva que se desplaza desde un borde de ataque de la membrana a un borde de escape de la membrana de modo que el borde de escape de la membrana sea animado con un movimiento oscilante transversal, medios de explotacion del movimiento del borde de escape estando acoplados a dicho borde de escape.

La accion del fluido amplifica en su progresion una onda progresiva que se desplaza desde un borde de ataque de la membrana situado a la entrada del conducto hacia un borde de escape de la membrana situado a la salida del conducto de modo que el borde de escape de la membrana este animado con un movimiento oscilante transversal que acciona los medios de explotacion que son por ejemplo medios de produccion electrica. El acoplamiento del fluido con la membrana ondulante crea un campo de presion que progresa con las ondas y un campo de resultantes de fuerzas de la presion aplicado a la membrana y que progresa con el regimen de las ondas. Las bridas refuerzan las fuerzas resultantes de los diferenciales de presion. La energfa mecanica del fluido es transmitida a la membrana por el hecho del trabajo de las fuerzas de presion en funcion de la velocidad de propagacion de las ondas esto con una disminucion de la presion media del fluido en el cuerpo del generador eolico. La velocidad de propagacion de las ondas esta modulada y optimizada para recuperar el maximo de energfa del fluido, esto por los medios de tension de la membrana. Las ondas progresivas corresponden a la circulacion sobre la membrana de una energfa mecanica, energfa de deformacion y energfa cinetica. Estas ondas se refuerza mecanicamente en su progresion a consecuencia de la transferencia de energfa mecanica del fluido hacia la membrana, lo que conduce a un aumento de la amplitud de deformacion si las caractensticas mecanicas de la membrana vanan poco siguiendo la longitud de la membrana; la variacion de la amplitud podra ser mas debil si las caractensticas mecanicas evolucionan siguiendo la longitud de la membrana. El resultado de la transferencia de energfa del fluido de la membrana se encuentra en un diferencial de presion entre la entrada y la salida del conducto, la potencia trasmitida siendo el producto del diferencial de presion por el caudal del fluido. Los campos de presion que progresan por una parte y por la otra de la membrana limitan las presiones de entrada a la presion de salida del conducto. Al nivel del borde de escape, la onda que llega acumula la totalidad de la energfa mecanica transferida del fluido hacia la membrana sobre su recorrido, el borde de escape de la membrana acciona los medios de produccion electrica que transforman la energfa mecanica en energfa electrica.

Esta tecnologfa de generador ofrece diferentes ventajas como un gran rendimiento eolico o hidraulico, un mejor rendimiento en funcionamiento instantaneo, esto igualmente a un caudal debil de fluido por el hecho de una buena oclusividad cualquiera que sea el caudal. Este generador ofrece tambien un mejor rendimiento sobre la duracion de utilizacion, por el hecho de su debil inercia y su tiempo debil de respuesta que le permite recuperar la energfa del flujo de fluido aunque la velocidad de este sea baja, de adaptarse a fuertes velocidades del viento y de seguir las variaciones de velocidad en un aumento de las rafagas.

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BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

- La figura 1 es una vista esquematica en corte longitudinal de un aerogenerador segun el principio de la invencion;

- la figura 2 es una vista en perspectiva en corte parcial de un aerogenerador segun un primer modo particular de realizacion de la invencion;

- la figura 3 es una vista en perspectiva detallada de un aerogenerador segun un segundo modo particular de realizacion de la invencion;

- la figura 4 es una vista en perspectiva detallada de una variante del segundo modo particular de realizacion de la invencion;

- la figura 5 es una vista en perspectiva detallada de un aerogenerador segun un tercer modo particular de realizacion de la invencion.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

El generador de electricidad de la invencion esta instalado para producir electricidad a partir de un fluido en movimiento. En la descripcion que sigue, el fluido considerado es aire, de modo que el generador descrito es un aerogenerador. Ni que decir tiene que la invencion se aplica a generadores que produzcan electricidad a partir de otros fluidos y por ejemplo de agua.

El principio de la invencion va a ser explicado con relacion a la figura 1.

Con referencia a la figura 1, el generador segun la invencion comprende una membrana ondulante 5 dispuesta en el interior de un cuerpo 10 del generador que delimita un conducto para un flujo de aire entre una entrada 2 y una salida 3 del cuerpo 10 del generador.

La membrana 5 tiene un borde de ataque 6 y un borde de escape 7, respectivamente la entrada 2 y la salida 3 del cuerpo 10. El borde de escape 7 esta ligado a un dispositivo de produccion electrica.

El borde de ataque 6 de la membrana 5 esta sometido a una tension T1 y el borde de escape 7 esta sometido a una tension T2 de modo que la membrana se ondulara bajo el efecto de un flujo de aire que circula en el interior del paso. Las tensiones T1 y T2 se determinan en funcion de la velocidad deseada de propagacion de las ondas de la membrana 5, la diferencia de los valores de tension determinando la resistencia de la membrana a flujo de aire, resultante de las fuerzas de presion proyectadas sobre el eje longitudinal paralelo al sentido del viento.

La membrana 5 esta dispuesta en una parte divergente del cuerpo 10. Esta parte esta conformada para adherirse con la envolvente de la amplitud de las ondas en el momento de su progresion. Las caractensticas mecanicas de la membrana cooperaran para que la velocidad de propagacion de la onda sea siempre inferior a la velocidad del fluido que atraviesa el cuerpo.

El generador de la invencion va a ser descrito ahora con mas detalle.

El generador ilustrado en la figura 2 comprende un cuerpo 10 que tiene dos bridas 1 verticales dispuestas en frente una de la otra para ser divergentes desde una entrada 2 del generador hacia una salida 3 del generador. Las bridas 1 delimitan asf un conducto y tienen bordes que se extienden entre la entrada 2 y la salida 3 y que estan ligados por paredes.

Entre las bridas 1, se extiende una membrana 5 que presenta un borde de ataque 6 del lado de la entrada 2 del generador y un borde de escape 7 del lado de la salida 3 del generador. En este caso, la membrana 5 esta constituida por una hoja de material deformable por lo menos en flexion alrededor de un eje vertical. Se puede tratar de tejido, de materiales compuestos o incluso de elastomero. Medios de tension simbolizados por las flechas 8 de la figura 2 actuan sobre el borde de ataque 6 y el borde de escape 7 de la membrana 5 para mantener esta tensa en un plano vertical. Bajo la accion del viento canalizado por las bridas 1, la membrana 5 se pone a oscilar y se convierte en la sede de una onda progresiva que se propaga a lo largo de la membrana entre el borde de ataque 6 y el borde de escape 7. Cuando el movimiento transversal al nivel del borde de ataque 6 (simbolizado por la flecha doble) permanece relativamente pequeno, el movimiento transversal al nivel del borde de escape 7 es importante y puede accionar medios de produccion electrica. El borde de escape 7 esta ligado a un nucleo 11 provisto de imanes permanentes para desplazar dicho nucleo 11 al interior de una bobina 12, lo que tiene por efecto producir en los bornes de la bobina 12 una corriente electrica.

El generador ilustrado en la figura 3 se parece a aquel ilustrado en las figuras 1 y 2, excepto en que la membrana 15 se mantiene constituida por laminas 16 articuladas entre ellas segun un eje vertical. La membrana 15 se comporta

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globalmente como la membrana 5 y es el soporte de una onda progresiva que se desplaza desde el borde de ataque al borde de escape de la membrana.

El generador ilustrado en la figura 4 se parece a aquel ilustrado en la figura 3 excepto en que la membrana 15 esta constituida por laminas 16 fijada sobre una estructura deformable, en este caso un elemento elastico sostiene las ondas progresivas generadas por el flujo de aire. Las caractensticas del elemento elastico de forma ventajosa pueden evolucionar siguiendo la longitud util de la membrana de modo que se optimice la velocidad de propagacion de las ondas frente al flujo de aire. El elemento elastico llevara tambien los puntos de union para aplicar la tension y para ser acoplado al generador electrico. El elemento elastico esta en este caso compuesto por dos listones 17 en los cuales estan encajados los extremos de las laminas 16.

En el generador ilustrado en la figura 5, las laminas 16 estan fijadas por su centro al elemento elastico que en este caso esta formado por una barra de torsion elastica 18 soporte de las ondas progresivas que adopta la forma de un movimiento oscilante angular de modo que la amplitud de oscilacion de la onda progresiva es una amplitud angular.

Las caractensticas de la barra de torsion elastica 18 pueden tambien evolucionar siguiendo la longitud util de la membrana. En este ejemplo, el generador transforma en energfa electrica el producto par por velocidad angular de la barra de torsion 18.

La invencion no esta limitada a lo que acaba de ser escrito, sino que por el contrario engloba cualquier variante que entre dentro del ambito definido por las reivindicaciones.

El generador puede funcionar verticalmente como en la presente, pero igualmente horizontalmente.

En particular, en los modos de realizacion ilustrados, se podra prever equipar el generador con un accionamiento de impulsion acoplado al borde de ataque de la membrana cuya funcion es iniciar un movimiento ondulatorio de la membrana, lo que facilita el establecimiento del regimen de ondas progresivas cuando la membrana se somete a la accion del flujo de fluido.

La membrana puede tener diferentes estructuras y estar constituida por una hoja de material deformable elastico o no, por una pluralidad de laminas articuladas entre ellas directamente o fijadas sobre una estructura deformable elastica o no...

Los medios de produccion de electricidad pueden ser sustituidos por otros medios de explotacion del movimiento de la membrana, como medios mecanicos.

Es posible anadir aguas arriba y/o aguas abajo del conducto deflectores para actuar sobre la potencia eolica o hidraulica proporcionada por el fluido especialmente para aumentar la diferencia de presion entre la entrada y la salida del conducto. Por ejemplo, un deflector 19 (representado en la figura 1) esta montado a la entrada del conducto para aumentar la cantidad de fluido que se introduce en el interior del conducto.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Generador de ene^a a partir de un fluido en movimiento que comprende un conducto cuyas paredes comprenden dos bridas (1) entre las cuales esta dispuesta una membrana (5; 15) para ser sometida a la accion de un flujo de fluido que penetra entre las dos bridas, caracterizado por que las dos bridas son divergentes para provocar una deformacion de la membrana bajo la accion de un flujo de fluido segun una onda progresiva que se desplaza de un borde de ataque (6) de la membrana a un borde de escape (7) de la membrana de modo que el borde de escape de la membrana este animado de un movimiento oscilante transversal, medios de explotacion de este movimiento (11, 12) estando acoplados a dicho borde de escape.
2. Generador segun la reivindicacion 1 en el cual la membrana (5) esta constituida por una hoja de material deformable.
3. Generador segun la reivindicacion 1 en el cual la membrana (5) esta constituida por una hoja de material deformable elastico.
4. Generador segun la reivindicacion 1 en el cual la membrana (15) comprende una pluralidad de laminas (16) articuladas entre ellas.
5. Generador segun la reivindicacion 1 en el cual la membrana (15) comprende una pluralidad de laminas (16) fijadas sobre una estructura deformable soporte de la onda progresiva.
6. Generador segun la reivindicacion 5 en el cual la estructura deformable es elastica.
7. Generador segun la reivindicacion 5 en el cual la estructura deformable es oscilante alrededor de un eje.
8. Generador segun la reivindicacion 1 que comprende un deflector (19) montado aguas arriba y/o aguas abajo del conducto para aumentar una potencia proporcionada por el fluido.