ES2643396T3 - Dinamo - Google Patents

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ES2643396T3
ES2643396T3 ES12817134.5T ES12817134T ES2643396T3 ES 2643396 T3 ES2643396 T3 ES 2643396T3 ES 12817134 T ES12817134 T ES 12817134T ES 2643396 T3 ES2643396 T3 ES 2643396T3
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ES
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oscillation
dynamo
fluid
magnetic field
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ES12817134.5T
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English (en)
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Shinji HIEJIMA
Kenichi Hayashi
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Okayama University NUC
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Okayama University NUC
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Description

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DESCRIPCION
Dinamo
Campo tecnico
La presente invencion se refiere a una dinamo para convertir la energfa de oscilacion en energfa electrica para generar potencia electrica.
Tecnica anterior
Las dinamos, que convierten la energfa natural de los fluidos, tales como las corrientes de marea y las corrientes de los rfos, en energfa electrica, se han conocido. Tales dinamos emplean mecanismos para hacer girar un rotor girando componentes giratorios, tales como las palas impulsoras, con, por ejemplo, viento o flujo de agua.
Tales componentes de giro tienen, sin embargo, estructuras complejas, que pueden aumentar los costes de fabricacion de las dinamos. Ademas, los componentes giratorios en uso pueden danarse por un objeto a la deriva, que esta presente en un campo de flujo y enredarse en los componentes giratorios. Criaturas presentes en el campo de flujo, tales como peces, se pueden enredar tambien en los componentes giratorios a ser perjudicados.
Otro tipo de dinamo, que se ha conocido, utiliza un oscilador que se encuentra en un campo de flujo de un fluido a oscilar. Especfficamente, este tipo de dinamo incluye un cuerpo columnar colocado con su direccion longitudinal intersecando con la direccion de flujo del fluido, y la oscilacion del cuerpo columnar hace que un iman permanente se mueva dentro de las bobinas, lo que genera una corriente inducida a las bobinas generando de este modo electricidad.
En otras palabras, este tipo de dinamo descrita anteriormente utiliza eficazmente la energfa de oscilacion de las oscilaciones inducidas por fluido, producida en el campo de flujo, del oscilador para generar electricidad.
Lista de referencias
Literatura de patentes
Literatura de patente 1: Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspeccion Publica n°. 2.008-011.669
El documento JP S61-261676 describe una dinamo que se puede instalar en un campo de flujo de un fluido, comprendiendo la dinamo: un oscilador columnar configurado para oscilar alrededor de un eje debido a una oscilacion auto-excitada, siendo el eje paralelo a una direccion de flujo del fluido y soportandose en un extremo del oscilador columnar en el campo de flujo del fluido; y un generador de electricidad configurado para generar la energfa electrica correspondiente a una oscilacion del oscilador.
Sumario de la invencion
Problema tecnico
La dinamo descrita anteriormente incluye un miembro elastico que soporta elasticamente el cuerpo columnar, y este miembro elastico facilita la conversion de la energfa natural del fluido en la energfa de oscilacion del cuerpo columnar. Sin embargo, el miembro elastico puede, durante su uso, sufrir una fractura por fatiga debido a las oscilaciones continuas y repetidas del cuerpo columnar, y por lo tanto es poco probable que este tipo de dinamo resista un uso prolongado.
Por lo tanto, un objeto de la presente invencion es proporcionar una dinamo capaz de obtener la potencia electrica, que se genera a traves de la oscilacion de un oscilador causado por un flujo de fluido, con una disposicion simple.
Medios para resolver el problema
El objeto se resuelve mediante las caracterfsticas tecnicas de la reivindicacion 1. Las reivindicaciones dependientes mencionan las realizaciones ventajosas de la invencion.
Una realizacion de la presente invencion es una dinamo que se puede instalar en un campo de flujo de un fluido. La dinamo incluye:
un oscilador columnar configurado para oscilar alrededor de un eje debido a una oscilacion auto-excitada, siendo el eje paralelo a una direccion de flujo del fluido y soportado pivotantemente en un extremo del oscilador columnar en el campo de flujo del fluido; y
un generador de electricidad configurado para generar la energfa electrica correspondiente a una oscilacion del
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oscilador.
Preferentemente, el oscilador tiene una gravedad especffica menor que la del fluido, y el oscilador se soporta de forma pivotante en el extremo en un lado de extremo verticalmente inferior del mismo por el eje.
Preferentemente, cuando el oscilador es un primer oscilador, la dinamo incluye, ademas:
un segundo oscilador columnar que se configura para oscilar alrededor del eje de soporte pivotante en un lado de extremo verticalmente inferior del segundo oscilador columnar en el campo de flujo del fluido en un lado aguas arriba o lado aguas abajo del primer oscilador en la direccion de flujo del fluido, teniendo el segundo oscilador una gravedad especffica menor que la del fluido; y
un soporte configurado de manera pivotante soporta el primer oscilador y el segundo oscilador.
La dinamo puede incluir un controlador configurado para hacer que al menos una de una posicion del primer oscilador y una posicion del segundo oscilador se mueva a fin de ajustar una distancia entre los ejes del primer oscilador y del segundo oscilador en respuesta a una velocidad de flujo del fluido.
El soporte se puede extender en la direccion de flujo del fluido y el soporte puede soportar una pluralidad de osciladores separados entre si.
La dinamo puede incluir, ademas, un regulador de oscilacion configurado para regular la oscilacion del oscilador, estando el regulador de oscilacion separado del oscilador en al menos uno de un lado aguas arriba y un lado aguas abajo del oscilador en el campo de flujo.
La dinamo incluye preferentemente un controlador configurado para hacer que al menos una de la posicion del oscilador y la posicion del regulador de oscilacion se mueva a fin de ajustar una distancia entre los ejes del oscilador y el regulador de oscilacion en respuesta a la velocidad de flujo del fluido.
La dinamo puede incluir un ajustador configurado para ajustar una frecuencia natural del oscilador.
El generador de electricidad puede incluir conductores proporcionados a lo largo de una trayectoria del oscilador, y un generador de campo magnetico unido l oscilador y aplicar un campo magnetico a los conductores orientados hacia el generador de campo magnetico, variando el campo magnetico debido a la oscilacion del oscilador para generar la energfa electrica.
El generador de electricidad puede incluir un conductor conectado al oscilador, y generadores de campo magnetico dispuestos a lo largo de la trayectoria del oscilador y aplicar un campo magnetico al conductor orientado hacia los generadores de campo magnetico, variando el campo magnetico alrededor del conductor debido a la oscilacion del oscilador para generar la energfa electrica.
Preferentemente, el fluido es un lfquido que tiene una superficie lfquida, el oscilador se soporta en un extremo verticalmente superior del mismo por el eje, y la dinamo incluye ademas un flotador conectado al oscilador para hacer que el oscilador flote en la superficie lfquida y proporcionar una fuerza de restauracion a la oscilacion.
En esta realizacion, el flotador puede incluir un par de brazos, cada uno extendiendose desde el eje del oscilador en una direccion que es ortogonal al eje y cada uno extendiendose hacia el lado opuesto desde el eje a la vista de la superficie lfquida, y una par de cuerpos de flotacion, cada uno estando provisto en un extremo de cada brazo, teniendo cada uno de los cuerpos de flotacion una gravedad especffica menor que la del lfquido configurado para generar la fuerza de restauracion cuando uno del par de cuerpos de flotacion se sumerge en el lfquido mas que el otro cuerpos de flotacion durante la oscilacion.
La dinamo incluye preferentemente un mecanismo de ajuste proporcionado para ajustar cada longitud del brazo. Efectos ventajosos de la invencion
La dinamo descrita anteriormente es capaz de obtener la potencia electrica, que se genera a traves de la oscilacion de un oscilador producida por un flujo de fluido, con una disposicion simple.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama de bloques esquematico de una dinamo de acuerdo con una primera realizacion.
La Figura 2 es un diagrama esquematico para describir la dinamo que se ilustra en la Figura 1.
La Figura 3 es un diagrama esquematico para describir una modificacion de la dinamo de acuerdo con la primera realizacion.
Las Figuras 4A a 4D son diagramas esquematicos para describir otra modificacion de la dinamo de acuerdo con la primera realizacion.
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Las Figuras 5A a 5C son graficos de ejemplos que cambian en velocidad angular de un oscilador en la primera realizacion con respecto al diametro del oscilador.
La Figura 6 es un diagrama esquematico para describir todavfa otra modificacion de la dinamo de acuerdo con la primera realizacion.
La Figura 7 es un diagrama esquematico para describir todavfa otra modificacion de la dinamo de acuerdo con la primera realizacion.
La Figura 8 es un diagrama esquematico para describir una modificacion de la forma de la seccion del oscilador de acuerdo con la primera realizacion.
Figuras 9A y 9B son diagramas esquematicos de otros ejemplos de la disposicion de sistema de acuerdo con la primera realizacion.
La Figura 10 es un grafico de un resultado de la medicion de las eficacias de conversion de energfa del oscilador de acuerdo con la primera realizacion.
La Figura 11 es un diagrama de un resultado de la medicion de las eficacias de conversion de energfa de una modificacion del oscilador de acuerdo con la primera realizacion.
La Figura 12 es un diagrama esquematico de un ejemplo de un oscilador convencional.
La Figura 13 es un diagrama de bloques esquematico de una dinamo de acuerdo con una segunda realizacion.
La Figura 14 es un diagrama para describir todavfa otro ejemplo de las dinamos de acuerdo con la primera realizacion y la segunda realizacion.
Descripcion de las realizaciones
Una dinamo de acuerdo con la presente invencion se describira a continuacion en detalle.
La dinamo de acuerdo con la presente realizacion es un sistema para convertir la energfa natural de un fluido tal como una corriente de marea y un flujo de rfo en energfa electrica. Especfficamente, es un sistema para convertir la energfa de oscilacion de un oscilador en energfa electrica, la energfa de oscilacion generada debido a la ubicacion del oscilador en un campo de flujo del fluido. Para esta dinamo, el fluido puede ser un gas o un lfquido. Con el fluido en forma de un gas, la dinamo incluye una disposicion para la conversion de la energfa de oscilacion de un oscilador, que oscila debido al viento, en energfa electrica. Esta disposicion es diferente de una disposicion de un generador de energfa eolica que utiliza el viento para hacer girar un componente giratorio, tal como una pala impulsora, para hacer girar un rotor. Con el fluido en forma de un lfquido, la dinamo incluye una disposicion para la conversion de la energfa de oscilacion de un oscilador, colocado en el fondo del mar o en un rfo, en energfa electrica a traves de una corriente de marea del lecho marino o un flujo de agua de rfo (incluyendo un canal de agua para la agricultura y un canal de agua industrial). Esta disposicion es diferente de una disposicion de un generador hidroelectrico que utiliza un flujo de agua para hacer girar un rotor.
Las dinamos de acuerdo con la primera realizacion y la segunda realizacion que se describiran mas adelante, se tiene que instalar en un campo de flujo de un fluido. Estas dinamos son osciladores columnares y cada una incluye un oscilador columnar y un generador de electricidad. El oscilador se soporta en uno de sus extremos en el campo de flujo del fluido por un eje paralelo a una direccion de flujo del fluido y oscila alrededor del eje debido a las oscilaciones auto-excitadas. El generador de electricidad genera la energfa electrica correspondiente a las oscilaciones del oscilador.
(Primera realizacion)
Una dinamo de acuerdo con la primera realizacion incluye un oscilador columnar que tiene una gravedad especffica menor que la de un fluido y configurado para oscilar alrededor de un eje que es paralelo a una direccion de flujo del fluido y soportado en un extremo del oscilador columnar en el campo de flujo del fluido, y un generador de electricidad configurado para generar la energfa electrica correspondiente a una oscilacion del oscilador.
Esta disposicion permite que la dinamo de acuerdo con la primera realizacion elimine la necesidad de un miembro elastico utilizado en una dinamo convencional que convierte la energfa de oscilacion en energfa electrica. Por consiguiente, la dinamo de acuerdo con la primera realizacion puede obtener la energfa electrica, que se genera a traves de la oscilacion del oscilador causada por un flujo de fluido, con una disposicion simple. Ademas, la dinamo de acuerdo con la primera realizacion, que no incluye ningun miembro elastico, es superior en durabilidad a una dinamo que incluye un miembro elastico.
La Figura 1 es un diagrama de bloques esquematico de una dinamo 10 de acuerdo con la primera realizacion.
La dinamo 10 incluye un oscilador 12, un soporte 14, y un generador de electricidad 16 (vease Figura 2) y se instala en un fluido que tiene un campo de flujo F. El oscilador 12 se forma en una columna que se extiende en una direccion ortogonal a la direccion de flujo (la direccion marcada con la flecha del campo de flujo F en la Figura 1) del fluido y tiene una gravedad especffica menor que la del fluido. El oscilador 12 se situa en el campo de flujo F del fluido y, por lo tanto, oscila alrededor del soporte 14 paralelo a la direccion de flujo del fluido, soportante el soporte 14 de forma pivotante un lado de extremo verticalmente inferior del oscilador 12 en el campo de flujo F. Esta oscilacion se debe a la excitacion de vortice de Karman causada debido a la ubicacion del oscilador 12 en el campo
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Aquf, el oscilador 12 se hace preferentemente con, por ejemplo, una pieza hueca de cloruro de vinilo, plastico reforzado con fibra, o acero para el fluido en forma de agua, y el oscilador 12 se hace preferentemente con, por ejemplo, cloruro de polivinilo o Hypalon para el fluido en forma de aire a fin de tener un peso especffico menor que el del fluido. A fin de que la gravedad especffica del oscilador 12 sea menor que la del aire para el fluido en forma de aire, el interior del oscilador hueco 12 se llena preferentemente con helio o hidrogeno, que tienen una gravedad especffica menor que la del aire. El oscilador 12, que es un cilindro circular, puede ser otro tipo de cuerpo columnar etc., tal como un prisma triangular, una columna rectangular, y una columna poligonal, en lugar del cilindro circular. Con el fin de generar la excitacion de vortice de Karman en el oscilador cilfndrico circular 12 colocado en el campo de flujo F con el fluido (por ejemplo, agua) a una velocidad de flujo de 1 a 5 m/segundo, el oscilador 12 tiene preferentemente un diametro de 100 a 3.000 mm de manera que, por ejemplo, el numero de Reynolds esta en un intervalo de 105 a 107. El oscilador 12 tiene preferentemente una longitud de, por ejemplo, 50 a 2000 cm.
El soporte 14 se extiende en paralelo con la direccion de flujo del fluido y soporta de manera pivotante una porcion del oscilador 12 en el lado de extremo verticalmente inferior de forma giratoria. Debido a que el oscilador 12 tiene una gravedad especffica menor que la del fluido, la flotabilidad que actua sobre el oscilador 12 es mas grande que la gravedad que actua sobre el oscilador 12. Por lo tanto, una fuerza B verticalmente hacia arriba actua de forma continua sobre el oscilador 12 como una fuerza de restauracion para restaurar el oscilador 12 a su estado de extension vertical. En consecuencia, el oscilador 12 oscila alrededor del soporte 14 que soporta de manera pivotante el lado de extremo verticalmente inferior del oscilador 12 debido a la excitacion de vortice de Karman y la fuerza verticalmente hacia arriba B. Este oscilador 12 actua como un pendulo invertido con su lado de extremo verticalmente inferior constituyendo el punto del eje.
Una disposicion del generador de electricidad 16 se describira ahora con referencia a la Figura 2. El generador de electricidad 16 incluye, por ejemplo, un generador de campo magnetico 16a, tal como un iman permanente, y los conductores 16b, tales como bobinas. El generador de campo magnetico 16a se fija al oscilador 12 en su extremo en el lado de extremo verticalmente superior para moverse con el oscilador 12. Los conductores 16b se separan a lo largo de la trayectoria de oscilacion del oscilador 12 y se disponen para orientarse hacia el generador de campo magnetico 16a, que se mueve con el oscilador 12, con un espacio entre los mismos. En el generador de electricidad 16, la oscilacion del oscilador 12 imparte un movimiento relativo entre los conductores 16b y el campo magnetico aplicado por el generador de campo magnetico 16a, que, como resultado, provoca un cambio en la intensidad del campo magnetico aplicado a los conductores 16b. El cambio en la intensidad del campo magnetico aplicado a los conductores 16b causa induccion electromagnetica, lo que da como resultado una corriente inducida que fluye en los conductores 16b. La energfa electrica se genera asf.
Esta disposicion puede convertir la energfa de oscilacion del oscilador 12 directamente en energfa electrica y, por tanto, puede producir una mayor eficacia de conversion de la energfa de oscilacion en energfa electrica en comparacion con una disposicion con conversion indirecta en energfa electrica, como es el caso en el que un motor de generacion de potencia conectado a un oscilador 12 se hace girar a traves de la energfa de oscilacion del oscilador 12 para generar electricidad.
Como se ha descrito anteriormente, la dinamo de acuerdo con la primera realizacion elimina la necesidad de un miembro elastico para que el oscilador oscile y, por lo tanto, se pueden reducir los costes de fabricacion. Ademas, la dinamo de acuerdo con la presente realizacion, que no incluye ningun miembro elastico, es superior en durabilidad a una dinamo que incluye un miembro elastico.
Cuando la eficacia de conversion de energfa q del oscilador 12 en la dinamo de acuerdo con la presente realizacion se define como sigue, una eficacia de conversion de energfa q del 76 % se puede lograr en condiciones optimas.
Eficacia de conversion de energfa q (%)
= (La potencia maxima del oscilador 12) / (1/2pdLU3),
donde p representa la densidad del fluido, d representa el diametro del oscilador 12, L representa la longitud del oscilador 12, y U representa la velocidad de flujo del fluido.
(Primera modificacion)
La Figura 3 es un diagrama esquematico para describir una modificacion de la dinamo 10 de acuerdo con la presente realizacion. Esta modificacion es diferente de la realizacion descrita anteriormente en que los osciladores 12a, 12b, 12c, 12d, 12e,... se disponen en una lfnea en el campo de flujo F en la direccion de flujo. Esta modificacion es de otro modo similar a la disposicion de la presente realizacion y, por lo tanto, se omitira la descripcion de su disposicion y funciones.
En esta modificacion, los osciladores 12a, 12b, 12c, 12d, 12e,... se colocan en proximidad entre sf. En la descripcion de aquf en adelante, los osciladores 12a, 12b, 12c, 12d, y 12e se describen como representantes de los osciladores
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12a, 12b, 12c, 12d, 12e,.... Aunque algunas distancias entre los ejes de los osciladores 12a, 12b, 12c, 12d, y 12e varfan con el tipo de fluido, una condicion de velocidad de flujo, y similares, las distancias ejemplares entre los ejes se obtienen multiplicando un diametro d (donde el diametro de la forma cilfndrica circular de los osciladores 12a, 12b, 12c, 12d, y 12e se denota como d) una a tres veces.
Los osciladores 12a a 12e se soportan de forma pivotante en cada lado de extremo verticalmente inferior por el soporte 14 comun a los osciladores. Un generador de campo magnetico (no ilustrado) similar al generador de campo magnetico 16a se proporciona a cada uno de los osciladores 12a a 12e en un extremo en el lado de extremo verticalmente superior de cada oscilador, como con el oscilador 12 que se ilustra en la Figura 2. Los conductores (no ilustrados) similares a los conductores 16b ilustrados en la Figura 2 estan dentro de las posiciones, que son a lo largo de la trayectoria de oscilacion de cada uno de los osciladores 12a a 12e y orientados hacia el generador de campo magnetico. La oscilacion de cada uno de los osciladores 12a a 12e imparte movimientos relativos entre los conductores y el campo magnetico aplicado del generador de campo magnetico, y la electricidad se genera a traves de estos movimientos.
Una dinamo 10 de este tipo, con los osciladores 12a a 12e dispuestos en una lfnea en el campo de flujo F en la direccion de flujo, permite que un oscilador adyacente a cada oscilador en el lado aguas arriba o lado aguas abajo del mismo genere mayor energfa de oscilacion. Especfficamente, un flujo separado 18 causado alrededor del oscilador 12a afecta la oscilacion del oscilador 12b adyacente en el lado aguas abajo, induciendo una oscilacion V que tiene una amplitud amplificada en el oscilador 12b. Un amplio intervalo de velocidad de flujo de fluido esta disponible para mantener esta oscilacion V. Ademas, la oscilacion V del oscilador 12b afecta al oscilador 12a, induciendo la oscilacion V en el oscilador 12a simultaneamente con el oscilador 12b. Ademas, la oscilacion V se induce en los osciladores 12c a 12e como con los osciladores 12a y 12b. En otras palabras, esta modificacion puede mantener la oscilacion V con facilidad incluso con un cambio en la velocidad de flujo del fluido y permitir que cada uno de los osciladores 12a a 12e genere una oscilacion de auto-excitacion (oscilacion auto-excitada) con una amplitud amplificada, en contraste con la realizacion descrita anteriormente con un unico oscilador 12.
Aquf, las oscilaciones de los osciladores 12a a 12e estan fuera de fase entre si. En otras palabras, las oscilaciones de los osciladores 12a a 12e son independientes entre si, y las oscilaciones son diferentes en fase entre los osciladores 12a a 12e.
Esta modificacion, que utiliza el efecto de la propagacion de oscilacion por los osciladores 12a a 12e,...., se puede aplicar eficazmente a una dinamo que genera electricidad a partir de energfa natural, tal como el viento, las corrientes de marea, y caudal de los rfos, utilizando oscilaciones inducidas por el fluido. Ademas, esta modificacion es efectiva en que produce mas energfa electrica que mediante el uso de unico oscilador 12 como se ilustra en las Figuras 1 y 2. Ademas, esta modificacion permite que multiples osciladores dispuestos en proximidad entre sf puedan mejorar, por tanto, la relacion de la energfa electrica que se puede obtener con un diseno de una dinamo.
(Segunda modificacion)
Las Figuras 4A a 4D son diagramas esquematicos para describir otra modificacion de la dinamo 10 de acuerdo con la presente realizacion. Esta modificacion es diferente de la realizacion descrita anteriormente en que un regulador de oscilacion 20 para la regulacion de las oscilaciones de los osciladores 12a y 12b se coloca en el campo de flujo F. Esta modificacion es de otra manera similar a la disposicion de la presente realizacion, y por lo tanto la descripcion de su disposicion y funciones se omitiran.
El regulador de oscilacion 20 es un cilindro circular que se extiende en la direccion vertical y se dispone de forma fija lejos de los osciladores 12a y 12b en la proximidad de los osciladores 12a y 12b. El regulador de oscilacion 20 puede, por ejemplo, fijarse al soporte 14. El regulador de oscilacion 20 tiene alta rigidez de tal manera que el regulador de oscilacion 20, situado en el campo de flujo F, no sufre ningun desplazamiento debido a la fuerza del flujo del fluido o las oscilaciones de 12a y 12b. Aunque el regulador de oscilacion 20 tiene un diametro identico al del oscilador 12, que es un cilindro circular, y las longitudes de los cilindros circulares son tambien identicas entre sf, los diametros y las longitudes pueden ser diferentes. Ademas, aunque el regulador de oscilacion 20 es un cilindro circular, el regulador de oscilacion 20 puede ser otro tipo de cuerpo columnar etc., tal como un prisma triangular, una columna rectangular, y una columna poligonal, en lugar del cilindro circular.
El regulador de oscilacion 20 se coloca en al menos uno del lado aguas arriba y lado aguas abajo de los osciladores 12a y 12b lejos de los osciladores 12a y 12b y puede, por tanto, regular las oscilaciones de los osciladores 12a y 12b. Aquf, la regulacion de las oscilaciones de los osciladores 12a y 12b incluye el mantenimiento de las oscilaciones en respuesta a un cambio en la velocidad de flujo del fluido, y, ademas, la amplificacion de las amplitudes de las oscilaciones.
El regulador de oscilacion 20 se puede situar en el lado aguas arriba de los osciladores 12a y 12b en el campo de flujo F como se ilustra en la Figura 4A o en el lado aguas abajo del mismo, como se ilustra en la Figura 4b. El regulador de oscilacion 20 puede tambien situarse a lo largo de la direccion del flujo del campo de flujo F, o las posiciones del regulador de oscilacion 20 y del oscilador 12 en una direccion ortogonal a la direccion de flujo pueden
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estar desplazadas una con respecto a otra. Una pluralidad de reguladores de oscilacion 20 se puede proporcionar en una direccion ortogonal a la direccion del flujo del campo de flujo F en los lados opuestos a traves del soporte 14 como se ilustra en la Figura 4C o puede proporcionarse en el lado aguas arriba y lado aguas abajo de los osciladores 12a y 12b como se ilustra en la Figura 4D.
Aunque la distancia entre los ejes del oscilador 12 y el regulador de oscilacion 20 varfa con el tipo de fluido, una condicion de velocidad de flujo, y similares, una distancia ejemplar entre los ejes se obtiene multiplicando un diametro d (donde los diametros de las formas cilfndricas circulares del oscilador 12 y del regulador de oscilacion 20 se indican como d) de una a tres veces. Esta distancia entre los ejes descrita anteriormente se encuentra en un intervalo tal que el flujo separado causado alrededor del regulador de oscilacion 20 puede regular las oscilaciones de los osciladores 12a y 12b de manera eficaz.
Las Figuras 5A a 5C son diagramas de ejemplos que cambian la velocidad angular del oscilador 12 o 12b con respecto al diametro del oscilador 12 o 12b, con el oscilador 12a o el regulador de oscilacion 20 situado en proximidad al oscilador 12 o 12b.
En la Figura 5A, una lfnea continua representa un cambio en la velocidad angular w del oscilador 12b con el diametro d del oscilador 12b variado en condiciones donde el oscilador 12a, conformado de un cilindro circular con el diametro de 115 mm, se situa en el lado aguas arriba del campo de flujo F, la distancia entre los ejes del oscilador 12a y el oscilador 12b es de 14 a 20 cm, se utiliza agua para el fluido, y la velocidad de flujo es de 1 m/segundo. Por comparacion, una lfnea de trazos representa un cambio en la velocidad angular w del oscilador 12b con el diametro d del oscilador 12b variado con el oscilador 12b colocado solo en el campo de flujo F. Como se ha descrito anteriormente, cuando los dos osciladores 12a y 12b se situan en proximidad, un amplio intervalo de velocidad de flujo esta disponible para mantener las oscilaciones, y las oscilaciones auto-excitadas con amplitudes amplificadas de las oscilaciones se inducen por los osciladores 12a y 12b. Por el contrario, cuando el oscilador 12b se utiliza solo, el oscilador 12b oscila debido a la excitacion de vortice de Karman.
Se entiende a partir de la Figura 5A que la velocidad angular w del oscilador 12b cambia en respuesta a las variaciones en el diametro d del oscilador 12b, cuando los dos osciladores 12a y 12b se situan proximos entre si. Por ejemplo, se obtiene la mayor respuesta de velocidad angular con el diametro d del oscilador 12b a 115 mm. Ademas, se entiende a partir de la Figura 5A que las oscilaciones auto-excitadas, que son inducidas por los osciladores 12a y 12b mediante la colocacion de los osciladores 12a y 12b proximos entre si, producen respuestas de velocidad angular mayores que la excitacion de vortice de Karman causada con el oscilador 12b utilizado individualmente.
En la Figura 5B, una lfnea continua representa un cambio en la velocidad angular w del oscilador 12 con el diametro d del oscilador 12 variado en condiciones donde el regulador de oscilacion 20, conformado en un cilindro circular con diametro de 115 mm, se situa en el lado aguas arriba del campo de flujo F, la distancia entre los ejes del regulador de oscilacion 20 y el oscilador 12 es de 14 a 20 cm, se utiliza agua para el fluido, y la velocidad de flujo es de 1 m/segundo. Al igual que en la Figura 5A, una lfnea de trazos representa un cambio en la velocidad angular w del
oscilador 12 con el diametro d del oscilador 12 variado con el oscilador 12 situado solo en el campo de flujo F. Se
entiende a partir de la Figura 5B que la velocidad angular w del oscilador 12 cambia con el diametro d del oscilador 12 variado cuando el regulador de oscilacion 20 se coloca en el lado aguas arriba del oscilador 12 en proximidad. Tambien se entiende que la velocidad angular del oscilador 12, con el regulador de oscilacion 20 situado en el lado aguas arriba del oscilador 12 en proximidad, es mayor en cualquier diametro d que con el oscilador 12 que se utiliza individualmente.
En la Figura 5C, una lfnea continua representa un cambio en la velocidad angular w del oscilador 12 con el diametro d del oscilador 12 variado en condiciones donde el regulador de oscilacion 20, conformado en un cilindro circular con diametro de 115 mm, se situa en el lado aguas abajo del campo de flujo F, la distancia entre los ejes del regulador de oscilacion 20 y el oscilador 12 es de 14 a 20 cm, se utiliza agua para el fluido, y la velocidad de flujo es de 1 m/segundo. Al igual que en la Figura 5A, una lfnea de trazos representa un cambio en la velocidad angular w del
oscilador 12 con el diametro d del oscilador 12 variado con el oscilador 12 situado solo en el campo de flujo F. Se
entiende a partir de la Figura 5C que la velocidad angular w del oscilador 12 cambia con el diametro d del oscilador 12 variado cuando el regulador de oscilacion 20 se situa en el lado aguas abajo del oscilador 12 en proximidad. Tambien se entiende que la velocidad angular del oscilador 12, con el regulador de oscilacion 20 situado en el lado aguas abajo del oscilador 12 en proximidad, es mayor en cualquier diametro d que con el oscilador 12 que se utiliza individualmente. Como se ha descrito anteriormente, el uso de una pluralidad de osciladores 12 o el uso del oscilador 12 en combinacion con el regulador de oscilacion 20, en lugar de la utilizacion del oscilador 12 individual, es preferible porque se puede aumentar una respuesta de velocidad angular.
(Tercera modificacion)
La Figura 6 es un diagrama esquematico para describir otra modificacion de la dinamo 10 de acuerdo con la presente realizacion. Esta modificacion es diferente de la realizacion descrita anteriormente en que se incluye un ajustador 22 para ajustar una frecuencia natural del oscilador 12. Esta modificacion es de otro modo similar a la
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disposicion de la presente realizacion, y por lo tanto la descripcion de su disposicion y funciones se omitira.
El oscilador 12 se forma para tener un interior hueco en el que se proporciona una varilla 23 que se extiende en una direccion longitudinal del oscilador 12. El ajustador 22 se proporciona en la varilla 23 de forma deslizable en la direccion longitudinal del oscilador 12. El ajustador 22 puede ser un peso, por ejemplo.
El cambio del ajustador 22 en el interior del oscilador 12 cambia la frecuencia natural del oscilador 12. En concreto, el desplazamiento del ajustador 22, por ejemplo, hacia el lado verticalmente superior, es decir, en la direccion hacia fuera del soporte 14, aumenta el momento de inercia y, por lo tanto, reduce la frecuencia natural del oscilador 12. A la inversa, el desplazamiento del ajustador 22 hacia el lado verticalmente inferior, es decir, en la direccion hacia el soporte 14, reduce el momento de inercia y, por lo tanto, aumenta la frecuencia natural del oscilador 12. En consecuencia, para el oscilador 12 que se utiliza individualmente, la amplitud de oscilacion del oscilador 12 se puede amplificar mediante el ajuste de la frecuencia natural del oscilador 12 con el fin de resonar con la frecuencia de emision de vortices de Karman generados alrededor del oscilador 12. Por otro lado, para el uso de la pluralidad de osciladores 12 o el uso del oscilador 12 en combinacion con el regulador de oscilacion 20, la amplitud del oscilador 12 se puede amplificar mediante el ajuste de la frecuencia natural de tal manera que una velocidad de flujo adimensional, definida por una velocidad de flujo, y una longitud caracterfstica (por ejemplo, el diametro del oscilador) y la frecuencia natural del oscilador, cae dentro del intervalo de la excitacion de oscilacion del oscilador 12.
Como se ha descrito anteriormente, la frecuencia natural del oscilador 12 se puede ajustar desplazando el ajustador 22 en la direccion longitudinal del oscilador 12. Esto permite ajustar el intervalo de velocidad de flujo del fluido para mantener la oscilacion del oscilador 12 mas ampliamente y amplificar la amplitud de la oscilacion, en comparacion con un oscilador sin ajustador 22 proporcionado.
(Cuarta modificacion)
La Figura 7 es un diagrama esquematico para describir otra modificacion de la dinamo 10 de acuerdo con la presente realizacion. Esta modificacion es diferente de la realizacion descrita anteriormente en la disposicion del generador de electricidad 16. Esta modificacion es de otro modo similar a la disposicion de la presente realizacion, y por lo tanto se omitira la descripcion de su disposicion y funciones.
Un generador de electricidad 16 de acuerdo con esta modificacion incluye un conductor 16b unido al oscilador 12 en un extremo del oscilador en el lado de extremo verticalmente superior para moverse con el oscilador 12. Una pluralidad de generadores de campo magnetico 16a se separan en una direccion a lo largo de la trayectoria de oscilacion del oscilador 12 y se disponen para orientarse hacia el conductor 16b, que se mueve con el oscilador 12, con un espacio entre los mismos. En el generador de electricidad 16, la oscilacion del oscilador 12 imparte un movimiento relativo entre el conductor 16b y el campo magnetico aplicado de los generadores de campo magnetico 16a, que, como resultado, provoca un cambio en la intensidad del campo magnetico aplicado al conductor 16b. El cambio en la intensidad del campo magnetico aplicado al conductor 16b provoca la induccion electromagnetica, lo que da como resultado una corriente inducida que fluye en el conductor 16b. La energfa electrica se genera asf.
Esta modificacion puede tambien convertir la energfa de oscilacion del oscilador 12 directamente en energfa electrica como en la realizacion descrita anteriormente, y por lo tanto, puede producir una mayor eficacia de conversion de la energfa de oscilacion en energfa electrica en comparacion con una disposicion con conversion indirecta en energfa electrica, como en el caso donde un motor de generacion de potencia conectado a un oscilador 12 se hace girar a traves de la energfa de oscilacion del oscilador 12 para generar electricidad.
(Otras modificaciones)
Aunque un cilindro circular que tiene una seccion circular se utiliza para el oscilador 12 en la realizacion descrita anteriormente y en la primera a cuarta modificaciones, una seccion del oscilador 12 puede tener una forma, como se ilustra en la Figura 8, formada por un arco circular conectado a lfneas rectas 13a y 13a que intersecan entre sf en una proyeccion 13b. La orientacion de este oscilador 12 se configura preferentemente de tal manera que la proyeccion 13b se orienta hacia el lado aguas arriba en el campo de flujo F del fluido. Esta forma de la seccion tiene un angulo 0 de la proyeccion 13b entre las lfneas rectas 13a y 13a, y el angulo 0 se puede variar con la velocidad de flujo y la viscosidad del fluido. Al variar el angulo 0 para cambiar la posicion en la que se inicia el vortice de Karman en el campo de flujo F se puede causar la excitacion de Karman a fin de maximizar la eficacia de conversion de energfa r|. La variacion del angulo 0 cambia el estado de una separacion laminar causada en una superficie del oscilador 12 en el campo de flujo F, causando un cambio en el comportamiento del vortice de Karman. En consecuencia, la variacion del angulo 0 en cada cambio de la velocidad de flujo en el campo de flujo F puede ajustar de manera optima la eficacia de conversion de energfa p.
La forma de la seccion que tiene la proyeccion 13b en el angulo 0 como se ilustra en la Figura 8 se puede aplicar tambien al regulador de oscilacion 20 que se ilustra en las Figuras 4A a 4D. El angulo 0 se puede variar tambien con la velocidad de flujo y la viscosidad del fluido para el regulador de oscilacion 20. El regulador de oscilacion 20 que
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tiene una forma de seccion de este tipo puede ajustar y maximizar la eficacia de conversion de energfa n variando el angulo 0 con un cambio en la velocidad de flujo del campo de flujo F.
Ademas, la matriz de la pluralidad de osciladores 12a a 12e ilustrados en la Figura 3 se puede disponer, como se ilustra en la Figura 9A, de manera que las distancias entre los ejes centrales de los osciladores 12a a 12e en una direccion de la matriz (direccion de flujo del fluido) cambien con la velocidad de flujo del fluido en el campo de flujo F. Especfficamente, cada uno de los osciladores 12a a 12e incluye un mecanismo de desplazamiento 24 que permite que los osciladores 12a a 12e se desplacen a lo largo del soporte 14. La dinamo puede incluir, en este caso, un controlador 26, que se forma con un ordenador para controlar el desplazamiento del mecanismo de desplazamiento 24, y un velocfmetro 28, que es para la medicion de la velocidad de flujo del fluido. La informacion de la velocidad de flujo medida por el velocfmetro 28 se envfa al controlador 26. El controlador 26 retiene el registro de las distancias optimas entre los ejes de los osciladores 12a a 12e para cada velocidad del flujo. Las distancias optimas entre los ejes se refieren a las distancias entre los ejes que producen una eficacia de conversion de energfa maxima n. El controlador 26 obtiene las distancias optimas entre los ejes de los osciladores 12a a 12e basandose en la velocidad de flujo medida por el velocfmetro 28 y emite una instruccion para accionar el mecanismo de desplazamiento 24 a fin de lograr las distancias obtenidas entre los ejes. La condicion bajo la que se causan las oscilaciones auto-excitadas de los osciladores 12a a 12e varfa con la velocidad de flujo del fluido, y por lo tanto los osciladores 12a a 12e pueden desplazarse a diferentes posiciones para permitir el ajuste de las distancias entre los ejes de los osciladores 12a a 12e. En otras palabras, el controlador 26 hace que al menos una de las posiciones de los osciladores 12a a 12e se mueva a fin de ajustar las distancias entre los ejes de los osciladores 12a a 12e. Esto puede causar las oscilaciones auto-excitadas con el fin de maximizar la eficacia de conversion de energfa n.
Como se ilustra en la Figura 9B, los osciladores 12a y 12b y el regulador de oscilacion 20 pueden incluir un mecanismo de transferencia 24 que permite que los osciladores 12a y 12b y el regulador de oscilacion 20 se desplacen en la direccion de flujo de modo que las distancias entre el ejes del regulador de oscilacion 20 y los osciladores 12a y 12b se puedan ajustar tambien en la direccion de flujo del fluido en las diversas configuraciones ilustradas en las Figuras 4A a 4D, ademas de las distancias entre los ejes de los osciladores 12a y 12b y similares. Para este tipo de configuraciones, el controlador 26, que se forma con un ordenador para controlar el desplazamiento de los mecanismos de desplazamiento 24, y el velocfmetro 28, que es para la medicion de la velocidad de flujo del fluido, se puede incluir tambien. En otras palabras, el controlador 26 hace que al menos una de las posiciones del regulador de oscilacion 20 y de los osciladores 12a y 12b se mueva a fin de ajustar las distancias entre los ejes del regulador de oscilacion 20 y los osciladores 12a y 12b.
La Figura 10 es un grafico de la eficacia de conversion de energfa n del oscilador 12 que se ilustra en la Figura 1, que resulta de la variacion de la velocidad de flujo y la longitud y el diametro d del oscilador 12. La Figura 11 es un grafico de las eficacias de conversion de energfa n del oscilador 12a, obtenidas con la configuracion ilustrada en la Figura 4A, pero con el oscilador 12b excluido, es decir, con una configuracion formada con el regulador de oscilacion 20 y el oscilador 12a, que resultan de la variacion de la velocidad de flujo y longitud del oscilador 12a. Las distancias entre los ejes del regulador de oscilacion 20 y el oscilador 12a utilizadas para este tiempo son de 90 mm para el diametro de 75 mm y longitud de 900 mm, 135 mm para el diametro de 115 mm y longitud de 900 mm, y 190 mm para el diametro de 165 mm y longitud de 900 mm. La potencia ejercida por el oscilador 12 o el oscilador 12a a un atenuador de par conectado al oscilador 12 u oscilador 12a se ha medido para obtener una potencia maxima, del oscilador 12 u oscilador 12a, para su uso en el calculo de las eficacias de conversion de energfa n, con la suposicion de una dinamo. El oscilador 12 y el oscilador 12a se han formado ambos con tubos de cloruro de vinilo.
Los resultados ilustrados en la Figura 10 indican que el oscilador 12 que se ilustra en la Figura 1 consigue una eficacia de conversion de energfa n del 76 % como maximo, y por lo tanto la oscilacion del oscilador 12 puede producir el 76 % de la energfa cinetica por el flujo de fluido. El uso del oscilador 12a, como se ilustra en la Figura 11, alcanza una eficacia de conversion de energfa n del 55 % como maximo. En otras palabras, la oscilacion del oscilador 12a produce el 55 % de la energfa cinetica por el flujo de fluido. Como se ha descrito anteriormente, se entiende que el oscilador 12 u oscilador 12a de acuerdo con la presente realizacion y las modificaciones consiguen una eficacia de conversion de energfa n de mas del 50 %, y por lo tanto es posible producir energfa efectivamente a partir de la energfa cinetica del fluido a traves de la oscilacion del oscilador. En particular, la eficacia de conversion de energfa n del oscilador 12 que se ilustra en la Figura 1 es superior al 70 %, lo que es un valor alto. Una configuracion, como se ilustra en la Figura 12, que incluye un oscilador 100 de forma cilfndrica circular, colocado en una direccion horizontal en el campo de flujo F y soportado por miembros elasticos 102, tales como resortes, en ambos extremos del oscilador 100, ha alcanzado una eficacia de conversion de energfa n del 37 % como maximo con la excitacion de vortice de Karman causada. Esto indica que las eficacias de conversion de energfa n en la presente realizacion y en las modificaciones son mayores que en una configuracion convencional. Por lo tanto, la potencia electrica generada por la oscilacion del oscilador se puede obtener de manera eficaz con una disposicion sencilla en la presente realizacion y en las modificaciones.
(Segunda realizacion)
Una dinamo de acuerdo con una segunda realizacion se instala, como en la primera realizacion, en un campo de flujo de un lfquido que tiene una superficie lfquida. La dinamo incluye un oscilador columnar y un generador de
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electricidad.
El oscilador se soporta en uno de sus extremos por un eje paralelo a una direccion de flujo del fluido. En otras palabras, el oscilador esta en el lfquido y soportado de manera pivotante en su lado de extremo superior. El oscilador causa las oscilaciones alrededor del eje en el campo de flujo del lfquido debido a las oscilaciones auto- excitadas. El generador de electricidad genera la energfa electrica correspondiente a las oscilaciones del oscilador.
Con esta disposicion, la dinamo de acuerdo con la segunda realizacion elimina la necesidad de un miembro elastico que se utiliza en una dinamo convencional para la conversion de la energfa de oscilacion en energfa electrica. La dinamo de acuerdo con la segunda realizacion puede, de este modo, obtener la energfa electrica, generada a traves de la oscilacion del oscilador causada por el flujo del fluido, con una disposicion simple. Ademas, la dinamo de acuerdo con la segunda realizacion, que no incluye ningun miembro elastico, es superior en durabilidad a una dinamo que incluye un miembro elastico.
La Figura 13 es un diagrama de bloques de una dinamo 10 de acuerdo con la segunda realizacion.
La dinamo 50 incluye un oscilador 52, un soporte 54, un par de flotadores 53, y un generador de electricidad 56 y se instala en un lfquido que tiene un campo de flujo F o sobre una superficie lfquida. El oscilador 52 se forma en una columna que se extiende en una direccion ortogonal a la direccion de flujo del lfquido (la direccion marcada con una flecha del campo de flujo F en la Figura 1). La gravedad especffica del oscilador puede ser mayor o menor que la del lfquido. Es preferible, sin embargo, que la gravedad especffica del oscilador sea menor que la del lfquido de modo que el oscilador oscile en el campo de flujo F con facilidad. El oscilador 52 se situa en el campo de flujo F de lfquido y de este modo oscila alrededor del soporte 54 que es paralelo a la direccion de flujo del fluido F y se soporta de forma pivotante en un lado de extremo verticalmente superior del oscilador 52 en el campo de flujo, como en la primera realizacion. Esta oscilacion se debe a la excitacion de vortice de Karman causada debido a la ubicacion del oscilador 52 en el campo de flujo F. Cada uno de los flotadores 53 incluye un cuerpo de flotacion 53a y un par de brazos 53b. Los brazos 53b se extienden en dos direcciones ortogonales a la direccion axial del eje del soporte 54. Especfficamente, cada uno del par de brazos 53b se extiende en la direccion que es ortogonal al eje del soporte 54, y cada uno se extiende hacia el lado opuesto del eje en vista de la superficie lfquida. En la Figura 13, cuando el oscilador 52 se orienta hacia abajo en la direccion vertical, los brazos 53b se extienden en direcciones de simetrfa de forma que el oscilador 52 y los brazos 53b forman una forma de Y. El cuerpo de flotacion 53a esta provisto en un extremo del brazo 53b y tiene una forma de media luna que se extiende a lo largo de una circunferencia de un cfrculo alrededor el eje del soporte 54 en el centro. La gravedad especffica del cuerpo de flotacion 53a es menor que el del lfquido.
Por lo tanto, se proporcionan los brazos 53b y los cuerpos de flotacion 53a de tal manera que, durante una oscilacion del oscilador 52 debido a la oscilacion auto-excitada, un cuerpo de flotacion 53a del par de cuerpos de flotacion 53a se sumerge en el lfquido mas que el otro cuerpo de flotacion 53a para generar una fuerza de restauracion. En otras palabras, cada uno de los flotadores 53 incluye el cuerpo de flotacion 53a y el brazo 53b y funciona como un generador de fuerza de restauracion. Especfficamente, cada una de las posiciones que conectan el brazo 53b y el cuerpo de flotacion 53a, las longitudes de los cuerpos de flotacion 53ar, las direcciones que se extienden de los brazos 53b y las longitudes de los brazos 53b se establecen a fin de generar una fuerza de restauracion preferible.
El oscilador 52 se forma preferentemente con, por ejemplo, cloruro de vinilo, plastico reforzado con fibra, o acero cuando el fluido es agua. Aunque el oscilador 52 es un cilindro circular, el oscilador 52 puede ser otro tipo de cuerpo columnar etc., tal como un prisma triangular, una columna rectangular, y una columna poligonal, en lugar del cilindro circular. Con el fin de generar la excitacion de vortice de Karman para el oscilador cilfndrico circular 12 colocado en el campo de flujo F con el fluido (por ejemplo, agua) a una velocidad de flujo de 1 a 5 m/segundo, el oscilador 52 tiene preferentemente un diametro de 100 a 3.000 mm, de modo que, por ejemplo, el numero de Reynolds esta en un intervalo de 105 a 107. El oscilador 52 tiene preferentemente una longitud de, por ejemplo, 50 a 2000 cm.
El soporte 54 se extiende en paralelo con la direccion de flujo del fluido y soporta de manera pivotante una porcion del oscilador 52 en el lado de extremo verticalmente superior del oscilador de forma giratoria. El oscilador 52 se conecta a los cuerpos de flotacion 53a. En consecuencia, los cuerpos de flotacion 53a a ambos lados del oscilador 52 son diferentes entre sf en el volumen que se sumerge en el lfquido durante la oscilacion del oscilador 52, impartiendo una diferencia en la flotabilidad y proporcionando de este modo la fuerza de restauracion a la oscilacion. El oscilador 52froma, por tanto, un sistema oscilatorio con esta fuerza de restauracion. Al hacer coincidir la frecuencia de la oscilacion auto-excitada debido al vortice de Karman con la frecuencia del sistema oscilatorio formado por el oscilador 52 y la fuerza de restauracion se puede producir una resonancia para lograr grandes oscilaciones. Puesto que la frecuencia de la oscilacion del sistema oscilatorio varfa con la longitud del brazo 53b desde el eje del soporte 54 hasta el cuerpo de flotacion 53a, un ajuste mecanismo 53c capaz de ajustar la longitud desde el eje del soporte 54 al cuerpo de flotacion 53 se proporciona preferentemente en el brazo 53b. Por ejemplo, un dispositivo de medicion y control, no ilustrado, mide la frecuencia de la oscilacion auto-excitada, debido al vortice de Karman, del oscilador 52, y la longitud del brazo 53b se ajusta de forma variable por el mecanismo de ajuste 53c en respuesta a la frecuencia. La frecuencia de la oscilacion auto-excitada del oscilador 52 varfa, por ejemplo, con la
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velocidad de flujo del campo de flujo F. El ajuste de la longitud del brazo 53b en respuesta a la frecuencia medida es, por lo tanto, adecuado para producir optimamente energfa electrica a partir del campo de flujo F.
El generador de electricidad 56 incluye, por ejemplo, un generador de campo magnetico 56a tal como un iman permanente, y los conductores 56b, tales como bobinas. El generador de campo magnetico 56a se fija al extremo vertical inferior del oscilador 52 para moverse con el oscilador 52. Los conductores 56b se separan a lo largo de la trayectoria de oscilacion del oscilador 52 y se disponen para enfrentarse al generador de campo magnetico 56a, que se mueve con el oscilador 52, con un espacio entre los mismos. En el generador de electricidad 56, la oscilacion del oscilador 52 imparte un movimiento relativo entre los conductores 56b y el campo magnetico aplicado por el generador de campo magnetico 56a, que, como resultado, provoca un cambio en la intensidad del campo magnetico aplicado a los conductores 56b. El cambio en la intensidad del campo magnetico aplicado a los conductores 56b causa induccion electromagnetica, lo que da como resultado una corriente inducida que fluye en los conductores 56b. La energfa electrica se genera asf.
Esta disposicion puede convertir la energfa de oscilacion del oscilador 52 directamente en energfa electrica y puede, por tanto, producir una mayor eficacia de conversion de la energfa de oscilacion en energfa electrica en comparacion con una disposicion con conversion indirecta en energfa electrica, como en el caso en el que un motor de generacion de potencia conectado a un oscilador 52 se hace girar a traves de la energfa de oscilacion del oscilador 52 para generar electricidad.
Aunque la configuracion ilustrada en la Figura 13 incluye el generador de campo magnetico 56a proporcionado en el oscilador 52 y los conductores 56b proporcionados en el lfquido, el generador de campo magnetico 56a se puede proporcionar en el lfquido y los conductores 56b pueden proporcionarse en el oscilador 52.
Ademas, el regulador de oscilacion 20 utilizado en la primera realizacion (vease Figura 4A a Figura 4D) se puede situar en el lado aguas arriba o el lado aguas abajo del oscilador 52 en la segunda realizacion.
Ademas, aunque la segunda realizacion emplea la configuracion del generador de electricidad 56 en el que el generador de campo magnetico 56a y los conductores 56b se combinan para obtener directamente la energfa electrica desde el oscilador 52, como en la primera realizacion, el generador de electricidad 56 puede emplear otras configuraciones. Con referencia a la Figura 14, la oscilacion del oscilador 52 que gira alrededor del eje del soporte 54 se puede convertir en un movimiento alternativo a traves de un mecanismo de conversion de giro/movimiento alternativo 60, y este movimiento alternativo se puede transmitir a una posicion distante a traves de un sistema hidraulico 62. El movimiento alternativo puede convertirse adicionalmente en un movimiento de giro a traves de un mecanismo de conversion de movimiento alternativo/giro 64, y este movimiento de giro puede ser, en una turbina/generador de electricidad 66, que se utiliza para hacer girar una turbina para convertir la electrica energfa a traves de un generador de electricidad. Una configuracion de este tipo para la generacion de electricidad se puede aplicar a la dinamo 10 de acuerdo con la primera realizacion. El mecanismo de conversion de giro/movimiento alternativo 60 y el mecanismo de conversion de giro/movimiento alternativo 64 pueden emplear un mecanismo de arbol de levas o similar.
Como se ha descrito anteriormente, la dinamo de acuerdo con la segunda realizacion elimina la necesidad de un miembro elastico para hacer oscilar el oscilador 52 y, por lo tanto, se pueden reducir los costes de fabricacion. Ademas, la dinamo de acuerdo con la segunda realizacion, que no incluye ningun miembro elastico, es superior en durabilidad a una dinamo que incluye un miembro elastico.
Aunque la dinamo acuerdo con la presente invencion se ha descrito en detalle como se ha descrito anteriormente, la presente invencion no esta limitada a las realizaciones o a las modificaciones descritas anteriormente, y son posibles varias mejoras y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Lista de signos de referencia
10, 50
12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 52 13a 13b 14, 54 16, 56 16a, 56a 16b, 56b 18 20 22 24 26 28
Dinamo Oscilador Lfnea recta Proyeccion Soporte
Generador de electricidad
Generador de campo magnetico
Conductor
Flujo separado
Regulador de oscilacion
Ajustador
Mecanismo de desplazamiento
Controlador
Velocfmetro
53
Flotador
53a 53b 53c 5 53d 60 62 64 66 10
Cuerpo de flotacion Brazo Mecanismo de ajuste Generador de fuerza de restauracion Mecanismo de conversion de giro/movimiento alternativo Sistema hidraulico Mecanismo de conversion de giro/movimiento alternativo Turbina/generador de electricidad

Claims (11)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Una dinamo (10) instalable en un campo de flujo de un fluido, comprendiendo la dinamo (10):
    - un oscilador columnar (12, 12a) configurado para oscilar alrededor de un eje (14), debido a una oscilacion auto- excitada, siendo el eje (14) paralelo a una direccion de flujo (F) del fluido y soportandose en un extremo del oscilador columnar (12, 12a) en el campo de flujo del fluido; y
    - un generador de electricidad (16) configurado para generar energfa electrica que corresponde a una oscilacion del oscilador (12, 12a),
    caracterizada por
    - un regulador de oscilacion (20) que esta conformado como un cuerpo columnar y esta configurado para controlar la oscilacion del oscilador (12, 12a), y
    - un controlador (26) configurado para hacer que al menos una de la posicion del oscilador (12, 12a) y una
    posicion del regulador de oscilacion (20) se mueva con el fin de ajustar una distancia entre el eje (14) del
    oscilador (12, 12a) y el regulador de oscilacion (20) en respuesta a la velocidad de flujo del fluido,
    donde el regulador de oscilacion (20) esta separado del oscilador (12, 12a) en al menos uno de un lado aguas arriba y un lado aguas abajo del oscilador (12, 12a) en el campo de flujo.
  2. 2. La dinamo (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, donde el oscilador (12, 12a) tiene una gravedad especffica menor que la del fluido, y el oscilador (12, 12a) esta soportado en el extremo en un lado de extremo verticalmente inferior del mismo por el eje (14).
  3. 3. La dinamo (10) de acuerdo con la reivindicacion 2, en la que el oscilador (12, 12a) es un primer oscilador y la dinamo (10) comprende:
    - un segundo oscilador columnar (12b) que esta configurado para oscilar alrededor de un eje (14) que se soporta
    en un lado de extremo verticalmente inferior del segundo oscilador columnar (12b) en el campo de flujo del fluido en un lado aguas arriba o lado aguas abajo del primer oscilador (12, 12a) en la direccion de flujo del fluido,
    teniendo el segundo oscilador (12b) una gravedad especffica menor que la del fluido; y
    - un soporte (14) configurado para soportar de forma pivotante el primer oscilador (12, 12a) y el segundo oscilador (12b).
  4. 4. La dinamo (10) de acuerdo con la reivindicacion 3, que comprende un controlador (26) configurado para hacer que al menos una de una posicion del primer oscilador (12, 12a) y una posicion del segundo oscilador (12b) se muevan con el fin de ajustar una distancia entre los ejes del primer oscilador (12, 12a) y el segundo oscilador (12b) en respuesta a una velocidad de flujo del fluido.
  5. 5. La dinamo (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende un ajustador configurado para ajustar una frecuencia natural del oscilador.
  6. 6. La dinamo (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el generador de electricidad (16) comprende conductores (16b) dispuestos a lo largo de una trayectoria del oscilador (12, 12a), y un generador de campo magnetico (16a) unido al oscilador (12, 12a) y que aplica un campo magnetico a los conductores (16b) orientados hacia el generador de campo magnetico (16a), variando el campo magnetico alrededor de los conductores (16b) debido a la oscilacion del oscilador (12, 12a) para generar la energfa electrica.
  7. 7. La dinamo (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el generador de electricidad (16) comprende un conductor (16b) unido al oscilador (12, 12a), y generadores de campo magnetico (16a) proporcionados a lo largo de la trayectoria del oscilador (12, 12a) y que aplican un campo magnetico en el conductor (16b) orientado hacia los generadores de campo magnetico (16a), variando el campo magnetico alrededor del conductor (16b) debido a la oscilacion del oscilador (12, 12a) para generar la energfa electrica.
  8. 8. La dinamo (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que el fluido es un lfquido que tiene una superficie lfquida,
    el oscilador (52) esta soportado en un extremo vertical superior del mismo por el eje (54), y
    la dinamo (10) comprende ademas un generador de fuerza de restauracion (53) conectado al oscilador (52) para proporcionar una fuerza de restauracion a la oscilacion.
  9. 9. La dinamo (10) de acuerdo con la reivindicacion 8, en la que el generador de fuerza de restauracion (53) es un flotador para hacer que el oscilador (52) flote en la superficie lfquida del lfquido.
  10. 10. La dinamo (10) de acuerdo con la reivindicacion 9, en la que el flotador (53) comprende un par de brazos (53b) que se extienden cada uno en una direccion que es ortogonal al eje (54) del oscilador (52) y cada uno se extiende hacia el lado opuesto del eje (54) en vista de la superficie lfquida, y un par de cuerpos de flotacion (53a) dispuesto cada uno en un extremo de cada brazo (53b), teniendo cada uno de los cuerpos de flotacion (53a) una gravedad especffica mas pequena que la del lfquido configurado para generar la fuerza de restauracion cuando uno del par de
    cuerpos de flotacion (53a) se sumerge en el liquido mas que el otro cuerpo de flotacion durante la oscilacion.
  11. 11. La dinamo (10) de acuerdo con la reivindicacion 9 o 10, que comprende ademas un mecanismo de ajuste (53c) proporcionado para el ajuste de cada longitud del brazo (53b).
    5
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