WO2018178453A1 - Sistema de generación de energía eléctrica con doble volante de inercia - Google Patents

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Francisco Javier GUISANDE RODRÍGUEZ
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    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G3/00Other motors, e.g. gravity or inertia motors
    • F03G3/08Other motors, e.g. gravity or inertia motors using flywheels
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/02Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Definitions

  • the present invention relates to an improved power generation system, which is based on the generation of electricity by means of a system that generates electricity through the use of two interconnected flywheels, which allows the generation of clean energy. and allows to have a system that can be transported to any place and be used for any need.
  • the field of application of the present invention is the electrical sector and more specifically with clean and pollutant-free electricity generation.
  • the present invention is based on the development and improvement of an electrical generation system based on the flywheels, which, as is known in the state of the art, are passive devices that contribute to the system in which they are installed. an additional inertia that allows you to store kinetic energy. It is therefore known the need for an engine that propels it initially, continuing its movement by inertia once said engine torque that initially propels it ceases.
  • the present invention develops a solution in the generation of energy by means of a system consisting of two flywheels connected and moved by belts and carrying other necessary elements coupled, such as a generator and as an engine Not being known No system of these characteristics, the present invention solves the problem of generating electricity through a system of small dimensions capable of being transportable and located in the place that the user requires, and also develops a system of electrical generation with virtually zero pollution , and it can be considered that the present generation of energy is clean.
  • the invention consists of a system consisting of two flywheels of different diameters, connected externally by belts and using the force of the lever and the rotational kinetic energy of the flywheels to be in motion, said flywheels being supported on bearings. dipped in lubricant.
  • an electric generator is available, coupled to said flywheel by the shaft and by a flexible mechanical coupling.
  • the system has an external connection to an external power supply, such as the conventional power grid itself or for example a portable generator.
  • the system includes an electrical and electronic panel, composed of a programmable drive, to be able to put the system into operation or start up without suffering anything, and in addition to thermal protectors.
  • a double-pass key is available, in whose first position it picks up the current coming from the outside and carries it towards the motor, which can be considered as a starting phase; and a second position in which it sends the energy produced by the system to the motor, which can be considered as a maintenance phase, a thermal protector that stores the motor being inserted between the drive and the motor.
  • a magneto-thermal switch At the output of the current there is a magneto-thermal switch, so that all the energy produced cannot be consumed and so that the machine does not stop.
  • the system has greasing elements, in particular an oil pump, a storage tank and a cooling radiator.
  • the operation of the system is so that the drive stopcock is placed in the first position so that the electricity from the drive passes to the motor.
  • the external power supply is connected, for example, from the conventional mains, and having the drive programmed with the parameters of the motor and the starting time, the drive is activated and the motor slowly starts to start moving both the flywheel of smaller diameter which, in turn, by means of the outer belt begins to move the flywheel of greater inertia, which puts the generator in operation to the latter.
  • the stopcock is placed in the second position, which allows the electrical energy produced by the generator to be passed to the motor, in the amount that it requires, while that the system itself generates more energy than it consumes.
  • flywheel is between 150 and 165 kg in weight, with a diameter of between 75 and 85 cm, and turn around 1600-1700 rpm;
  • the small steering wheel e is around 45-60 kg in weight, with a diameter of between 40 and 50 cm, and that it rotates around 2900-3100 rpm;
  • the generator is of a working band that goes from 1500 rpm to 1800 rpm, being coupled by an axis to the larger steering wheel;
  • the generator produces about 1 1 kva in the environment of 1,500 rpm.
  • Fig. 1- Representation of a plant of the electric power generation system with double flywheel object of the present invention.
  • Fig. 2. Representation of an elevation of the system of the previous figure.
  • Fig. 3. Representation of an exploded section with all the elements of the power generation system.
  • Figures 1-3 represent the preferred embodiment of the electric power generation system with double flywheel object of the present invention.
  • the invention consists of a system with a larger diameter flywheel, henceforth larger flywheel (1), radially and externally connected by belts (3) to a flywheel smaller in diameter than before, in Forward minor steering wheel (2). It should also be noted that preferably there is a passenger compartment (not shown) with a reinforced surface or board on which the two flywheels (1, 2) are located and protected,
  • FIG 3 in combination with the previous figures, a sectional exploded view of the generation system object of the present invention can be seen, in which it can be seen that an electric generator (4) is available, coupled to the larger flywheel (1) by an axis (41) and by a flexible mechanical coupling, and the main handwheel (1) being in connection with the shaft (41) by means of axial bearings (42). It is also noted that there is a motor (5) coupled to the minor flywheel (2) by an axle (51) and also by a flexible mechanical coupling, and the minor flywheel (2) being in connection with the axle (51) by middle of axial bearings (52).
  • the system additionally has an electrical and electronic panel that electrically joins the generator (4) and the motor (5), said panel being constituted by a programmable inverter (6), which has a key double-pass (61) to be able to put the system into operation or start up without suffering anything, and in addition to thermal protectors or circuit breakers for system optimization.
  • the system through the drive (6), is in connection with an external power supply (7), which for example can be the conventional power grid itself.
  • the system has greasing elements (not shown), which in particular are an oil pump, a storage tank and a cooling radiator.

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Abstract

Sistema de generación de energía eléctrica con doble volante de inercia, que está constituido por dos volantes de inercia de diferentes diámetros, habiendo un volante mayor y un volante menor, unidos exteriormente por correas; disponiéndose de un generador eléctrico acoplado al volante mayor por un eje mediante un acoplamiento mecánico flexible y unos rodamientos; disponiéndose de un motor acoplado al volante menor por un eje mediante un acoplamiento mecánico flexible y unos rodamientos; y en el que hay un cuadro eléctrico y electrónico que une eléctricamente el generador y el motor, estando dicho cuadro constituido por un variador programable del motor que dispone de una llave de doble paso y unos protectores térmicos.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de generación de energía eléctrica con doble volante de inercia. Objeto de! invento
La presente invención se refiere a un sistema mejorado de generación eléctrica, el cual se basa en la generación de electricidad por medio de un sistema que genera electricidad mediante el empleo de dos volantes de inercia interconectados, lo cual permite ¡a generación de energ ía limpia y permite disponer de un sistema que puede ser transportado a cualquier lugar y ser utilizado ante cualquier necesidad.
El campo de aplicación de la presente invención es el sector eléctrico y más concretamente con la generación eléctrica limpia y libre de contaminantes.
Antecedentes de \s invención
La sociedad en general es conocedora de la problemática de las emisiones de CG2 y de otros contaminantes que se generan en la producción de energía eléctrica, por norma general cuando se usa el carbón y o derivados del petróleo. En este sentido se destaca el desarrollo de las denominadas energías limpias y renovables, que se basan en ¡a generación de energía por medio de fuentes naturales virtualmente inagotables o que son capaces de generarse por medios naturales, las cuales tienen unos niveles de contaminación ínfimos en comparación con ¡as antiguas técnicas. Es por todos conocidos que este tipo de energías renovables son por ejemplo la eólica, la hidroeléctrica o la solar.
Teniendo en cuenta estos aspectos, resulta difícil pensar la razón por ¡a cua¡ no se pudiera generar ¡a totalidad de energía por medio de estas energías limpias y renovables conocidas. La razón es simple, primeramente, estas tecnologías de generación eléctrica dependen del medio en el que se ubican, por tanto si hay escasez de recursos naturales no se puede generar electricidad. Además surge la problemática de los elevados costes de implantación, de generación y de mantenimiento, que hacen que desde el punto de vista económico no sea del todo rentable dicha generación. Finalmente surge ¡a problemática de la prácticamente nula versatilidad de estas tecnologías, que hacen que no
i resulte posible el desarrollar dispositivos transportables e ubicabies donde el usuario lo requiera. En este sentido es cierto que la energía solar aporta soluciones de versatilidad a la hora de ubicar un generador, pero tienen la limitación tanto de la generación final obtenida como de necesitar unas condiciones de luminosidad razonablemente buenas.
Por estas razones surge la necesidad de desarrollar soluciones que puedan ser versátiles de ubicar y que generen energía de una manera limpia y sostenible. En este sentido la presente invención se basa en el desarrollo y mejora de un sistema de generación eléctrica basada en los volantes de inercia, que como es conocido en el estado de la técnica, son unos dispositivos pasivos que aportan ai sistema en el que se instalan una inercia adicional que le permite almacenar energía cinética. Es conocido por tanto la necesidad de un motor que lo propulse inicialmente, continuando su movimiento por inercia una vez que cesa dicho par motor que lo propulsa inicialmente.
En concreto, la presente invención desarrolla una solución en la generación de energía por medio de un sistema constituido por dos volantes de inercia conectados y movidos por correas y que llevan acoplados otros elementos necesarios, como son un generador y como es un motor No siendo conocido ningún sistema de estas características, la presente invención resuelve la problemática de generar la electricidad medíante un sistema de pequeñas dimensiones capaz de ser transportable y ubicable en el lugar que el usuario lo precise, y además desarrolla un sistema de generación eléctrica con una contaminación virtualmente nula, pudiendo considerarse que la presente generación de energ ía es limpia.
Descripción ctei invento
La invención consiste en un sistema consistente en dos volantes de inercia de diferentes diámetros, unidos exteriormente por correas y que usan la fuerza de la palanca y la energía cinética rotacional de los propíos volantes para estar en movimiento, estando dichos volantes de inercia apoyados en rodamientos bañados en lubricante.
En conexión con el volante de mayor diámetro se dispone de un generador eléctrico, acopiado a dicho volante por el eje y mediante un acoplamiento mecánico flexible.
En conexión con el volante de menor diámetro se dispone de un motor, acoplado a dicho volante por el eje y también mediante un acoplamiento mecánico flexible. Tal como se ha comentado con anterioridad, los dos volantes quedan unidos por unas correas exteriores.
El sistema tiene una conexión externa a una fuente de alimentación externa, como pueda ser la propia red eléctrica convencional o por ejemplo un generador portátil. El sistema incluye un cuadro eléctrico y electrónico, compuesto por un variador programable, para poder poner en funcionamiento o arrancar el sistema sin que sufra nada, y adicionalmente de unos protectores térmbos. Para el accionamiento del sistema con el variador se dispone de una llave de doble paso, en cuya primera posición recoge la corriente procedente del exterior y la lleva hacia el motor, lo que puede considerarse como fase de arranque; y una segunda posbión en la que manda la energía producida por el sistema hacia el motor, lo que puede considerarse como fase de mantenimiento, intercalándose entre el variador y el motor un protector térmico que guarde el motor. En la salida de la corriente se dispone de un interruptor magnetoíérmico, para que no pueda ser consumida toda la energía producida y para que no se pare la máquina.
Adicionalmente, el sistema dispone de unos elementos de engrase, en concreto una bomba de aceite, un depósito de almacenamiento y un radiador de enfriado.
Finalmente, se dispone de un habitáculo con una superficie o tabla reforzada en la que se ubiquen los dos volantes de inercia cubiertos por temas de seguridad.
El funcionamiento del sistema es tai que se pone la llave de paso del variador en la primera posición para que pase la electricidad del variador hacia el motor. Se conecta la alimentación eléctrica exterior, por ejemplo, desde la red eléctrica convencional, y teniendo el variador programado con ios parámetros del motor y del tiempo de arranque, se acciona el variador y comienza el funcionamiento lentamente del motor que hace empezar a moverse tanto el volante de inercia de menor diámetro que a su vez por medio de la correa exterior empieza a mover el volante de inercia mayor, el cual pone en funcionamiento el generador acopiado a este último. Una vez que el variador electrónico liega a su tope, se procede a poner la llave de paso en la segunda posición, con lo cual se deja pasar la energ ía eléctrica producida por el generador hacia el motor, en la cantidad que este requiera, mientras que el propio sistema genera más energía de la que consume.
Este sistana ha estado sometido a estudio, y para la optimización de dicho sistema se propone - que e! volante mayor se encuentre entre los 150 y 165 kg de peso, con un diámetro de entre unos 75 y 85 cm , y que gire en el entorno de ¡os 1600- 1700 rpm ;
- que el volante pequeño e esté en torno a los 45-60 kg de peso, con un diámetro de entre 40 y 50 cm, y que gire en el entorno de los 2900-3100 rpm ;
- que el generador sea de una banda de trabajo que vaya desde las 1500 rpm hasta las 1800 rpm, estando acoplado por un eje al volante mayor;
- un motor es de 2 KW ; y
- un tiempo de arranque del motor cuando el variador está en fase de arranque en el orden de ios 5 a 1 0 minutos.
Con estas premisas, el generador produce unos 1 1 kva en el entorno de las 1.500 rpm.
Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña como parte integrante de ¡a misma un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no ¡imitativo se ha representado lo siguiente
Fig. 1- Representación de una planta del sistema de generación de energía eléctrica con doble volante de inercia objeto de la presente invención.
Fig, 2.- Representación de un alzado del sistema de ¡a figura anterior.
Fig. 3.~ Representación de una sección despiezada con todos los elementos del sistema de generación de energía.
Descripción detallada de los dibujos
Las figuras 1 - 3 representan la realización preferida del sistema de generación de energía eléctrica con doble volante de inercia objeto de ¡a presente invención.
Tal como se puede observar en ¡as Figuras 1 y 2, la invención consiste en un sistema con un volante de inercia de diámetro mayor, en adelante volante mayor (1 ), unido radial y exteriormente por correas (3) a un volante de inercia de diámetro menor al anterior, en adelante volante menor (2). También ha de destacarse que preferentemente se dispone de un habitáculo (no representado) con una superficie o tabla reforzada en la que se ubican y protegen los dos volantes de inercia (1 , 2),
En la Figura 3, en combinación con la figuras anteriores, se puede observar un despiece en sección del sistema de generación objeto de la presente invención, en el que se puede observar que se dispone de un generador eléctrico (4), acoplado al volante mayor (1 ) por un eje (41 ) y mediante un acoplamiento mecánico flexible, y estando el volante mayor (1 ) en conexión con el eje (41 ) por medio de unos rodamientos (42) axiales. También se observa que se dispone de un motor (5) acoplado al volante menor (2) por un eje (51 ) y también mediante un acopiamiento mecánico flexible, y estando el volante menor (2) en conexión con el eje (51 ) por medio de unos rodamientos (52) axiales.
Esta última figura también se puede observar que el sistema dispone adicionaimente de un cuadro eléctrico y electrónico que une eléctricamente el generador (4) y el motor (5), estando dicho cuadro constituido por un variador (6) programabie, que dispone de una llave de doble paso (61 ) para poder poner en funcionamiento o arrancar el sistema sin que sufra nada, y adicionaimente de unos protectores térmicos o interruptores magnetotérmicos para la optimización del sistema. El sistema, a través del variador (6), está en conexión con una fuente de alimentación externa (7), que por ejemplo puede ser la propia red eléctrica convencional. Adicionaimente, el sistema dispone de unos elementos de engrase (no representado), que en concreto son una bomba de aceite, un depósito de almacenamiento y un radiador de enfriado.
Una vez que se ha descrito suficientemente la naturaleza del invento, y teniendo en cuenta que ios términos que se han redactado en esta memoria descriptiva deberán ser tomados en sentido amplio y no limitativo, así como la descripción del modo de llevarlo a la práctica, se hace notar que la esencia del referido invento es lo que a continuación se especifica en las siguientes reivindicaciones.

Claims

1 . Sistema de generación de energía eléctrica con doble volante de inercia, que se caracteriza por el hecho de que está constituido por dos volantes de inercia de diferentes diámetros, habiendo un volante mayor (1 ) y un volante menor (2), unidos exteriormente por correas (3); disponiéndose de un generador eléctrico (4) acopiado ai volante mayor (1 ) por un eje (41 ) mediante un acoplamiento mecánico flexible y unos rodamientos (42); disponiéndose de un motor (5) acoplado al volante menor (2) por un eje (51 ) mediante un acoplamiento mecánico flexible y unos rodamientos (52); y en el que hay un cuadro eléctrico y electrónico que une eléctricamente el generador (4) y el motor (5), estando dicho cuadro constituido por un variador (6) programable del motor que dispone de una llave de doble paso (61 ) y unos protectores térmicos,
2. Sistema de generación de energ ía eléctrica con doble volante de inercia, según las características de la reivindicación 1 , que se caracteriza porque el volante mayor (1 ) y el volante menor (2) quedan cerrados y protegidos dentro un habitáculo con una superficie o tabla reforzada de sujeción de ambos volantes.
3. Sistema de generación de energía eléctrica con doble volante de inercia, según las características de la reivindicación 1 , que se caracteriza porque el variador (6) está en conexión con una fuente de alimentación eléctrica externa (7).
4. Sistema de generación de energía eléctrica con doble volante de inercia, según las características de la reivindicación 1 , que se caracteriza porque ios protectores térmicos del cuadro eléctrico y electrónico son interruptores magneíotérmicos.
5. Sistema de generación de energía eléctrica con doble volante de inercia, según las características de la reivindicación 1 , que se caracteriza porque se dispone de unos elementos de engrase consistentes en una bomba de aceite, un depósito de almacenamiento y un radiador de enfriado.
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