MX2011002139A - Una unidad de energia generada por el oleaje. - Google Patents

Una unidad de energia generada por el oleaje.

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Abstract

La invención se refiere a una unidad de energía generada por el oleaje para la producción de energía eléctrica; ésta comprende un cuerpo flotante (1) acomodado para flotar sobre el mar y un generador lineal eléctrico (2) que tiene un estator (5) y un trasladador (8) que oscila a lo largo de un eje central; el estator (5) está acomodado para ser anclado en el lecho de un mar y el trasladador (8) está conectado al cuerpo flotante (1) mediante los medios de conexión (3, 7); de acuerdo con la invención, el generador (2) encerrado en una encapsulación hermética al agua (4) que tiene una pared de extremo superior con una abertura a través de la cual se extienden los medios de conexión (7); la abertura tiene un sello (12) que sella contra los medios de conexión (7); el sello está montado de manera flexible; la invención también se refiere al uso de la unidad de energía generada por el oleaje y a un método para producir energía eléctrica.

Description

UNA UNIDAD DE ENERGIA GENERADA POR EL OLEAJE CAMPO DE LA INVENCION La presente invención en un primer aspecto se refiere a una unidad de energía generada por el oleaje para la producción de energía eléctrica que comprende un cuerpo flotante acomodado para flotar sobre el mar y un generador lineal eléctrico que tiene un estator y un trasladador oscilante a lo largo de un eje central, el estator está acomodado para ser anclado en el lecho de un mar y el trasladador está conectado al cuerpo flotante a través de medios de conexión.
En un segundo aspecto, la invención se refiere a un uso de dicha unidad de energía generada por el oleaje.
En un tercer aspecto, la invención se refiere a un método para producir energía eléctrica proporcionando un cuerpo flotante para flotar sobre el mar, proporcionado un generador lineal eléctrico que tiene un estator y un trasladador oscilante, anclando el estator en el lecho del mar y conectando el trasladador al cuerpo flotante a través de medios de conexión.
En la presente aplicación, los términos "radial" y "axial" se refieren al eje definido por el movimiento oscilante del centro del trasladador. Los términos "superior" e "inferior" se refieren a la dirección vertical y se refieren a las ubicaciones de los componentes en cuestión cuando la unidad de energía generada por el oleaje está en operación .
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los movimientos de las olas en el mar y en lagos en tierra grandes constituyen una fuente potencial de energía que escasamente ha sido explotada hasta ahora. No obstante, se han hecho varias sugerencias para utilizar los movimientos verticales del mar para producir energía eléctrica en un generador. Debido a que un punto en la superficie del mar realiza un movimiento vertical oscilante, es conveniente utilizar un generador lineal para producir la energía eléctrica.
El documento WO 03/058055 divulga dicha unidad de energía generada por el oleaje donde la parte en movimiento del generador, es decir, la parte que corresponde al rotor en un generador giratorio y en la presente solicitud denominado trasladador, oscila en relación al estator del generador. En esa descripción, el estator está anclado en el lecho marino. El trasladador está conectado a través de un alambre, cable o cadena a un cuerpo que flota en el mar.
El objetivo de la presente invención es mejorar la eficiencia y la conflabilidad de la unidad de energía generada por el oleaje del tipo en cuestión.
SUMARIO DE LA INVENCION El objetivo de la invención se logra, en el primer aspecto de la invención, en que una unidad de energía generada por el oleaje del tipo inicialmente especificado además tiene las características específicas de que es una encapsulación hermética al agua que encierra el generador y que tiene una pared de extremo superior con una abertura a través de la cual se extienden los medios de conexión, la abertura es provista con un sello que se sella contra los medios de conexión, el sello está flexiblemente montado.
A través de la encapsulación, el generador quedará protegido contra la corrosión por el agua que con frecuencia es agua salada, y al evitar el agua en la trayectoria del trasladador se elimina el efecto de frenado del agua sobre el trasladador. El sello es necesario para mantener el interior de la encapsulación libre de agua. El sello se pudiera ver afectado por altas fuerzas de los medios de guía debido a los movimientos lateral y angular del mismo. Estas fuerzas incrementarían el desgaste. No obstante, al montar el sello flexible se reducen las fuerzas de fricción mientras se mantiene un buen efecto de sellado. Por lo tanto, estas características aumentan el rendimiento general de la unidad de energía generada por el oleaje.
De acuerdo con una modalidad preferida, al menos una parte de los medios de conexión es un elemento de biela, dicha parte se extiende a través de dicha abertura.
En principio, los medios de conexión completos podrían ser una biela larga. Por varios motivos, no obstante es conveniente que la parte principal de los medios de conexión, es decir, desde el cuerpo flotante hacia abajo a una distancia corta por arriba del generador es flexible y puede ser un alambre o similar. Para la parte unida al trasladador y una distancia corta hacia arriba se prefiere que los medios de conexión sean en la forma de una biela. Esto simplifica el poder lograr un buen efecto de sellado cuando pasa a través de la abertura en la pared de extremo superior de la encapsulación . La biela también contribuye a mantener el trasladador en movimientos puramente axiales estables, lo cual es importante para la eficiencia en la conversión de la energía electromecánica.
De acuerdo con una modalidad preferida adicional, el montaje flexible del sello es tal que permite los movimientos lateral y angular del sello.
Por lo tanto, el sello tiene la capacidad para adaptar todas las fuerzas que pueden ocurrir desde los medios de conexión en el sello, debido a los movimientos laterales, de inclinación o torcido de los medios de guia. De esta forma, se puede mantener un buen efecto de sellado en caso que ocurriera cualquiera de estas condiciones o una combinación de las mismas. No obstante, es deseable evitar estas condiciones lo más posible cuando se considere un movimiento apropiado del trasladador, pero en caso de ocurrir, es importante que se mantenga el efecto de sellado.
De acuerdo con una modalidad preferida adicional, el sello es soportado por un elemento de soporte que está montado en dicha pared de extremo superior a través de un elemento flexible, el elemento flexible está conectado hermético al agua a dicho elemento de soporte y a dicha pared de extremo superior.
Este arreglo representa una forma simple y confiable para obtener el montaje resiliente del sello.
De acuerdo con una modalidad preferida adicional, el elemento flexible está hecho de material flexible tal como caucho .
Lograr la flexibilidad mediante el uso de un material que en sí mismo tiene alta resiliencia permite una solución barata combinada con alta seguridad, y el elemento flexible puede ser diseñado, en una forma fácil, de manera que se obtenga el grado apropiado de flexibilidad en diferentes direcciones.
De acuerdo con una modalidad preferida adicional, el elemento flexible es coaxial con la biela y tiene al menos una porción que es de forma convexa en la dirección longitudinal en estado descargado cuando se observa desde el exterior .
El arreglo simétrico conduce a una flexibilidad radial uniforme a lo largo de la extensión circunferencial del elemento flexible. La parte convexa proporciona un comportamiento de flexión predecible del elemento flexible.
De acuerdo con una modalidad preferida adicional, el elemento flexible tiene una brida de montaje en cada extremo, una brida está sujetada por pernos entre el elemento de soporte y el anillo de abrazadera, y la otra brida está sujetada entre dicha pared de extremo superior y un anillo de abrazadera .
Debido a la presión de agua externa con frecuencia alta y debido a la movilidad del elemento flexible, las demandas sobre la conexión mecánica del elemento flexible son muy altas para asegurar su hermeticidad al agua, y que sea segura y duradera. Estas conexiones sujetadas cumplen con estas demandas .
De acuerdo con una modalidad preferida adicional, cada brida tiene una porción radialmente exterior que tiene un grosor axial más grande que una porción radialmente interior de la brida.
De esta forma, la unión de las bridas no solamente se obtiene mediante la presión del anillo de abrazadera sino que también queda asegurada por la forma cuando la superficie de tope del anillo de abrazadera y/o la superficie de tope del elemento de soporte y la pared de extremo superior respectivamente, tienen una forma complementaria. De esta forma, la conexión es aún más segura.
De acuerdo con una modalidad preferida, la extensión axial del : sello es más grande que su extensión radial .
De esta forma, la acción de sellado queda distribuida a lo largo de una longitud sustancial de manera que se puede evitar la alta presión de sellado local, lo cual de otra forma perturbaría la operación y ocasionaría un alto desgaste. De preferencia, la extensión axial es más de dos veces la extensión radial.
De acuerdo con una modalidad preferida adicional, el sello incluye una pluralidad de unidades de sellado.
Esta modalidad también tiene la ventaja de que se puede obtener un buen sellado mientras se mantiene la presión del sellado a un nivel moderado.
De acuerdo con una modalidad preferida adicional, la encapsulación es rellenada con un gas a sobrepresión .
De esta forma, la encapsulación tendrá una mayor capacidad para soportar la fuga de agua. Un gas conveniente es N2.
En el segundo aspecto de la invención, la unidad de energía generada por el oleaje inventada se utiliza para generar energía eléctrica para suministro a una red eléctrica .
En el tercer aspecto de la invención, el método inicialmente especificado además incluye las medidas específicas que consisten en encerrar el generador en' una encapsulación hermética al agua, acomodar los medios de conexión para que se extiendan a través de una pared de extremo superior de la encapsulación, sellar los medios de conexión que pasan a través de la abertura y' montar el sello flexible.
De acuerdo con modalidades preferidas del método inventado, se ejecuta por medio de una unidad de energía generada por el oleaje de acuerdo con la presente invención, en particular de acuerdo con cualquiera de las modalidades preferidas de la misma.
Con el uso inventado y el método inventado, se obtienen . ventaj as que corresponden a aquéllas de la unidad de energía generada por el oleaje inventada y las modalidades preferidas de la misma y cuyas ventajas se han descrito anteriormente .
La invención se explicará adicionalmente por medio de la siguiente descripción detallada de un ejemplo de la misma, y con referencia a las figuras acompañantes.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es una sección esquemática a través de una unidad de energía generada por el oleaje de acuerdo con la invención.
La figura 2 es una sección a detalle de la figura i .
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La figura 1 es una vista lateral esquemática de una unidad de energía generada por el oleaje de acuerdo con la invención en operación en el mar. Un cuerpo flotante 1 flota sobre la superficie del mar y está conectado a través de un medio de conexión 3, 7 a un generador lineal 2 anclado en el lecho marino. Los medios de conexión constan de una parte superior 3, la cual es un alambre, soga, cadena o similar y una parte inferior 7 la cual es una biela rígida. El alambre 3 está conectado a la biela 7 por medio de una junta 13. En la figura, el generador está unido en el lecho marino. No obstante, se entenderá que el generador puede estar ubicado por encima del lecho marino y puede estar anclado en alguna otra manera.
El generador lineal 2 tiene un estator 5 con devanados y un trasladador 6 con imanes. El trasladador 6 puede oscilar hacia arriba y hacia abajo dentro del estator 5 generando así .corriente en los devanados del estator, cuya corriente del cable eléctrico 11 es transferida a una · red eléctrica .
Cuando el cuerpo flotante 1, debido a los movimientos de las olas de la superficie del mar, es forzado a moverse hacia arriba, el cuerpo flotante jalará el trasladador 6 en dirección ascendente. Cuando el cuerpo flotante entonces se mueve hacia abajo el trasladador 6 se moverá hacia abajo debido a la gravedad.
Opcionalmente , pero de preferencia un resorte (que no se muestra) o similar que actúa sobre el trasladador 6 proporciona una fuerza adicional hacia abajo.
Debido a que el generador 2 es anclado en el lecho marino y el cuerpo flotante 1 flota libremente sobre la superficie del agua, el cuerpo flotante es libre de moverse lateralmente en relación al generador 2. De esta forma, el alambre 3 se inclinará.
El generador 2 está encerrado en una encapsulación hermética al agua 4, la cual está rellenada con N2 de sobrepresión . Rígidamente unido a la parte superior de la encapsulación 4 hay un armazón cónico 8 que tiene un dispositivo guía 9.
El dispositivo guía 9 guía los medios de conexión para moverse verticalmente debajo del dispositivo guía 9 mientras se permite que los medios de conexión 3 que están por encima del dispositivo guía se muevan en una posición inclinada .
El dispositivo guía 9 permite a los medios de conexión 3 cambiar gradualmente su dirección cuando pasan a través del dispositivo guía 9, de manera que el desgaste de los medios de conexión se limita.
La biela 7 se extiende a través de una abertura de una pared de extremo superior 14 de la encapsulación 4 y en la entrada se proporciona un sello hermético al agua 12.
La figura 2 es una sección agrandada a través del sello 12 en la figura 1. El sello consta de un elemento de soporte 15 que tiene una porción cilindrica 16 alrededor de la biela oscilante 7 y una porción de brida 17. La porción cilindrica 16 aloja un número de unidades de sellado 18 que son presionadas contra la biela 7 de manera que el interior de la encapsulación (debajo del sello) queda sellado de manera efectiva contra el agua en el lado externo (por encima del sello) . El elemento de soporte 15 está conectado a la pared de extremo superior 14 de la encapsulacion a través de un elemento flexible 19 hecho de caucho o similar. El elemento flexible 19 generalmente es tubular y tiene una porción media 20 de diámetro ligeramente incrementado que crea una forma convexa del elemento flexible.
El extremo superior del elemento flexible 19 tiene una brida radial dirigida hacia fuera 21 para montar el elemento flexible 19 a la porción de brida 17 del elemento de soporte 15. La brida 21 es sujetada entre la porción de brida 17 y un anillo de abrazadera 22 por medio de un número de pernos 23.
La parte radialmente exterior de la brida 21 tiene una proyección axialmente dirigida 23 y la parte radialmente interior del anillo de abrazadera en cooperación 22 tiene una forma que es complementaria a la brida 21 de forma que la brida 21 queda bloqueada de manera efectiva. El extremo inferior del elemento flexible 19 tiene una brida correspondiente que está unida a la pared de extremo 14 de la encapsulacion en una manera similar a la descrita anteriormente .

Claims (14)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: 5 REIVI DICACIONES
1. - Una unidad de energía generada por el oleaje para la producción de energía eléctrica y que comprende un cuerpo flotante (1) acomodado para flotar sobre el mar y un 10 generador lineal eléctrico (2) que tiene un estator (5) y un trasladador (6) que oscila a lo largo de un eje central, el estator (5) está acomodado para ser anclado en el lecho de un mar y el trasladador (6) está conectado al cuerpo flotante (1) mediante los medios de conexión (3, 7) 15 caracterizado porque la unidad de energía generada por el oleaje incluye una encapsulacion hermética al agua (4) que encierra el generador (2) y que tiene una pared de extremo superior (14) con una abertura' a través de la cual se extienden los medios de conexión (7), la abertura es •20 proporcionada con un sello (12) que sella contra los medios de conexión (7), el sello está montado de manera flexible.
2. - La unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque al menos una parte de los medios de conexión (3, 7) son un elemento de biela (7), dicha parte se extiende a través de dicha abertura.
3. - La unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el montaje flexible del sello (12) es tal que permite movimientos laterales y angulares del sello.
4. - La unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque el sello (12) es soportado por un elemento de soporte (15) que está montado en dicha pared de extremo superior (14) a través de un elemento flexible (19), el elemento flexible está conectado hermético al agua a dicho elemento de soporte (15) y a dicha pared de extremo superior (14).
5. - La unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque dicho elemento flexible (15) está hecho de material resiliente tal como caucho.
6. - La unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con las reivindicaciones 4 y 5, caracterizada porque el elemento flexible (15) es coaxial con la biela (7) y tiene al menos una porción (20) que es de forma convexa en la dirección longitudinal en estado descargado cuando se observa desde el exterior.
7. - La unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque el elemento flexible (15) tiene una brida de montaje (21) en cada extremo, una brida (21) está sujetada por pernos (23) entre una porción de brida (17) de dicho elemento de soporte (15) y un anillo de abrazadera (22) y la otra brida está sujetada por pernos entre dicha pared de extremo superior (14) y un anillo de abrazadera.
8. - La unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque cada brida (21) tiene una porción radialmente exterior (22) que tiene un grosor axial más grande que una porción radialmente interior de la brida.
9. - La unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizada porque la extensión axial del sello (15) es más larga que su extensión radial de preferencia al menos dos veces tan larga.
10. - La unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizada porque el sello (15) incluye una pluralidad de unidades de sellado (18) .
11. - La unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizada porque la encapsulación es rellenada con un gas a sobrepresión, de preferencia N2.
12. - El uso de una unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, para generar energía eléctrica para suministro a una red eléctrica.
13. - Un método para producir energía eléctrica al proporcionar un cuerpo flotante para flotar sobre el mar, proporcionar un generador lineal eléctrico que tiene un estator y un trasladador que oscila a lo largo de un eje central, anclar el estator en el lecho del mar y conectar el trasladador al cuerpo flotante a través de medios de conexión, caracterizado porque se encierra el generador, en una encapsulación hermética al agua, acomodando los medios de conexión para que se extiendan a través de una abertura en una pared de extremo superior de la encapsulación, sellando los medios de conexión que pasan a través de la abertura y montando el sello flexible.
14. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el método es ejecutado por medio de una unidad de energía generada por el oleaje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-11.
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