WO2016097432A1

WO2016097432A1 - Mecanismo para la conversión del movimiento lineal de un fluido en el movimiento rotacional de un eje

Info

Publication number: WO2016097432A1
Application number: PCT/ES2015/070815
Authority: WO
Inventors: José Manuel MONTERO GÓMEZ
Original assignee: Montero Gómez José Manuel
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-06-23

Abstract

Mecanismo para la conversión del movimiento lineal de un fluido en el movimiento rotacional de un eje, con un aspa (2) de cuatro brazos (3) iguales fijados en cruz a un eje principal (4) de rotación; y, cerca de cada extremo, con una pieza plana de empuje (6) cuya superficie queda perpendicular a los brazos (3) y coincide con la orientación del eje principal (4) de rotación, estando esta pieza plana de empuje (6) que oscila en un ángulo de hasta 180°, desde una posición en la que el lado distal de la pieza de empuje (6), el opuesto a su unión articulada, se encuentra próximo al centro del aspa (2), donde se encuentra el eje principal (4) de rotación, hasta una posición diametralmente opuesta. Alternativamente, incorpora piezas de empuje (6) aerodinámicas con diseño canalizador que propicia el deslizamiento del fluido en sentido longitudinal en posición de no empuje.

Description

MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL

MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE

D E S C R I P C I O N

OBJETO DE LA INVENCION

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un mecanismo para la conversión del movimiento lineal de un fluido en el movimiento rotacional de un eje, el cual aporta, a la función a que se destina, varias ventajas y características, que se describirán en detalle más adelante y que suponen una novedad en el estado actual de la técnica.

Más en particular, el objeto de la invención se centra en un mecanismo configurado, básicamente, a partir de un aspa con cuatro brazos fijados a un eje principal de rotación en cuyos extremos incorpora unas piezas oscilantes de empuje o palas, y cuya finalidad es que sirva para convertir en movimiento rotacional el movimiento lineal, en cualquier dirección (excepto la coincidente con el eje principal de rotación y sus paralelas) y sentido de un fluido (agua, aire,...). Se emplea para proveer de movimiento rotacional a dispositivos que lo requieran, tales como el eje de un generador eléctrico, una bomba, un compresor, u otros, a partir del movimiento lineal de las corrientes marinas, ríos, viento,...

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la mecánica, centrándose particularmente en el ámbito de la industria destinada a la fabricación de dispositivos destinados a conseguir movimiento rotacional a partir de un movimiento lineal.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que, si bien se conocen multitud de mecanismos y dispositivos para la transformación del movimiento y el aprovechamiento de la fuerza y la energía, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ninguno que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas semejantes a las que presenta el que aquí se preconiza, según se reivindica, estando los detalles caracterizadores que lo distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente memoria descriptiva. En dicho sentido, cabe señalar que en comparación con los dispositivos que se conocen que permiten la conversión de movimiento lineal a rotacional existen diferencias muy notables con el mecanismo de la presente invención, ya que en ellos la diferencia entre las superficies expuestas en el empuje y las de resistencia al giro son muy inferiores perdiéndose eficacia, mientras que el mecanismo aquí preconizado permite oponer una superficie máxima en la fase de empuje y mínima en la de resistencia.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

De manera concreta, el mecanismo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, sirve para convertir el movimiento lineal de un fluido (agua, aire,...) en movimiento rotacional, siendo la dirección de movimiento de dicho fluido cualquier dirección excepto la coincidente con el eje de rotación y sus paralelas.

El mecanismo tiene como aplicación esencial su empleo para proveer de movimiento rotacional a dispositivos que lo requieran, por ejemplo el eje de un generador eléctrico, una bomba, un compresor,... a partir del movimiento lineal de corrientes marinas, ríos, viento, u otros fenómenos o accidentes naturales, permitiendo aprovechar su fuerza para transformarla en energía. Para ello el mecanismo se configura, esencialmente, a partir de un aspa o pieza en cruz formada por cuatro brazos iguales fijos y solidarios alrededor del eje principal de rotación, en un mismo plano perpendicular a dicho eje y formando entre si un ángulo de 45°.

Además, en un mismo lateral de cada uno de los mencionados cuatro brazos del aspa, por ejemplo en el derecho, y dispuesto cerca del extremo de los mismos, pero sin llegar a dicho extremo, para limitar el movimiento oscilante a 180°, el aspa incorpora un vástago fijado solidariamente en paralelo al eje principal de rotación, el cual actúa, a su vez, de oscilación de una pieza plana que va sujeta articuladamente al mismo por uno de sus bordes laterales. Con ello, el aspa incorpora en el extremo de cada uno de sus brazos una pieza plana cuya superficie coincide con la orientación del eje de rotación y que oscila en hasta 180° movida por el fluido al ser atacada por el movimiento del mismo, lo cual, a su vez, provoca que se convierta en pieza de empuje causando el movimiento rotacional del aspa en su eje principal.

Esto es así gracias a que el mecanismo funciona oponiendo la máxima superficie de la pieza plana de empuje en un sentido del movimiento lineal del fluido y la mínima (el canto) cuando por el movimiento rotacional en torno al eje principal lleva el sentido contrario. Si el tamaño de las piezas de empuje lo hiciera necesario, se puede colocar más de un aspa con brazos en cruz a lo largo del eje principal de rotación.

A partir de la descrita configuración, se constata la ventajosa efectividad del mecanismo preconizado frente a otros sistemas conocidos y que, como se ha señalado en apartados anteriores, dicha efectividad viene dada por el hecho de que permite oponer una superficie máxima en la fase de empuje y mínima en la de resistencia.

Adicionalmente, en una variante de realización de la invención, las citadas piezas o palas de empuje, en lugar de planas, presentan una configuración estructural aerodinámica, para lo cual, en parte o en su totalidad están curvadas y/o son anguladas respecto a su eje horizontal, es decir, el eje paralelo al eje axial de los brazos a cuyo extremo se unen articuladamente y, por tanto, perpendicular al eje principal de rotación, con el fin de mejorar la captación del fluido en la fase de empuje y minimizar la fricción en la fase de no empuje y, con ello, optimizar la efectividad del mecanismo.

Además, preferentemente, las piezas que forman dichas palas de empuje tienen un diseño acanalado que propicia el deslizamiento del fluido a su través cuando están en posición de no empuje, haciendo que se minimice la fricción en dicha posición, mientras que en la posición de empuje siguen actuando para mover el eje principal.

El descrito mecanismo para la conversión del movimiento lineal de un fluido en el movimiento rotacional de un eje representa, pues, una innovación de características estructurales y constitutivas desconocidas hasta ahora, razones que unidas a su utilidad práctica, la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

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 a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de planos, en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura número 1.- Muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de realización del mecanismo objeto de la invención, apreciándose en ella su configuración general y las principales partes y elementos que comprende.

La figura número 2.- Muestra una vista en perspectiva de un detalle ampliado de la unión articulada de las piezas planas en el extremo de los brazos del aspa. Las figuras número 3 y 4.- Muestran sendas vistas en planta de dos de las posiciones del mecanismo en sus fases de movimiento, apreciándose la variación de posiciones de las piezas planas y su funcionamiento.

La figura número 5.- Muestra una vista en perspectiva parcial de un primer ejemplo de realización del mecanismo objeto de la invención, en su variante con las palas de empuje aerodinámicas, apreciándose una posible opción de estructura aerodinámica de las palas de empuje en forma de cuña.

La figura número 6.- Muestra una vista en perspectiva parcial de otro ejemplo de realización del mecanismo según la invención, en este caso mostrando una opción de estructura aerodinámica de las palas de empuje con un diseño en forma de canal angulado.

La figura número 7.- Muestra una vista en perspectiva parcial de otro ejemplo de realización del mecanismo según la invención, en este caso mostrando una opción de estructura aerodinámica de las palas de empuje con un diseño en forma de canal mixto.

Y la figura número 8.- Muestra una vista en perspectiva parcial de otro ejemplo de realización del mecanismo de la invención, en este caso mostrando una opción de estructura aerodinámica de las palas de empuje en forma semicircular. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo preferido, pero no limitativo, del mecanismo preconizado, el cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.

Tal como se observa en las figuras 1 y 2, el mecanismo (1) en cuestión se configura a partir de, al menos, un aspa (2), formada por cuatro brazos (3) iguales fijados solidariamente y en cruz alrededor del eje principal (4) de rotación, al cual se acoplará el dispositivo que se pretenda mover.

Además, en un mismo lateral de cada uno de los brazos (3) del aspa (2), y fijado solidariamente cerca del extremo de los mismos, sin llegar a estar en dicho extremo, se contempla la incorporación un vástago dispuesto en perpendicular al brazo (3) y paralelo al eje principal (4) de rotación, el cual, a su vez, constituye el eje de oscilación o unión articulada (5) de una pieza plana de empuje (6), preferentemente rectangular, que se acopla articuladamente a dicho vástago (5) por uno de sus bordes laterales, por ejemplo mediante sendos casquillos (7) previstos en dicho lateral a tal efecto. Así, el aspa (2) incorpora cuatro piezas planas de empuje (6), una cerca de cada extremo de cada uno de sus cuatro brazos (3), cuyas superficies son perpendiculares a los brazos (3) y coinciden con la orientación del eje principal (4) de rotación, estando unidas a dichos brazos

(3) de manera que oscilan en los vástagos (5) en un ángulo de hasta 180°, desde una posición en la que el lado distal de las piezas planas de empuje (6), el opuesto a su unión articulada, se encuentra próximo al centro del aspa (2), donde se encuentra el eje principal

(4) de rotación, hasta una posición diametralmente opuesta, estando limitado a dicho ángulo por el hecho de que la unión articulada con el vástago (5) se produce cerca del extremo del brazo (3) y no en el extremo mismo. En las figuras 3 y 4 se observa el funcionamiento del mecanismo cuando se sumerge en un fluido, apreciándose a través de las flechas que incluyen dichas figuras, la dirección y sentido del fluido, así como el sentido del giro que provoca en el mecanismo alrededor del eje principal (4) de rotación y la limitación en el movimiento de oscilación de las piezas planas de empuje (6), apreciándose como dichas piezas de empuje (6), al oscilar movidas por el propio fluido y mover el aspa (1), determinan una superficie máxima en la fase de empuje y una superficie mínima en la fase de resistencia.

Lógicamente el mecanismo se podrá fabricar en las dimensiones y con los materiales que convenga en cada caso, según las necesidades. Sin embargo, las piezas planas de empuje (6), que podrán tener cualquier configuración aunque preferentemente son rectangulares, tendrán preferentemente una longitud algo menor que la de los brazos (3), para poder quedar adosadas a ellos en una de sus posiciones de movimiento oscilatorio. Además, por ejemplo en el caso de que las piezas planas de empuje (6) sean de gran altura, opcionalmente, se contempla la fijación de dos o más aspas (2) superpuestas a lo largo del eje principal (4) de rotación.

Atendiendo a las figuras 5 a 8, se observa cómo, en una variante alternativa de la invención, las piezas planas de empuje (6), son sustituidas por piezas de empuje (6) que presentan una configuración estructural aerodinámica, preferentemente, de diseño canalizador, es decir, que propicia el deslizamiento del fluido sobre su superficie en sentido longitudinal cuando están en posición de no empuje, para lo cual, están curvadas y/o anguladas respecto a su eje longitudinal (6a), es decir, el eje paralelo a los brazos (3) y perpendicular al eje principal (4) de rotación. Atendiendo a dichas figuras, se observan varios ejemplos no limitativos de dicha configuración acanalada de las piezas que conforman las piezas de empuje (6) y que, por ejemplo, pueden ser las siguientes, con respecto a su sección transversal:

- en forma de cuña determinada por dos superficies planas anguladas en forma de V (6b) (figura 5),

- en forma de canal angulado, determinado por tres superficies planas, una central plana (6c) y dos extremas anguladas (6d) (figura 6),

- en forma de canal mixto, determinada por una superficie central plana (6c) y dos extremas curvadas (6e) (figura 7),

- o en forma semicircular, determinada por una única superficie curva (6f) (figura 8).

Lógicamente, los ejemplos descritos no son limitativos, entendiéndose que las piezas de empuje (6) podrán tener otras formas aerodinámicas distintas que favorezcan el descrito flujo longitudinal del fluido a su través. Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciéndose constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. - MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE, caracterizado porque se configura a partir de, al menos, un aspa (2), formada por cuatro brazos (3) iguales fijados solidariamente y en cruz alrededor de un eje principal (4) de rotación; y porque, cerca de cada extremo de cada uno de dichos cuatro brazos (3), incorpora una pieza plana de empuje (6) cuya superficie queda perpendicular a los brazos (3) y coincide con la orientación del eje principal (4) de rotación, estando esta pieza de empuje (6) unida al brazo (3) de manera que oscila en un ángulo de hasta 180°, desde una posición en la que el lado distal de la pieza de empuje (6), el opuesto a su unión articulada, se encuentra próximo al centro del aspa (2), donde se encuentra el eje principal (4) de rotación, hasta una posición diametralmente opuesta.

2. - MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE, según la reivindicación 1 , caracterizado porque la unión articulada de las piezas de empuje (6) a los brazos (3) se efectúa a través de un vástago (5) fijado solidariamente cerca del extremo de los mismos que está dispuesto en perpendicular al brazo (3) y paralelo al eje principal (4) de rotación, el cual, constituye el eje de oscilación de la pieza de empuje (6), al acoplarse esta articuladamente a dicho vástago (5) por uno de sus bordes laterales mediante casquillos (7) previstos en dicho lateral a tal efecto.

3. - MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las piezas planas de empuje (6) tienen una longitud algo menor que la de los brazos (3), para poder quedar adosadas a ellos en una de sus posiciones de movimiento oscilatorio.

4. - MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE, según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque contempla la fijación de dos o más aspas (2) superpuestas a lo largo del eje principal (4) de rotación.

5. - MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE, según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque las piezas planas de empuje (6) son rectangulares.

6. - MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE, según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque, en sustitución de las piezas planas de empuje (6), incorpora piezas de empuje (6) con una configuración estructural aerodinámica de diseño canalizador tal que propicia el deslizamiento del fluido sobre su superficie en sentido longitudinal cuando están en posición de no empuje.

7. - MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE, según la reivindicación 6, caracterizado porque las piezas de empuje (6) son piezas curvadas y/o anguladas respecto a su eje longitudinal (6a), es decir, el eje paralelo a los brazos (3) y perpendicular al eje principal (4) de rotación.

8. - MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE, según la reivindicación 7, caracterizado porque las piezas de empuje (6) son piezas acanaladas de sección transversal en forma de cuña determinada por dos superficies planas anguladas en forma de V (6b)

9. - MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE, según la reivindicación 7, caracterizado porque las piezas de empuje (6) son piezas acanaladas de sección transversal en forma de canal angulado, determinado por tres superficies planas, una central plana (6c) y dos extremas anguladas (6d).

10.- MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE, según la reivindicación 7, caracterizado porque las piezas de empuje (6) son piezas acanaladas de sección transversal en forma de canal mixto, determinada por una superficie central plana (6c) y dos extremas curvadas (6e).

1 1.- MECANISMO PARA LA CONVERSIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL DE UN FLUIDO EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE UN EJE, según la reivindicación 7, caracterizado porque las piezas de empuje (6) son piezas acanaladas de sección transversal en forma semicircular, determinada por una única superficie curva (6f).