ES2946712A1 - Linear electric generator from pendulum movement in any direction (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Generador eléctrico lineal a partir de movimiento pendular en cualquier direcciónLinear electric generator from pendulum movement in any direction
Sector de la técnicaTechnical sector
La presente invención se encuadra en el sector técnico del diseño y fabricación de dispositivos que transformar en energía eléctrica los movimientos provocados directamente por las olas o por las personas durante sus prácticas deportivas, pero también indirectamente por las fuerzas de inercia debidas a las olas y/o al viento sobre boyas y embarcaciones mediante la inducción de corriente en un circuito, a través de la variación respecto al tiempo del flujo de un campo magnético que atraviesa el área cuya frontera o borde es dicho circuito, de acuerdo con la leyes de inducción electromagnética de Faraday y Lenz.The present invention falls within the technical sector of the design and manufacture of devices that transform into electrical energy the movements caused directly by the waves or by people during their sports practices, but also indirectly by the forces of inertia due to the waves and/or or to the wind on buoys and boats through the induction of current in a circuit, through the variation with respect to time of the flow of a magnetic field that crosses the area whose border or border is said circuit, in accordance with the laws of electromagnetic induction of Faraday and Lenz.
Antecedentes de la invenciónBackground of the invention
Dentro de este sector técnico que intenta transformar en energía eléctrica tanto directamente la energía mecánica presente en el movimiento de las olas y el viento, como también indirectamente cuando las anteriores energías mecánicas son ejercidas sobre boyas y embarcaciones, existen dos vertientes, una de las cuales se ha dedicado al desarrollo de pequeños generadores de poca potencia para suministrar energía directamente a tierra o a aplicaciones portátiles que recopilan y almacenan datos o los transmiten a ubicaciones remotas mediante conexiones inalámbricas con el fin de intentar sustituir a las baterías que hasta ahora alimentan a estos sistemas autónomos, y que presentan las limitaciones de volumen, recarga, coste y de generar residuos hasta ahora no reciclables, como por ejemplo dispositivos oceanográficos ubicados en boyas durante largos períodos de tiempo para monitorear diversas condiciones del océano, como la temperatura, humedad, dirección y velocidad de corrientes, etc„ dentro de estos dispositivos están las patentes ES 2 377 656 "DISPOSITIVO PARA GENERAR ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DE PEQUEÑOS MOVIMIENTOS" con fecha de publicación 06/02/2013, US 4,492.875 "WAVE POWERED BUOY GENERADOR" con fecha de patente 08/01/1985 y US 8,102,065 "VVAVE ENERGY CONVERTER" con fecha de patente 24/01/2012.Within this technical sector that tries to transform the mechanical energy present in the movement of the waves and the wind directly into electrical energy, as well as indirectly when the previous mechanical energies are exerted on buoys and boats, there are two aspects, one of which has been developing small, low-power generators to supply power directly to the ground or to portable applications that collect and store data or transmit it to remote locations via wireless connections in an attempt to replace the batteries that have previously powered these systems autonomous, and that present the limitations of volume, recharge, cost and of generating waste until now not recyclable, such as oceanographic devices located on buoys for long periods of time to monitor various ocean conditions, such as temperature, humidity, direction and speed of currents, etc. Within these devices are patents ES 2 377 656 "DEVICE TO GENERATE ELECTRICAL ENERGY FROM SMALL MOVEMENTS" with publication date 02/06/2013, US 4,492,875 "WAVE POWERED BUOY GENERATOR" with publication date patent 01/08/1985 and US 8,102,065 "VVAVE ENERGY CONVERTER" with patent date 01/24/2012.
Y la otra vertiente de este sector técnico se dedica a la implementación de generadores que suministran más potencia, mediante la interconexión de generadores de la primera vertiente, dentro de estos dispositivos está la patente US 7,298,054 "WAVE ENERGY CONVERSION SYSTEMS" con fecha de patente 20/11/2007, que propone un generador especifico de pequeña potencia y su interconexión.And the other aspect of this technical sector is dedicated to the implementation of generators that supply more power, through the interconnection of generators of the first aspect, within these devices is the patent US 7,298,054 "WAVE ENERGY CONVERSION SYSTEMS" with patent date 20 /11/2007, which proposes a specific small power generator and its interconnection.
Aparte de las diferentes fuentes de energía mecánica oscilante como los movimientos las olas, las personas durante su actividad deportiva y de las olas y/o vientos aplicados a boyas y diferentes embarcaciones, para diferenciar todos estos sistemas que utilizan la inducción electromagnética es necesario estudiar como resuelven el problema de transformar estás energías mecánicas en la imprescindible variación temporal con el tiempo del flujo de un campo magnético que atraviesa el área que encierra un determinado circuito para inducirle corriente eléctrica.Apart from the different sources of oscillating mechanical energy such as the movements of the waves, people during their sporting activity and the waves and/or winds applied to buoys and different boats, to differentiate all these systems that use electromagnetic induction it is necessary to study how they solve the problem of transforming these mechanical energies into the essential temporal variation over time of the flow of a magnetic field that crosses the area enclosed by a given circuit to induce electric current in it.
Según la expresión matemática del flujo 0 de un campo magnético:According to the mathematical expression of the flux 0 of a magnetic field:
donde B es el vector intensidad de campo magnético que puede variar con el tiempo, dS en el vector diferencial del área, que también puede variar con el tiempo, perpendicular al área enmarcada por el circuito eléctrico que es atravesado por el vector intensidad de campo magnético B, y por último cosd es el coseno del ángulo 9 formado por los vectores B y ds. where B is the magnetic field intensity vector that can vary with time, dS is the differential vector of the area, which can also vary with time, perpendicular to the area framed by the electric circuit that is traversed by the magnetic field intensity vector B, and finally cosd is the cosine of the angle 9 formed by the vectors B and ds.
De donde se deduce que las diferentes formas de producir la variación con el tiempo de la intensidad del flujo 0 de un campo magnético a través del área bordeada por un circuito son:From where it follows that the different ways of producing the variation with time of the intensity of the flux 0 of a magnetic field through the area bordered by a circuit are:
• Variación de la intensidad del campo magnético con el tiempo B = B(t), como por ejemplo, cuando un campo magnético se mueve respecto a un conductor como sucede cuando se mete y saca un imán en el interior de una bobina.• Variation of the intensity of the magnetic field with time B = B(t), as for example, when a magnetic field moves with respect to a conductor as it happens when a magnet is inserted and removed inside a coil.
• Variación del área que atraviesa un campo magnético constante, un ejemplo de este caso es cuando es posible mover con una determinada velocidad el lado de un circuito que es atravesado perpendicularmente por un campo magnético constante, dando lugar la variación con tiempo del área del circuito atravesada por el anterior campo magnético constante.• Variation of the area that crosses a constant magnetic field, an example of this case is when it is possible to move with a certain speed the side of a circuit that is crossed perpendicularly by a constant magnetic field, giving rise to the variation with time of the area of the circuit traversed by the previous constant magnetic field.
• La variación con el tiempo del ángulo 6 formado por los vectores /3) y .1, un ejemplo de este caso es cuando gira un circuito (rotor) en el interior de un campo magnético constante (estator) formado por una serie de imanes fijos, o cuando giran una serie de imanes situados en una determinada posición (rotor) en el interior de un circuito eléctrico fijo (estator). Este caso es en el que se basan todos los generadores rotativos convencionales cuando las fuentes de energía mecánica son constantes no oscilantes, como las energías hidráulica, térmica, nuclear, etc. • The variation with time of the angle 6 formed by the vectors /3) and .1, an example of this case is when a circuit (rotor) rotates inside a constant magnetic field (stator) formed by a series of magnets fixed, or when a series of magnets located in a certain position (rotor) rotate inside a fixed electrical circuit (stator). This is the case in which all conventional rotary generators are based when the mechanical energy sources are constant, non-oscillating, such as hydraulic, thermal, nuclear, etc.
• Y por último cualquier de las cuatro combinaciones posibles entre estas tres variaciones.• And finally any of the four possible combinations between these three variations.
Dentro de la vertiente que se dedica al desarrollo de generadores de pequeña potencia para suministrar energía a aplicaciones portátiles que recopilan y almacenan datos o los transmiten a ubicaciones remotas mediante conexiones inalámbricas, se encuentra la patente ES 2377656 "DISPOSITIVO PARA GENERAR ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DE PEQUEÑOS MOVIMIENTOS", en la que la inducción de energía eléctrica se produce mediante el desplazamiento oscilatorio de un imán de revolución en el interior de una bobina originando la variación temporal del flujo magnético 0 que atraviesa el área enmarcada por dicha bobina, y en consecuencia un voltaje en sus extremos que proporciona corriente eléctrica, por lo que este caso de producción de energía eléctrica corresponde a la primera forma de producir la variación con el tiempo de la intensidad del flujo 0 de un campo magnético a través del área bordeada por un una bobina.Within the field dedicated to the development of small power generators to supply power to portable applications that collect and store data or transmit them to remote locations via wireless connections, is patent ES 2377656 "DEVICE TO GENERATE ELECTRICAL ENERGY FROM SMALL MOVEMENTS", in which the induction of electrical energy is produced by the oscillatory displacement of a magnet of revolution inside a coil, causing the temporary variation of the magnetic flux 0 that crosses the area framed by said coil, and consequently a voltage at its ends that provides electric current, so this case of electric power production corresponds to the first way of producing the variation with time of the intensity of the flux 0 of a magnetic field through the area bordered by a coil. .
Como las fuentes naturales de energía mecánica que producen movimientos oscilatorios en las embarcaciones donde se sitúa el dispositivo de ésta primera patente pueden proceder de cualquier dirección este dispositivo no aprovecha la energía de estas fuentes en su totalidad, ya que la oscilación de este mecanismo es unidireccional, es decir, el imán de revolución solo oscila cuando el eje de la bobina está en el plano vertical de oscilación de alguno de estos movimientos multidireccionales, en consecuencia el imán durante su recorrido por el carrete, en el que se enrolla el bobinado del solenoide, unido solidario a la embarcación con la que se mueve, estará sometido, además de a la gravedad a fuerzas de inercia de distinta intensidad y en diferentes direcciones y sentidos, incluidas por tanto fuerzas laterales perpendiculares a su recorrido, que producirán, aunque el imán de revolución se deslice por unas guías, aceleraciones y desaceleraciones durante su trayectoria.As the natural sources of mechanical energy that produce oscillating movements in the boats where the device of this first patent is located can come from any direction, this device does not take full advantage of the energy from these sources, since the oscillation of this mechanism is unidirectional. , that is, the magnet of revolution only oscillates when the axis of the coil is in the vertical plane of oscillation of any of these multidirectional movements, consequently the magnet during its journey through the reel, in which the solenoid winding is wound. , united in solidarity with the boat with which it moves, will be subjected, in addition to gravity, to forces of inertia of different intensity and in different directions and senses, therefore including lateral forces perpendicular to its path, which will produce, although the magnet of revolution slides through some guides, accelerations and decelerations during its trajectory.
Además para maximizar la energía obtenida en cada oscilación la longitud del carrete en el que se enrolla el bobinado del solenoide deberá calcularse en función de la frecuencia de oscilación prevista de las olas predominantes, para evitar que la oscilación cambie de sentido antes de que el imán haya pasado de un extremo a otro del carrete, lo que obligará a tener un determinado número de estos solenoides con carretes de diferentes longitudes pero sin poder garantizar que el imán llegue al extremo del carrete antes del cambio de sentido de la oscilación debido, como se ha mencionado anteriormente, al efecto de las aceleraciones y deceleraciones inerciales que sufrirá por los movimientos oscilatorios multidireccionales imprevisibles procedentes del movimiento de las olas y/o el viento, así por ejemplo como el objeto de ésta patente es aprovechar los movimientos de balanceo de la embarcación donde está situado el desplazamiento del imán será frenado por las fuerzas de inercias debidas a los movimientos de cabeceo y guiñada de la embarcación.In addition, to maximize the energy obtained in each oscillation, the length of the reel in which the solenoid winding is wound must be calculated based on the oscillation frequency. of the prevailing waves, to prevent the oscillation from changing direction before the magnet has passed from one end of the spool to the other, which will require having a certain number of these solenoids with spools of different lengths but without being able to guarantee that the magnet reaches the end of the spool before the change in direction of the oscillation due, as mentioned above, to the effect of the inertial accelerations and decelerations that it will suffer due to the unpredictable multidirectional oscillatory movements originating from the movement of the waves and/or the wind Thus, for example, as the object of this patent is to take advantage of the rocking movements of the boat where the movement of the magnet is located, it will be slowed down by the inertia forces due to the pitching and yaw movements of the boat.
En consecuencia, el dispositivo descrito en está patente presenta los inconvenientes de que es unidireccional, es decir solo transforma casi totalmente el movimiento de las olas y/o viento que oscila en el plano vertical que contiene al eje longitudinal de su bobina, de que para maximizar la energía obtenida en cada oscilación es necesario tener solenoides con diferentes longitudes en función de la frecuencia prevista para cada posible movimiento de oscilación de embarcación donde este dispositivo esté situado, lo que obliga a poner en el interior de embarcación varios de estos dispositivos con diferentes longitudes, y en varias direcciones si se pretende aprovechar otros movimientos de la embarcación a parte del de balanceo.Consequently, the device described in this patent has the drawbacks that it is unidirectional, that is, it only almost totally transforms the movement of the waves and/or wind that oscillates in the vertical plane that contains the longitudinal axis of its coil, that for To maximize the energy obtained in each oscillation, it is necessary to have solenoids with different lengths depending on the frequency foreseen for each possible oscillation movement of the boat where this device is located, which forces several of these devices to be placed inside the boat with different lengths, and in several directions if it is intended to take advantage of other movements of the boat apart from the roll.
Dentro también de la vertiente que se dedica al desarrollo de generadores de pequeña potencia la patente US 4,492,875 "WAVE POWERED BUOY GENERADOR", describe un generador que consiste en una boya esférica hueca, anclada en el fondo a través de un cable de longitud fija, que entre la superficie interior y exterior de su boya esférica tiene una serie de devanados que recorren círculos superficiales cruzándose en la parte superior de dicha boya esférica para formar un bobinado conectado en su extremo inferior a un mecanismo para rectificar el flujo de corriente, dicha boya esférica hueca tiene en su interior un imán esférico, formado por 2 6 6 imanes de barra enfrentados 2 a 2 y en consecuencia con 2 ó 6 polos alternativos norte y sur, pudiendo rodar sin restricciones en el interior de la boya por la acción del movimiento de las olas y/o del viento sobre dicha boya, dando lugar a que las líneas de campo magnético de este imán atraviesen a uno o más devanados que proporcionan corriente eléctrica a su mecanismo rectificador. Por lo que este caso de producción de energía eléctrica corresponde a la combinación de las tres primeras formas de producir la variación con el tiempo de la intensidad del flujo 0 de un campo magnético a través del área bordeada por un circuito, ya que imán esférico y las devanados de este dispositivo tiene un movimiento relativo aunque limitado en cualquier dirección.Also within the field dedicated to the development of small power generators, patent US 4,492,875 "WAVE POWERED BUOY GENERATOR" describes a generator consisting of a hollow spherical buoy, anchored to the bottom through a fixed-length cable, that between the inner and outer surface of its spherical buoy it has a series of windings that run through surface circles, crossing each other at the top of said spherical buoy to form a winding connected at its lower end to a mechanism to rectify the flow of current, said buoy The hollow spherical has a spherical magnet inside, formed by 2 6 6 bar magnets facing each other 2 by 2 and consequently with 2 or 6 alternate north and south poles, being able to roll without restrictions inside the buoy due to the action of movement of the waves and/or the wind on said buoy, causing the magnetic field lines of this magnet to cross one or more windings that provide electric current to its rectifying mechanism. Therefore, this case of production of electrical energy corresponds to the combination of the first three ways of producing the variation with time of the intensity of the flux 0 of a magnetic field through the area bordered by a circuit, since spherical magnet and the windings of this device have relative but limited movement in any direction.
Como la longitud del cable que une la boya con su ancla situada en el fondo es constante, según ésta patente su boya esférica solo se mueve de un lado a otro en un plano horizontal debido al empuje de las olas, por lo que se puede considerar que la boya solo podrá realizar movimientos rectilíneos alrededor de su ancla aprovechando únicamente el empuje horizontal del viento y/o de las olas durante su paso por la boya, en consecuencia este dispositivo presenta el inconveniente de que prácticamente solo aprovecha el empuje horizontal en cualquier dirección tanto de las olas como del viento, siendo el empuje vertical contrarrestado por el cable que une la boya con su ancla.As the length of the cable that joins the buoy with its anchor located on the bottom is constant, according to this patent, its spherical buoy only moves from one side to the other in a horizontal plane due to the push of the waves, so it can be considered that the buoy will only be able to make rectilinear movements around its anchor, taking advantage of only the horizontal thrust of the wind and/or waves during its passage through the buoy, consequently this device has the drawback that it practically only takes advantage of the horizontal thrust in any direction both the waves and the wind, being the vertical thrust counteracted by the cable that joins the buoy with its anchor.
Además, este dispositivo presenta también el inconveniente que al ser el imán esférico bastante más pequeño que la boya al rodar en cualquier dirección y sentido en el fondo de ésta sin ningún tipo de control, en el caso de que el imán esférico tenga solo 2 polos cuando esté formado por un solo imán o por 2 imanes de barra con sus polos enfrentados, es posible que el flujo de su campo magnético a través de algún devanado de su boya sea nulo cuando los vectores B y g sean perpendiculares. Y por último, al estar el imán esférico muy lejos del centro de los devanados de la superficie de la boya no se puede garantizar que las líneas de su campo magnético atraviesen todo el área circular de los devanados dando lugar a un bajo rendimiento. In addition, this device also has the drawback that, since the spherical magnet is much smaller than the buoy when rolling in any direction and direction at the bottom of the buoy without any type of control, in the event that the spherical magnet has only 2 poles when it is made up of a single magnet or 2 bar magnets with their poles facing each other, it is possible that the flux of its magnetic field through a winding of its buoy is zero when the vectors B and g are perpendicular. And finally, since the spherical magnet is very far from the center of the buoy surface windings, its magnetic field lines cannot be guaranteed to pass through the entire circular area of the windings, leading to poor performance.
En conclusión, este dispositivo presenta los inconvenientes de que solo transforma el empuje horizontal del viento y principalmente de las olas durante su paso por la boya y de tener debido a su diseño un bajo rendimiento al aprovechar poco el movimiento oscilante multidireccional de su imán esférico para la producción de energía eléctrica.In conclusion, this device has the drawbacks that it only transforms the horizontal thrust of the wind and mainly of the waves during its passage through the buoy and that due to its design it has low performance as it takes little advantage of the multidirectional oscillating movement of its spherical magnet to the production of electrical energy.
Dentro también de la vertiente que se dedica al desarrollo de generadores de pequeña potencia la patente US 8,102,065 "WAVE ENERGY CONVERTER", describe un generador que consiste en una carcasa que se supone solidaria en el interior de una boya o embarcación, impermeable a la humedad y los contaminantes, que transmite a un péndulo con un imán en su extremo las fuerzas de inercia debidas al empuje del viento y de las olas aplicadas sobre la boya o embarcación provocando su oscilación alrededor de un eje del techo de dicha carcasa, oscilando el imán adyacente a un conjunto de bobinas variando el flujo de su campo magnético a través del área éstas y en consecuencia originado un voltaje en sus extremos que proporciona corriente eléctrica, por lo que este caso de producción de energía eléctrica también corresponde a la primera forma de producir la variación con el tiempo de la intensidad del flujo 0 de un campo magnético a través del área bordeada por las bobinas.Also within the aspect dedicated to the development of small power generators, patent US 8,102,065 "WAVE ENERGY CONVERTER" describes a generator that consists of a casing that is supposed to be attached to the interior of a buoy or boat, impervious to humidity. and contaminants, which transmits to a pendulum with a magnet at its end the forces of inertia due to the thrust of the wind and the waves applied to the buoy or vessel, causing it to oscillate around an axis of the roof of said casing, oscillating the magnet adjacent to a set of coils, varying the flow of its magnetic field through their area and consequently originating a voltage at its ends that provides electric current, so this case of electric power production also corresponds to the first way of producing the variation with time of the intensity of the flux 0 of a magnetic field through the area bordered by the coils.
El conjunto de bobinas de este dispositivo pertenece a un sistema de inductancia variable, este sistema puede aumentar o disminuir selectivamente el número de bobinas que están activas en cada momento para generar más o menos electricidad por inducción electromagnética.The set of coils of this device belongs to a variable inductance system, this system can selectively increase or decrease the number of coils that are active at each moment to generate more or less electricity by electromagnetic induction.
Como se sabe del estudio de la dinámica de sistemas mecánicos, un sistema que actúa bajo la influencia de una fuerza variable en el tiempo experimentará resonancia cuando la frecuencia de la fuerza variable en el tiempo sea igual a la frecuencia natural del propio sistema.As is known from the study of the dynamics of mechanical systems, a system acting under the influence of a time-varying force will experience resonance when the frequency of the time-varying force is equal to the natural frequency of the system itself.
De acuerdo con esta patente, la frecuencia natural de un péndulo se basa estrictamente en la distancia entre el centro de gravedad del péndulo y su eje de giro, independientemente de su masa, por lo que este dispositivo tiene un controlador de ajuste de la distancia entre el centro de gravedad del péndulo y su eje de giro que ajustará mediante un motor la frecuencia natural del péndulo a la frecuencia de las olas incidentes que oscila en el plano del péndulo, ya que éste solo puede girar en un plano perpendicular a su eje de giro, para alcanzar la condición de resonancia que es la de máxima transferencia de energía entre la fuerza variable en el tiempo y el péndulo. Por lo que el dispositivo descrito en esta patente tiene un sensor de movimiento colocado en la carcasa que detecta la frecuencia de la onda incidente y un sensor de posición para determinar la posición del centro de gravedad del péndulo comunicando sus lecturas al controlador de ajuste de la distancia entre centro de gravedad del péndulo y su eje de giro con el fin de conseguir la coincidencia de la frecuencia de excitación de la ola incidente y la frecuencia natural del péndulo para que éste entre en resonancia.According to this patent, the natural frequency of a pendulum is strictly based on the distance between the center of gravity of the pendulum and its axis of rotation, regardless of its mass, so this device has a controller for adjusting the distance between the center of gravity of the pendulum and its axis of rotation that will adjust by means of a motor the natural frequency of the pendulum to the frequency of the incident waves that oscillates in the plane of the pendulum, since it can only rotate in a plane perpendicular to its axis of rotation, to reach the resonance condition, which is the maximum transfer of energy between the variable force in time and the pendulum. Therefore, the device described in this patent has a movement sensor placed in the casing that detects the frequency of the incident wave and a position sensor to determine the position of the center of gravity of the pendulum, communicating its readings to the adjustment controller of the pendulum. distance between the center of gravity of the pendulum and its axis of rotation in order to achieve the coincidence of the excitation frequency of the incident wave and the natural frequency of the pendulum so that it enters into resonance.
Además, como, según esta patente, la velocidad de transformación de la energía mecánica en energía eléctrica se puede variar controlando la amplitud del movimiento del péndulo a lo largo de su trayectoria, ésta patente controla la amplitud con un disco de freno y pinza que actúa sobre el eje de giro del péndulo, para lo cual este mecanismo tiene un sensor de rotación conectado al péndulo para comunicar su lectura al controlador de su amplitud de oscilación. Este control de la amplitud del movimiento del péndulo permite que este dispositivo esté diseñado para funcionar en un rango definido de movimiento que es útil para determinar las dimensiones totales del péndulo y del dispositivo. In addition, since, according to this patent, the speed of transformation of mechanical energy into electrical energy can be varied by controlling the amplitude of the movement of the pendulum along its trajectory, this patent controls the amplitude with a brake disc and caliper that acts on the axis of rotation of the pendulum, for which this mechanism has a rotation sensor connected to the pendulum to communicate its reading to the controller of its oscillation amplitude. This control of the range of motion of the pendulum allows this device to be designed to operate over a defined range of motion which is useful in determining the overall dimensions of the pendulum and the device.
De todo lo anterior se deduce que al menos es necesaria una batería externa conectada que alimente el sistema de inductancia variable, a los sensores, los controladores y los medios de ajuste de la frecuencia y amplitud de oscilación del péndulo. Esta batería a través de un cargador en el dispositivo de está patente estará conectada a un panel solar.From all of the above it can be deduced that at least one connected external battery is necessary to feed the variable inductance system, the sensors, the controllers and the means for adjusting the frequency and amplitude of the pendulum oscillation. This battery through a charger in the device of this patent will be connected to a solar panel.
Teniendo en cuenta que la resonancia es un fenómeno autoalimentado que es necesario controlar para no producir daños irreparables en el dispositivo, que la amplitud de oscilación del péndulo también debe controlarse en función de su frecuencia para evitar que la oscilación cambie de sentido antes de que el imán haya pasado por todas las bobinas y que la velocidad de variación de la frecuencia natural del péndulo debe adaptarse rápidamente a los cambios de frecuencia de excitación del sistema, se deduce que este dispositivo presenta algunos problemas de confiabilidad.Bearing in mind that resonance is a self-powered phenomenon that must be controlled in order not to cause irreparable damage to the device, that the oscillation amplitude of the pendulum must also be controlled as a function of its frequency to prevent the oscillation from changing direction before the magnet has passed through all the coils and that the rate of change of the natural frequency of the pendulum must quickly adapt to changes in the excitation frequency of the system, it follows that this device presents some reliability problems.
En conclusión, este dispositivo presenta los inconvenientes que también es unidireccional, es decir, que solo transforma en su el movimiento de las olas que está en el mismo plano que el plano del péndulo, que implementa componentes de bastante complejidad que requieren alimentación externa aumentando los problemas de manteniendo y disminuyendo la confiabilidad de este dispositivo, y que al igual en la patente anterior está tiene un bajo rendimiento ya que el movimiento del imán del extremo del péndulo es adyacente a un conjunto de bobinas, lo que no garantiza que las líneas de su campo magnético atraviesen todo el área circular de la espiras de las bobinas, lo cual solo se garantiza cuando el imán se desplaza longitudinalmente en el interior del área de la bobina.In conclusion, this device has the drawbacks that it is also unidirectional, that is, it only transforms into its motion the waves that are in the same plane as the plane of the pendulum, which implements rather complex components that require external power, increasing the problems of maintaining and decreasing the reliability of this device, and that, as in the previous patent, it has low performance since the movement of the magnet at the end of the pendulum is adjacent to a set of coils, which does not guarantee that the lines of its magnetic field crosses the entire circular area of the coil turns, which is only guaranteed when the magnet moves longitudinally inside the coil area.
Dentro de la otra vertiente de este sector técnico que se dedica al desarrollo de generadores de mayor potencia, mediante la interconexión de generadores más pequeños, la patente US 7,298,054 "WAVE ENERGY CONVERSION SYSTEMS", para conseguir la variación con el tiempo de la intensidad del flujo del campo magnético a través del área enmarcada por una bobina ésta patente también aplica la primera forma de producir ésta variación mediante el desplazamiento oscilatorio de un imán, en este caso por el exterior de una bobina, originado por la energía mecánica vertical oscilante de las olas, y en consecuencia produciendo un voltaje inducido en los extremos del bobinado del solenoide.Within the other aspect of this technical sector that is dedicated to the development of higher power generators, through the interconnection of smaller generators, patent US 7,298,054 "WAVE ENERGY CONVERSION SYSTEMS", to achieve the variation with time of the intensity of the magnetic field flow through the area framed by a coil this patent also applies the first way of producing this variation through the oscillatory displacement of a magnet, in this case outside a coil, caused by the oscillating vertical mechanical energy of the waves, and consequently producing an induced voltage at the ends of the solenoid winding.
En este caso el sistema tiene un mecanismo base que consiste en un tubo hueco con su extremo inferior fijado al fondo o a una plataforma sumergida, que tiene dos anillos exteriores distanciados que hacen de topes de desplazamiento y un solenoide en su interior de longitud aproximadamente igual a la distancia entre los anteriores dos topes, este mecanismo base mediante su superficie cilíndrica exterior guía el movimiento vertical de un cilindro magnético hueco unido por su base superior a un flotador cilíndrico con un agujero central también atravesado por el mecanismo base al actuar sobre él las olas, estando limitado el movimiento de estos dos elementos por los topes superior e inferior del mecanismo base parando el movimiento del cilindro magnético.In this case, the system has a base mechanism that consists of a hollow tube with its lower end fixed to the bottom or to a submerged platform, which has two spaced outer rings that act as displacement stops and a solenoid inside with a length approximately equal to the distance between the previous two stops, this base mechanism through its outer cylindrical surface guides the vertical movement of a hollow magnetic cylinder joined by its upper base to a cylindrical float with a central hole also traversed by the base mechanism when the waves act on it , the movement of these two elements being limited by the upper and lower stops of the base mechanism, stopping the movement of the magnetic cylinder.
Este conjunto formado por el flotador y el cilindro hueco magnético oscila verticalmente a lo largo del tubo hueco del mecanismo base que tiene en su interior el solenoide, oscilación que es consecuencia de la acción del movimiento ascendente y descendente de las olas sobre el collar flotante que arrastra al cilindro hueco magnético, produciendo la variación con el tiempo de la intensidad del flujo 0 magnético a través del área central de la bobina apareciendo en consecuencia un voltaje inducido en sus extremos, por lo que este caso de producción de energía eléctrica también corresponde a la primera forma de producir la variación con el tiempo de la intensidad del flujo 0 de un campo magnético a través del área bordeada por una bobina.This assembly formed by the float and the hollow magnetic cylinder oscillates vertically along the hollow tube of the base mechanism that has the solenoid inside, an oscillation that is a consequence of the action of the ascending and descending movement of the waves on the floating collar that drags the hollow magnetic cylinder, producing the variation with time of the intensity of the magnetic 0 flux through the central area of the coil, consequently appearing an induced voltage at its ends, so this case of production of electrical energy also corresponds to the first way to produce the variation with time of the intensity of the flux 0 of a magnetic field through the area bordered by a coil.
Por último, varios de estos mecanismos base se pueden conectan eléctricamente y asegurar en una plataforma sumergida, de forma que en aguas poco profundas se permite el movimiento vertical de ésta plataforma producido por unos flotadores en sus cuatro extremos, y guiado a través de unas columnas ancladas al suelo, y en aguas todavía menos profundas ésta plataforma es atada con una cadena a un ancla para evitar que se desplace más allá del alcance de la cadena, teniendo también unos flotadores perimetrales solo para garantizar, en este caso, la verticalidad de los mecanismos base.Lastly, several of these base mechanisms can be electrically connected and secured to a submerged platform, allowing movement in shallow water. vertical of this platform produced by floats at its four ends, and guided through some columns anchored to the ground, and in even shallower waters this platform is tied with a chain to an anchor to prevent it from moving beyond the reach of the chain, also having perimeter floats only to guarantee, in this case, the verticality of the base mechanisms.
Por tanto, el dispositivo de esta patente solo aprovecha el movimiento oscilantes vertical de las olas, pero en este caso, procedentes de cualquier dirección, aunque el collar flotante y el imán durante su recorrido por el tubo del mecanismo base estarán sometidos, debido a los movimientos horizontales de desplazamiento de las olas, a fuerzas horizontal que frenarán su movimiento vertical, y que además deberán ser contrarrestadas por la estructura de este dispositivo.Therefore, the device of this patent only takes advantage of the vertical oscillating movement of the waves, but in this case, coming from any direction, although the floating collar and the magnet during their journey through the tube of the base mechanism will be subjected, due to the horizontal movements of the waves, to horizontal forces that will slow down their vertical movement, and that must also be counteracted by the structure of this device.
Aquí también si se desea maximizar la energía obtenida en cada oscilación la longitud del tubo del mecanismo base entre topes deberá diseñarse en función de la frecuencia de oscilación prevista para el paso de las olas, para asegurar que el imán haya viajado de un extremo a otro por el exterior del tubo del mecanismo base antes de que haya pasado la ola, lo que obligará a tener un determinado número de estos dispositivos con diferentes longitudes de tubo del mecanismo base pero sin poder garantizar que el imán haya llegado a su extremo exterior antes de haber pasado la ola debido a las fuerzas transversales que actúan sobre los elementos móviles de este dispositivo frenando su desplazamiento.Here too, if you want to maximize the energy obtained in each oscillation, the length of the tube of the base mechanism between the stops should be designed based on the oscillation frequency expected for the passage of the waves, to ensure that the magnet has traveled from one end to the other. outside the base mechanism tube before the wave has passed, which will force having a certain number of these devices with different lengths of the base mechanism tube but without being able to guarantee that the magnet has reached its outer end before the wave having passed due to the transversal forces that act on the mobile elements of this device, slowing down its displacement.
Y por último, las partes de este mecanismo que convierten la energía de las olas en energía eléctrica están expuestas directamente al medio marino, y en consecuencia a la corrosión y deterioro, por tanto existe la necesidad de proteger a estas piezas o que sean de materiales resistentes al ambiente marino lo que encarecerá su implementación y mantenimiento.And finally, the parts of this mechanism that convert wave energy into electrical energy are directly exposed to the marine environment, and consequently to corrosion and deterioration, therefore there is a need to protect these parts or that they are made of materials resistant to the marine environment, which will make their implementation and maintenance more expensive.
En conclusión, este dispositivo presenta los inconvenientes de solo poder transformar en energía eléctrica el movimiento vertical de las olas, de tener, con el fin de maximizar la producción de energía, que diseñar y fabricar tubos del mecanismo base de diferente longitud, y por último de tener que estar constituido por materiales, incluso magnéticos, protegidos o resistentes a la corrosión marina.In conclusion, this device presents the drawbacks of only being able to transform the vertical movement of the waves into electrical energy, of having, in order to maximize energy production, to design and manufacture base mechanism tubes of different lengths, and finally of having to be made of materials, even magnetic, protected or resistant to marine corrosion.
De los antecedentes de la invención analizados en este apartado se deduce que los dos principales inconvenientes que tienen todos los dispositivos de estas patentes son:From the background to the invention analyzed in this section, it can be deduced that the two main drawbacks of all the devices in these patents are:
• Exclusivamente transforman en energía eléctrica el movimiento vertical ondulante de las olas durante su desplazamiento, tanto independientemente de la dirección de la que procedan, patente US 7,298,054 "WAVE ENERGY CONVERSION SYSTEMS, como cuando su procedencia tiene que ser en una sola dirección, patentes ES 2377656 "DISPOSITIVO PARA GENERAR ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DE PEQUEÑOS MOVIMIENTOS" y US 8,102,065 "WAVE ENERGY CONVERTER", o el movimiento horizontal del desplazamiento de las olas independientemente de la dirección de la que procedan, patente "US 4,492,875 "WAVE POWERED BUOY GENERADOR". Es decir, ninguno de los generadores de estas patentes aprovecha conjuntamente la energía contenida en el movimiento vertical y horizontal de las olas durante su desplazamiento, y en algunos casos para poder captar energía es necesario que este movimiento de las olas proceda de una única determinada dirección.• They exclusively transform the undulating vertical movement of the waves into electrical energy during their displacement, both regardless of the direction from which they come, patent US 7,298,054 "WAVE ENERGY CONVERSION SYSTEMS", and when their origin has to be in only one direction, patents ES 2377656 "DEVICE TO GENERATE ELECTRICAL ENERGY FROM SMALL MOVEMENTS" and US 8,102,065 "WAVE ENERGY CONVERTER", or the horizontal movement of the displacement of waves regardless of the direction from which they come, patent "US 4,492,875 "WAVE POWERED BUOY GENERATOR" . In other words, none of the generators in these patents jointly uses the energy contained in the vertical and horizontal movement of the waves during their displacement, and in some cases, in order to capture energy, this movement of the waves must come from a single certain direction. .
• Con el fín de maximizar la producción de energía es necesario diseñar tubos con diferentes longitudes, como en las patentes ES 2 377 656 "DISPOSITIVO PARA GENERAR ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DE PEQUEÑOS MOVIMIENTOS" y US 7,298,054 "WAVE ENERGY CONVERSION SYSTEMS", o controlar amplitudes y frecuencias de oscilación de péndulos, como en la patente US 8,102,065 "WAVE ENERGY CONVERTER", encareciendo el precio de todos estos dispositivos.• In order to maximize energy production, it is necessary to design tubes with different lengths, as in patents ES 2 377 656 "DEVICE TO GENERATE ELECTRICAL ENERGY FROM SMALL MOVEMENTS" and US 7,298,054 "WAVE ENERGY CONVERSION SYSTEMS", or control amplitudes and frequencies of oscillation of pendulums, as in US patent 8,102,065 "WAVE ENERGY CONVERTER", making the price of all these devices more expensive.
Explicación de la invenciónExplanation of the invention
El dispositivo de la invención es un generador eléctrico lineal, no rotativo, a partir de movimiento pendular en cualquier dirección que resuelve totalmente los dos inconvenientes anteriormente detectados en el estudio de los "Antecedentes de la Invención", el primer inconveniente lo resuelve, en una primera realización de la invención, transformando en energía eléctrica la energía contenida en el movimiento conjunto horizontal y vertical de las olas durante su desplazamiento, independientemente de la dirección y sentido de su procedencia, mediante la conversión del desplazamiento que produce el movimiento de las olas en el péndulo de la invención, al interponerse a su paso, en el movimiento lineal armónico simple del conjunto formado por el eje de salida de una doble articulación con un émbolo o pistón instalado en su extremo libre móvil, un muelle, atravesado por el anterior eje, y un imán, que puede ser un solo imán cilíndrico o una columna de imanes de disco pero de la misma altura, adherido en la base de la cabeza de dicho émbolo, de forma que este imán oscila longitudinalmente en el interior de par de bobinas conectadas en serie, y en consecuencia este desplazamiento periódico origina la variación con respecto al tiempo de la intensidad del flujo 0 de campo magnético del imán a través del área circular encerrada por las bobinas, dando lugar a la aparición de una corriente inducida en el bobinado de dichos solenoides de acuerdo con la leyes de inducción electromagnética de Faraday y Lenz, por lo que este caso de producción de energía eléctrica también corresponde a la primera forma de producir la variación con el tiempo de la intensidad del flujo 0 de un campo magnético a través del área bordeada por un circuito.The device of the invention is a linear, non-rotating electric generator, based on a pendulum movement in any direction that totally solves the two drawbacks previously detected in the study of the "Background of the Invention", the first drawback is solved, in one first embodiment of the invention, transforming the energy contained in the joint horizontal and vertical movement of the waves during their displacement into electrical energy, regardless of the direction and sense of their origin, by converting the displacement produced by the movement of the waves into the pendulum of the invention, when interposed in its path, in the simple harmonic linear movement of the assembly formed by the output shaft of a double joint with a plunger or piston installed in its mobile free end, a spring, traversed by the previous shaft , and a magnet, which can be a single cylindrical magnet or a column of disc magnets but of the same height, attached to the base of the head of said plunger, so that this magnet oscillates longitudinally inside the pair of coils connected in series, and consequently this periodic displacement causes the variation with respect to time of the intensity of the flux 0 of the magnetic field of the magnet through the circular area enclosed by the coils, giving rise to the appearance of an induced current in the winding of said solenoids in accordance with the laws of electromagnetic induction of Faraday and Lenz, so this case of production of electrical energy also corresponds to the first way of producing the variation with time of the intensity of the flux 0 of a magnetic field at through the area bordered by a circuit.
En otra realización de la presente invención como aparato para hacer deporte se transforma también en energía eléctrica la energía desarrollada por las personas durante su práctica deportiva.In another embodiment of the present invention, as an apparatus for playing sports, the energy developed by people during their sports practice is also transformed into electrical energy.
Y otra realización de la presente invención transforma indirectamente en energía eléctrica las fuerza de inercia que originan los movimientos de oscilación debidos, al empuje de las olas y/o el viento, también independientemente de la dirección y sentido de su procedencia, sobre la boya o embarcación donde esté situada sin contacto con el agua ésta realización de la invención.And another embodiment of the present invention indirectly transforms into electrical energy the forces of inertia that originate the oscillation movements due to the push of the waves and/or the wind, also independently of the direction and sense of their origin, on the buoy or vessel where this embodiment of the invention is located without contact with the water.
Una vez determinada la amplitud y período de oscilación específicos del medio del que cada una de éstas realizaciones pretenda la obtención de energía, el segundo problema de maximizar la producción de energía se resuelve adaptando los dos parámetros anteriores a las nuevas características del medio mediante únicamente la sustitución del muelle de la presente invención. Once the specific oscillation amplitude and period of the medium from which each of these embodiments intends to obtain energy has been determined, the second problem of maximizing energy production is solved by adapting the two previous parameters to the new characteristics of the medium by means of only the replacement of the spring of the present invention.
Para captar la energía el dispositivo de la invención tiene un péndulo en el que en su extremo libre se instalan captadores intercambiables de energía de diferentes formas y dimensiones dependiendo del medio de donde ésta energía se pretenda obtener, pudiendo obtener la energía, como se ha mencionado anteriormente, tanto directamente por el desplazamiento originado en el péndulo sumergido en el agua al interponerse al paso secuencial de las olas, utilizando por ejemplo, un captador cruciforme, y por el desplazamiento originado voluntariamente en el péndulo por las personas durante su práctica deportiva, siendo el captador, por ejemplo, en este caso asas para introducir las manos o los pies, como indirectamente aprovechando las fuerza de inercia que originan los movimientos de oscilación debidos al empuje de las olas y/o del viento sobre la boya o embarcación donde esté situada otra realización de la presente invención, pudiendo ser en este caso el captador una esfera.To capture energy, the device of the invention has a pendulum in which interchangeable energy collectors of different shapes and dimensions are installed at its free end depending on the medium from which this energy is to be obtained, being able to obtain energy, as mentioned previously, both directly due to the movement caused by the pendulum submerged in the water when intervening with the sequential passage of the waves, using, for example, a cruciform sensor, and by the movement caused voluntarily in the pendulum by people during their sports practice, being the collector, for example, in this case handles to introduce the hands or feet, as well as indirectly taking advantage of the inertial forces that cause the oscillation movements due to the thrust of the waves and/or the wind on the buoy or vessel where it is located another embodiment of the present invention, in which case the sensor can be a sphere.
El otro extremo fijo de este péndulo está unido a la parte inferior de la superficie de una esfera que puede girar en el interior del hueco esférico sin casquetes practicado en la carcasa de una rótula esférica para tal fin, teniendo ésta carcasa dos partes para poder introducir la esfera en su interior y evitar sus desplazamientos radiales, siendo, por tanto, esta rótula esférica, constituida por su esfera y carcasa, el mecanismo de conversión del movimiento de desplazamiento lateral en cualquier dirección del péndulo, causado tanto por las fuerzas directa o indirectamente aplicadas sobre él, en el giro de la anterior esfera alrededor de cualquier eje que pase por su centro.The other fixed end of this pendulum is attached to the lower part of the surface of a sphere that can rotate inside the spherical hole without caps made in the casing of a spherical joint for this purpose, this casing having two parts to be able to introduce the sphere inside and avoid its radial displacements, being, therefore, this spherical joint, constituted by its sphere and casing, the conversion mechanism of the lateral displacement movement in any direction of the pendulum, caused both by the forces directly or indirectly applied to it, in the rotation of the previous sphere around any axis that passes through its center.
De otro punto de la superficie de la esfera diametralmente opuesto al de su unión con el péndulo, sale el eje de entrada de una doble articulación cuyo eje de salida atraviesa el agujero central pasante de una cubierta, formada por una plataforma y un cilindro central, estando ésta cubierta sostenida por dos columnas con brida unidas a la cara superior de la carcasa de la rótula esférica, siendo el giro de esta esfera transmitido por la doble articulación a su eje de salida como un movimiento lineal oscilatorio perpendicular al plano de las caras de la plataforma de la cubierta de la presente invención, al ser guiado, en un principio, solo por un cojinete autolubricado o sintético instalado en el agujero central pasante de dicha cubierta, estando, inicialmente, este movimiento limitado por el choque o impacto del eje del péndulo con algún punto del borde de la apertura circular de la cara inferior de la carcasa que posibilita la salida de una parte de la esfera para su unión con el extremo fijo del eje del péndulo, por lo que, inicialmente, la amplitud máxima de este movimiento lineal oscilatorio es igual al radio de la esfera, situación en la cual el péndulo es perpendicular al plano de las caras de la carcasa de la rótula esférica o de la plataforma de la cubierta, por ser siempre estos planos paralelos, menos el anterior radio multiplicado por el seno del ángulo complementario al del ángulo agudo formado por el vector normal al plano de las caras de la carcasa o de la plataforma de la cubierta con el radio de situación del punto de unión de la superficie de la esfera con el eje de entrada de la doble articulación cuando el desplazamiento lateral del péndulo es máximo. situación que se produce al contactar el eje del péndulo con algún punto del borde de la apertura circular de la cara inferior de la carcasa que posibilita la salida de una parte de la esfera para su unión o conexión con el extremo fijo del eje del péndulo.From another point on the surface of the sphere diametrically opposite to that of its union with the pendulum, the input axis of a double joint comes out whose output axis crosses the central through hole of a cover, formed by a platform and a central cylinder, this cover being supported by two flanged columns attached to the upper face of the spherical ball joint casing, the rotation of this sphere being transmitted by the double articulation to its output axis as a linear oscillating movement perpendicular to the plane of the faces of the platform of the cover of the present invention, being guided, initially, only by a self-lubricating or synthetic bearing installed in the central through hole of said cover, this movement being initially limited by the shock or impact of the axis of the pendulum with some point on the edge of the circular opening on the underside of the casing that allows a part of the sphere to exit for its union with the fixed end of the pendulum axis, therefore, initially, the maximum amplitude of this Oscillating linear movement is equal to the radius of the sphere, a situation in which the pendulum is perpendicular to the plane of the faces of the casing of the spherical joint or of the cover platform, since these planes are always parallel, minus the previous radius. multiplied by the sine of the angle complementary to that of the acute angle formed by the normal vector to the plane of the faces of the casing or of the roof platform with the radius of the location of the point of union of the surface of the sphere with the axis of entry of the double joint when the lateral displacement of the pendulum is maximum. situation that occurs when the pendulum axis comes into contact with some point on the edge of the circular opening on the underside of the casing that allows a part of the sphere to come out for its union or connection with the fixed end of the pendulum axis.
Ahora para transformar el anterior movimiento lineal oscilatorio en un movimiento lineal oscilatorio periódico al que sea posible controlar su amplitud y período de oscilación sin la necesidad de variar las dimensiones geométricas del dispositivo de la invención, es necesario añadir a ésta invención un muelle que tenga su extremo inferior como tope un escalón del agujero central pasante de la cubierta, siendo el tope de su extremo superior el hueco cilíndrico interior de la falda del émbolo instalado en el extremo libre del eje de salida móvil de la doble articulación, eje que está ubicado en el interior del muelle con el fin de centrar y guiar sus deformaciones. Así, una vez que el péndulo este en su máximo desplazamiento lateral en cualquier dirección y las fuerzas exteriores directa o indirectamente aplicadas sobre él hayan cesado o disminuido, en el caso en que la energía se obtenga del paso periódico de las olas, el muelle es calculado para ser capaz de llevar al péndulo a su posición inicial en un intervalo de tiempo menor o igual al del paso de la siguiente ola procedente de cualquier dirección, y en el caso de que la energía se obtenga de las fuerza de inercia que originan los movimientos de oscilación debidos al empuje de las olas y/o del viento sobre la boya o embarcación donde esté situada sin contacto con el agua otra realización de la presente invención, el muelle se calcula para ser capaz de llevar al péndulo desde un punto de máximo desplazamiento hasta el punto contrario también de máximo desplazamiento en un intervalo de tiempo menor o igual al del cambio de sentido de las fuerzas de inercia debido al cambio de sentido de oscilación de la boya o embarcación.Now, in order to transform the previous oscillating linear movement into a periodic oscillating linear movement whose amplitude and period of oscillation can be controlled without the need to vary the geometric dimensions of the device of the invention, it is necessary to add to this invention a spring that has its lower end as stop a step of the central through hole of the cover, being the stop of its upper end the inner cylindrical hole of the skirt of the piston installed in the free end of the mobile output shaft of the double joint, shaft that is located in inside the spring in order to center and guide its deformations. Thus, once the pendulum is at its maximum lateral displacement in any direction and the external forces directly or indirectly applied to it have ceased or decreased, in the case in which the energy is obtained from the periodic passage of the waves, the spring is calculated to be able to bring the pendulum to its initial position in a time interval less than or equal to the passage of the next wave coming from any direction, and in the event that the energy is obtained from the inertial forces that originate the oscillation movements due to the push of the waves and/or the wind on the buoy or vessel where it is located without contact with the water, another embodiment of the present invention, the spring is calculated to be able to carry the pendulum from a point of maximum displacement to the opposite point also of maximum displacement in a time interval less than or equal to the change in direction of the inertial forces due to the change in direction of oscillation of the buoy or vessel.
Por tanto, la conexión o unión de la esfera de la rótula esférica con la doble articulación, y el guiado, en un principio, solo del cojinete autolubricado o sintético transforman el giro de la esfera provocado por el desplazamiento del péndulo, en el movimiento oscilatorio del eje de salida, de su émbolo e imán, que puede ser un solo imán cilíndrico o una columna de imanes de disco pero de la misma altura, adherido en la base de la cabeza de dicho émbolo, siendo este movimiento perpendicular al plano de las caras de la plataforma de la cubierta o de la carcasa de la presente invención, y al añadir el muelle mediante sus deformaciones guiadas, por el eje de salida de al doble articulación, transforma el anterior movimiento oscilatorio en un movimiento armónico simple respecto al punto inicial o de equilibrio estable del péndulo, que se produce cuando su eje es perpendicular al plano de las caras de la carcasa de la rótula esférica o de la plataforma de la cubierta de la presente invención, situación en la que el muelle está totalmente extendido con su máxima elongación. Therefore, the connection or union of the sphere of the spherical joint with the double joint, and the guiding, initially, only of the self-lubricated or synthetic bearing transform the rotation of the sphere caused by the displacement of the pendulum, in the oscillatory movement output shaft, its plunger and magnet, which can be a single cylindrical magnet or a column of disc magnets but of the same height, attached to the base of the head of said plunger, this movement being perpendicular to the plane of the faces of the platform of the cover or of the casing of the present invention, and by adding the spring through its guided deformations, by the output axis of the double articulation, it transforms the previous oscillatory movement into a simple harmonic movement with respect to the initial point or stable equilibrium of the pendulum, which occurs when its axis is perpendicular to the plane of the faces of the casing of the spherical joint or of the platform of the cover of the present invention, a situation in which the spring is fully extended with its maximum elongation.
En consecuencia, ahora este movimiento armónico simple tiene una amplitud de oscilación igual radio de la esfera, situación en la que el muelle está totalmente extendido con su máxima elongación y el péndulo es perpendicular al plano de las caras de las carcasa de la rótula esférica, menos este radio multiplicado por el seno del ángulo complementario al del ángulo agudo formado por el vector normal al plano de las caras de la carcasa o de la plataforma de la cubierta con el radio de situación del punto de unión de la superficie de la esfera con el eje de entrada de la doble articulación, situación en la que el muelle está totalmente contraído y que corresponde al máximo desplazamiento lateral del péndulo, valor calculado entre otros requisitos para evitar de esta manera los posibles impactos del eje del péndulo con algún punto del borde de la apertura circular de la cara inferior de la carcasa que posibilita la salida de una parte de la esfera para su unión con el extremo fijo del eje del péndulo. Y además de controlar la amplitud de oscilación de este movimiento periódico mediante las características físicas de este muelle, también ahora, se controla su periodo al ser inversamente proporcional a la constante elástica del muelle.Consequently, now this simple harmonic motion has an oscillation amplitude equal to the radius of the sphere, a situation in which the spring is fully extended with its maximum elongation and the pendulum is perpendicular to the plane of the faces of the spherical joint casing, minus this radius multiplied by the sine of the angle complementary to that of the acute angle formed by the normal vector to the plane of the faces of the casing or of the deck platform with the radius of the location of the point of union of the surface of the sphere with the input axis of the double articulation, a situation in which the spring is fully contracted and that corresponds to the maximum lateral displacement of the pendulum, a value calculated among other requirements to avoid in this way possible impacts of the pendulum axis with any point on the edge of the circular opening of the lower face of the casing that allows the exit of a part of the sphere for its union with the fixed end of the pendulum axis. And in addition to controlling the oscillation amplitude of this periodic movement by means of the physical characteristics of this spring, also now, its period is controlled as it is inversely proportional to the elastic constant of the spring.
Para la producción de energía eléctrica la presente invención comprende dos solenoides conectados en serie montado uno encima del otro y un imán, que puede ser un solo imán cilíndrico o una columna de imanes de disco pero de la misma altura, siendo la altura de estos tres elementos igual a la de amplitud del movimiento periódico del dispositivo de la invención, de forma que el conjunto formado por el eje de salida de la doble articulación, por el émbolo instado en su extremo libre móvil, por el muelle y por el imán adherido a la base de la cabeza del émbolo oscila longitudinalmente en el interior de los dos solenoides.For the production of electrical energy, the present invention comprises two solenoids connected in series mounted one above the other and a magnet, which can be a single cylindrical magnet or a column of disc magnets but of the same height, the height of these three being elements equal to the amplitude of the periodic movement of the device of the invention, so that the assembly formed by the output shaft of the double articulation, by the plunger installed in its mobile free end, by the spring and by the magnet attached to the base of the plunger head oscillates longitudinally inside the two solenoids.
Si resulta conveniente el primer solenoide puede estar formado por un carrete de material plástico sintético con un área circular adecuada para guiar sin fricción la oscilación periódica longitudinal del émbolo del extremo libre del eje de salida de la 5 doble articulación, al igual que con el mismo fin el orificio del agujero central pasante de la cubierta de la invención donde entra y sale el émbolo durante su movimiento oscilatorio puede tener desde su escalón hasta su salida otro cojinete autolubricado o sintético.If convenient, the first solenoid can be formed by a spool of synthetic plastic material with a suitable circular area to guide without friction the longitudinal periodic oscillation of the plunger of the free end of the output shaft of the double joint, as with the same Finally, the hole in the central through hole of the cover of the invention where the plunger enters and exits during its oscillating movement may have another self-lubricating or synthetic bearing from its step to its exit.
Este primer solenoide, como se ha mencionado anteriormente, tiene una altura igual a la amplitud del movimiento periódico del dispositivo de la invención, estando su base inferior unida a la cara superior del cilindro central de la cubierta, y su base superior unida a la base inferior del segundo solenoide al estar situado encima de este primer solenoide.This first solenoid, as previously mentioned, has a height equal to the amplitude of the periodic movement of the device of the invention, its lower base being attached to the upper face of the central cylinder of the cover, and its upper base attached to the base. bottom of the second solenoid by being located above this first solenoid.
En función de la diferencia de área entre la cabeza del émbolo y el imán, aunque se pretenda que el área circular del imán sea lo más próxima posible a la de la base de la cabeza del émbolo donde está adherido, al ser la tensión inducida inversamente proporción al área del solenoide que atraviesa un imán, el segundo solenoide tiene un área normalmente menor al del primer solenoide, ya que por su interior solo oscila longitudinalmente con el juego adecuado el imán, pudiendo ser el carrete de este segundo solenoide de un plástico normal de carrete de solenoide, no sintético, pero con la misma altura o longitud que la del primer solenoide.Depending on the difference in area between the head of the piston and the magnet, although it is intended that the circular area of the magnet be as close as possible to that of the base of the head of the piston where it is attached, since the voltage is inversely induced Proportion to the area of the solenoid that passes through a magnet, the second solenoid has an area normally smaller than that of the first solenoid, since the magnet oscillates longitudinally inside it only with the proper play, and the spool of this second solenoid can be made of normal plastic of solenoid spool, not synthetic, but with the same height or length as that of the first solenoid.
Según el dispositivo de la invención, cuando el imán está en su posición más alta en el interior del segundo solenoide y en consecuencia el péndulo está en su posición inicial de equilibrio perpendicular al plano de las caras de la carcasa de la rótula esférica o de la plataforma de la cubierta, al desplazarse el péndulo desde esta posición inicial en cualquier dirección por las fuerzas directa o indirectamente aplicadas sobre él, este movimiento provoca el correspondiente giro de la esfera de la rótula esférica alrededor de cualquier eje que pase su centro, dando lugar al descenso del eje de entrada de la doble articulación a lo largo de cualquier meridiano de la superficie de la esfera, provocando en consecuencia el descenso, hacia el polo norte de la esfera perpendicularmente al plano de las caras de la plataforma de la cubierta, del eje de salida de la doble articulación que lleva consigo el émbolo o pistón con el imán adherido a la base de su cabeza, comprimiendo el émbolo al muelle al estar apoyado o unido en el interior del hueco cilíndrico de su falda, de forma que este conjunto de elementos pasa durante su descenso por el orificio circular central de la base inferior del segundo solenoide y va entrando por el orificio circular central de la base superior del primer solenoide hasta que muelle alcance su máxima contracción sobre el escalón del orificio del émbolo del agujero central pasante de la cubierta, situación en la que el conjunto anterior ha descendido la amplitud del movimiento lineal periódico del dispositivo de la invención, el imán está totalmente introducido en el interior del primer solenoide y el péndulo ha llegado hasta su máximo desplazamiento permitido en cualquier dirección desde su posición inicial pero sin chocar o impactar su eje con ningún punto del borde de la apertura circular de la cara inferior de la carcasa que posibilita la salida de una parte de la esfera para su unión con el extremo fijo del eje del péndulo.According to the device of the invention, when the magnet is in its highest position inside the second solenoid and consequently the pendulum is in its initial position of equilibrium perpendicular to the plane of the faces of the casing of the ball joint or of the cover platform, when the pendulum moves from this initial position in any direction due to the forces directly or indirectly applied to it, this movement causes the corresponding rotation of the sphere of the spherical joint around any axis that passes its center, giving rise to the descent of the input axis of the double joint along any meridian of the surface of the sphere, consequently causing the descent, towards the north pole of the sphere perpendicular to the plane of the faces of the deck platform, of the output shaft of the double articulation that carries the plunger or piston with the magnet attached to the base of its head, compressing the plunger to the spring by being supported or attached inside the cylindrical hole of its skirt, so that this set of elements passes during its descent through the central circular hole of the lower base of the second solenoid and enters through the central circular hole of the upper base of the first solenoid until the spring reaches its maximum contraction on the step of the hole of the plunger of the hole through the cover, a situation in which the previous set has decreased the amplitude of the periodic linear movement of the device of the invention, the magnet is completely inserted inside the first solenoid and the pendulum has reached its maximum allowed displacement at any time. direction from its initial position but without colliding or impacting its axis with any point on the edge of the circular opening on the underside of the casing that allows the exit of a part of the sphere for its union with the fixed end of the pendulum axis.
Posteriormente cuando las fuerzas aplicadas al péndulo sean menores que la fuerza de restitución del muelle, antes de pasar la siguiente ola o producirse el cambio de sentido de la oscilación de la boya o embarcación en la que está situada la invención sin contacto con el agua, el muelle, con su extremo inferior apoyado en el escalón del orificio del émbolo del agujero central pasante de la cubierta, se empieza a extender llevando consigo en su desplazamiento al émbolo al estar su extremo superior apoyado o unido a su falda, al eje de salida de la doble articulación y al imán adherido en la cabeza del émbolo, por lo que el eje de salida a través de la doble articulación tira hacia arriba de su eje de entrada provocando el giro de la esfera, de forma que el imán va asciendo pasando por el orificio circular central de la base superior del primer solenoide y entrando por el orificio circular central de la base inferior del segundo solenoide hasta que el muelle haya alcanzado su máxima elongación, y el émbolo con el imán, el eje de salida, el eje de entrada y en consecuencia la doble articulación han ascendido la longitud de la amplitud del movimiento lineal periódico de la presente invención, situación en la que el péndulo, el eje de entrada, salida, y por tanto la doble articulación están alineados perpendicularmente al plano de las caras de la plataforma de la cubierta, estando por la tanto el péndulo en su posición inicial o de equilibrio, y el imán totalmente introducido en el interior del segundo solenoide, repitiéndose todo este ciclo al llegar la siguiente ola o al cambiar el sentido de oscilación de la boya o embarcación donde está situado sin contacto con el agua el dispositivo de la presente invención.Subsequently, when the forces applied to the pendulum are less than the restorative force of the spring, before the next wave passes or the change of direction of the oscillation of the buoy or vessel in which the invention is located without contact with the water occurs, The spring, with its lower end resting on the step of the plunger hole in the central through-hole of the cover, begins to extend, taking with it the plunger in its displacement as its upper end rests on or is attached to its skirt, to the output shaft. of the double articulation and to the magnet attached to the head of the plunger, so that the output shaft through the double articulation pulls up its input shaft, causing the sphere to rotate, so that the magnet ascends passing through the central circular hole of the upper base of the first solenoid and entering through the central circular hole of the lower base of the second solenoid until the spring has reached its maximum elongation, and the piston with the magnet, the output shaft, the shaft The input and consequently the double articulation have increased the length of the amplitude of the periodic linear movement of the present invention, a situation in which the pendulum, the input and output axis, and therefore the double articulation are aligned perpendicular to the plane of the faces of the deck platform, thus being the pendulum in its initial or equilibrium position, and the magnet completely inserted inside the second solenoid, repeating this entire cycle when the next wave arrives or when the direction of movement changes. oscillation of the buoy or boat where the device of the present invention is located without contact with the water.
De aquí se deduce la necesidad de tener siempre dos bobinas o solenoides independientemente del área transversal sus carretes, ya que en el caso de que el área del émbolo y del imán adherido a su base sean aproximadamente igual, solo es necesario un carrete con una altura o longitud igual al doble de la amplitud del movimiento lineal periódico del dispositivo de la invención pero con dos bobinados conectados en serie, para que el imán recorra totalmente cada uno de estos dos bobinados, de forma que al estar el muelle totalmente comprimido la longitud del imán, que puede ser un solo imán cilíndrico o una columna de imanes de disco, se extiende desde el extremo inferior hasta el final del primer bobinado distancia que corresponde con mitad de este único carrete, y cuando el muelle está totalmente extendido la longitud del imán se extiende desde el extremo inferior hasta el final del segundo bobinado distancia que corresponde con la segunda mitad de este único carrete, en consecuencia al ser dos bobinados conectados en serie pero compartiendo el mismo carrete, el imán adherido a la base de la cabeza del émbolo recorre cada uno de ellos en su totalidad aprovechando la totalidad de la energía que se obtiene cuando un imán recorre de una lado a otro el interior de la longitud total de una bobina, cosa que no ocurriría si solo hubiera un único bobinado a lo largo de todo este doble carrete.From this follows the need to always have two coils or solenoids regardless of the cross-sectional area of their reels, since in the event that the area of the plunger and the magnet attached to its base are approximately equal, only one reel with a height or length equal to twice the amplitude of the periodic linear movement of the device of the invention but with two windings connected in series, so that the magnet completely travels through each of these two windings, so that when the spring is fully compressed the length of the magnet, which may be a single cylindrical magnet or a column of disc magnets, extends from the bottom end to the end of the first winding a distance corresponding to half of this single spool, and when the spring is fully extended the length of the magnet it extends from the lower end to the end of the second winding, the distance that corresponds to the second half of this single reel, consequently, since two windings are connected in series but sharing the same reel, the magnet attached to the base of the plunger head runs through each of them in its entirety, taking advantage of the totality of the energy that is obtained when a magnet travels from one side to the other inside the entire length of a coil, which would not happen if there was only a single winding along the length of the coil. all this double reel.
Como las fuerzas oscilantes exteriores aplicadas sobre el péndulo del dispositivo de la invención tienen un determinado periodo, es decir se reinicializan o vuelven a alcanzar sus valores máximos o mínimos cada intervalo de tiempo igual a su periodo, y por tanto pasan de un valor mínimo a un valor máximo o viceversa cada medio periodo, por lo que en el caso en que la energía se obtenga del paso periódico de las olas, mientras las fuerzas exteriores aumentan en medio período desde su valor nulo o mínimo hasta alcanzar su valor máximo el muelle de la presente invención se comprime de forma que el péndulo pasa desde su posición inicial de equilibrio hasta su posición de máximo desplazamiento, y durante el siguiente medio periodo, mientras las fuerzas exteriores disminuyen hasta alcanzar sus valores mínimos o nulos, el muelle se extiende hasta su máxima elongación para restituir al péndulo a su posición inicial antes de la llegada de la próxima ola procedente de cualquier dirección, en consecuencia como máximo cada medio periodo el imán desciende desde el segundo solenoide superior hasta el primer solenoide inferior al contraerse al máximo el muelle y durante también como máximo el siguiente medio período el imán asciende desde el primer solenoide inferior hasta el segundo solenoide superior al extenderse totalmente el muelle, y en el caso en que la energía se obtenga de las fuerza de inercia que se originan en los movimientos de oscilación debidos al empuje de las olas y/o del viento sobre la boya o embarcación donde esté situada sin contacto con el agua otra realización de la presente invención, inicialmente mientras las fuerzas de inercia tienen un determinado sentido el muelle se comprime de forma que el péndulo pasa desde su posición inicial de equilibrio hasta una posición de máximo desplazamiento en una determinada dirección y sentido, y ya posteriormente cada medio periodo en el que las fuerzas de inercia tienen el mismo sentido el muelle pasa desde su máxima contracción estando el péndulo en la anterior posición de máximo desplazamiento en una determinada dirección y sentido hasta otra máxima contracción pero estando ahora el péndulo en una posición también de máximo deslizamiento pero en el sentido contario al anterior, pasando el muelle por su máxima elongación en la que el péndulo pasa por su posición inicial de equilibrio, de donde se deduce que cada medio periodo el imán asciende desde el primer solenoide inferior hasta el segundo solenoide superior al extenderse el muelle, y seguidamente desciende desde el segundo solenoide superior hasta el primer solenoide inferior al contraerse de nuevo el muelle, y durante el siguiente medio período, al cambiar el sentido de las fuerzas de inercia este ciclo se repite pero en sentido contrario, pudiendo ocurrir, en este caso en que desplazamiento del péndulo es debido a la acción de las fuerzas de inercia, que de los resultados de los cálculos se obtenga que la constante elástica del muelle es aproximadamente nula, es decir, que no es necesaria la implementación de ningún muelle.Since the external oscillating forces applied to the pendulum of the device of the invention have a certain period, that is to say, they reset or return to reach their maximum or minimum values every time interval equal to their period, and therefore they go from a minimum value to a maximum value or vice versa every half period, so that in the event that the energy is obtained from the periodic passage of the waves, while the external forces increase in half a period from their zero or minimum value to their maximum value, the spring The present invention is compressed in such a way that the pendulum passes from its initial equilibrium position to its position of maximum displacement, and during the following half period, while the external forces decrease until they reach their minimum or zero values, the spring extends to its maximum elongation to return the pendulum to its initial position before the arrival of the next wave coming from any direction, consequently, at most every half period, the magnet descends from the second upper solenoid to the first lower solenoid when the spring is fully contracted and for also at most the next half period the magnet rises from the first lower solenoid to the second upper solenoid when the dock is fully extended, and in the event that the energy is obtained from the inertia forces that originate in the oscillation movements due to the thrust of the waves and/or the wind on the buoy or vessel where another embodiment of the present invention is located without contact with the water, initially while the inertia forces have a certain direction the spring is compressed so that the pendulum passes from its initial equilibrium position to a position of maximum displacement in a certain direction and direction, and subsequently every half period in which the inertia forces have the same direction, the spring passes from its maximum contraction with the pendulum in the previous position of maximum displacement in a certain direction and sense to another maximum contraction but being now the pendulum in a position of maximum slip but in the opposite direction to the previous one, the spring passing through its maximum elongation in which the pendulum passes through its initial equilibrium position, from which it follows that every half period the magnet ascends from the first lower solenoid to the second upper solenoid as the spring extends, then down from the second upper solenoid to the first lower solenoid as the spring contracts again, and over the next half period as the direction of inertia forces changes this cycle is repeated but in the opposite direction, and it may occur, in this case in which the displacement of the pendulum is due to the action of the forces of inertia, that from the results of the calculations it may be obtained that the elastic constant of the spring is approximately zero, that is, it is not necessary to implement any spring.
Resumiendo, en el caso en que la energía se obtenga del paso periódico de las olas, desde que pasa una ola hasta el paso de la siguiente el imán pasa del segundo al primer solenoide y vuelve al segundo solenoide, y en el caso que la energía se obtenga de las fuerza de inercia que se originan en los movimientos de oscilación debidos al empuje de las olas y/o del viento sobre la boya o embarcación donde esté situada sin contacto con el agua otra realización de la presente invención, haya o no muelle cada vez que se produce un cambio de sentido de la fuerzas de inercia, cada medio periodo, el imán pasa del primer al segundo solenoide y vuelve al primer solenoide.Summarizing, in the case in which the energy is obtained from the periodic passage of the waves, from the moment one wave passes until the next one passes, the magnet passes from the second to the first solenoid and returns to the second solenoid, and in the case that the energy is obtained from the forces of inertia that originate from the oscillation movements due to the thrust of the waves and/or the wind on the buoy or vessel where another embodiment of the present invention is located without contact with the water, whether or not there is a dock each time there is a change of direction of the inertia forces, every half period, the magnet passes from the first to the second solenoid and returns to the first solenoid.
De todo lo anterior se deduce que dependiendo de la cantidad de máxima energía que se pueda producir y del medio de donde se pretenda obtener se procederá a la determinación de la amplitud y frecuencia de oscilación de movimiento periódico del medio, parámetros que permiten realizar los cálculos de las características físicas del muelle de la invención, y también determinar las dimensiones del resto de componentes de cualquiera de las realizaciones de la presenta invención, por lo que para conseguir el segundo objetivo de maximizar la producción de energía solo es preciso cambiar el muelle del dispositivo de la presente invención, mediante el desmontaje y posterior montaje del émbolo del eje de salida de la doble articulación, para adaptar sus parámetros a las nuevas características del medio del que se está obteniendo la energía, sin tener que fabricar tubos de diferentes longitudes, ni sistemas de control de la amplitud y frecuencia de péndulos que precisan de sensores, actuadores y controladores que precisan de alimentación externa.From all of the above, it can be deduced that depending on the amount of maximum energy that can be produced and the medium from which it is intended to be obtained, the amplitude and frequency of oscillation of periodic movement of the medium will be determined, parameters that allow calculations to be made. of the physical characteristics of the spring of the invention, and also determine the dimensions of the rest of the components of any of the embodiments of the present invention, so that in order to achieve the second objective of maximizing energy production, it is only necessary to change the spring of the device of the present invention, by means of the disassembly and subsequent assembly of the plunger of the output shaft of the double joint, to adapt its parameters to the new characteristics of the medium from which the energy is being obtained, without having to manufacture tubes of different lengths, nor control systems of the amplitude and frequency of pendulums that require sensors, actuators and controllers that require external power.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, a set of drawings is attached as an integral part of said description, where, with an illustrative and non-limiting nature, what has been represented has been following:
Figuras 1A y 1B.- La Figura 1A muestra en perspectiva el péndulo (2) con sus dos componentes, eje o tubo hueco (3) y captador intercambiable de energía (5), desmontados y la Figura 1B muestra también en perspectiva los dos componentes del péndulo (2) montados, mostrando ambas figuras dos tipos diferentes de captadores intercambiables de energía (5), uno cruciforme y otro esférico. Figures 1A and 1B.- Figure 1A shows the pendulum (2) in perspective with its two components, shaft or hollow tube (3) and interchangeable energy collector (5), disassembled and Figure 1B also shows the two components in perspective of the pendulum (2) mounted, both figures showing two different types of interchangeable energy collectors (5), one cruciform and the other spherical.
Figura 2.- Muestra la vista en perspectiva explosionada de la rótula esférica (6) donde se observa los dos componentes que comprende, la esfera (7) y la carcasa (10), con sus dos partes la carcasa inferior (12) y la superior (13), que forman el hueco esférico sin casquetes (11). Figure 2.- Shows the exploded perspective view of the spherical ball joint (6) where the two components it comprises are observed, the sphere (7) and the casing (10), with its two parts, the lower casing (12) and the top (13), which form the spherical hole without caps (11).
Figuras 3A y 3B.- Muestran en perspectiva la conexión entre el péndulo (2) y la rótula esférica (6), en la Figura 3A puede verse la vista en perspectiva del péndulo (1) unido a la esfera (7) de la rótula esférica (6), y la Figura 3B ya muestra la vista también en perspectiva del conjunto formado por la uníon del péndulo (1) con la rótula la esférica (6).Figures 3A and 3B.- Show in perspective the connection between the pendulum (2) and the ball joint (6), in Figure 3A you can see the perspective view of the pendulum (1) attached to the ball (7) of the ball joint spherical (6), and Figure 3B also shows the perspective view of the assembly formed by the union of the pendulum (1) with the spherical ball joint (6).
Figura 4.- Muestra la vista en perspectiva de las columnas (19) y sus bridas (20) que soportan la cubierta (42), junto con los Detalles A y B de la brida (20).Figure 4.- Shows the perspective view of the columns (19) and their flanges (20) that support the cover (42), together with Details A and B of the flange (20).
Figura 5A.- Muestra la vista en perspectiva explosionada del eje de entrada (25), las dos articulaciones (26) y (27) y su eje de unión (31) de la doble articulación (24).Figure 5A.- Shows the exploded perspective view of the input shaft (25), the two articulations (26) and (27) and their joint axis (31) of the double articulation (24).
Figura 5B.- Muestra la vista en perspectiva y explosionada de la segunda articulación (27) y el eje de salida (32) de la doble articulación (24), con el émbolo o pistón (35), y los elementos de unión entre el extremo libre del eje de salida (32) y el émbolo (35), Figura 5C.- Muestra la vista del Detalle A de la Figura 5B junto con una Sección B-B del alzado del émbolo (35), observándose en el Detalle A las dos ranuras (40) del bulón (39) para la instalación de los circlips exteriores o anillos exteriores de seguridad (41) para ejes.Figure 5B.- Shows the perspective and exploded view of the second articulation (27) and the output shaft (32) of the double articulation (24), with the plunger or piston (35), and the connecting elements between the free end of the output shaft (32) and the plunger (35), Figure 5C.- Shows the view of Detail A of Figure 5B together with a Section B-B of the elevation of the plunger (35), observing in Detail A the two grooves (40) of the bolt (39) for the installation of external circlips or external security rings (41) for shafts.
Figura 5D.- Muestra en perspectiva tanto la doble articulación (24) con todos sus elementos con el émbolo (35) instaldo en el extremo libre de su eje de salida (32) junto con el Detalle A de cómo se realiza la conexión entre estos dos últimos elementos (32) (35).Figure 5D.- It shows in perspective both the double articulation (24) with all its elements with the plunger (35) installed in the free end of its output shaft (32) together with Detail A of how the connection is made between these last two elements (32) (35).
Figura 6A.- Muestra la vista en perspectiva y en planta de la cubierta (42).Figure 6A.- Shows the perspective and plan view of the cover (42).
Figura 6B.- Muestra la vista en planta, una sección y una vista de detalle de la cubierta (42), donde en la vista de la Sección A-A y del Detalle B se observan la distribución y los dos escalones de su agujero cilíndrico central pasante (45) junto con el cojinete autolubricado o sintético (49).Figure 6B.- Shows the plan view, a section and a detail view of the cover (42), where in the view of Section A-A and Detail B the distribution and the two steps of its central cylindrical through hole are observed (45) together with the self-lubricating or synthetic bearing (49).
Figura 7A.- Muestra en perspectiva la disposición del dispositivo de la invención cuando péndulo (2) está en su posición inicial o de equilibrio perpendicular al plano de las caras de la carcasa (10) o de la cubierta (42), donde se observan el primer (54) ysegundo solenoide (57) y la caja eléctrica (61). Figure 7A.- Shows in perspective the arrangement of the device of the invention when the pendulum (2) is in its initial or equilibrium position perpendicular to the plane of the faces of the casing (10) or of the cover (42), where they are observed the first (54) and second solenoid (57) and the electrical box (61).
Figura 7B.- Muestra la vista en planta y su Sección A-A del dispositivo de la invención en la disposición de la Figura 7A cuando el péndulo (2) está en su posición inicial o de equilibrio, observándose que el muelle (52) está totalmente extendido y que el imán (53), que puede ser un solo imán cilíndrico o una columna de imanes de disco pero de la misma altura, está totalmente en el interior del segundo solenoide (57).Figure 7B.- Shows the plan view and its Section A-A of the device of the invention in the arrangement of Figure 7A when the pendulum (2) is in its initial or equilibrium position, observing that the spring (52) is fully extended and that the magnet (53), which can be a single cylindrical magnet or a column of disc magnets but of the same height, is completely inside the second solenoid (57).
Figura 7C.- Muestra las vistas de los Detalles B y C de la Figura 7B.Figure 7C.- Shows the views of Details B and C of Figure 7B.
Figura 8A.- Muestra en perspectiva la disposición del dispositivo de la invención cuando el péndulo (2) está en su posición más alejada de su posición inicial o de máximo desplazamiento, donde también se observan el primer (54) y segundosolenoide (57) y la caja eléctrica (61).Figure 8A.- Shows in perspective the arrangement of the device of the invention when the pendulum (2) is in its furthest position from its initial position or maximum displacement, where the first (54) and second solenoids (57) and the electrical box (61).
Figura 8B.- Muestra la vista lateral del dispositivo de la invención en la disposición de la Figura 8A cuando el péndulo (2) está en su posición de máximo desplazamiento. Figura 8C.- Muestra la vista en planta y su Sección A-A del dispositivo de la invención en la disposición de las Figuras 8A y 8B cuando el péndulo (2) está en su posición de máximo desplazamiento, observándose que el muelle (52) está totalmente contraído y que el imán (53) está totalmente en el interior del primer solenoide (54).Figure 8B.- Shows the side view of the device of the invention in the arrangement of Figure 8A when the pendulum (2) is in its position of maximum displacement. Figure 8C.- Shows the plan view and its Section A-A of the device of the invention in the arrangement of Figures 8A and 8B when the pendulum (2) is in its maximum displacement position, observing that the spring (52) is fully contracted and that the magnet (53) is fully inside the first solenoid (54).
Figura 8D.- Muestra la vista del Detalle B. Figure 8D.- Shows the view of Detail B.
Figura 9.- Muestra en perspectiva la disposición del dispositivo de la invención cuando péndulo (2) está en una posición intermedia ente su posición inicial o de equilibrio y su posición de máximo desplazamiento.Figure 9.- Shows in perspective the arrangement of the device of the invention when the pendulum (2) is in an intermediate position between its initial or equilibrium position and its position of maximum displacement.
A continuación se proporciona una lista de los distintos elementos representados en las figuras que integran la invención:A list of the different elements represented in the figures that make up the invention is provided below:
• 2 = Péndulo.• 2 = Pendulum.
• 3 = Eje o tubo hueco del péndulo (2).• 3 = Shaft or hollow tube of the pendulum (2).
• 4 = Extremo superior o fijo del eje o tubo hueco (2) del péndulo (1).• 4 = Upper or fixed end of the shaft or hollow tube (2) of the pendulum (1).
• 5 = Captador intercambiable de energía eje o del tubo hueco (3) del péndulo (2).• 5 = Interchangeable energy sensor shaft or hollow tube (3) of the pendulum (2).
• 6 = Rótula esférica.• 6 = Ball joint.
• 7 = Esfera de la rótula esférica (6).• 7 = Sphere of the ball joint (6).
• 8 = Base de la esfera (7) de la rótula esférica (6).• 8 = Base of the sphere (7) of the spherical joint (6).
• 9 = Orificio de la esfera (7) diametralmente opuesto al de su base (8).• 9 = Orifice of the sphere (7) diametrically opposite to its base (8).
• 10 = Carcasa de la rótula esférica (6).• 10 = Housing of the spherical joint (6).
•11 = Hueco esférico sin casquetes de la carcasa (10) para albergar la esfera (7) de la rótula esférica (6).•11 = Spherical hole without caps of the casing (10) to house the ball (7) of the spherical joint (6).
• 12 = Carcasa inferior de la carcasa (10) de la rótula esférica (6).• 12 = Lower casing of the casing (10) of the spherical joint (6).
• 13 = Carcasa superior de la carcasa (10) de la rótula esférica (6).• 13 = Upper casing of the casing (10) of the spherical joint (6).
• 14 = Ejes guía de la car superior de la carcasa inferior (12) de la carcasa (10) de la rótula esférica (6).• 14 = Guide axes of the upper face of the lower casing (12) of the casing (10) of the spherical joint (6).
• 15 = Agujeros pasantes de la carcasa superior (13) de la carcasa (10) de la rótula esférica (6). • 16 = Huecos periféricos de separación o extracción en la cara inferior de la carcasa superior (13) de la carcasa (10) de la rótula esférica (6).• 15 = Through holes of the upper casing (13) of the casing (10) of the spherical joint (6). • 16 = Peripheral separation or extraction holes on the underside of the upper casing (13) of the casing (10) of the spherical joint (6).
• 17 = Ejes guía laterales en la cara superior de la carcasa superior (13) de la carcasa (10) de la rótula esférica (6).• 17 = Lateral guide shafts on the upper face of the upper casing (13) of the casing (10) of the spherical joint (6).
• 18 = Agujeros roscados alrededor de los ejes guía laterales (17) de la cara superior de la carcasa superior (13) de la carcasa (10) de rótula esférica (6).• 18 = Threaded holes around the lateral guide axes (17) of the upper face of the upper casing (13) of the casing (10) of the spherical joint (6).
• 19 = Columnas con bridas (20) en su base que hacen de sostén de la cubierta (42)• 19 = Columns with flanges (20) at their base that support the roof (42)
• 20 = Bridas en el extremo inferior de las columnas (19).• 20 = Flanges at the lower end of the columns (19).
• 21 = Rebajes circulares de centrado y acoplamiento en el centro de las bases de las bridas (20) de las columnas (19). • 21 = Circular centering and coupling recesses in the center of the bases of the flanges (20) of the columns (19).
• 22 = Agujeros pasantes en las bridas (20) alrededor de sus columnas (19).• 22 = Through holes in the flanges (20) around their columns (19).
• 23 = Tornillos con cabeza con asientos cónicos o esféricos.• 23 = Cap screws with conical or spherical seats.
• 24 = Doble articulación.• 24 = Double articulation.
• 25 = Eje de entrada a la primera articulación (26) de la doble articulación (24).• 25 = Input shaft to the first articulation (26) of the double articulation (24).
• 26 = Primera articulación de la doble articulación (24).• 26 = First articulation of the double articulation (24).
• 27 = Segunda articulación de la doble articulación (24).• 27 = Second articulation of the double articulation (24).
• 28 = Horquilla interior de cualquiera de las dos articulaciones (26) y (27).• 28 = Inner fork of any of the two joints (26) and (27).
• 29 = Horquilla exterior de cualquiera de las dos articulaciones (26) y (27).• 29 = External fork of any of the two joints (26) and (27).
• 30 = Bulón de articulación entre la horquilla interior (28) y exterior (29) de las dos articulaciones (26) y (27) de la doble articulación (24).• 30 = Articulation bolt between the inner (28) and outer (29) fork of the two articulations (26) and (27) of the double articulation (24).
• 31 = Eje central de unión entre las horquillas Interiores (28) de la primera (26) y segunda (27) articulación de la doble articulación (24).• 31 = Central joint axis between the Inner forks (28) of the first (26) and second (27) articulation of the double articulation (24).
• 32 = Eje de salida de la segunda articulación (27) de la doble articulación (24).• 32 = Output shaft of the second articulation (27) of the double articulation (24).
• 33 = Orificio pasante en el extremo libre del eje de salida (32) de la segunda articulación (27) de la doble articulación (24).• 33 = Through hole in the free end of the output shaft (32) of the second articulation (27) of the double articulation (24).
• 34 = Pernos de unión entre las horquillas (28) y (29) de las dos articulaciones (26) y (27) con los ejes (25), (31) y (32) de la doble articulación (24).• 34 = Union bolts between the forks (28) and (29) of the two articulations (26) and (27) with the axes (25), (31) and (32) of the double articulation (24).
• 35 = Émbolo o pistón.• 35 = Plunger or piston.
• 36 = Hueco cilíndrico de la falda del émbolo (35).• 36 = Cylindrical hole of the piston skirt (35).
• 37 = Hueco cilíndrico de la cabeza del émbolo (35).• 37 = Cylindrical hole of the plunger head (35).
• 38 = Orificio pasante a través hueco cilíndrico (37) de la cabeza del émbolo (35).• 38 = Through hole through cylindrical hole (37) of the plunger head (35).
• 39 = Bulón de unión entre el émbolo (35) con el extremo libre del eje de salida (32) de la segunda articulación (27) de la doble articulación (24).• 39 = Union bolt between the piston (35) with the free end of the output shaft (32) of the second articulation (27) of the double articulation (24).
• 40 = Ranuras del bulón (39).• 40 = Bolt grooves (39).
• 41 = Circlips exteriores o anillos de retención exteriores para ejes.• 41 = External circlips or external retaining rings for shafts.
•42 = Cubierta.•42 = Cover.
• 43 = Plataforma de la cubierta (42).• 43 = Deck platform (42).
• 44 = Cilindro central de la cubierta (42). • 44 = Central cylinder of the cover (42).
• 45 = Agujero cilíndrico central pasante de la cubierta (42).• 45 = Central cylindrical hole through the cover (42).
• 46 = Orificio guía del eje de salida (32) de la segunda articulación (27) de la doble articulación (24) que es la primera parte del agujero central pasante (45) desde la cara inferior de la plataforma (43) de la cubierta (42).• 46 = Guide hole for the output shaft (32) of the second articulation (27) of the double articulation (24) which is the first part of the central through hole (45) from the underside of the platform (43) of the cover (42).
• 47 = Orificio muelle situado encima del orificio guía (46), y es la segunda parte del agujero central pasante (45) de la cubierta (42).• 47 = Spring hole located above the guide hole (46), and is the second part of the central through hole (45) of the cover (42).
• 48 = Orificio émbolo situado encima del orificio muelle (47), y es la tercera y última parte del agujero central pasante (45) de la Cubierta (42).• 48 = Piston hole located above the spring hole (47), and is the third and last part of the central through hole (45) of the Cover (42).
• 49 = Cojinete autolubricado o sintético insertado con el ajuste de apriete adecuado en el orificio guía (46) del agujero cilíndrico central pasante (45) de la cubierta (42).• 49 = Self-lubricating or synthetic bearing inserted with the proper torque setting in the pilot hole (46) of the central cylindrical through hole (45) of the cover (42).
• 50 = Agujeros roscados para unir la cara superior del cilindro central (44) de la cubierta (42) con la base inferior (55) del primer solenoide (54).• 50 = Threaded holes to join the upper face of the central cylinder (44) of the cover (42) with the lower base (55) of the first solenoid (54).
• 51 = Rebajes cilíndricos de centrado y acoplamiento practicados en la cara inferior de la plataforma (43) de la cubierta (42).• 51 = Cylindrical centering and coupling recesses made on the underside of the platform (43) of the cover (42).
• 52 = Muelle.• 52 = Spring.
• 53 = Imán, que puede ser un solo imán cilíndrico o una columna de imanes de disco pero de la misma altura.• 53 = Magnet, which can be a single cylindrical magnet or a column of disc magnets but of the same height.
• 54 = Primer solenoide o bobina.• 54 = First solenoid or coil.
• 55 = Base inferior con agujero central pasante del primer solenoide (54).• 55 = Lower base with central hole through the first solenoid (54).
• 56 = Base superior con agujero central pasante igual al del primer solenoide (54).• 56 = Upper base with central through hole equal to that of the first solenoid (54).
• 57 = Segundo solenoide o bobina.• 57 = Second solenoid or coil.
58 = Base inferior con agujero central pasante del segundo solenoide (57).58 = Lower base with central hole for the second solenoid (57).
• 59 = Base superior con agujero central pasante igual al del segundo solenoide (57).• 59 = Upper base with central through hole equal to that of the second solenoid (57).
• 60 = Tuercas con cabeza con asientos cónicos o esféricos roscadas en los Tornillos (23).• 60 = Headed nuts with conical or spherical seats threaded on the Screws (23).
• 61 = Caja Eléctrica.• 61 = Electrical Box.
Realización preferente de la invenciónPreferred embodiment of the invention
La realización preferente de la invención corresponde al caso en el que la energía eléctrica se genera directamente de la energía contenida en el movimiento conjunto horizontal y vertical de las olas durante su desplazamiento independientemente de la dirección y sentido de su procedencia.The preferred embodiment of the invention corresponds to the case in which electrical energy is generated directly from the energy contained in the joint horizontal and vertical movement of the waves during their displacement, regardless of the direction and sense of their origin.
En la Figura 1 se muestra el péndulo (2) que es el mecanismo de captación de energía de la invención, que comprende un eje o tubo hueco (3) y diferentes captadores intercambiables de energía (5) conectados en el extremos libre del eje o tubo hueco mediante el ajuste de interferencia adecuado o cualquier otro medio de conexión que permita su correcta fijación y fácil desmontaje, siendo estos captadores intercambiables de energía (5) de diferentes formas y dimensiones con el fin de obtener la máxima energía, para el caso de la realización preferente de la invención una de posibles formas de este captador (5) podría ser cruciforme.Figure 1 shows the pendulum (2) which is the energy capture mechanism of the invention, comprising an axis or hollow tube (3) and different interchangeable energy collectors (5) connected at the free end of the axis or hollow tube by means of the appropriate interference fit or any other means of connection that allows its correct and easy fixation disassembly, being these interchangeable energy collectors (5) of different shapes and dimensions in order to obtain maximum energy, in the case of the preferred embodiment of the invention one of the possible shapes of this collector (5) could be cruciform.
En la Figura 2 se muestra la vista en perspectiva explosiona de la rótula esférica (6) que comprende una esfera (7) y una carcasa (10), de forma que extremo fijo o superior del eje o tubo hueco (3) del péndulo (2) está introducido y fijado, como puede verse en la Figura 3A y 3B, en la base (8) de la esfera (7), también mediante el ajuste de interferencia adecuado o cualquier otro medio de conexión que permita su correcta fijación y fácil desmontaje, teniendo además ésta esfera (7) otro orificio (9) en el extremo diametralmente opuesto al del orificio de su base (8) para su conexión con el eje de entrada (25) de la doble articulación (24), como puede verse en las Figuras 7A, 8A, 8B y 9, siendo ésta esfera (7) del material adecuado para poder girar libremente con o sin lubricación, aunque preferentemente sin lubricación, en el interior del hueco esférico sin casquetes (11) de la carcasa (10), siendo también esta carcasa (10) o estar recubierto su hueco esférico sin casquetes (11) del material adecuado para permitir el giro de la esfera (7) en su interior con o sin lubricación, pero también preferentemente sin lubricación.Figure 2 shows the exploded perspective view of the spherical joint (6) comprising a sphere (7) and a casing (10), so that the fixed or upper end of the shaft or hollow tube (3) of the pendulum ( 2) is inserted and fixed, as can be seen in Figures 3A and 3B, in the base (8) of the sphere (7), also by means of the appropriate interference fit or any other means of connection that allows its correct and easy fixation. disassembly, this sphere (7) also having another hole (9) at the end diametrically opposite to the hole in its base (8) for its connection with the input shaft (25) of the double joint (24), as can be seen in Figures 7A, 8A, 8B and 9, this sphere (7) being of suitable material to be able to rotate freely with or without lubrication, although preferably without lubrication, inside the spherical hole without caps (11) of the casing (10 ), this casing (10) also being or its spherical hole without caps (11) covered with the appropriate material to allow the rotation of the sphere (7) inside it with or without lubrication, but also preferably without lubrication.
En la Figura 2, también puede verse que la carcasa (10) consta de dos partes independientes para permitir la colocación de la esfera (7) en su interior, la carcasa inferior (12) y la carcasa superior (13), teniendo la cara superior de la carcasa inferior (12) dos ejes guía (14) para a través de su inserción en los dos agujeros pasantes (15) de la carcasa superior (13) proceder al centrado y asentamiento de éstas dos carcasas, teniendo este acoplamiento ejes guía (14) — agujeros pasante (15) el adecuado ajuste y sellado de la junta diametral de contacto entre los diámetros mayores iguales de las dos semiesferas sin casquetes de las carcasa inferior (12) y superior (13) de la carcas (10) de la rótula esférica (6) para formar un hueco esférico sin casquetes (11) estable sin obstaculizar el giro de la esfera (7), pero que permita su separación o desmontaje mediante la introducción de palancas o extractores en los huecos periféricos (16) situados en la cara inferior de la carcasa superior (13) de la carcasa (10) de la rótula esférica (6). In Figure 2, it can also be seen that the casing (10) consists of two independent parts to allow the placement of the sphere (7) inside it, the lower casing (12) and the upper casing (13), having the face of the lower casing (12) two guide shafts (14) for through their insertion in the two through holes (15) of the upper casing (13) to proceed with the centering and settlement of these two casings, having this coupling guide axes (14) — through holes (15) the proper adjustment and sealing of the diametrical contact joint between the equal greater diameters of the two hemispheres without caps of the lower (12) and upper (13) casing of the casing (10) of the spherical joint (6) to form a spherical hole without caps (11) stable without hindering the rotation of the sphere (7), but that allows its separation or disassembly by introducing levers or extractors in the peripheral holes (16) located on the underside of the upper casing (13) of the casing (10) of the spherical joint (6).
El centro de la esfera (7) en el interior del hueco esférico sin casquetes (11) de la carcasa (10) de la rótula esférica (6) será prácticamente un punto fijo, ya que la carcasa inferior (12) de la carcasa (10) impide el desplazamiento hacia abajo en cualquier dirección de la esfera (7), y la carcasa superior (13) de la carcasa (10) impide, en este caso, el desplazamiento de la esfera (7) hacia arriba también en cualquier dirección, debido a que los diámetros de los círculos de salida o casquetes del hueco esférico (11) en ambas carcasas (12) y (13) son los de círculos de paralelos de la esfera (7) más el juego que haya entre la esfera (7) y el hueco esférico (11) de la carcasa (10) para permitir el libre giro de ésta última, teniendo por tanto, estos círculos de salida del hueco esférico (11) diámetros inferiores al de la esfera (7) de la rótula esférica (6) impidiendo en consecuencia su desplazamiento pero no su rotación, pudiendo ser además estos diámetros iguales o diferentes para cada una de las carcasas (12) y (13) de la carcasa (10) También en la Figura 2 puede verse que la cara superior de la carcasa superior (13) de la carcasa (10) de la rótula esférica (6) tiene dos ejes guía laterales (17) equidistantes del centro de ésta carcasa superior (13), y cada uno de éstos ejes guía laterales (17) tiene a su alrededor agujeros roscados (18), para el montaje y fijación de las bridas (20) de las dos columnas (19) que soportan la cubierta (42).The center of the sphere (7) inside the spherical hole without caps (11) of the casing (10) of the spherical joint (6) will be practically a fixed point, since the lower casing (12) of the casing ( 10) prevents the sphere (7) from moving downward in any direction, and the upper casing (13) of the casing (10) prevents, in this case, the sphere (7) from moving upwards also in any direction , due to the fact that the diameters of the exit circles or caps of the spherical hole (11) in both casings (12) and (13) are those of parallel circles of the sphere (7) plus the clearance between the sphere ( 7) and the spherical hole (11) of the casing (10) to allow free rotation of the latter, therefore, these exit circles of the spherical hole (11) have smaller diameters than the ball (7) of the ball joint spherical (6) thus preventing its displacement but not its rotation, and these diameters can also be the same or different for each of the casings (12) and (13) of the casing (10). Also in Figure 2 it can be seen that the Upper face of the upper casing (13) of the casing (10) of the spherical joint (6) has two lateral guide axes (17) equidistant from the center of this upper casing (13), and each one of these lateral guide axes ( 17) has threaded holes (18) around it for mounting and fixing the flanges (20) of the two columns (19) that support the cover (42).
En la Figura 3A puede verse la conexión entre péndulo (2) y la esfera (7) de la rótula esférica (6), y en la Figura 3B se observar como ésta conexión transforma el desplazamiento lateral del péndulo (2) introducido en el agua por interponerse al paso periódico de las olas en el giro de la esfera (7) alrededor de cualquier eje que pase por su centro en el interior del hueco esférico sin casquetes (11) de la carcasa (10) de la rótula esférica (6). Figure 3A shows the connection between the pendulum (2) and the sphere (7) of the spherical joint (6), and Figure 3B shows how this connection transforms the lateral displacement of the pendulum (2) introduced into the water. for interfering with the periodic passage of the waves in the rotation of the sphere (7) around any axis that passes through its center inside the spherical hole without caps (11) of the casing (10) of the spherical joint (6) .
El péndulo (2) es el único componente de la presente invención en contando con el agua, estando el resto de sus elementos fuera del agua, o bien en el interior de una boya, o bien sumergidos pero sin contacto con el agua en el interior de una cápsula hermética diseñada para tal fin. The pendulum (2) is the only component of the present invention in contact with water, the rest of its elements being out of the water, either inside a buoy, or submerged but without contact with the water inside. of a hermetic capsule designed for this purpose.
Como se muestra en la Figura 4, cada una de las dos bridas (20) de las columnas (19) tienen un rebaje circular (21) en el centro de su base de apoyo y unos agujeros pasantes (22) alrededor de cada una de sus columna (19), siendo el objetivo del rebaje circular (21) facilitar el centrado y acoplamiento de cada brida (20) con su columna (19) sobre la cara superior de la carcasa superior (13) mediante la dirección de sus ejes guía laterales (17), teniendo este acoplamiento el ajuste adecuado para permitir el fácil montaje y desmontaje de estas dos bridas (20), siendo la misión de los agujeros pasantes (22) la de fijar mediante los tornillos (23) de cabeza con asientos cónicos o esféricos, que eviten su aflojamiento, cada una de estas bridas (20) con sus columnas (19) en los agujeros roscados (18) de la base superior de la carcasa superior (13) de la carcasa (10) de rótula esférica (6).As shown in Figure 4, each of the two flanges (20) of the columns (19) have a circular recess (21) in the center of their support base and through holes (22) around each of them. its column (19), the objective of the circular recess (21) being to facilitate the centering and coupling of each flange (20) with its column (19) on the upper face of the upper casing (13) through the direction of its guide axes sides (17), this coupling having the appropriate adjustment to allow the easy assembly and disassembly of these two flanges (20), the mission of the through holes (22) being to fix them by means of the head screws (23) with conical seats or spherical, to prevent their loosening, each of these flanges (20) with their columns (19) in the threaded holes (18) of the upper base of the upper casing (13) of the casing (10) of spherical joint ( 6).
La doble articulación (24) de la presente invención comprende un eje de entrada (25), una primera articulación (26) formada por una horquilla interior (28), una horquilla exterior (29) y un bulón (30) que permite el giro relativo entre ambas horquillas, un eje central (31) de conexión entre articulaciones, una segunda articulación (27), con los mismos tres componentes que la primera articulación (26), tal como puede verse en la Figura 5A, y un eje de salida (32) con un orificio pasante (33) cerca de su extremo libre, Figura 5B, estando los extremos de los tres ejes (25), (31) y (32) unidos a las horquillas (28) y (29) de la primera (26) y segunda (27) articulación por medio de los pernos (34), Figuras 5A, 5B y 5D.The double articulation (24) of the present invention comprises an input shaft (25), a first articulation (26) formed by an inner fork (28), an outer fork (29) and a bolt (30) that allows rotation. relative between both forks, a central axis (31) for connection between joints, a second joint (27), with the same three components as the first joint (26), as can be seen in Figure 5A, and an output shaft (32) with a through hole (33) near its free end, Figure 5B, the ends of the three shafts (25), (31) and (32) being attached to the forks (28) and (29) of the first (26) and second (27) articulation by means of bolts (34), Figures 5A, 5B and 5D.
Para facilitar la sustitución del muelle (52) en las Figuras 5B y 5C se muestra como el extremo libre del eje de salida (32) de la doble articulación (24) con su agujero pasante (33) se conecta con el émbolo o pistón (35) también con un agujero pasante (38), primero a través del hueco cilindro de la cabeza del émbolo (37) mediante el ajuste de interferencia adecuado que permita la correcta fijación de estos dos elementos pero también su fácil desmontaje, y posteriormente asegurando está conexión por medio de la introducción del bulón (39) de un lado a otro del agujero pasante (38) del émbolo (35) y por tanto atravesando también el agujero también pasante (33) del eje de salida (32) colineal con el anterior, de forma que el bulón (39) tiene el juego adecuado tanto con el agujero pasante (33) del eje de salida (32) como con los dos orificios del agujero pasante (38) del émbolo (35), por lo que para evitar el posible desplazamiento lateral del bulón (39) y su posible salida del émbolo (35), éste tiene a la distancia adecuada de sus extremos dos ranuras (40) para instalar dos circlips exteriores o anillos de retención exteriores para ejes (41).To facilitate the replacement of the spring (52), Figures 5B and 5C show how the free end of the output shaft (32) of the double joint (24) with its through hole (33) is connected to the plunger or piston ( 35) also with a through hole (38), first through the cylinder hole of the plunger head (37) by means of the appropriate interference fit that allows the correct fixing of these two elements but also their easy disassembly, and later ensuring it is connection by inserting the bolt (39) from one side to the other of the through hole (38) of the piston (35) and therefore also passing through the through hole (33) of the output shaft (32) collinear with the previous one , so that the pin (39) has adequate clearance both with the through hole (33) of the output shaft (32) and with the two holes of the through hole (38) of the piston (35), so to avoid the possible lateral displacement of the bolt (39) and its possible exit from the piston (35), this has two slots (40) at the appropriate distance from its ends to install two external circlips or external retaining rings for shafts (41).
En la Figuras 7A, 8A y 8B se observa como el extremo inferior del eje de entrada (25) de la doble articulación (24) está unido a la esfera (7) de la rótula esférica (6) a través del orificio radial (9) situado en un punto de su superficie diametralmente opuesto al de su base (8), y en las Figuras 5A y 5D se observa como el extremo superior de este eje de entrada (25) está unido a la horquilla exterior (29) de la primera articulación (26), como de la horquilla interior (28) de la primera articulación (26) sale el eje central de unión (31) hasta su conexión con la horquilla interior (28) de la segunda articulación (27), y por último, como sale de la horquilla exterior (29) de esta segunda articulación (27) el eje de salida (32). En las Figuras 7A, 7B, 7C, 8A, 8B, 8C y 8C se observa con este eje de salida (32) de la doble articulación atraviesa la cubierta (42) a través de su agujero cilíndrico central pasante (45) deslizando, en principio, sobre la pared interior de un cojinete autolubricado o sintético (49) que guía el movimiento lineal oscilatorio de este eje de salida (32), estando correctamente ubicado este cojinete autolubricado o sintético (49) en el orificio guía (46) del agujero cilíndrico central pasante (45) de la cubierta (42), y una vez que el eje de salida (32) ha pasado a través de la cubierta (42) se fija en su extremo libre el émbolo (35), como ya se ha descrito anteriormente, Figuras 5B, 5C y 5D, de forma que la base circular superior del hueco cilíndrico de la falda del émbolo (36) hace de tope del extremo superior del muelle (52), pudiéndose proceder a su sustitución mediante el fácil desmontaje y posterior montaje del émbolo (35).Figures 7A, 8A and 8B show how the lower end of the input shaft (25) of the double joint (24) is attached to the sphere (7) of the spherical joint (6) through the radial hole (9 ) located at a point on its surface diametrically opposite to its base (8), and in Figures 5A and 5D it can be seen how the upper end of this input shaft (25) is attached to the outer fork (29) of the first articulation (26), as from the inner fork (28) of the first articulation (26) the central union axis (31) comes out until its connection with the inner fork (28) of the second articulation (27), and by Finally, as the output shaft (32) leaves the outer fork (29) of this second articulation (27). Figures 7A, 7B, 7C, 8A, 8B, 8C and 8C show that this output shaft (32) of the double joint passes through the cover (42) through its central cylindrical through hole (45) sliding, in principle, on the inner wall of a self-lubricating or synthetic bearing (49) that guides the oscillating linear movement of this output shaft (32), this self-lubricating or synthetic bearing (49) being correctly located in the guide hole (46) of the hole central cylindrical through hole (45) of the cover (42), and once the output shaft (32) has passed through the cover (42), the plunger (35) is fixed at its free end, as has already been previously described, Figures 5B, 5C and 5D, so that the circular base The upper part of the cylindrical hole of the skirt of the piston (36) acts as a stop for the upper end of the spring (52), being able to proceed to its replacement by means of the easy disassembly and subsequent assembly of the piston (35).
La conexión o unión de la esfera (7) de la rótula esférica (6) con la doble articulación (24) y el guiado, en un principio, solo del cojinete autolubricado o sintético (49) de la 25 cubierta (42) transforma el giro de la esfera (7) alrededor de cualquier eje que pase por su centro, producido por el desplazamiento lateral del péndulo (2) originado por interponerse al paso de las olas, en el movimiento lineal oscilatorio del eje de salida (32) de la segunda articulación (27) de la doble articulación (24).The connection or union of the ball (7) of the ball joint (6) with the double articulation (24) and the guiding, initially, only of the self-lubricated or synthetic bearing (49) of the 25 cover (42) transforms the rotation of the sphere (7) around any axis that passes through its center, produced by the lateral displacement of the pendulum (2) caused by interposing itself in the passage of the waves, in the oscillating linear movement of the output shaft (32) of the second articulation (27) of the double articulation (24).
Las Figuras 6A y 6B muestran la cubierta (42) del dispositivo de la invención que comprende una plataforma (43) con un cilindro central (44) y un agujero cilíndrico central pasante (45). El agujero cilíndrico central pasante (45) de la cubierta (42) es atravesado por el eje de salida (32) de la segunda articulación (27) de la doble articulación (24) durante su movimiento lineal oscilatorio, y está constituido por tres orificios y dos escalones, empezando desde la cara inferior de la plataforma (43), el primer orificio de este agujero cilíndrico central pasante (45) es el orificio guía (46) que tiene la altura y el diámetro adecuados para ubicar un cojinete autolubricado o sintético (49), de forma que la superficie cilíndrica exterior de este cojinete (49) está insertada, con el ajuste de interferencia adecuado que permita su correcta fijación y posible desmontaje para su sustitución, en el interior del orificio guía (46), siendo la altura y diámetro de su superficie interior los correctos para guiar sin fricción, en un principio únicamente él solo, el movimiento oscilatorio lineal del eje de salida (32) de la segunda articulación (27) de la doble articulación (24), el segundo orificio del agujero cilíndrico central pasante (45) es el orificio muelle (47) y está situado encima del anterior formando su base un primer escalón circular donde se apoya el extremo inferior del muelle (52), por lo que el diámetro exterior del cojinete autolubricado o sintético (49) es menor que el diámetro interior del muelle (52), estando su extremo superior apoyado o unido convenientemente, como se ha mencionado anteriormente, al escalón también circular de la base del hueco cilíndrico de la falda del émbolo (36) y el émbolo (35) unido al extremo libre del eje de salida (32), como también se ha mencionado anteriormente, eje que pasa por el interior del muelle (52) con el fin de centrar y guiar sus deformaciones, y por último el tercer orificio del agujero cilíndrico central pasante (45) es el orificio émbolo (48), situado encima del anterior, totalmente realizado en el interior del cilindro central (44) de la cubierta (42), formando su base el segundo escalón circular del agujero cilíndrico central pasante (45), y tiene una altura y un diámetro con el juego adecuado para permitir la entrada total y posterior salida del émbolo (35), o para permitir la instalación, si así se requiere de un segundo cojinete autolubricado o sintétito para guiar sin fricción, en este caso, el movimiento oscilatorio del émbolo (35) unido al extremo libre del eje de salida (32) de la segunda articulación (27) de la doble articulación (24).Figures 6A and 6B show the cover (42) of the device of the invention comprising a platform (43) with a central cylinder (44) and a central cylindrical through hole (45). The through central cylindrical hole (45) of the cover (42) is traversed by the output shaft (32) of the second articulation (27) of the double articulation (24) during its oscillating linear movement, and is made up of three holes and two steps, starting from the underside of the platform (43), the first hole of this through central cylindrical hole (45) is the guide hole (46) that has the appropriate height and diameter to locate a self-lubricating or synthetic bearing (49), so that the outer cylindrical surface of this bearing (49) is inserted, with the appropriate interference fit that allows its correct fixing and possible disassembly for its replacement, inside the guide hole (46), the the correct height and diameter of its inner surface to guide without friction, initially only by itself, the linear oscillatory movement of the output shaft (32) of the second joint (27) of the double joint (24), the second hole of the central cylindrical through hole (45) is the spring hole (47) and it is located above the previous one, its base forming a first circular step where the lower end of the spring (52) rests, so that the outer diameter of the self-lubricating bearing or synthetic (49) is smaller than the internal diameter of the spring (52), its upper end conveniently supported or attached, as previously mentioned, to the also circular step at the base of the cylindrical hole of the piston skirt (36) and the plunger (35) attached to the free end of the output shaft (32), as also mentioned above, the shaft that passes through the interior of the spring (52) in order to center and guide its deformations, and finally the third hole of the central cylindrical through hole (45) is the plunger hole (48), located above the previous one, completely made inside the central cylinder (44) of the cover (42), its base forming the second circular step of the cylindrical hole central through hole (45), and has a height and diameter with adequate play to allow full entry and subsequent exit of the piston (35), or to allow the installation, if required, of a second self-lubricating or synthetic bearing to guide without friction, in this case, the oscillatory movement of the piston (35) attached to the free end of the output shaft (32) of the second articulation (27) of the double articulation (24).
En las Figuras 6A y 6B también se observa que la cara superior del cilindro central (44) de la cubierta (42) tiene agujeros roscados (50) alrededor del diámetro de salida del orificio émbolo (48) de su agujero cilíndrico central pasante (45) con el fin de unir la 30 base inferior (55) del primer solenoide (54) a esta cara superior del cilindro central (44) de la cubierta (42) mediante los tornillos (23), y en la Figura 6B se observa que la cara inferior de la plataforma (43) de la cubierta (42) tiene dos rebajes cilíndricos (51) con el ajuste de interferencia adecuado que permita el correcto centrado, fijación y fácil desmontaje de la cubierta (42) sobre la parte superior de las columnas (19) con bridas (20).In Figures 6A and 6B it can also be seen that the upper face of the central cylinder (44) of the cover (42) has threaded holes (50) around the outlet diameter of the plunger hole (48) of its central cylindrical through hole (45). ) in order to join the lower base (55) of the first solenoid (54) to this upper face of the central cylinder (44) of the cover (42) by means of the screws (23), and in Figure 6B it can be seen that The underside of the platform (43) of the cover (42) has two cylindrical recesses (51) with the proper interference fit that allows correct centering, fixing and easy disassembly of the cover (42) on the upper part of the columns (19) with flanges (20).
En la Figura 7A puede verse la disposición de equilibrio del dispositivo de la invención en la que el péndulo (2) es perpendicular al plano de las caras de la carcasa (10) de la rótula esférica (6) o de la plataforma (43) de la cubierta (42), por ser estas caras paralelas, y en la Figura 7B mediante la sección A-A longitudinal de la vista en planta de la presente invención y los detalles B y C en la Figura 7C de la Figura 7B se observa que ésta disposición de equilibrio corresponde a la situación en la que el muelle (52) está totalmente extendido en su máxima elongación, la base de la cabeza del émbolo (35) está al ras de la cara superior de la base superior (56) del primer solenoide (54) o de la cara inferior de la base inferior (58) del segundo solenoide (57), y que imán (53) adherido a la base de la cabeza del émbolo (35) está totalmente en el interior del segundo solenoide (57).Figure 7A shows the balance arrangement of the device of the invention in which the pendulum (2) is perpendicular to the plane of the faces of the casing (10) of the spherical joint (6) or of the platform (43). of the cover (42), since these faces are parallel, and in Figure 7B through the longitudinal section AA of the plan view of the present invention and the details B and C in Figure 7C of Figure 7B it can be seen that this equilibrium arrangement corresponds to the situation in which the spring (52) is fully extended at its maximum elongation, the base of the plunger head (35) is at flush with the upper face of the upper base (56) of the first solenoid (54) or with the lower face of the lower base (58) of the second solenoid (57), and that magnet (53) attached to the base of the head of the plunger (35) is completely inside the second solenoid (57).
En las Figuras 8A y 8B puede verse la disposición del dispositivo de la invención en la que el muelle (52) está totalmente contraído fijando el máximo desplazamiento lateral del péndulo (2) para evitar el choque o impacto de su eje o tubo hueco (3) con ningún punto del borde de la apertura circular de la cara inferior de la carcasa (10) de la rótula esférica (6) que posibilita la salida de una parte de la esfera (7) para su unión con el extremo fijo (4) del eje o tubo hueco (3) del péndulo (2), y en la Figura 8C también mediante la sección A-A longitudinal de la vista en planta de la presente invención y el detalle B en la Figura 8D de la Figura 8C se observa que ésta disposición corresponde a la situación en la que el muelle (52) está totalmente contraído, la base de la cabeza del émbolo (35) está al ras de la cara inferior de la base inferior (55) del primer solenoide (54) y el imán (53) adherido a la base de la cabeza del émbolo (35) está totalmente en el interior del primer solenoide (54).Figures 8A and 8B show the arrangement of the device of the invention in which the spring (52) is fully contracted, setting the maximum lateral displacement of the pendulum (2) to avoid the shock or impact of its shaft or hollow tube (3 ) with no point on the edge of the circular opening on the underside of the casing (10) of the spherical joint (6) that allows the exit of a part of the sphere (7) for its union with the fixed end (4) of the shaft or hollow tube (3) of the pendulum (2), and in Figure 8C also through the longitudinal section A-A of the plan view of the present invention and detail B in Figure 8D of Figure 8C it is observed that this This arrangement corresponds to the situation in which the spring (52) is fully retracted, the base of the plunger head (35) is flush with the underside of the lower base (55) of the first solenoid (54) and the magnet (53) adhered to the base of the head of the plunger (35) is completely inside the first solenoid (54).
Si se requiere, al igual que en el caso del orificio del émbolo (48) del agujero cilíndrico central pasante (45) de la cubierta (42), el primer solenoide (54) puede tener si así se requiere, un carrete de material plástico sintético con un diámetro interior adecuado para guiar sin fricción la oscilación periódica longitudinal del émbolo (35) unido al extremo libre del eje de salida (32) de la segunda articulación (27) de la doble articulación (24), pero sin que este material sintético disminuya en absoluto la variación con el tiempo de la intensidad del flujo magnético del imán (53) a través del área circular transversal de este primer solenoide (54).If required, as in the case of the plunger hole (48) of the through central cylindrical hole (45) of the cover (42), the first solenoid (54) can have, if required, a spool of plastic material synthetic material with an adequate internal diameter to guide without friction the longitudinal periodic oscillation of the piston (35) attached to the free end of the output shaft (32) of the second joint (27) of the double joint (24), but without this material completely decreases the variation with time of the intensity of the magnetic flux of the magnet (53) through the cross-sectional circular area of this first solenoid (54).
Por tanto, mientras se produce el paso de cada ola, el muelle (52) de la presente invención se comprime de forma que el péndulo (2) pasa desde su posición inicial de equilibrio, Figura 7A, hasta su posición de máximo desplazamiento, Figuras 8A y 8B, y imán (53) pasa desde el segundo solenoide (57), Figuras 7B y 7C, al primero (54), 5 Figuras 8C y 8D, y como máximo durante el tiempo que tarda en llegar la siguiente ola procedente de cualquier dirección el muelle (52) se extiende hasta su máxima elongación para restituir al péndulo (2) a su posición inicial y al imán (53) desde el primer solenoide (54) al segundo solenoide (57), repitiéndose este ciclo de máxima contracción y extensión del muelle (52) entre el paso de una ola y la llegada de 10 siguiente. Y además el dispositivo de la invención puede cambiar fácilmente el anterior muelle (52) para adaptarse a la frecuencia media de paso de las olas en cualquier lugar del mundo. Therefore, while the passage of each wave occurs, the spring (52) of the present invention is compressed so that the pendulum (2) passes from its initial equilibrium position, Figure 7A, to its position of maximum displacement, Figures 8A and 8B, and magnet (53) passes from the second solenoid (57), Figures 7B and 7C, to the first (54), 5 Figures 8C and 8D, and at most during the time it takes for the next wave to arrive from in any direction the spring (52) extends to its maximum elongation to return the pendulum (2) to its initial position and the magnet (53) from the first solenoid (54) to the second solenoid (57), repeating this cycle of maximum contraction and extension of the pier (52) between the passage of one wave and the arrival of the next. And furthermore, the device of the invention can easily change the previous spring (52) to adapt to the average frequency of passing waves anywhere in the world.
En las Figuras 7A, 7B, 7C, 8A, 8B, 8C puede verse que la base superior (56) del primer solenoide (54) está unida a la base inferior (58) del segundo solenoide (57) por medio de los tornillos (23) con las tuercas (60), y en todas las figuras anteriores excepto la Figura 8B puede verse la caja eléctrica (61), que tiene un rectificador para convertir la corriente producida por el dispositivo de la invención en corriente continua, una batería para almacenar está corriente continua y un inversor para convertir la corriente continua almacenada en la batería en corriente alterna, para alimentar mecanismos ubicados en la presente invención que requieran tanto corriente continua como corriente alterna para su funcionamiento, y también para transportar la energía producida entre un conjunto de dispositivos de la invención conectados entre sí o directamente a tierra tanto individualmente como colectivamente desde el dispositivo de la invención más cercano a la costa. In Figures 7A, 7B, 7C, 8A, 8B, 8C it can be seen that the upper base (56) of the first solenoid (54) is attached to the lower base (58) of the second solenoid (57) by means of screws ( 23) with the nuts (60), and in all the previous figures except Figure 8B you can see the electrical box (61), which has a rectifier to convert the current produced by the device of the invention into direct current, a battery for store this direct current and an inverter to convert the direct current stored in the battery into alternating current, to power mechanisms located in the present invention that require both direct current and alternating current for their operation, and also to transport the energy produced between a set of devices of the invention connected to each other or directly to earth both individually and collectively from the device of the invention closest to the coast.
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