WO2000079127A1 - Un generador eolico - Google Patents

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WO2000079127A1
WO2000079127A1 PCT/ES2000/000138 ES0000138W WO0079127A1 WO 2000079127 A1 WO2000079127 A1 WO 2000079127A1 ES 0000138 W ES0000138 W ES 0000138W WO 0079127 A1 WO0079127 A1 WO 0079127A1
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wind
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Manuel FERNÁNDEZ ARCOS
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Fernandez Arcos Manuel
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    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a wind generator, of the type used to generate electricity using wind as the driving force.
  • This generator contemplates the use of a hollow body, in flotation, which rotates by the action of the wind on some blades in solidarity with it, and the transmission of the movement of rotation of said body to wheels associated with the axes of several electricity generators.
  • Non-polluting systems are wind and hydraulic, in which the energy of a moving fluid is transformed to move the blades of a generator.
  • the Invention Patent 461,890 referring to a "Procedure for generating movement and energy from the flotation of the bodies", which contemplates the use of a container provided with an intake valve and another of expulsion of a liquid, a hollow body or filling of a low density material being found inside said container.
  • a container provided with an intake valve and another of expulsion of a liquid, a hollow body or filling of a low density material being found inside said container.
  • the floating body must continuously describe alternative vertical movements and requires continuous contributions of fluid and energy expenditure to perform the opening and closing of the intake and expulsion valves, which entails the expense of an important part of The generated energy.
  • the wind generator object of this invention comprises a cylindrical receptacle in which a hollow body is also housed, also cylindrical, closed by its lower base and provided with an upper cover, which is carrier of some blades.
  • the hollow body has a diameter slightly smaller than the inside diameter of the receptacle, being defined between them a cavity in which a sufficient quantity of liquid is housed to ensure the floating of the hollow body and that it can rotate in a horizontal plane to affect the wind over the blades fixed to it.
  • the mentioned diameters keep a close relationship to the unit, so a very high amount of water will not be required to keep the hollow body floating.
  • This generator when driven by the thrust of the wind does not need an additional energy input, being able to be used almost all of the energy produced by it.
  • the state, in flotation, of the hollow body allows it to easily rotate due to the wind.
  • both the outer receptacle and the floating hollow body are formed in concrete, iron or other heavy material, and with this, it is ensured, on the one hand, a high mechanical resistance and, on the other hand, that the hollow body has a very high inertia once it has begun to turn due to the action of the wind.
  • the outer receptacle has at its base an axial, axis-like appendix, which is inserted into the inner hollow of an axial appendix defined at the base of the floating hollow body.
  • the outer receptacle has two mouths on its side surface, a top one for filling and a bottom one for emptying with the corresponding closing means, which allow adding the water needed to keep the hollow body floating or emptying it. Since the water contained in the outer receptacle will gradually evaporate, it is provided that said receptacle has a level indicator visible from the outside and optionally provided with a graduated scale or markings indicating the level of water necessary to ensure the correct operation of the generator.
  • the hollow body has a peripheral flange that covers the upper end and a lateral portion of the outer receptacle wall.
  • the blades in solidarity with the hollow body are distributed evenly over its periphery, which ensures a uniform turning movement.
  • Said blades have a suitable configuration to obtain a maximum use of the wind thrust, being able to present a hemispherical configuration, similar to the blades of an anemometer, an angled section, a triangular prismatic section or any other that allows a maximum thrust of the wind when This acts on the front surface of the blade and a minimum thrust when acting on its rear surface, since this position is inevitable when turning the blades in solidarity with the hollow body.
  • the axes of the generators are arranged vertically and are provided with wheels, preferably of rubber, perpendicular to said axes, that is, in the same horizontal plane.
  • the generators can be held in one position. fixed, the contact wheels being in permanent contact with the floating body; optionally said generators can be associated with drive means that bring them closer and away from the receptacle with a certain frequency, the wheel contacting with the floating body being established intermittently; this allows the floating body to acquire an important turning inertia while the contact wheels are separated from it.
  • the driving means of the carriages carrying the electric generators can be any of those commonly used in the industry to produce a linear displacement; for example motorized sprocket - rack, pneumatic or hydraulic cylinder, ball screw, etc. being commanded by means of a timer.
  • FIG. 1 shows a schematic elevation view of the wind generator object of the invention, sectioned by a vertical plane and with the electric generators in the working position.
  • FIG. 2 shows a plan view of the same wind generator with the electric generators in an inoperative position, that is, without contact with the floating body.
  • Figure 3 shows a vertical section of the wind generator, in which the bottom receptacle is rotated 45 ° with respect to figure 1, in order to allow observation of the filling and emptying conduits thereof and the water level indicator.
  • this wind generator has a cylindrical receptacle (1) in which a hollow body (2) and a sufficient amount of water (3) are housed to ensure the floating of said hollow body (2) ).
  • the receptacle (1) defines at its base an axial appendix (1 1) that is housed inside the axial appendage (1), of tubular configuration, defined in the hollow body (2).
  • bearings (12) designed to reduce friction between the receptacle (1) and the body (2) when it rotates due to the action of the wind.
  • the hollow body (2) has a flange (22) that covers the upper end and a part of the lateral surface of the receptacle wall (1) loosely. Said hollow body (2) is closed superiorly by a cover (23) to which are fixed a series of blades (4) that, upon receiving the thrust of the wind, cause the hollow body (2) to rotate.
  • the hollow body (2) being formed in concrete, iron or other heavy material, can easily rotate when the wind strikes the blades (4) because it is floating on the water (3).
  • a water level (3) that ensures the floating of the hollow body (2), which has a filling mouth (13) and an emptying mouth (14) to which are connected two hoses or pipes with the corresponding closing taps.
  • the water level (3) contained in the receptacle (1) is controlled by a level indicator (15).
  • the blades In order to achieve maximum use of the wind action on the blades (4), it is provided that they have a suitable configuration to receive a maximum thrust when they are in a certain turning position and a minimum thrust when they are in the diametrically opposite position.
  • the blades are triangular prismatic, with a vertical side (41) which is the one that receives the maximum thrust when facing the wind and two lateral ones (42 and 43) that act as deflectors, reducing the wind action on the same: Since the blades are arranged evenly distributed, whatever the direction of the wind, it will simultaneously affect the side (4) of one of the blades and the sides (42 and 43) of the blade that occupies a position diametrically opposite, providing the difference of said thrusts a positive component in the direction of rotation of the body (2).
  • This wind generator includes electricity generators (5) arranged in the receptacle (2) and mounted with the possibility of moving on horizontal guides (6) fixed to the respective supports (61). Said guides (6) are oriented in a radial direction, so that the generators can approach or move away from the flange (22), the wheels (51) maintaining a continuous or intermittent contact with said flange (22).
  • the approximation of the generators (5) will occur automatically by means of a suitable pushing device (for example: motorized pinion - rack, pneumatic or hydraulic cylinder, etc.) that will be commanded by a timer .
  • a suitable pushing device for example: motorized pinion - rack, pneumatic or hydraulic cylinder, etc.
  • the high mass of the body (2) which can be of the order of one hundred tons, gives it a great inertia of rotation, so that, when it rotates due to the wind, the actuation of the generators does not imply an important brake on said movement .

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Abstract

Un generador éolico caracterizado porque comprende los elements siguientes: un receptáculo cilíndrico (1), un cuerpo hueco (2) que se encuentra alojado en el receptáculo (1) con posibilidad de giro, encontrándose alojada en dicho receptáculo (1) una cantidad de líquido suficiente para asegurar la flotación del cuerpo hueco (2), una tapa (23) para el cuerpo hueco (2), una serie de aspas (4) solidarias a la tapa del cuerpo hueco (2), varios generadores de electricidad (5) sobre cuyos ejes se encuentran montados unas ruedas (51) destinadas a contactar con el cuerpo (2) durante el giro de éste, unos soportes (61) provistos de unas guías (6), sobre las que se encuentran montados los generadores (5) con posibilidad de desplazamiento y un dispositivo de empuje encoragado de controlar el desplazamiento de los generadores (5) sobre las guías (6), provocando su apoximación al cuerpo hueco (2) cuando éste se encuentra girando a una determinada velocidad.

Description

UN GENERADOR EÓLICO.
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un generador eólico, del tipo de los utilizados para generar energía eléctrica empleando el viento como fuerza motriz. Este generador contempla la utilización de un cuerpo hueco, en flotación, que gira por la acción del viento sobre unas aspas solidarias al mismo, y la transmisión del movimiento de giro de dicho cuerpo a unas ruedas asociadas a los ejes de varios generadores de electricidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.
Uno de los retos tecnológicos existentes consiste en la obtención de energía eléctrica utilizando sistemas y métodos no contaminantes. Los sistemas no contaminantes más conocidos y utilizados son los eólicos y los hidráulicos, en los que se transforma la energía de un fluido en movimiento para mover las aspas de un generador.
La utilización de la energía hidráulica para realizar dicho accionamiento, requiere en la mayor parte de los casos la realización de una presa en un río o corriente de agua, de forma que ésta se vaya acumulando hasta alcanzar un nivel importante y que provoque el giro de una turbina al caer desde una altura determinada.
La construcción de estas presas supone un impacto medioambiental importante, ya que la cola del embalse inunda en la mayor parte de los casos valles fértiles y pueblos. La utilización de la energía eólica para el accionamiento de generadores precisa el montaje en zonas ventosas de unas torretas o postes que sirvan de soporte a los generadores con las aspas correspondientes. La rentabilidad de estos generadores eólicos requiere una ubicación estratégica, en puntos elevados, por lo que tampoco pasan desapercibidos desde un punto de vista medioambiental.
La disposición de estos generadores sobre los postes mencionados dificulta considerablemente su montaje y su accesibilidad para realizar las posteriores tareas de mantenimiento o de reparación.
Como antecedente de esta invención cabe mencionar la Patente de Invención 461.890 referente a un "Procedimiento para generar movimiento y energía a partir de la flotación de los cuerpos", en la que se contempla la utilización de un recipiente provisto de una válvula de admisión y otra de expulsión de un líquido, hallándose en el interior de dicho recipiente un cuerpo hueco o relleno de un material de baja densidad. Realizando sucesivamente la introducción y extracción de líquido en el recipiente en cuestión se consigue un movimiento alternativo (ascendente -descendente) del cuerpo flotante, siendo dicho movimiento el empleado para obtener energía.
En este caso, el cuerpo flotante debe describir continuamente movimientos verticales alternativos y requiere continuos aportes de fluido y un gasto energético para realizar la apertura y cierre de las válvulas de admisión y de expulsión, lo que lo que conlleva el gasto de una parte importante de la energía generada.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El generador eólico objeto de esta invención comprende un receptáculo cilindrico en el que se encuentra alojado libremente un cuerpo hueco, también cilindrico, cerrado por su base inferior y provisto de una tapa superior, que es portadora de unas aspas.
El cuerpo hueco presenta un diámetro ligeramente inferior al diámetro interior del receptáculo, quedando definidos entre ambos una cavidad en la que se encuentra alojada una cantidad de líquido suficiente para asegurar la flotación del cuerpo hueco y que éste pueda girar en un plano horizontal ai incidir el viento sobre las aspas fijadas al mismo. Los diámetros mencionados guardan una relación próxima a la unidad, por lo que no se precisará una cantidad muy elevada de agua para mantener el cuerpo hueco en flotación. Este generador al ser accionado por el empuje del viento no necesita un aporte energético adicional, pudiendo ser aprovechada prácticamente la totalidad de la energía producida por el mismo.
El estado, en flotación, del cuerpo hueco permite que pueda girar fácilmente por la acción del viento.
Se ha previsto que tanto el receptáculo exterior como el cuerpo hueco flotante estén conformados en hormigón, hierro u otro material pesado, ya con ello se asegura, de una parte, una elevada resistencia mecánica y, de otra parte, que el cuerpo hueco tenga una inercia muy elevada una vez que haya empezado a girar por la acción del viento.
De acuerdo con la invención, el receptáculo exterior presenta en su base un apéndice axial, a modo de eje, que se introduce en el hueco interior de un apéndice axial definido en la base del cuerpo hueco en flotación.
El receptáculo exterior presenta en su superficie lateral dos bocas, una superior de llenado y otra inferior de vaciado con los correspondientes medios de cierre, que permiten añadir el agua necesaria para mantener el cuerpo hueco en flotación o realizar su vaciado. Dado que el agua contenida en el receptáculo exterior, se irá evaporando paulatinamente, se ha previsto que dicho receptáculo disponga de un indicador de nivel visible desde el exterior y provisto opcionalmente de una escala graduada o unas marcas indicativas del nivel de agua necesario para asegurar el funcionamiento correcto del generador.
El cuerpo hueco presenta superiormente un reborde periférico que cubre el extremo superior y una porción lateral de la pared del receptáculo exterior.
Las aspas solidarias al cuerpo hueco se encuentran repartidas uniformemente sobre su periferia, lo que asegura un movimiento de giro uniforme.
Dichas aspas presentan una configuración adecuada para obtener un aprovechamiento máximo del empuje del viento, pudiendo presentar una configuración semiesférica, semejante a las aspas de un anemómetro, una sección en ángulo, una sección prismática triangular o cualquier otra que permita un empuje máximo del viento cuando éste actúa sobre la superficie frontal del aspa y una empuje mínimo cuando actúe sobre su superficie posterior, ya que esta posición es inevitable al girar las aspas solidariamente con el cuerpo hueco.
En la pared del receptáculo exterior se encuentran anclados unos soportes provistos de unas guías orientadas radialmente respecto a dicho receptáculo; en dichas guías se encuentran montados con posibilidad de desplazamiento lineal unos generadores eléctricos.
Los ejes de los generadores se disponen verticalmente y están provistos de unas ruedas, preferentemente de goma, perpendiculares a dichos ejes, es decir, en un mismo plano horizontal.
De acuerdo con la invención, los generadores pueden mantenerse en una posición fija, encontrándose las ruedas de contacto en contacto permanente con el cuerpo flotante; opcionalmente dichos generadores pueden estar asociados a unos medios de accionamiento que los acercan y los alejan al receptáculo con una frecuencia determinada, estableciéndose el contacto de las ruedas con el cuerpo flotante de forma intermitente; ello permite que el cuerpo flotante pueda adquirir una inercia de giro importante mientras las ruedas de contacto se encuentran separadas del mismo.
Los medios de accionamiento de los carros portadores de los generadores eléctricos pueden ser cualesquiera de los utilizados habitualmente en la industria para producir un desplazamiento lineal; por ejemplo piñón motorizado - cremallera, cilindro neumático o hidráulico, husillo de bolas, etc. siendo comandados por medio de un temporizador.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
- La figura 1 muestra una vista esquemática en alzado del generador eólico objeto de la invención, seccionado por un plano vertical y con los generadores eléctricos en la posición de trabajo.
- La figura 2 muestra una vista en planta del mismo generador eólico con los generadores eléctricos en posición inoperante, es decir, sin contacto con el cuerpo flotante.
La figura 3 muestra una sección vertical del generador eólico, en la que el receptáculo inferior se encuentra girado 45° respecto a la figura 1 , con el fin de permitir la observación de las conducciones de llenado y vaciado de aquél y el indicador de nivel de agua.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Como se puede observar en las figuras referenciadas, este generador eólico presenta un receptáculo cilindrico ( 1 ) en el que se encuentran alojados un cuerpo hueco (2) y una cantidad de agua (3) suficiente para asegurar la flotación del mencionado cuerpo hueco (2).
El receptáculo ( 1 ) define en su base un apéndice axial ( 1 1 ) que se encuentra alojado en el interior del apéndice axial ( 1 ), de configuración tubular, definido en el cuerpo hueco (2).
Entre los apéndices ( 1 1 ) y (21 ) se disponen unos rodamientos ( 12) destinados a reducir el rozamiento entre el receptáculo ( 1 ) y el cuerpo (2) cuando éste gira por la acción del viento.
El cuerpo hueco (2) presenta superiormente un reborde (22) que cubre holgadamente el extremo superior y una parte de la superficie lateral de la pared del receptáculo ( 1 ). Dicho cuerpo hueco (2) se encuentra cerrado superiormente por una tapa (23) a la que se encuentran fijadas una serie de aspas (4) que, al recibir el empuje del viento, provocan el giro del cuerpo hueco (2).
El cuerpo hueco (2), estando formado en hormigón, hierro u otro material pesado, puede girar fácilmente al incidir el viento sobre las aspas (4) por encontrarse flotando sobre el agua (3).
Para mantener en el interior del receptáculo ( 1 ) un nivel de agua (3) que asegure la flotación del cuerpo hueco (2), aquel presenta una boca de llenado ( 13) y una boca de vaciado ( 14) a las que se encuentran conectadas sendas mangueras o conducciones con los correspondientes grifos de cierre. El nivel de agua (3) contenido en el receptáculo ( 1 ) se controla mediante un indicador de nivel ( 15).
Con el fin de conseguir el máximo aprovechamiento de la acción del viento sobre las aspas (4), se ha previsto que éstas presenten una configuración adecuada para recibir un empuje máximo cuando se encuentran en una determinada posición de giro y un empuje mínimo cuando se encuentran en la posición diametralmente opuesta. En este ejemplo de realización las aspas son prismáticas triangulares, con un lateral vertical (41 ) que es el que recibe el empuje máximo al encontrarse enfrentado al viento y dos laterales (42 y 43) que actúan de deflectores, reduciendo la acción del viento sobre los mismos: Dado que las aspas se disponen repartidas uniformemente, cualquiera que sea la dirección del viento, éste incidirá simultáneamente sobre el lateral (4) de una de las aspas y sobre los laterales (42 y 43) del aspa que ocupa una posición diametralmente opuesta, proporcionando la diferencia de dichos empujes una componente positiva en el sentido de giro del cuerpo (2).
Este generador eólico incluye unos generadores de electricidad (5) dispuestos en tomo al receptáculo (2) y montados con posibilidad de desplazamiento sobre unas guías horizontales (6) fijadas a los respectivos soportes (61 ). Dichas guías (6) se encuentran orientadas en dirección radial, de forma que los generadores puedan acercarse o alejarse del reborde (22), manteniendo las ruedas (51 ) un contacto continuado o intermitente con dicho reborde (22).
En el caso de que dicho contacto sea intermitente, la aproximación de los generadores (5) se producirá automáticamente mediante un dispositivo de empuje adecuado (por ejemplo: piñón motorizado - cremallera, cilindro neumático o hidráulico, etc.) que será comandado por un temporizador. La elevada masa del cuerpo (2), que puede ser del orden de cien toneladas, le proporciona una gran inercia de giro por lo que, cuando gira por la acción del viento, el accionamiento de los generadores no supone un freno importante a dicho movimiento.

Claims

REIVIND1CAC1QNES
1.- Un generador eólico; caracterizado porque comprende los elementos siguientes: - un receptáculo cilindrico ( 1 ), - un cuerpo hueco (2) que se encuentra alojado en el receptáculo ( 1 ) con posibilidad de giro, encontrándose alojada en dicho receptáculo ( 1 ) una cantidad de líquido suficiente para asegurar la flotación del cuerpo hueco (2), - una tapa (23) para el cuerpo hueco (2), - una serie de aspas (4) solidarias a la tapa del cuerpo hueco (2), - varios generadores de electricidad (5) sobre cuyos ejes se encuentran montados unas ruedas (51 ) destinadas a contactar con el cuerpo (2) durante el giro de éste, - unos soportes (61 ) provistos de unas guías (6), sobre las que se encuentran montados los generadores (5) con posibilidad de desplazamiento y - un dispositivo de empuje encargado de controlar el desplazamiento de los generadores (5) sobre las guías (6), provocando su aproximación al cuerpo hueco (2) cuando éste se encuentra girando a una determinada velocidad.
2.- Un generador eólico, según la reivindicación anterior, caracterizado porque el receptáculo cilindrico (1 ) presenta en su base un apéndice axial (1 1 ).
3.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo hueco (2) presenta en su base un apéndice axial (21 ), de configuración tubular, en cuyo interior se encuentra alojado el apéndice axial (1 1 ) del receptáculo ( 1 ).
4.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre las superficies enfrentadas de los apéndices ( 1 1 y 21 ) se encuentran dispuestos unos rodamientos (12).
5.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre los apéndices axiales ( 1 1 ) y (21 ) se encuentran montados unos rodamientos ( 12) destinados a reducir el rozamiento del cuerpo (2) al girar respecto al receptáculo ( 1 ).
6.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el receptáculo ( 1 ) presenta una boca de llenado ( 13) y una boca de vaciado ( 14) para la introducción de agua (3) en su interior y para el vaciado del mismo.
7.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el receptáculo ( 1 ) presenta un indicador de nivel ( 15) en el que se visualiza el nivel del agua contenido en dicho receptáculo.
8.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo hueco (2) presenta en su extremo superior un reborde (22) que cubre holgadamente el extremo superior y una parte de la superficie lateral del receptáculo ( 1 ).
9.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las aspas (4) se encuentran repartidas uniformemente sobre la periferia de la tapa (23) con el fin de provocar el giro del cuerpo (2) al recibir el empuje del viento.
10- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo hueco (2) ésta conformado en hormigón, hierro o cualquier otro material pesado capaz de proporcionarle una inercia elevada al girar por la acción del viento sobre las aspas (4).
1 1.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las aspas (4) pueden presentar una configuración prismática triangular, semiesférica, en ángulo o cualquier otra que proporcione un aprovechamiento máximo del empuje del viento.
12.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque ejes de los generadores de electricidad (5) se disponen verticalmente.
13.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores; caracterizado porque las ruedas (51 ), solidarias a los ejes de los generadores (5), se disponen en un plano perpendicular a dichos ejes y enfrentadas con el reborde (22) del cuerpo hueco (2).
14.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los soportes (61 ) se encuentran fijados sobre la periferia del receptáculo ( 1 ).
15.- Un generador eólico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las guías (ó) son solidarias a los soportes (61 ) y se encuentran dispuestas en dirección radial respecto al receptáculo ( 1 ) con el fin de permitir la aproximación de los generadores (5) al cuerpo (2) y el contacto tangencial de las ruedas (51 ) con el reborde (22) de forma continuada o de forma intermitente.
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