MX2010011600A - Cuchilla para un dispositivo para generar energia a partir de un flujo de fluido. - Google Patents

Abstract

Una cuchilla (2) para un dispositivo para generar energía a partir de un fluido, que comprende una superficie de accionamiento (3) dentro de la cual se pretende que el fluido fluya para hacer girar la cuchilla (2) alrededor de un eje de rotación X0 el cual define con los ejes Y0, Z0 y un marco de referencia ortogonal X0, Y0, Z0 estando la cuchilla unida por un borde delantero (4) y un borde trasero (5), estrechándose entre el borde delantero (4) y el borde trasero (5), corriendo a lo largo de una fibra neutra (10), caracterizada porque la proyección de la fibra neutra (10) sobre el plano X0, Y0 tiene una primera curvatura, siendo el plano X0, Y0 del fluido para contener la fibra neutra (10) y el borde delantero (4). De aplicación en particular a generadores de viento.

Description

CUCHILLA PARA UN DISPOSITIVO PARA GENERAR ENERGIA A PARTIR DE UN FLUJO DE FLUIDO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con una cuchilla para un aparato para la generación de energía a partir de un flujo de fluido que puede ser aire o agua.

Las preocupaciones ambientales y el encarecimiento de las fuentes de energía fósil han conducido en los últimos años a una renovación del interés por formas de energía alternativa en particular en el campo de la energía eólica.

Las soluciones eólicas más comunes consisten de generadores eólicos con un eje horizontal que dispone de una hélice que se extiende de manera perpendicular a la dirección del viento y montado sobre un mástil.

Esa tecnología es a menudo utilizada para instalaciones de dimensiones importantes.

De las soluciones de volumen más reducido se proponen en otra parte en particular para instalaciones cercanas a construcciones consumidoras de energía eléctrica. Es en ese marco que se inscribe el documento FR A 2 872 867 que divulga un aparato que genera energía gracias a la fuerza del viento constituido de un generador eólico que dispone de un rotor en que las cuchillas son de forma semitroncocónica y casi paralelas a su eje de rotación. Esencialmente utilizada como un eje de rotación horizontal, ese tipo de aparato generador de energía presenta una densidad compatible con zonas múltiples de instalación especialmente y sobre todas las construcciones.

Ya que esos generadores eólicos ofrecen una eficacia globalmente satisfactoria, toda mejora de su rendimiento sería en gran medida apreciable.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención tiene por objeto mejorar el rendimiento de ese tipo de aparato generador de energía.

Para ese efecto se proporciona según la invención una cuchilla para un aparato que genera energía a partir de un fluido, que comprende una superficie motora en el interior de la cual un fluido está destinado a fluir para poner la cuchilla en rotación alrededor de un eje de rotación X0 que define con dos ejes 0 , 20 una referencia 0 , F0 , 20 ortogonal. La cuchilla es delimitada por un borde de ataque y un borde de fuga y se estrechan el borde de ataque y el borde de fuga. Ella se extiende según una cuerda media donde la proyección sobre el plano X0 , ?0 presenta una primera curvatura, estando el plano X0 , 70 definido de suerte que contiene la cuerda media a nivel del borde de ataque.

De este modo la invención proporciona una forma de cuchilla muy particular que permite captar una parte sustancial de la energía del fluido. La invención contribuye de este modo a mejorar significativamente el rendimiento del aparato generador de energía a partir de un flujo de fluido.

De manera facultativa, la invención comprende al menos cualquiera de las características siguientes: - la primera curvatura está arreglada de suerte que en el plano Jt0 , ?0 , la cuerda media se aleja del eje de rotación X0 desde el borde de ataque hacia el borde de fuga. Según un modo de realización alternativo, la primera curvatura está arreglada de suerte que en el plano X0 , ?0 la cuerda media se aproxima al eje de rotación X0 desde el borde de ataque hacia el borde de fuga. - de manera preferida la cuchilla presenta una primera porción que se extiende desde el borde de ataque hacia el borde de fuga y que es sensiblemente paralela al eje de rotación X0. Ella presenta una segunda porción que se extiende desde la primera porción hacia el borde de fuga y que es curva. Esa curvatura tiende a alejar, o según el modo de realización alternativa y particularmente ventajoso a aproximarse al borde de fuga del eje X0. Esa curvatura presenta una dirección sensiblemente perpendicular al plano X0 , F0. - la proyección de la cuerda media sobre el plano 20 , Jt0 presenta una segunda curvatura. - la cuerda media está contenida en un plano P inclinado en un ángulo d con relación al plano ?? , f0. - el ángulo d está comprendido entre 50° y 100° y preferiblemente entre 60° y 90°. de manera ventajosa, el ángulo debe estar comprendido entre 55° y 65°, - el plano P es sensiblemente paralelo al eje X0 , - la cuerda media presenta en el plano P una curvatura principal uniforme, - la curvatura principal presenta un radio de curvatura RP comprendido entre L/2 y 10L y preferiblemente entre 0.7L y L, siendo L más largo que la cuerda media. - la intersección de los planos P y X0 , 0 definen al nivel del borde de ataque un punto A perteneciente a la cuerda media. - la cuerda media comprende un punto A a nivel del borde de ataque, un punto B incluido en el plano X0,f0 en el punto C a nivel del borde de fuga, de suerte que las porciones AB y BC de la cuerda media respectivamente delimitadas por los puntos A y B y por los puntos B y C estén situadas a un lado y al otro del plano X0 , Y0. - la curvatura de la cuerda media define un hueco comprendido entre 0% y 20% y preferiblemente entre 10% y 15%. - la tangente de la cuerda media a un punto A se forma con el plano ?0,?0 en un ángulo o¡ de aproximadamente 13°. - la longitud de la porción AB es aproximadamente igual a un tercio de la longitud de la porción AC. la superficie motriz presenta una hélice alrededor de la cuerda media. - la hélice es continua sobre al menos una parte de la cuchilla. la superficie motriz presenta una hélice alrededor de la cuerda media sobre la porción BC y no presenta la hélice sobre la porción AB. - la hélice de la porción BC está comprendida entre 40° y 80° y preferiblemente es del orden de 60°. - la hélice de la porción BC es continua. - la porción AB no presenta de manera sensible la hélice . - la superficie motriz comprende una abertura que se extiende de manera sensiblemente paralela a la cuerda media . - en todo punto pi de la cuerda media, la sección de la superficie motriz proporcionada en un plano pt , 2 perpendicular a un plano P presenta una simetría con relación a un plano , Xi , siendo los planos jp, , l¡ y 2¡ , X¡ , definidos por una referencia ortogonal X¡ , V, Z¡ , donde el centro se confunde con el punto, donde el eje X¡ coincide con la tangente de la cuerda media (10) a un punto Pi y está orientada hacia el borde de fuga (5) y donde los ejes j}¡ , 2¡ siguen la hélice. - la sección de la superficie motriz presenta sensiblemente la forma de una porción de circulo. - el centro de la porción del circulo se sitúa sobre la cuerda media. - para un diámetro Dataque de la sección de la superficie motriz proporcionada al nivel del borde de ataque, el diámetro D£uga de la sección de la superficie motriz proporcionada al nivel de la fuga es tal que: ^ataque ^ r\ ^ataque 3.5 ~ fuga ~ 2.5 ' - la longitud L de la cuerda media entre el borde de ataque y el borde de fuga es tal que: Dataque ¦ 3.5 < L < Dataque · 4.5. - en cada puntó pi de la cuerda media, el plano 2¡ , X¡ es sensiblemente equidistante de los dos rebordes que delimitan la abertura contenida en el plano J>¡ , 2i .

Por otro lado, se proporciona según la invención un rotor para un aparato que genera energía a partir de un fluido que comprende al menos una cuchilla según cualquiera de las características precedentes.

Se proporciona según la invención un aparato que genera energía a partir de un fluido que comprende un generador acoplado al rotor.

El rotor está montado sobre un mástil vertical arreglado para orientar la cara del mismo en la dirección del fluido. Preferiblemente esa orientación automática no necesita de la ayuda de un sistema exterior o anexo diferente al arrastre inducido por el flujo de fluido.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Las otras características, objetivos y ventajas de la presente invención se evidencian con la lectura de la descripción detallada siguiente con respecto a las figuras anexas a título de ejemplo no limitante y en las cuales: - la figura 1 es una vista de dos dimensiones de la cuchilla según un ejemplo de realización de la invención en el plano £0 , YQ . - la figura 2 es una vista de dos dimensiones de la cuchilla de la figura 1 en. el plano Z0,X0. - la figura 3 es una vista de tres dimensiones de la cuchilla de la figura 1 en la referencia ortogonal ? V 7 - la figura 4 es una vista de tres dimensiones de la generación de una cuchilla según otro ejemplo de realización de la invención. - la figura 5 es una vista longitudinal de un ejemplo de rotor equipado de tres cuchillas según el ejemplo ilustrado en la figura 4. - la figura 6 es una vista según el eje X0 del rotor ilustrado en la figura 5. - las figuras 7 y 8 ilustran dos vistas de un ejemplo de realización de un rotor equipado de cuchillas según una variante de realización de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION En referencia a las figuras 1 a 8, se presentarán ahora ejemplos de cuchillas según la invención. 1 Esas figuras muestran cuchillas 2 destinadas a girar bajo el efecto de un flujo de fluido alrededor de un eje de rotación XQ . El eje de rotación X0 es materializado por un árbol 1 en el cual la cuchilla 2 está destinada a ponerse en rotación cuando equipe un aparato generador de energía. Las cuchillas 2 representadas en las figuras 1 a 8 están arregladas para girar alrededor del eje de rotación X0 en el sentido de las manecillas del reloj definido por la referencia ortogonal X0 , 0 , Z0. El sentido y la dirección del flujo de fluido se ilustran en las figuras 1 a 3 por medio de flechas.

La cuchilla 2 comprende una superficie motriz 3 delimitada corriente arriba por un borde de ataque 4 y corriente abajo por un borde de fuga 5. La superficie motriz 3 define el volumen en el interior y la longitud en la que el fluido está destinado a fluir para poner la cuchilla 2 en rotación y en consecuencia el funcionamiento.

La superficie motriz 3 se extiende según una cuerda media 10. La cuerda media 10 se extiende principalmente según una dirección sensiblemente paralela al eje de rotación X0 y donde según una dirección sensiblemente paralela a la dirección del viento. La cuchilla 2 objeto de la presente invención se diferencia de este modo de numerosas cuchillas destinadas a ocupar rotores sobre los cuales se extienden perpendicularmente al eje del rotor.

En todo punto pi la cuerda media puede definir una referencia ortogonal X¡ , p, , 2, donde el centro se confunde con el punto pi y donde el eje X, , coincide con la tangente a la cuerda media 10 en un punto pi y está orientada hacia el borde de fuga 5. De este modo en cada punto Pi, el plano J, , z", define una sección de la superficie motriz 3.

La dimensión de las secciones de la superficie motriz 3 disminuye desde el borde de ataque 4 hasta el borde de fuga 5. Esa disminución puede ser continua o discontinua. Los ejemplos ilustrados en las figuras, la variación de la dimensión de las secciones de la superficie motriz decrece de manera continua y lineal desde el borde de entrada 4 hacia el borde de fuga 5. La reducción de la sección favorece la aceleración de fluido en el curso de su flujo en la superficie motriz.

La cuerda media 10 está arreglada de suerte que la proyección sobre el plano X0 , F0 presenta una primera curvatura .

Al nivel de borde de ataque 4, la fibra media 10 corta el plano X0 , f0 sobre el eje de f0.

Esa curvatura permite captar mejor la energía de fluido a todo lo largo de su flujo a lo largo de la superficie motriz 3, especialmente en compañía del fluido que tiende a escaparse a las zonas que oponen una menor resistencia .

De manera ventajosa la cuerda media 10 es arreglada de suerte que su proyección sobre el plano Z0 , X0 presente una segunda curvatura.

La energía cinética del fluido puede de este modo ser captada de manera más eficaz, trayendo como consecuencia una sensible disminución del rendimiento con relación a las cuchillas conocidas que se extienden principalmente a una dirección paralela al eje de rotación.

La superficie motriz comprende una abertura 6 sensiblemente paralela a la cuerda media 10.

En el ejemplo representado, la abertura 6 se extiende desde el borde de ataque 4 hasta el borde de fuga 5. Esa abertura 6 define dos rebordes que se extienden igualmente de manera sensiblemente paralela a la cuerda media 10. De este modo, cada una de las secciones de la superficie motriz queda en un plano p¡ , 2¡ que definen un perfil que presenta una primera y una segunda extremidades correspondientes respectivamente a dichos rebordes.

La superficie motriz 3 es arreglada de modo que la cuerda media 10 se confunda sustancialmente con la linea formada por el montaje de las mitades de los segmentos que unen la primera extremidad a la segunda extremidad.

En los modos de realización ilustrados, en cada una de esas secciones de la cuerda media 10 el perfil es sensiblemente simétrico con relación a un eje de simetría paralelo al eje 2i y que pasa a la mitad del segmento que une la primera y la segunda extremidades.

De manera ventajosa, el perfil define una porción de círculo. De manera más particular en los ejemplos ilustrados, el perfil presenta una forma de semicírculo. De este modo, la superficie motriz 3 presenta una forma semicónica donde el eje es curvo.

De manera preferida, la superficie motriz 3 presenta una hélice alrededor de la cuerda media 10. Esa hélice es evidente sobre las cuchillas del modo de realización ilustrado en las figuras 1 a 6. La superficie motriz 3 se conforma de suerte que el borde de fuga 5 se desplace angularmente con relación al borde de ataque 4 en el sentido de las manecillas del reloj cuando la cuchilla 2 está destinada a girar en el sentido de las manecillas del reloj . La hélice está arreglada para que la superficie motriz 3 siga las gotas de fluido a fin de aumentar la transferencia de energía entre el fluido y la superficie motriz 3.

La hélice puede ser continua o no. Por otra parte, puede extenderse sobre el montaje de la cuerda media 10 o sobre una porción solamente de esta última. En el ejemplo representado, una primera porción de la cuchilla 2 se extiende desde el borde de ataque 4 hasta la sección que contiene el punto B su hélice con relación al segmento que une las dos extremidades de la sección de entrada 4. De preferencia, ese último segmento casi se confunde con el eje F0. Una segunda porción de la cuchilla 2 que se extiende desde la primera porción hasta su borde de fuga 5 es helicoidal. De manera ventajosa, la primera porción de la cuchilla 2 se extiende sobre aproximadamente un tercio de la longitud de la cuchilla.

La forma cóncava de la cuchilla determina un hueco que puede estar comprendido entre 0% y 20% a todo lo largo de la cuchilla y preferiblemente entre 10% y 15%.

Esa forma contribuye a crear una depresión sobre los extremos de la cuchilla para favorecer una primera fuerza aerodinámica que genere un par de arrastre de rotor.

El estrechamiento continuo de la sección de la cuchilla acelera el fluido en el caso en que la curvatura de la linea media tienda a oponer al fluido un ángulo de incidencia más grande y dirigirse hacia el exterior de modo que capte el fluido que se desvie en el sentido de escape hacia las partes que oponen menos resistencia.

El arreglo particular de la superficie motriz 3 impone al fluido el movimiento una restitución optimizada de su energía. Eso permite en consecuencia disminuir muy significativamente el rendimiento de las cuchillas que se extienden principalmente de manera paralela al eje de rotación.

En resumen, la configuración de la cuchilla pone de este modo en juego al menos dos tipos de fuerzas aerodinámicas : - la primera es la resultante de la compresión sobre los intradós y la depresión sobre los estrados, fuerzas que son favorecidas por la curvatura de las cuchillas que crea un hueco (que puede adaptarse a las condiciones de velocidad del fluido sobre el lugar de implantación de la máquina) . El fluido que es desviado por la misma forma de la cuchilla en un ángulo de incidencia que varía; a cada ángulo de incidencia, la cuchilla presenta siempre un hueco que genera una fuerza aerodinámica que en total será la resultante de todas las fuerzas de ese tipo de cada uno de los grupos elementales que componen la cuchilla a generar; - la segunda fuerza es resultado del fenómeno de Bernoulli donde el fluido es acelerado cuando la sección de la canalización en la que fluye disminuye. La reducción de la sección, la curvatura y la hélice captan de este modo la energía previamente de ese fenómeno.

La resultante final es la combinación de esos efectos .

El ejemplo de cuchilla 2 ilustrado en las figuras 4 a 6 será ahora descrito con mayor detalle.

En la cuchilla 2 se retoman las características de la cuchilla descrita anteriormente. Ella está arreglada de suerte que la cuerda media 10 es continua en el plano P.

El eje F0 es tal intersección de la cuerda media 10 y el plano X0 , F0 define un punto A que pertenece a la cuerda media 10 y se sitúa sensiblemente al nivel del borde de ataque .

Ese plano P está inclinado en un ángulo d con relación al plano X0 , f0.

De manera ventajosa, el ángulo d está comprendido entre 50° y 90° y preferiblemente entre 55 y 65°. De manera aún más ventajosa es sensiblemente igual a 60°.

La curvatura de la cuerda media 10 en el plano P está diseñada para seguir la curvatura principal. De manera preferida, la curvatura principal es sensiblemente constante. Esa curvatura principal presenta un radio de curvatura RP comprendiendo re L/2 y 10/L y preferiblemente entre 0.7L y L.

De este modo, para ese ejemplo de cuchilla 2 como se ilustra en las figuras I a 3 y 7 a 8, la proyección de la cuerda media sobre el plano X0 , f0 presenta una primera curvatura, y la proyección de la cuerda media sobre el plano X0 , Z0 presenta una segunda curvatura.

Como se ilustra en el modo de realización representado en las figuras 1 a 6, la curvatura principal se conforma de suerte que la cuerda media 10 se alarga del eje de rotación XQ desde el reborde de ataque 4 hacia el borde de fuga 5. Según otro modo de realización ilustrado en las figuras 7 y 8, la curvatura principal se conforma de suerte que la cuerda media se aproxima al eje de rotación X0 desde el borde de ataque hacia el borde de fuga. Ese borde de realización es particularmente ventajoso en términos del rendimiento.

De manera ventajosa el punto A está situado sobre el eje 0 y el plano P es sensiblemente paralelo al eje X0.

En el ejemplo ilustrado en las figuras 1 a 6, el reborde de ataque 4 y el borde de fuga 5, la cuerda media o 10 comprende un punto B que está incluido en el plano X0 , F0. Por otra parte, la cuerda media 10 define un punto C al nivel del borde de fuga 5. La cuerda media 10 comprende de este modo dos opciones delimitadas respectivamente por los puntos A y B y por los puntos B y C y porciones diseñadas respectivamente AB y BC.

La cuchilla 2 está arreglada de suerte que las porciones AB y BC se encuentran situadas a una parte y otra del plano X0 , f0. En el ejemplo representado las coordenadas del punto A sobre el eje f0 son positivas. Las coordenadas de los puntos de la linea media que forman la porción AB sobre el eje 2Q son negativas y las coordenadas de la linea media que forma la porción BC sobre el eje Z0 son positivas .

La tangente a la cuerda media 10 en el punto A forma con el plano X0,70 un ángulo de aproximadamente 13°.

De manera ventajosa, la longitud de la porción AB es aproximadamente igual a un tercio de la longitud de la porción AC.

La superficie motriz 3 presenta una hélice alrededor de la cuerda media 10. Esa hélice se despliega en el sentido de las manecillas del reloj desde el borde de ataque 4 hasta el borde de fuga 5.

De manera ventajosa, la superficie motriz 3 presenta una hélice alrededor de la cuerda media 10 sobre la porción BC y no presenta hélice sobre una porción AB.

De manera preferida la hélice es continua sobre la porción BC. Esta comprende entre 40° y 80° y preferiblemente es del orden de 60°.

De este modo, esa cuchilla permite combinar, entre otras, una fuerza aerodinámica resultante de la compresión de la depresión creada a todo lo largo de la cuchilla 2 y una aceleración de fluido generada por el efecto de BERNOULLI. Por lo tanto esos efectos creados por la cuchilla 2 son generados en tres dimensiones contrario a las cuchillas conocidas que canalizan el fluido en un espacio de dos dimensiones.

Los efectos aerodinámicos asociados con las porciones AB y BC son sensiblemente similares a los efectos asociados respectivamente con la primera y segunda porciones de la cuchilla descrita anteriormente con referencia a las figuras 1 a 3.

En cuanto a las cuchillas 2 ilustradas en las figuras I a 3 y 7 a 8, la superficie motriz 3 comprende una abertura 6 que se extiende de manera sensiblemente paralela a la cuerda media 10 y las secciones de la superficie motriz 3 representan sensiblemente la forma de un semicírculo .

La superficie motriz 3 puede estar formada de una sola pieza. La figura 4 muestra la generación geométrica de la cuchilla. Ella servirá para ser el molde a partir del cual se obtendrá la cuchilla.

Se probará que la cuchilla 2 según la invención donde las dimensiones verifiquen las relaciones siguientes presentan un rendimiento particularmente elevado: ^ataque ¿- G\ ^0'0?"2 ^8" ° y ^ataque - 3 <^ L <^ Dataque De manera más particular, ^ataque ^ r ^ataque — fuga — 2-5 y Da taqrue · 3 . 5 < L < Da ta que De manera más particular, . D a.loque Ufuga ~ ^ y L = 4 Dataque Donde ~~ Dataque = dimensión característica de la sección de la superficie motriz a nivel del borde de ataque. En el caso de una sección en forma de semicírculo, Da aque corresponde a un diámetro de la sección a nivel del borde de ataque. ~ fUga = dimensión característica de la sección de la superficie motriz a nivel del borde de fuga. En el caso de una sección en forma de semicírculo, DfUga corresponde a un diámetro de la sección a nivel del borde de fuga.

- L = longitud de la cuerda de la cuerda media 10 entre los bordes de ataque y de fuga.

A título de ejemplo, la cuchilla 2 ilustrada en las figuras 4 a 6 presenta las siguientes dimensiones: - longitud de la cuerda media L = 2 metros; Dataque = 0.50 m; Dfuga = 0.17 m; Rp radio de la curvatura principal = 1.60 m; ángulo d = 60°, ángulo que intercepta el arco de la cuerda media O = 72°.

La longitud de la cuerda media se adapta a la producción de energía deseada y cesa hasta grandes energías del orden de MegaVatios .

Como se indicó anteriormente, la invención tiene igualmente por objeto un rotor para un aparato que genera energía a partir de un flujo de fluido.

Uno de esos rotores comprende un árbol 1 representado en las figuras 1 y 2 de este modo al menos una cuchilla 2. Como se ilustra en las figuras 5 y 6 el rotor está equipado con tres cuchillas repartidas alrededor del árbol y separadas entre sí por un ángulo de 120°. El número de cuchillas puede reducirse o aumentarse.

La cuchilla 2 comprende medios de fijación no representados, para ligar la superficie motriz 3 al árbol 1 del rotor. Los medios de unión son bien conocidos por el experto en la técnica como se ilustra en el documento FR 2 172 867.

Cuando las cuchillas son montadas sobre el árbol, el borde de ataque define con el árbol X0 del plano Z0 , X0 un ángulo designado ángulo de incidencia. Recuérdese aquí que el eje Jt0 alrededor de la cuchilla 2 está destinado a girar y es sensiblemente paralelo a la dirección del viento.

El ángulo de incidencia a, está comprendido entre -20° y 40° y de manera más ventajosa entre -15° y 30°. De manera aún más ventajosa, el ángulo de incidencia está comprendido entre -15° y 10°.

El rotor está arreglado de suerte que limite al máximo la distancia entre el árbol 1 y la superficie motriz 3 a fin de disminuir las demandas mecánicas de piezas que constituyan el rotor. De este modo, como se representa en las figuras 5 y 6, la superficie motriz 3 está yuxtapuesta al árbol 1.

El trazo del plano P en el plano XY es una recta que es paralela al eje X aunque puede de este modo presentar con ese ángulo un ángulo ß designado ángulo de inclinación.

El ángulo de inclinación ß está comprendido entre 0o y 30° y de manera más ventajosa entre 0o y 20°. De manera aún más ventajosa, el ángulo de incidencia ß está comprendido entre 0o y 12°.

De manera preferida, los medios de unión son arreglados a fin de someter el ángulo de incidencia a y/o el ángulo de inclinación ß en función de la velocidad del viento. De este modo, se puede prever someter el ángulo de incidencia a, de manera que la velocidad de rotación del rotor disminuya de manera sensiblemente constante como lo hace la velocidad del viento.

Sobre la variante de realización ilustrada en las figuras 7 y 8, el rotor comprende 4 cuchillas. La cuerda media de cada una de esas cuchillas está comprendida en el plano P y sus dos rebordes respectivos definidos por la abertura 6 están igualmente comprendidos en el plano. Esta última característica es claramente evidente sobre las dos cuchillas de la figura 7. Esa cuchilla comprende las características de las cuchillas descritas anteriormente con referencia a las figuras 1 a 6. Ella no presenta por lo tanto obligatoriamente la hélice alrededor de la cuerda media. La cuerda media presenta una curvatura. Esa curvatura tiende a aproximarse al borde de fuga 5 del eje de rotación X0.

La invención proporciona además sobre un aparato generador de una barquilla sobre la que el rotor el montado libre en rotación alrededor del eje X0 de modo que una generatriz de energía se acople al rotor.

De manera ventajosa, el aparato comprende medios de rotación para orientar el árbol 1 del rotor de forma sensiblemente paralela a la dirección del viento.

Puede igualmente preverse que la barquilla se monte en rotación sobre un mástil que se extienda sensiblemente vertical cuando la dirección de fluido sea horizontal. Por otra parte puede preverse que el aparato se arregle de suerte que la fuerza de arrastre oriente el sistema de frente al fluido sin necesitar medios adicionales de rotación.

Las cuchillas objeto de la presente invención permiten obtener aparatos generadores de energía donde los rendimientos sean sustancialmente superiores a los aparatos generadores de energía conocidos.

La cuchilla según la invención puede de este modo ser definida por uno de los procedimientos que permitan su obtención. Uno de esos procedimientos consiste de colocar una cuchilla que comprenda una superficie motriz en el interior de la cual un fluido esté destinado a fluir para poner la cuchilla en rotación alrededor de un eje de rotación X0 , estando la cuchilla delimitada por un borde de ataque y un borde de fuga y la superficie motriz se estreche entre el borde de ataque y el borde de fuga. Por otra parte, ese procedimiento comprende una etapa en la que se dispone la cuchilla de suerte que la superficie motriz se extienda según una cuerda media contenida en un plano P. Por otro lado, se arregla la superficie motriz de manera que el plano P se incline en el ángulo d con relación a un plano ortogonal X0, f0 estando el plano X0 , f0 a un nivel tal que el borde de ataque, corte la cuerda media.

Puede igualmente preverse una etapa que consista de una curva de la cuerda media en el plano P.

Puede preverse que esa curvatura tienda a alinear el borde de fuga del eje X0 como se presenta en las Figuras 1 a 6. En un modo de realización alternativo, se prevé que la curvatura tienda a aproximarse al borde de fuga del eje de rotación X0. Ese modo de realización mejora significativamente el rendimiento del generador eólico.

Puede por otra parte preverse una etapa helicoidal de la superficie motriz alrededor de la cuerda media .

Según otro modo más de realización, la superficie motriz presenta una primera curvatura donde la dirección de curvatura, designada primera dirección de curvatura es sensiblemente perpendicular al eje de rotación X0 y una segunda curvatura, designada segunda dirección de curvatura donde la dirección de la curvatura es sensiblemente inclinada con relación a la primera dirección de la curvatura. De manera ventajosa, la segunda dirección de curvatura se sensiblemente perpendicular a la primera dirección de curvatura. De manera más particular es sensiblemente perpendicular al plano 2?,?0.

De manera ventajosa, la cuchilla comprende una primera porción que se extiende desde el borde de ataque hacia el borde de fuga y donde la curvatura es sensiblemente nula según la primera dirección de curvatura. Ella comprende una segunda porción que se extiende desde la primera porción hacia el borde de fuga y presenta una curvatura según la primera dirección de curvatura. Esa primera curvatura tiende a aproximarse al borde de fuga del eje de rotación X0.

Esa doble curvatura permite mejorar la transferencia de energía entre el fluido y la cuchilla. Ella aumenta el rendimiento de esta última.

Al designar la dirección de curvatura, la dirección del eje, o de los ejes paralelos entre ellos, alrededor del que o de los cuales es conveniente deformarla cuchilla para obtener una curvatura deseada. Una misma porción de la cuchilla puede presentar una pluralidad de direcciones de curvatura.

La cuchilla puede presentar así una misma dirección de curvatura, una curvatura constante (mismo eje, mismo radio) o una curvatura donde el radio varíe y/o presente una pluralidad de ejes de curvaturas paralelos a esa misma dirección de curvatura. De manera ventajosa, cada una de la primera y segunda curvaturas es constante sobre la porción de la cuchilla curva.

La cuchilla según el modo de realización anterior puede de este modo ser definida por uno de los procedimientos que permita su obtención. Uno de esos procedimientos consiste de colocar una cuchilla que comprende una superficie motriz en el interior de la cual un fluido está destinado a fluir para poner en rotación la cuchilla alrededor de un eje de rotación X0 , estado la cuchilla delimitada por un borde de ataque y un borde de fuga y la superficie motriz se estrecha entre el borde de ataque y el borde de fuga. La cuchilla presenta por ejemplo una forma semitroncocónica .

Se proporciona una etapa consistente con la curvatura de la cuchilla, al menos sobre una porción que se extiende sobre el borde de fuga hacia el borde de ataque, según una primera dirección de curvatura.

Se proporciona igualmente una etapa consistente con la curvatura de la cuchilla, al menos sobre esa misma porción, según una segunda dirección de curvatura sensiblemente inclinada con relación a la primera dirección de curvatura. La segunda dirección de curvatura puede ser sensiblemente perpendicular a la primera dirección de curvatura .

De manera preferida, la primera dirección de curvatura sensiblemente perpendicular al plano X0, 70 y la segunda dirección de curvatura es sensiblemente perpendicular al plano Z0 , X0.

Esas dos etapas de curvatura de la cuchilla pueden ser efectuadas de suerte que la cuerda media disminuya en el plano P inclinado en un ángulo d con relación al plano ortogonal X0 , F0 y mencionado anteriormente .

Puede proporcionarse otra etapa helicoidal de la superficie motriz alrededor de la cuerda media.

La presente invención no se limita a los modos de realización descritos anteriormente sino que se extiende a todos los modos de realización conforme a su espíritu.

Por otra parte, el perfil de los bordes de ataque 4 y fuga 5 puede ser objeto de ajustes sin que la cuerda media presente sobre toda su longitud las características mencionadas anteriormente.

Por otro lado, ese tipo de cuchilla puede ser utilizado con todo tipo de fluido y especialmente con aire o agua.

REFERENCIAS Arbol Cuchilla Superficie motriz Borde de ataque Borde de fuga Abertura Dataque Dfuga Longitud de la cuerda Cuerda media

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Cuchilla para un aparato que genera energia a partir de un fluido, que comprende una superficie motriz -en el interior de la cual un fluido está destinado a fluir para poner la cuchilla en rotación alrededor de un eje de rotación XQ que define con los ejes F0 , 20 una referencia X0 , F0 , Z0 ortogonal, - delimitada por un borde de ataque y un borde de fuga,- se estrecha entre el borde de ataque y el borde de fuga,- se extiende a lo largo de una cuerda media,- caracterizada porque la proyección de la cuerda media sobre el plano X0 , ?0 presenta una primera curvatura arreglada de suerte que en el plano X0 , ?0 la cuerda media se aleje o aproxime al eje de rotación X0 desde el borde de ataque hacia el borde de fuga, estando el plano X0 , F0 definido de suerte que contenga la cuerda media al nivel del borde de ataque.

2. Cuchilla según la reivindicación precedente, en la cual la proyección de la cuerda media sobre el plano Z0 , X0 presenta una segunda curvatura.

3. Cuchilla según cuálquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en la que la cuerda media está contenida en un plano P inclinado en un ángulo d con relación al plano X0 , Y0.

4. Cuchilla según la reivindicación precedente, en la cual el ángulo d está comprendido entre 50° y 90° y preferiblemente entre 55° y 65°.

5. Cuchilla según cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, en la cual el plano p es sensiblemente paralelo al eje X0.

6. Cuchilla según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la cual la cuerda media presenta en el plano P una curvatura principal de radio constante.

7. Cuchilla según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual la cuerda media comprende un punto A al nivel del borde de ataque, y un punto B incluido en el plano J0 , F0 y un punto C al nivel del borde de fuga, de suerte que las porciones AB y BC de la cuerda media delimitada respectivamente por los puntos A y B y los puntos B y C se sitúan a un lado y a otro del plano X0 , F0 definiendo la porción AB de la cuerda media con relación al plano X0,70 un hueco comprendido entre 10% y 15%.

8. Cuchilla según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual la superficie motriz presenta una hélice alrededor de la cuerda media.

9. Cuchilla según la reivindicación precedente en combinación con la reivindicación 7, en la cual la superficie motriz presenta sobre la porción BC una hélice alrededor de la cuerda media comprendida entre 40° y 80° y preferiblemente del orden de 60° y no presenta hélice sobre la porción AB.

10. Cuchilla según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual la superficie motriz comprende una abertura que se extiende de manera sensiblemente paralela a la cuerda media.

11. Cuchilla según la reivindicación 8, en la cual en todo punto pi de la cuerda media la sección de la superficie motriz toma un plano p¡ , 2i perpendicular al plano P que presenta simetría con relación al plano 2¡ , X¡ , estando los planos p¡ , 2¡ y 2¡ , X¡ , definidos por una referencia ortogonal X¡, p¡, 2,, donde el centro se confunde con el punto pi, donde el eje j?, coincide con la tangente a la cuerda media a un punto pi y está orientada hacia el borde de fuga y donde los ejes p¡, 2¡ siguen la hélice.

12. Cuchilla según la reivindicación precedente, en la cual la sección de la superficie motriz presenta sensiblemente la forma de una porción de círculo.

13. Cuchilla según la reivindicación precedente, en la cual para un diámetro Dataque la sección de la superficie motriz queda a nivel del borde de ataque, el diámetro de fuga de la sección de la superficie motriz queda a nivel de la fuga es tal que ^ataque < r\ ^ataque 3.5 ~ fusa ~ 2.5 '

14. Cuchilla según cualquiera de las reivindicaciones 12 ó 13, en la cual para un diámetro Dataque de la sección de la superficie motriz al nivel del borde de ataque, la cuerda entre el borde de ataque y el borde de fuga presenta una longitud L tal que: Dataque . 3.5 < L < Dataque ¦ 4.5.

15. Aparato que genera energía a partir de un fluido que comprende un rotor que comprende al menos una cuchilla según cualquiera de las reivindicaciones precedentes .