ES2639649T3 - Turbina eólica con dos rotores - Google Patents

Abstract

Turbina eólica (21, 81, 121) que comprende una construcción de soporte (33), una góndola (24, 88) que está colocada sobre la construcción de soporte y en la que está colocado un primer generador (25, 90, 128a), un primer rotor de turbina eólica (27, 91, 130a) adaptado para el flujo de aproximación en dirección axial y que tiene un primer árbol (26) que se extiende sustancialmente horizontal y que está montado sobre cojinetes en la góndola y acoplado al primer generador; en el que se coloca un segundo rotor de turbina eólica (31, 92, 130b) con un segundo árbol (30) sobre la construcción de soporte (33), el segundo rotor de turbina eólica está adaptado para un flujo de aproximación axial y el segundo árbol se extiende sustancialmente horizontal, en el que el primer árbol y el segundo árbol coinciden en un árbol continuo (89, 129); la góndola es inclinable alrededor de un árbol horizontal (85) que se extiende sustancialmente transversal al árbol continuo, la góndola inclinable está colocada sobre un bastidor secundario (86), estando el bastidor secundario conectado por el eje horizontal a la construcción de soporte y en la que se coloca un elemento de accionamiento lineal controlable (87) entre el bastidor secundario y la construcción de soporte a una distancia del árbol horizontal, caracterizada por que un pasador (133) que se extiende hacia abajo está dispuesto sobre el bastidor secundario y que el pasador está acoplado a un soporte que normalmente se extiende sustancialmente horizontal y está conectado a la construcción de soporte.

Description

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DESCRIPCION

Turbina eolica con dos rotores

La presente invencion se refiere a construcciones con turbinas eolicas. El termino turbina eolica se utiliza aquf para distinguir estas turbinas eolicas de los molinos de viento clasicos.

La invencion se refiere mas particularmente a una turbina eolica que comprende una construccion de soporte, una primera gondola que se coloca sobre la construccion de soporte y en la que se coloca un primer generador, y un primer rotor de turbina eolica adaptado para el flujo de aproximacion en direccion axial y que tiene un primer arbol que se extiende sustancialmente horizontal que esta montado en el cojinete en la primera gondola y acoplado al primer generador.

Tales turbinas eolicas son generalmente conocidas. Estan adaptados para generar energfa electrica. Para el acoplamiento de esta energfa electrica a la red electrica son necesarios convertidores que convierten la energfa electrica generada con tension y frecuencia especfficas por el generador a energfa con la frecuencia y la tension de la red electrica. Esto proporciona la opcion de optimizar el generador sin tener que tener en cuenta la frecuencia y la tension de la red.

Particularmente en pafses densamente poblados el numero de localizaciones para las turbinas eolicas es limitado; por lo tanto, es importante utilizar lo mas posible los lugares disponibles, lo que significa que debe generarse la mayor cantidad posible de energfa electrica en los lugares disponibles. El objeto de la presente invencion es proporcionar una turbina eolica con la que se puede generar la mayor cantidad posible de energfa electrica.

El objeto se consigue con una turbina eolica del tipo anteriormente indicado, en la que al menos un segundo rotor de turbina eolica con un segundo arbol esta colocado sobre la construccion de soporte. Los ejemplos de la tecnica anterior de una configuracion de la turbina eolica que tiene una pluralidad de rotores se describen en el documento DE 26 20 862 A1 o en el documento WO 2010/098813 A1. Esta medida ofrece la opcion de aumentar el numero de la turbina eolica en una sola ubicacion, en particular en una unica construccion de soporte, ya que el uso de mas de una turbina eolica ofrece la opcion de convertir mas energfa cinetica del viento a energfa cinetica del rotor de turbina eolica, y por lo tanto a energfa electrica.

De acuerdo con lo anterior, esta realizacion tambien proporciona un metodo para colocar una turbina eolica, que comprende la etapa de colocar una construccion de soporte adaptada para soportar mas de un rotor de turbina eolica y al menos un generador con una potencia dimensionada para al menos un rotor de turbina eolica y, posteriormente, colocar en la construccion de soporte al menos dos rotores de la turbina eolica y el generador a ser accionado por esta turbina eolica.

Se observa que el uso de mas de una turbina eolica en una unica ubicacion tiene limitaciones, por ejemplo, como resultado del hecho de que la energfa cinetica de una cantidad de aire que pasa por la turbina eolica disminuye; parte de esta energfa cinetica se transfiere a la turbina eolica de modo que solo queda una parte de la energfa cinetica. Por lo tanto, solo una parte de la energfa cinetica del aire esta disponible para una segunda turbina eolica colocada inmediatamente detras de la primera turbina eolica, de manera que esta segunda turbina eolica puede generar en general menos energfa. Por lo tanto, es generalmente mas atractivo modificar el diseno de la primera turbina eolica para aumentar la potencia disponible. Esto es en muchos casos no es posible o vale la pena como resultado de la falta de espacio u otras limitaciones. Las ventajas de la presente invencion son particularmente manifiestas en tales situaciones.

Debido a su caracter libre de mantenimiento, se utiliza preferentemente de generadores sin escobillas, tales como generadores sfncronos o asfncronos, para generar energfa electrica. Para el rotor de la turbina, el uso se puede hacer de dos palas, tres palas o palas multiples.

La colocacion de las turbinas eolicas implica una gran cantidad de papeleo, particularmente como resultado de los permisos requeridos por la legislacion y otras restricciones. Con el fin de reducir esta cantidad de papeleo a veces es atractivo para proporcionar una turbina eolica preexistente con un rotor de turbina eolica adicional. Suponiendo que la turbina eolica existente cumpla con todos los reglamentos, normalmente es posible, sin demasiados permisos, anadir un segundo rotor de la turbina, posiblemente con un segundo generador, a la construccion de soporte de la turbina eolica existente.

Una realizacion especffica proporciona a este fin un metodo para aumentar la potencia de una turbina eolica existente, que comprende la etapa de disponer al menos un segundo rotor de turbina eolica y posiblemente un segundo generador sobre la construccion de soporte de la turbina eolica existente, El primer arbol y el segundo arbol coinciden en un arbol continuo. De este modo, se puede aumentar la potencia de una turbina eolica existente, esto por supuesto dentro de las limitaciones descritas anteriormente, sin demasiados problemas con las regulaciones.

Aunque es posible acoplar el segundo rotor de turbina eolica al primer generador ya presente, debido al

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dimensionamiento del generador, se recomienda que tambien se coloque un segundo generador y que la segunda turbina eolica este conectada al segundo generador.

De acuerdo con una primera realizacion, el al menos segundo rotor de turbina eolica esta adaptado para el flujo de aproximacion axial y el segundo arbol se extiende sustancialmente de manera horizontal. Se anade un segundo rotor de turbina eolica o un rotor de turbina eolica subsiguiente para que la potencia total de la turbina eolica aumente. Se observa que en tales casos los ejes de ambos rotores de la turbina coincidiran en un arbol continuo paralelo a la direccion del viento.

Se observa que el tamano del segundo rotor puede ser el mismo que el del primer rotor, aunque es igualmente posible que el diametro del primer rotor de turbina eolica sea mayor que el del segundo rotor de turbina eolica. Otras propiedades de los rotores, tales como el paso de las palas de rotor y la forma de las palas de rotor, tambien pueden diferir o ser iguales.

Tambien se recomienda que el segundo rotor de turbina eolica este adaptado para el flujo de aproximacion directa. Esto reduce la inversion, simplifica el montaje y tiene el menor efecto visual posible. Esta realizacion tambien proporciona un metodo en el que el segundo rotor de turbina eolica esta adaptado para el flujo de aproximacion directa y la segunda turbina eolica se coloca sin medios de gufa de aire.

Una realizacion mas especffica proporciona la medida de que el primer arbol y el segundo arbol estan acoplados al primer generador. Esta medida requiere una pequena inversion porque se hace uso de un solo generador. Este unico generador se dimensiona preferiblemente a la potencia de ambos rotores de la turbina. Cuando un segundo rotor de la turbina esta dispuesto en un momento posterior, esto es menos atractivo en terminos de inversion, ya que entonces habrfa que instalar un nuevo generador. Para evitar esto, es posible basta con el generador existente dimensionado a la potencia del rotor de turbina eolica ya colocada. Debido a que una turbina eolica funciona durante la mayor parte del tiempo a menos de la potencia maxima, entonces la energfa suficiente esta disponible en el generador. El uso optimo ya no es posible solo cuando la fuerza del viento es tan grande que la suma de la potencia de ambos rotores de la turbina eolica es mayor que la potencia del generador.

Esta ultima realizacion se puede definir adicionalmente porque el primer rotor de turbina eolica y el segundo rotor de turbina eolica estan situados en el mismo arbol. Esto simplifica en gran medida la construccion de toda la turbina eolica y, en particular, el montaje de cojinetes del arbol unico. Una simplificacion adicional resulta cuando el generador se coloca tambien en el mismo arbol.

En una serie de realizaciones elucidadas aquf, el generador o generadores y el arbol se colocan en la misma gondola. Un ejemplo alternativo que no forma parte de la invencion proporciona la medida de que el segundo arbol esta montado en un cojinete en una segunda gondola y que el segundo arbol esta acoplado a un segundo generador recibido en la segunda gondola. Hay aquf por lo tanto dos o mas gondolas. Esto proporciona la opcion de colocar las gondolas independientemente una de la otra de modo que no haya o casi ningun solapamiento de los rotores de las turbinas eolicas, y un rotor no priva al otro del viento.

De acuerdo con otro ejemplo que no forma parte de la invencion, la primera y segunda gondola estan conectadas a la construccion de soporte para una rotacion independiente alrededor de un arbol sustancialmente vertical. Esta medida proporciona la posibilidad de determinar independientemente el angulo en el que se extiende el arbol central de las gondolas. La direccion del arbol central de las gondolas se determina en primer lugar por la direccion del viento, ya que la mayor parte del beneficio se obtiene de la energfa eolica cuando el arbol central de la gondola se extiende paralelamente a la direccion del viento. Dado que la direccion del viento difiere poco a la distancia relativamente corta a la que estan situadas las gondolas, la direccion de los ejes centrales de las gondolas tampoco variara en la practica.

En muchos casos, la construccion de soporte esta formada por una torre que se extiende sustancialmente verticalmente. Con el fin de disponer una gondola subsiguiente que tenga colocado en ella un generador con el arbol asociado y el rotor de la turbina.

La gondola colocada en la parte superior de una torre esta normalmente dispuesta para rotacion alrededor de un arbol vertical con el fin de poder seguir la direccion del viento.

Aunque el viento generalmente se mueve en direccion horizontal a lo largo de la tierra, hay situaciones en las que la direccion del viento tiene una componente en direccion vertical, por ejemplo, en la costa. A fin de poder tambien aprovechar optimamente el viento en tales situaciones, es atractivo que la gondola pueda inclinarse alrededor de un arbol horizontal que se extiende sustancialmente transversalmente al eje de rotacion. Esta construccion proporciona la opcion de permitir que el arbol de la gondola se extienda paralelo a la direccion del viento. Durante la rotacion de una gondola alrededor de un eje vertical, la energfa potencial de la gondola no cambiara; aparte de las perdidas de friccion, por lo tanto, no requiere fuerza para hacer girar la gondola alrededor de su arbol vertical. Por lo tanto, la conduccion puede tener lugar por una paleta de viento o una parte que funciona como una paleta de viento. De lo contrario, no se opone en modo alguno al accionamiento activo del movimiento de rotacion. Sin embargo, durante la

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rotacion de la gondola alrededor de un eje horizontal, su energfa potencial cambiara generalmente a menos que el eje de rotacion pase a traves del centro de gravedad de la gondola, incluyendo el generador, el arbol y el rotor. En la mayorfa de los casos es necesaria una conduccion para la rotacion. Una realizacion adicional proporciona a este fin la medida de que la gondola basculante esta colocada sobre un bastidor secundario, tal que el bastidor secundario esta conectado por un arbol a la construccion de soporte y de que un elemento de accionamiento lineal controlable se coloca entre el bastidor secundario y la construccion de soporte a una distancia del arbol. El elemento de accionamiento lineal puede estar formado, por ejemplo, por un cilindro hidraulico o neumatico o por un husillo de tornillo preferiblemente accionado electricamente o por una combinacion de una cremallera con una rueda dentada.

Preferiblemente, un pasador que se extiende hacia abajo esta dispuesto sobre el bastidor secundario y el pasador puede acoplarse a un soporte que normalmente se extiende sustancialmente de forma horizontal y esta conectado a la construccion de soporte. Esto simplifica enormemente el montaje ya que solo el soporte, que normalmente no es demasiado pesado, necesita conectarse primero a la construccion de soporte, esta conexion normalmente requiere trabajo de soldadura y tales actividades que consumen tiempo, y la posterior colocacion de la gondola, opcionalmente colocada sobre un bastidor secundario, puede tener lugar rapidamente. Por lo tanto, esta medida tambien proporciona un metodo en el que la gondola con el segundo generador esta conectada a la construccion de soporte conectando inicialmente un soporte sustancialmente horizontal a la construccion de soporte y colocando posteriormente la gondola con el segundo generador.

Esta realizacion proporciona ademas la opcion de que el pasador y el soporte esten formados por un acoplamiento usual en una combinacion de tractor y remolque y que tenga un disco y un pivote central. Estos son despues de todos componentes que se pueden obtener facilmente comercialmente y, por tanto, de bajo coste.

Las realizaciones anteriormente expuestas se refieren en cada caso a rotores de la turbina con flujo de aproximacion axial, designando esto que la direccion del viento se extiende paralela a la direccion del eje de rotacion y que el plano principal del rotor se extiende perpendicularmente al eje. Este es el caso de la mayorfa de las turbinas eolicas actualmente aplicadas. Sin embargo, tambien hay turbinas eolicas en los que la direccion de flujo de aproximacion se extiende radialmente respecto al eje de rotacion del rotor de la turbina. Un ejemplo de tal rotor es el denominado rotor de Darrieus. Sin embargo, tambien es posible aplicar rotores de la turbina de este tipo, en los que las paletas estan dispuestas de acuerdo con un cilindro. De acuerdo con una realizacion preferida, el al menos segundo rotor de turbina eolica esta adaptado para el flujo de aproximacion radial y el segundo arbol se extiende sustancialmente verticalmente.

Se obtiene una realizacion estructuralmente atractiva cuando el segundo rotor de turbina eolica se coloca debajo del primer rotor de turbina eolica. Esto, despues de todo, evita que los rotores "tomen el viento de las velas del otro", mientras que el segundo rotor cilfndrico forma un conjunto mas cerrado y conlleva menos problemas en terminos de seguridad; Despues de todo, dicho rotor no tiene palas sobresalientes.

El viento es un fenomeno altamente susceptible a la variacion. Cuando se genera energfa electrica es deseable que la potencia generada momentaneamente sea lo mas constante posible para evitar la sobrecarga de los componentes de la turbina eolica. Con el fin de evitar variaciones en la potencia haciendo que la velocidad de rotacion del generador sea lo mas constante posible, se conoce la aplicacion de un volante en el arbol. Para ser eficaz, un volante de este tipo tiene una gran masa, y esto resulta en problemas estructurales. Con el fin de obviar estos problemas, otra realizacion preferida de la invencion propone que al menos uno de los generadores este provisto de un estator interior y un rotor exterior. El rotor exterior es la parte giratoria, por lo que la inercia de masa o el efecto del volante se mejora sin disponer de masa adicional.

La velocidad de rotacion de los rotores de las turbinas eolicas es relativamente baja. Esto es particularmente el caso de rotores de la turbina con una longitud de hoja de varias decenas de metros. Los generadores electricos se vuelven mas pequenos y mas baratos - con la misma potencia - a altas velocidades de rotacion. Como resultado, a menudo se aplican cajas de engranajes con el fin de aumentar la velocidad de rotacion del rotor de la turbina, de manera que el generador puede tener dimensiones menores. Las cajas de cambios, incluso cuando tienen una configuracion planetaria, son susceptibles al desgaste, requieren mucho mantenimiento y son susceptibles a la sobrecarga. Con el fin de evitar estos inconvenientes, otra realizacion propone que al menos uno de los rotores de la turbina eolica este acoplado directamente al rotor del generador asociado. Se prescinde de la caja de cambios, aunque el generador - con una potencia constante - debe tener dimensiones mayores. Este inconveniente se tolera porque se puede obtener una construccion sustancialmente libre de mantenimiento.

De acuerdo con una realizacion final, el arbol del primer rotor de turbina eolica esta acoplado a al menos dos generadores. A primera vista, esta realizacion no parece muy atractiva; Es despues de todo mas barato, en el caso en que la potencia es determinada por el rotor de la turbina, aplicar un generador unico con una potencia elevada que dos generadores que tienen cada uno una potencia baja. Sin embargo, existen situaciones en las que resulta atractivo aplicar dos generadores. Se trata de situaciones en las que el rotor de la turbina se modifica en una turbina eolica existente, por ejemplo, ampliada o provista de otras palas, con lo que aumenta la potencia del rotor de la turbina. Con el fin de permitir tambien la conversion de esta potencia aumentada a energfa electrica a fuerza de viento fuerte, tambien se puede colocar un generador adicional. Este generador adicional puede ser igual o menor o

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mayor que el generador ya presente. Esta colocacion es particularmente facil cuando el generador ya presente esta provisto de un arbol continuo, de manera que el generador anadido puede colocarse coaxialmente con respecto al generador ya presente. Sin embargo, tambien puede resultar atractivo aplicar dos generadores en una turbina eolica totalmente nueva, por ejemplo, cuando se preve que la fuerza del viento solo alcanzara valores elevados durante periodos cortos de tiempo. Un primer generador esta entonces siempre en funcionamiento y el segundo generador solo cuando la fuerza del viento es tan grande que se sobrepasa la potencia del primer generador. Debido a que este segundo generador tiene solo un corto tiempo de funcionamiento, se puede utilizar un generador mas barato con una eficiencia mas baja para este proposito. El segundo generador tambien puede utilizarse en situaciones en las que el primer generador esta fuera de funcionamiento, por ejemplo, para fines de mantenimiento o reparacion.

La presente invencion se ilustrara con ejemplos a continuacion basados en los dibujos adjuntos, figuras 6, 8 y 9. Las figuras 1-5 y 7 son solo ejemplos que no forman parte de la invencion.

La figura 1 es una perspectiva esquematica de un ejemplo de la tecnica anterior que no forma parte de la invencion, siendo los dibujos, figuras 3, 6, 8 - 9; las figuras 1,2, 4, 5, 7 ejemplos de realizacion.

La figura 2 es una vista lateral esquematica de un ejemplo de la tecnica anterior que no forma parte de la invencion.

La figura 3 es una vista lateral esquematica de un ejemplo de la tecnica anterior que no forma parte de la invencion.

La figura 4 es una vista frontal esquematica de un ejemplo de la tecnica anterior que no forma parte de la invencion.

La figura 5 es una vista lateral esquematica de un ejemplo de la tecnica anterior que no forma parte de la invencion.

La figura 6 es una vista lateral esquematica de una realizacion de la invencion;

La figura 7 es una vista lateral esquematica en seccion transversal parcial de un ejemplo de la tecnica anterior que no forma parte de la invencion.

La figura 8 es una vista en seccion transversal de una realizacion de la invencion; y La figura 9 es una vista en seccion transversal de una realizacion de la invencion.

La figura 1 con una realizacion que no forma parte de la invencion muestra una turbina eolica designada en su conjunto con 1. La turbina eolica 1 comprende una torre 2 que funciona como construccion de soporte y que adopta una forma sustancialmente lisa, cilfndrica, tal vez ligeramente conica. Sera evidente que se pueden aplicar otros tipos de torre, tales como torres de celosfa. Una viga 3 se coloca en la parte superior de la torre 2 para rotacion alrededor de un arbol vertical. La viga 3 esta configurada como viga de caja, pero tambien se puede incorporar de otra manera, por ejemplo, como viga de celosfa. Una primera gondola designada en su conjunto con 4 se coloca en el primer extremo de la viga 3. Un primer generador 5 se coloca en la primera gondola 4 y un primer arbol de rotor 6 esta montado sobre cojinete en la primera gondola 4. Un primer rotor de la turbina 7 con palas de rotor 7a, 7b y 7c esta montado sobre el arbol de rotor 6. Una segunda gondola designada en su conjunto con 8 se coloca en el segundo extremo de la viga 3. Un segundo generador 9 se coloca en la segunda gondola 8 y un segundo arbol de rotor 10 esta montado en cojinete en la segunda gondola 8. Un segundo rotor de la turbina 11 con paletas de rotor 11a, 11b y 11c esta montado sobre el arbol de rotor 10. En la realizacion mostrada, la viga 3 esta colocada simetricamente con relacion a la torre 2, pero el rotor 11 esta situado en el otro lado de la gondola. De este modo, se obtiene la carga mecanica mas baja en esta viga 3 y en la torre 2. Sin embargo, no se excluye una colocacion asimetrica que sea necesaria como resultado de la falta de espacio o que sea util.

Sera evidente que el viento acciona ambos rotores de la turbina 7, 11 en rotacion, con lo que los arboles de rotor 6, 10 son accionados en rotacion. Estos ejes de rotor accionan los generadores 5, 9 situados en las gondolas 4, 8, posiblemente a traves de una transmision alojada en gondolas 4, 8. Estos generadores generan energfa electrica que se suministra al cliente a traves de un convertidor que no se muestra en el dibujo. El convertidor convierte la tension y la frecuencia que generan los generadores, y que ambos varfan con la velocidad de rotacion, para ajustar estos valores a los del cliente, por ejemplo, la red electrica. El convertidor se puede colocar en las gondolas 4, 8, pero tambien se puede colocar en la torre o en otra parte. Esta realizacion es particularmente, aunque no exclusivamente, adecuada para un aumento posterior en la potencia de la turbina eolica. Se utiliza aquf una turbina eolica que comprende solamente una torre 2 y, colocada directamente sobre la misma, una gondola 4 con generador 5, arbol 6 y rotor 7. Con el fin de aumentar la potencia generada por esta turbina eolica, se retira la gondola 4 y las partes 5, 6 y 7 montadas en la misma y en ella, despues de lo cual se coloca la viga 3, al igual que un cojinete que permite una rotacion alrededor de un arbol vertical. La gondola 4 y una nueva gondola 8 se colocan entonces junto con las partes 5, 6, 7, 9, 10 y 11 montadas sobre la misma y en ella, despues de lo cual se obtiene la configuracion mostrada en la figura 1.

Se observa que en esta realizacion los dos rotores no se solapan entre si, de modo que no tienen poca o ninguna influencia entre si y no hay o pocas perdidas asociadas. Los ejes tambien se extienden en paralelo, lo que da lugar a una posicion optima respecto a la direccion del viento. Los rotores tambien se encuentran, aunque no necesariamente, a la misma distancia de la viga 3.

La figura 2 con una realizacion que no forma parte de la invencion muestra una turbina eolica designada en su

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conjunto con 21. Esta turbina eolica comprende una torre 22 sobre la cual se coloca una construccion de soporte 23. Esta construccion de soporte 23 esta conectada a la torre 22 para girar en su conjunto alrededor de un arbol vertical. Colocada en esta construccion de soporte 23 hay una primera gondola 24 en la que se coloca un generador 25 no mostrado en el dibujo. Tambien esta montado en la gondola 24 un arbol 26, en cuyo extremo se coloca un rotor 27. Colocada encima de la primera gondola 24 en la construccion de soporte 23 hay una segunda gondola 28 en la que se aloja nuevamente un generador 29, no mostrado en el dibujo, mientras que un arbol 30 esta montado en cojinete en la gondola 28. El arbol 30 sobresale aquf de la gondola 28 en el lado opuesto. Un rotor 31 se coloca en el extremo del arbol. Por lo tanto, los rotores estan situados a ambos lados de la torre 22. Sera evidente que los ejes respectivos 26, 30 estan acoplados a los generadores 25, 29.

Esta figura muestra que las dos capsulas 24, 28 estan colocadas una encima de la otra. Esto ahorra una viga 3 tal como esta presente en la figura 1, pero conlleva el inconveniente de que los dos rotores 27, 31 se encuentran uno detras del otro. En otras palabras, las proyecciones de los cfrculos descritos por los rotores 27, 31 coinciden en gran medida. Los arboles 26, 30 de los dos rotores 27, 31 seran girados durante el funcionamiento lo mas paralelo posible a la direccion del viento con el fin de obtener un optimo beneficio del viento. El rotor que se encuentra contra el viento sera capaz de extraer la energfa optimamente del viento, pero el rotor siguiente solo podra hacerlo parcialmente porque una parte de la energfa cinetica del viento ya ha sido absorbida por el rotor que se encuentra contra el viento. La energfa cinetica inferior se refleja en una velocidad de viento inferior. Tambien es necesario tener en cuenta la estela y la reduccion de la velocidad del viento que es causada por ella y que es causada por la torre 22 porque el segundo rotor se encuentra a favor de la torre.

En esta realizacion, los rotores 27, 31 tienen el mismo diametro y tambien tienen la misma forma y paso de pala. Es posible prever mejores resultados posiblemente obtenidos por un diametro, un tono o una forma de pala mutuamente diferentes. El rotor que se encuentra a sotavento tendra que ser dimensionado aquf para una velocidad de viento inferior que el rotor que se encuentra contra el viento. A este respecto, puede ser interesante modificar el generador 25, 29 conectado al rotor asociado 27, 31 a esta diferencia en terminos de potencia o velocidad de rotacion optima. De otra manera es posible tener en cuenta otra velocidad de rotacion aplicando una transmision de diferente relacion entre el arbol y el generador.

La figura 3 muestra un ejemplo de la tecnica anterior en gran parte similar a la realizacion mostrada en la figura 2. Los mismos numeros de referencia se utilizan en esta figura para las partes correspondientes. Esta turbina eolica 21 comprende una torre 22 en la que se coloca una construccion de soporte 33 que puede girar alrededor de un arbol vertical y que difiere de la construccion de soporte 23 de la segunda realizacion. En esta construccion de soporte se colocan dos gondolas 24, 28. En contraste con la segunda realizacion, las gondolas 24, 28 se colocan a la misma altura y mutuamente en lfnea. Esta forma de realizacion no difiere, o diffcilmente, de la segunda realizacion con respecto a los generadores 25, 29, los ejes 26, 30 o los rotores 27, 31. Tambien pueden existir diferencias en esta realizacion entre los rotores, generadores o transmisiones con el fin de tener en cuenta las posiciones de viento o viento en popa de los rotores. Esta realizacion es tambien adecuada para el proposito de reemplazar una sola turbina eolica por una turbina eolica doble sin demasiada intervencion. Si bien la produccion de energfa no puede duplicarse, puede aumentarse considerablemente.

La figura 4 con una realizacion que no forma parte de la invencion muestra una turbina eolica 41, en la que se colocan tres rotores de la turbina sobre un unico portador, dos de ellos con un diametro menor. El portador adopta la forma de una torre 42 sobre la cual se coloca una gondola 44 por medio de una construccion de soporte giratoria 43. Esta gondola 44 esta provista de la manera habitual con un generador 45, un arbol 46 montado en un cojinete y un rotor 47 montado en el extremo del arbol 46. Hasta este punto tal turbina eolica 41 corresponde a turbinas eolicas de la tecnica anterior.

Con el fin de aumentar la potencia generada por la turbina eolica 41, se coloca una segunda gondola, no mostrada en el dibujo, sobre la torre 42. Esta segunda gondola tiene dimensiones considerablemente mas pequenas que la gondola 41. La segunda gondola no se extiende, por tanto, en la torre 42, pero la segunda gondola 48 esta montada sobre un portador 49 montado giratoriamente sobre la torre 42. Un generador se aloja en la segunda gondola y un arbol 50 (no mostrado) esta montado en cojinete en la gondola, mientras que un rotor de la turbina 51 esta montado en el extremo del arbol. El diametro de este rotor de la turbina 51 es considerablemente menor que el del rotor de la turbina 47. El segundo rotor de la turbina puede extraer menos energfa del viento, de modo que la potencia del generador colocado en la gondola 49 es correspondientemente menor que la del generador 45 en la gondola 44 en la parte superior de la torre 42. Sera evidente que la segunda gondola puede colocarse en un momento posterior contra la torre existente 42 de modo que la turbina eolica original 41 pueda ser provista mas tarde de un rotor de la turbina adicional 51 y generador asociado de manera que la potencia de la turbina eolica 41 como un todo puede ser aumentada. En la realizacion dibujada, los rotores 51, 55 anadidos estan situados en el lado posterior de la torre 42 de manera que las paletas de los rotores pueden solaparse entre sf. El requisito para la situacion en la que todos los rotores estan colocados en el lado frontal, de modo que los cfrculos descritos por los rotores 47, 51 no se solapan, ya no es aplicable.

Esta figura tambien muestra que una torre auxiliar 52 esta colocada encima de la gondola 44. La torre auxiliar 52 esta preferiblemente montada aquf en la gondola de modo que la torre auxiliar rota conjuntamente con la gondola 44

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y la direccion del viento. Colocada en la parte superior de la torre auxiliar hay una tercera gondola 53 que esta provista de un generador, un arbol 54 montado en cojinete en la gondola 53 y un rotor de la turbina 55 montado en el arbol 54. Este rotor de la turbina 55 es tambien mas pequeno que el rotor de la turbina 47, y su tamano puede corresponder al del rotor de la turbina 51 montado mas abajo en la torre. Los cfrculos descritos por los rotores 47, 55 no se solapan. La tercera gondola 53 con los componentes 54, 55 montados en la misma y sobre la misma para generar energfa electrica tambien se puede colocar en un momento posterior en la turbina eolica existente.

Esta realizacion proporciona asf dos posibilidades para aumentar la potencia de una turbina eolica existente. De otro modo es posible anadir solamente uno de los dos rotores de la turbina. A continuacion, se recomienda anadir el rotor superior ya que su potencia, con el mismo diametro, sera mayor que la del rotor inferior porque la velocidad del viento alta en el aire es mayor que la cercana al suelo. Tambien es posible - dependiendo de la altura de la torre - montar mas de un rotor de la turbina en la torre existente.

La realizacion que no forma parte de la invencion de la turbina eolica mostrada en la figura 5 y designada en su conjunto con 61 comprende una torre 62 con una gondola 64 dispuesta sobre la misma por medio de un cojinete giratorio 63. Esta gondola 64 esta provista tambien de un generador 65, un arbol 66 montado en un cojinete y un rotor de la turbina 67 montado en el extremo del arbol. Hasta este punto, esta turbina eolica 61 corresponde a una turbina eolica de la tecnica anterior.

La turbina eolica de acuerdo con la invencion esta provista tambien de un primer anillo 70 dispuesto de forma fija alrededor de la torre 62. Apoyado sobre el primer anillo 70 dispuesto de forma fija es un primer anillo giratorio 71, al cual esta unida una plataforma 72. La plataforma 72 esta conectada para rotacion al anillo giratorio 71. Un segundo anillo 73 esta dispuesto de forma fija bajo el primer anillo 70 dispuesto de forma fija. Un segundo anillo giratorio 74 descansa sobre este segundo anillo fijo 73. La plataforma 72 esta provista de dos varillas de soporte 75 que se extienden oblicuamente hacia abajo desde el extremo de la plataforma 72 alejadas de la torre 62 y conectadas al segundo anillo giratorio 74. De esta forma se forma una construccion de soporte conectada rotativamente a la torre por estas partes 70-75.

Sobre la plataforma 72 esta dispuesta una segunda gondola 74 que esta provista de la manera usual con un generador 75, un arbol 76 montado en cojinete en la gondola y un rotor 77 de la turbina montado en el extremo del arbol. De este modo se obtiene de nuevo una turbina eolica provista de dos rotores de la turbina eolica. La potencia generada puede aumentarse considerablemente, tambien sujeta a la fuerza del viento. Como resultado de la construccion aplicada, ambos rotores de la turbina pueden girar independientemente entre si alrededor de un arbol vertical. Ambas turbinas se situaran, en la practica, sustancialmente en el mismo angulo, ya que la direccion del viento diffcilmente variara a lo largo de la corta distancia entre ellas. Debido a que los rotores de la turbina se solapan parcialmente, la potencia generada por el rotor situado mas a favor del viento sera menor que la del rotor situado mas arriba del viento. Como en las otras realizaciones, esta construccion tambien es adecuada para la posterior colocacion del segundo rotor de la turbina con los componentes asociados en una turbina eolica existente.

La turbina eolica mostrada en la figura 6 y designada en conjunto con 81 comprende una torre 82 sobre la cual se coloca un collarfn 83. Este collarfn 83 esta conectado a la torre 82 para rotacion alrededor de un arbol vertical. Un bastidor 84 esta conectado fijamente al collarfn 83. Un arbol 85 que se extiende horizontalmente se coloca en un extremo del bastidor 84 y un bastidor secundario 86 esta conectado al bastidor 84 para girar alrededor del arbol 85. Como resultado de estas medidas, el bastidor secundario 86 puede bascular alrededor del arbol 85 y asf tomar una posicion de inclinacion. Para la conduccion del movimiento basculante se utiliza un elemento de accionamiento lineal 87, tal como un cilindro accionado hidraulicamente o neumaticamente o un motor electrico lineal. En el bastidor secundario 86 esta dispuesta una gondola 88 en la que un arbol 89 esta montado sobre un cojinete.

Tambien esta dispuesto en la gondola 88 un generador electrico 90 que esta acoplado al arbol mediante una transmision de engranajes. Sin embargo, tambien es posible que el arbol 89 forme el arbol del generador 90 y que el rotor del generador 90 se coloque sobre el arbol 89. Un rotor de la turbina 91, 92 esta dispuesto en los dos lados respectivos del arbol 89.

Estas medidas proporcionan una turbina eolica en la que dos rotores de la turbina estan conectados al mismo generador. Por supuesto, el generador tendra que dimensionarse con el fin de convertir la potencia generada por dos turbinas eolicas. Sin embargo, una combinacion de este tipo puede dar lugar a ahorros, ya que los generadores para duplicar una potencia determinada no son dos veces mayores que un generador para la potencia determinada. La presente configuracion tambien hace posible una construccion atractiva en la que el rotor del generador es accionado por uno de los rotores de la turbina 91 y el estator del generador por el otro rotor de la turbina 92. Esto requiere, por supuesto, una construccion diferente para el estator porque debe estar montado giratoriamente y tambien debe estar conectado para rotacion al rotor de la turbina 92. Por supuesto, tambien es importante para esta realizacion particular que la rotacion del rotor y del estator este en direcciones opuestas. Se crea una diferencia de velocidad entre el rotor y el estator en el generador 90 que es el doble de cada una de las velocidades individuales. Usando un generador disenado para un solo rotor de la turbina, pero sin darle una forma mas grande, se puede generar asf una potencia que corresponde sustancialmente al doble de la potencia. Naturalmente, el estator debe hacerse giratorio, lo que implica una modificacion considerable de la construccion. La medida de los dos rotores de

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la turbina juntos, que accionan un solo generador, tambien puede ser aplicada sin la inclinacion, como se discute a continuacion.

Esta forma de realizacion difiere tambien porque el conjunto entero del bastidor secundario 87, la gondola 88, el arbol 89, el generador 90 y los rotores de la turbina 91 y 92 puede bascular alrededor de un arbol horizontal. Se cambia el angulo de flujo de aproximacion de los rotores de la turbina, de manera que es posible tener en cuenta un componente vertical de la direccion del viento. Se observa que esta medida puede ser igualmente aplicada en turbinas eolicas individuales de acuerdo con la tecnica anterior y tambien en turbinas eolicas de acuerdo con las realizaciones expuestas anteriormente en este documento. Las realizaciones ejemplares descritas hasta este punto tienen todos rotores de la turbina en los que la direccion del viento se extiende sustancialmente paralela al arbol del rotor. Este es el tipo mas comun de rotor de la turbina. La figura 7, sin embargo, muestra una septima realizacion en la que, ademas del rotor "normal", tambien se coloca un rotor con flujo radial de aproximacion. Tales rotores de la turbina son conocidos per se.

La realizacion que no forma parte de la invencion de la turbina eolica 101 mostrada en la figura 7 comprende una torre 102 sobre la cual se coloca una gondola 103 con un generador colocado en ella y un arbol 104 montado en cojinete en la gondola. Un rotor de la turbina 105 esta montado en el extremo libre del arbol 104. Las partes de la turbina eolica 101 descritas hasta este punto forman parte de la tecnica anterior.

Se montan dos cojinetes 106, 107 que se extienden alrededor de la torre 102. Un cilindro 108 que encierra la torre 102 esta dispuesto en ambos cojinetes 106, 107. El rotor 109 de un generador esta dispuesto en el lado interior de este cilindro 108 y el estator 110 del generador esta situado en el lado exterior de la torre. Los rayos 111 se extienden radialmente desde el cilindro hasta un rotor de la turbina 112 del tipo adaptado para el flujo de aproximacion radial. Tales rotores de la turbina tienen una estructura sustancialmente cilfndrica. Como resultado de esta construccion, el rotor de la turbina 112 puede girar alrededor de la torre 102. El rotor de la turbina 112 esta provisto de palas 113 que se extienden verticalmente que estan formadas de tal manera que un viento que golpea al rotor de la turbina 112 con un componente direccional radial ejerce un par en el rotor de la turbina y hara que el rotor 112 de la turbina gire.

Con el fin de convertir la energfa cinetica del rotor de la turbina en energfa electrica, se hace uso de un generador 109, 110 dispuesto de forma concentrada alrededor de la torre 102. La estructura de dicho generador es tal que la parte giratoria, el rotor, esta situada en el lado exterior mientras que la parte estacionaria, el estator, esta situada en el lado interior del generador. Esta estructura es inusual, pero es conocida per se. En una turbina eolica del presente tipo, una ventaja de tal estructura radica en el hecho de que la turbina eolica giratoria encierra al generador, por lo que puede conectarse facilmente a la parte giratoria externa del generador. En aplicaciones con turbinas eolicas que tienen flujo de aproximacion axial, la ventaja de generadores con tales estructuras puede encontrarse en la mayor inercia de masa de dicho generador, por lo que se obtiene el efecto de un volante.

El rotor de la turbina con un flujo de aproximacion radial es mas adecuado para colocar en posicion baja alrededor de una torre preexistente de una turbina eolica ya que casi no hay peligro de mover palas, como en el caso de un rotor de la turbina con flujo de aproximacion radial. El tamano de la turbina puede ser muy variado, tambien sujeto a las condiciones locales. Sin embargo, se senala que generalmente hay menos fuerza de viento cerca del suelo.

La octava realizacion de una turbina eolica 121 mostrada en la figura 8 comprende una torre 122, en la parte superior de la cual se coloca un cojinete de empuje 123. Colocado apoyado sobre el cojinete de empuje 123 hay un casquillo sustancialmente cilfndrico 124 que esta cerrado por su lado superior y abierto por su lado inferior. Colocado entre el lado interior del casquillo 124 y la torre 122 hay un cojinete anular 125 que transfiere las fuerzas transversales sobre el casquillo 124 a la torre 122. Dos vigas 126 que se extienden horizontalmente estan fijadas paralelas entre si a la superficie superior del casquillo 123. Con el fin de soportar las vigas 126, los dos brazos 127a, 127b se extienden entre la carcasa del casquillo 124, preferiblemente en la posicion del cojinete anular 125 y los extremos de las vigas 126. Preferentemente, la configuracion adopta una forma simetrica. Cuatro generadores 128a, 128b, 128c y 128d estan colocados coaxialmente en ambas vigas 126. Un arbol 129 se extiende a traves de los generadores 128. Un rotor de la turbina grande 130a, 130b y un rotor de la turbina pequeno 131a, 131b estan dispuestos cada uno en ambos extremos del arbol 129. Las palas del rotor grande y pequeno de la turbina 130, 131 estan desplazadas una respecto a la otra de manera que las palas estan siempre distribuidas de la manera mas uniforme posible sobre el angulo circunferencial. Esta realizacion tambien puede estar provista de un dispositivo de inclinacion con el fin de inclinar el arbol de los rotores y generadores de la turbina, como ya se ha aclarado en la figura 6. Tambien se puede hacer uso en esta realizacion de construcciones de pasadores y discos aplicadas en tractores y remolques.

Finalmente, la figura 9 muestra una realizacion que difiere solo en un numero limitado de medidas de la realizacion mostrada en la figura 8. En primer lugar, los rotores de la turbina doble de la figura 8 son reemplazados por rotores de la turbina unica 130a y 130b que estan conectados ambos a los rotores de los generadores 128. Colocado en el espacio entre los generadores 128 hay un motor electrico 132 que puede servir para iniciar la rotacion de los rotores de la turbina 130.

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Las mayores diferencias entre las realizaciones de las figuras 8 y 9 se encuentran en el montaje de los generadores 128 y los haces 126 conectados a los mismos en la construccion de soporte. Para el montaje de este conjunto que forma la gondola, un pasador 133 que se extiende hacia abajo esta dispuesto en la parte inferior de las vigas 126. Colocada en el lado superior de la torre 122 como en la realizacion de la figura 8 hay un cojinete de empuje 123 que tiene sobre el un casquillo 124 y un cojinete anular 125. En contraste con la realizacion de la figura 8, una horquilla 134 sobre la cual se coloca un disco 136 para rotacion alrededor de un arbol horizontal 135 se coloca sobre el casquillo 124. En el disco 136 esta dispuesta una abertura 137 en la que puede fijarse el pasador 133. Preferentemente, se hace uso para esta finalidad de una combinacion del disco 136 y el pasador 133 como se conoce en el mundo del transporte para la conexion mutua de un tractor a un remolque. El pasador se refiere aquf como un pivote. Dicha combinacion esta provista de un pasador de bloqueo 138 que esta conectado elasticamente al disco 136 y que es empujado hacia dentro por un resorte para acoplarse en una ranura dispuesta en el pasador 133 y, de este modo, bloquear el pasador 133. Esta realizacion esta tambien provista de brazos 127 de una longitud variable. Esta longitud variable es necesaria para el proposito de controlar el grado de inclinacion del conjunto de haces 126 y los generadores 128 colocados sobre el mismo. La longitud de los brazos se hace variable colocando una cremallera 139 que puede ser accionada por medio de una rueda dentada accionada por un motor electrico. Asf, inclinando los generadores 128 y los rotores de la turbina 131 montados sobre los mismos hace posible adaptar el arbol de los rotores de la turbina eolica 130 a la direccion del viento cuando la direccion del viento no es paralela a la superficie de la tierra. Se observa aquf que tal construccion no necesariamente debe situarse per se en la parte superior de una torre; tambien es posible proporcionar una torre existente con un espaciador y colocar sobre ella la construccion descrita anteriormente.

El uso de mas de uno, es decir, cuatro generadores hacen posible aplicar generadores estandar, disminuyendo asf el precio de coste. En la realizacion dibujada se deja un espacio libre entre los dos generadores centrales, facilitando el acceso a la gondola, no mostrada en el dibujo, en la que estan situados los generadores. Se observa que el arbol continuo con el que estan acoplados los generadores de la turbina no es esencial per se; es igualmente posible que cada uno de los rotores de la turbina accione dos generadores. En otra construccion de cojinete tambien puede colocarse una parte del cojinete entre los generadores. Tampoco se excluye que una parte del espacio este ocupada por un generador mas pequeno que pueda, por ejemplo, estar adaptado para generar corriente de excitacion. En esta realizacion es importante que los rotores de la turbina tomen cada uno una forma multiple y que los rotores de la turbina impulsen cada uno mas de un solo generador.

Finalmente, sera evidente que las medidas elucidadas sobre la base de las realizaciones anteriores pueden ser combinadas entre sf y que estas realizaciones no pueden considerarse limitativas para el alcance de la proteccion de la invencion, que esta definida por las reivindicaciones.

Claims (13)

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   REIVINDICACIONES

   1. Turbina eolica (21, 81, 121) que comprende una construccion de soporte (33), una gondola (24, 88) que esta colocada sobre la construccion de soporte y en la que esta colocado un primer generador (25, 90, 128a), un primer rotor de turbina eolica (27, 91, 130a) adaptado para el flujo de aproximacion en direccion axial y que tiene un primer arbol (26) que se extiende sustancialmente horizontal y que esta montado sobre cojinetes en la gondola y acoplado al primer generador;

   en el que se coloca un segundo rotor de turbina eolica (31, 92, 130b) con un segundo arbol (30) sobre la construccion de soporte (33), el segundo rotor de turbina eolica esta adaptado para un flujo de aproximacion axial y el segundo arbol se extiende sustancialmente horizontal, en el que el primer arbol y el segundo arbol coinciden en un arbol continuo (89, 129);

   la gondola es inclinable alrededor de un arbol horizontal (85) que se extiende sustancialmente transversal al arbol continuo, la gondola inclinable esta colocada sobre un bastidor secundario (86), estando el bastidor secundario conectado por el eje horizontal a la construccion de soporte y en la que se coloca un elemento de accionamiento lineal controlable (87) entre el bastidor secundario y la construccion de soporte a una distancia del arbol horizontal, caracterizada por que un pasador (133) que se extiende hacia abajo esta dispuesto sobre el bastidor secundario y que el pasador esta acoplado a un soporte que normalmente se extiende sustancialmente horizontal y esta conectado a la construccion de soporte.
2. 2. Turbina eolica segun la reivindicacion 1, caracterizada por que el pasador y el soporte estan formados por un acoplamiento usual en una combinacion de tractor y remolque y que tiene un disco (136) y un pivote (133).
3. 3. Turbina eolica segun la reivindicacion 2, caracterizada por que una abertura (137) esta dispuesta en el disco (136) en el que esta fijado el pasador (133).
4. 4. Turbina eolica segun la reivindicacion 3, caracterizada por que el disco (136) esta provisto de un pasador de bloqueo (138) que esta conectado elasticamente al disco y que es empujado hacia dentro por un resorte para acoplarse en una ranura dispuesta en pasador y, de este modo, bloquear el pasador.
5. 5. Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la construccion de soporte comprende una torre (22, 82, 122), un cojinete de empuje (123) y un casquillo cilfndrico (124), que esta cerrado por su lado superior y abierto por su lado inferior; estando colocado el cojinete de empuje en la parte superior de la torre.
6. 6. Turbina eolica segun la reivindicacion 5, caracterizada por que entre el lado interior del casquillo (124) y la torre (122) esta provisto un cojinete anular (125) que transfiere las fuerzas transversales sobre el casquillo a la torre.
7. 7. Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que al menos dos y preferiblemente cuatro generadores (128a, 128b, 128c, 128d) se colocan coaxialmente sobre el bastidor secundario, y por que el arbol continuo (129) se extiende a traves de los generadores.
8. 8. Turbina eolica segun la reivindicacion 7, caracterizada por que se deja un espacio libre entre los dos generadores centrales (128b, 128c).
9. 9. Turbina eolica segun la reivindicacion 8, caracterizada por que en el espacio entre los dos generadores centrales se coloca un motor electrico (132) que sirve para iniciar la rotacion de los rotores de la turbina (130).
10. 10. Procedimiento para colocar una turbina eolica (21, 81, 121) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de colocar una construccion de soporte (33) adaptada para soportar mas de un rotor de turbina eolica y al menos un generador (25, 90, 128a) con una potencia dimensionada para el al menos un rotor de turbina eolica (27, 91, 130a), y colocando posteriormente sobre la construccion de soporte los al menos dos rotores de turbina eolica y el generador a ser accionado por esta turbina eolica;

    comprendiendo ademas el metodo la etapa de disponer al menos un segundo rotor de turbina eolica (31, 92, 130b) sobre la construccion de soporte de la turbina eolica existente, estando adaptado el segundo rotor de turbina eolica para un flujo de aproximacion directa;

    se coloca tambien un segundo generador (128d) y la segunda turbina eolica se conectada al segundo generador; caracterizado por que la gondola (24, 88) con el segundo generador esta conectada a la construccion de soporte conectando inicialmente un soporte sustancialmente horizontal a la construccion de soporte y colocando posteriormente sobre ella la gondola con el segundo generador.
11. 11. Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado por que por medio del pasador (133) que se extiende hacia abajo y que esta dispuesto sobre el bastidor secundario, el segundo generador (128d) esta acoplado al soporte, es decir el disco (136), que se extiende sustancialmente horizontal y esta conectado a la construccion de soporte.
12. 12. Procedimiento segun la reivindicacion 11, caracterizado por bloquear el pasador (133) en una abertura (137)

    dispuesta en el disco (136) acoplando un pasador de bloqueo (138), que esta conectado elasticamente al disco mediante un resorte, dentro de una ranura dispuesta en pasador.
13. 13. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores 10-12, caracterizado por colocar al menos 5 dos y preferiblemente cuatro generadores (128a, 128b, 128c, 128d) coaxialmente sobre el bastidor secundario, por extender el arbol continuo (129) a traves de los generadores, y por colocar un motor electrico (132) en el espacio, que se ha dejado libre entre los dos generadores centrales (128b, 128c), que sirve para iniciar la rotacion de los rotores de la turbina (130).

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