ES1063261U - Dispositivo generador de energia electrica mejorado mediante la expan sion de un gas refrigerante en un mecanismo de embolo que impulsa liquido a una turbina hidraulica, con capacidad de acumulacion termica y de frio ambiental. - Google Patents
Dispositivo generador de energia electrica mejorado mediante la expan sion de un gas refrigerante en un mecanismo de embolo que impulsa liquido a una turbina hidraulica, con capacidad de acumulacion termica y de frio ambiental.Info
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Abstract
1. Dispositivo generador de energía eléctrica mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica, con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, caracterizado por disponer de un circuito presurizado en los que se disponen una bomba de fluido, un intercambiador de calor entre gases, un intercambiador de calor de agua a gas, electroválvulas, cilindro de expansión con émbolo de cabeza convexa contenido en un tubo contenedor, una cuba, un condensador de gas enfriado con agua y otro enfriado por aire.
Description
Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental.
El siguiente Modelo de Utilidad, según se expresa
en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un
dispositivo generador de energía eléctrica dirigida preferentemente
al uso de procesos de baja temperatura como fuente de energía, como
por ejemplo la energía solar térmica obtenida por paneles pianos o
de tubos de vacío, o también agua caliente residual de diversos
procesos industriales, si bien también funcionaria con procesos de
media y alta temperatura sin necesitar cambios significativos. El
dispositivo esta diseñado para aprovechar de forma efectiva y a
gran escala la energía solar térmica, generando electricidad de
forma económica y pudiendo acumular energía térmica durante el día
en forma de agua u otro líquido caliente para su liberación durante
horas nocturnas, así como el frío ambiental almacenándolo de la
misma manera para ser usado en sus necesidades de refrigeración.
También se propone la idea de usar paneles solares térmicos como
elementos refrigeradores alternativos en noches frías, dado que su
gran superficie puede radiar calor así como radiadores comunes de
agua u otros dispositivos diseñados al efecto.
El funcionamiento del dispositivo se basa en el
ciclo de potencia de "Ericsson" mejorado, calentando un fluido
refrigerante y expandiéndolo en el interior de un cilindro con un
émbolo del cual absorbe el calor necesario, al cual se añade un
precalentamiento y una recuperación de calor residual. Este émbolo
no está ligado a una biela, si no que está en contacto con un
líquido que es impulsado hacia una turbina hidráulica, de alto
rendimiento, ligada a un alternador. Este sistema elimina los
rozamientos de bielas y cigüeñal aumentando al rendimiento y añade
la posibilidad de aumento de potencia de la máquina por medio de más
cilindros, además de adaptarse mejor a las características del
ciclo de potencia.
Como novedad en este modelo de utilidad se puede
citar la reducción de válvulas y sensores, lo que mejora la
fiabilidad y eficiencia de la máquina.
Este dispositivo puede adaptarse a diferentes
condiciones de demanda energética pudiendo acumular agua caliente
en depósitos para su uso posterior, así como agua enfriada con
temperaturas ambientales bajas. Por último implementa la opción de
recibir energía eléctrica y acumularla en forma de calor.
Pueden considerarse antecedentes de la invención
los modelos de utilidad U200501164, U20052108 y U200600017, todos
ellos relativos a la misma linea de investigación.
El dispositivo descrito está formado por 4 partes
principales.
La primera parte se refiere al circuito de fluido
refrigerante. Se inicia en una bomba de fluido, preferiblemente de
tuerca, que impulsa el fluido a través de un intercambiador de gas y
otro de agua, donde eleva su temperatura. Después el fluido se
deposita en un depósito, y a continuación a través de una válvula
el fluido entra en un cilindro dispuesto de forma vertical con un
émbolo con su parte superior convexa, del cual absorbe calor y en
donde se expande. Una vez expandido el fluido, el gas resultante
sale del cilindro al ascender el émbolo, a través de un orificio
practicado en un lateral de la parte superior del cilindro y
controlado por una válvula. Cuando el émbolo asciende y expulsa el
vapor generado, tapa el orificio de salida y se detiene, quedando
en el cilindro una cierta cantidad de vapor que sirve de freno
neumático al émbolo. El vapor es conducido a través de un
intercambiador de calor de gas a fin de recuperar parte de su calor
con el fluido que sale de la bomba todavía frío, y después pasa a
los condensadores, bien de agua fría o de aire ventilado, que
funcionarán cada uno en las condiciones que sean más favorables. Un
control electrónico regulará la apertura y cierre de las válvulas
de entrada de fluido y salida de gas del cilindro en función de la
información relativa a la posición de émbolo, que puede ser dada
por calculo temporal, o de cualquier otra forma. El fluido
condensado en los condensadores se deposita en un depósito y regresa
a la bomba fluido. La bomba de fluido puede disponer de un sistema
para evitar la sobrepresión del circuito compuesto de una válvula
en su salida que se cerrará en caso de expresionismo del circuito,
y de una derivación del fluido a través de una segunda válvula que
se abrirá para el caso, y que conduce el fluido a la entrada de la
bomba, pudiendo así esta girar sin interrupciones.
La segunda parte se refiere al líquido que es
impulsado por el émbolo. Preferiblemente ha de ser un aceite de muy
baja viscosidad. Al expandirse el gas en la parte superior del
émbolo, el líquido que es impulsado a través de un orificio
practicado en la zona inferior y lateral del cilindro hacia un
inyector, que puede tener una aguja reguladora, que lo proyecta
sobre una turbina hidráulica, preferiblemente tipo "pelton" en
disposición horizontal situada en el interior de una cuba, y que
gira unida a un eje que sale de la cuba y este ligado a un
alternador y a la bomba de fluido refrigerante. El émbolo detendrá
su avance una vez alcance el orificio de salida del líquido y to
tape. Pueden disponerse varios conjuntos de inyección para una misma
turbina. El líquido una vez ha pasado por la turbina cae al
interior de la cuba donde es ligeramente calentado por tubos
metálicos que conducen agua (u otro fluido) caliente. Seguidamente
el líquido vuelva a entrar en el cilindro con émbolo para reiniciar
el ciclo. Para ello la cuba puede disponer de un dispositivo de
sobrepresión que permitirá la entrada natural del líquido en el
cilindro, o bien otro sistema alternativo como una bomba. En la
primera opción un cilindro con un émbolo uniré el interior de la
cuba por debajo del nivel de líquido con los condensadores de gas a
través de un tubo comunicante. Un muelle dispuesto en el interior
de este cilindro forzare el émbolo siempre hacia la cuba con una
fuerza que sera regulable en la base del muelle. La entrada de
líquido en el cilindro desde la cuba se produce a través de un
orificio practicado en su base. Este orificio está tapado por un
tapón metálico de forma que garantice la estanqueidad de interior a
exterior en la parte interior del cilindro, permitiendo entrada de
exterior a interior. Este tapón metálico está unido a un segmento de
cilindro del mismo diámetro que el émbolo y de altura que no tape
el orificio de salida de líquido hacia la turbina en el proceso de
vaciado del cilindro, de forma que al entrar el líquido de retorno
por la base del cilindro empuja el tapón metálico unido al
segmento de cilindro y asciende y cierra la salida hacia la
turbina, por lo que el émbolo ascenderá y expulsara el vapor que
contiene el cilindro. Un tope metálico frena el conjunto
tapón-segmento para que no ascienda más de lo
necesario.
La tercera parte se refiere al agua (u otro
fluido) caliente que alimenta el sistema. El agua es hecha circular
a través de una bomba que la impulsa a través del circuito desde un
depósito en la que se mantiene caliente. Este depósito dispone de
resistencias eléctricas para la eventual importación de energía
eléctrica. El caudal de agua necesaria vendrá dado por las lecturas
de un cuentarrevoluciones unido a la turbina en relación a la
temperatura del agua, a fin de mantener un constante régimen de
giro. El agua que es admitida pasa a través de tubos metálicos en
el interior de la cuba cediendo parte de calor al líquido es esta
contiene. Después baña el exterior de los cilindros al circular por
un tubo que contiene a estos cediéndoles calor. Finalmente pasa por
un intercambiador de calor de agua cediendo al fluido proveniente
del recuperador de calor su calor restante. A continuación regresa
al ciclo de calentamiento.
La cuarta parte se refiere al ciclo de agua fría
usada para condensar el gas una vez se ha expandido en el cilindro
con émbolo y haya cedido parte de su calor residual en el
intercambiador de calor al fluido frío. Un depósito con agua fría
vierte agua en un condensador enfriado con agua y ésta regresa al
deposito. Cuando el agua no está lo suficientemente fría funcionará
el condensador ventilado con aire. Para enfriar el agua del
depósito ésta se hace circular por radiadores exteriores,
principalmente en horario nocturno o de baja temperatura ambiental.
También pueden usarse otros elementos como paneles solares en horas
sin luz o torres de refrigeración.
Para mejor compresión de cuanto queda descrito en
la presente memoria, se presentan unos dibujos en los que a título
de ejemplo se presenta un caso práctico.
La figura 1 representa el circuito de fluido
refrigerante y los elementos que lo componen.
La figura 2 representa el circuito de líquido y
los elementos a los que está unido.
La figura 3 representa el circuito de agua
caliente así como los elementos que lo componen.
La figura 4 representa el circuito de agua fría
sí como los elementos que lo componen.
El dispositivo descrito está formado por un
circuito de fluido refrigerante. Se inicia en una bomba de fluido
(Fig 1, B), que impulsa el fluido a través de un intercambiador de
gas (Fig 1, IG) y otro de agua (Fig 1, IA), donde eleva su
temperatura. Después el fluido se deposita en un depósito (Fig 1,
D1) con salida por su parte inferior. A continuación, a través de
una electroválvula (Fig 1, EV2) el fluido entra en un cilindro (Fig
1, C) dispuesto de forma vertical, con un émbolo (Fig 1, E) con su
parte superior convexa, conjunto contenido en el interior de un
tubo envolvente (Fig 1, TE) por donde circula agua caliente. El gas
resultante de la expansión en el cilindro sale a través de una
conducto el la parte lateral superior del cilindro regulado por
otra electroválvula (Fig 1, EV1) y es conducido a través del
intercambiador de calor de gas (Fig 1, IG), y después a dos
condensadores, uno de agua fría (Fig 1, CAF) y otro de aire
ventilado (Fig 1, CV). El fluido condensado se deposita en un
depósito (Fig 1, D2) y regresa a la bomba fluido. La bomba de
fluido puede disponer de un sistema para evitar la sobrepresión del
circuito compuesto de una electroválvula (Fig 1, EV3) en su salida
que se cerrará en caso de sobrepresión, y de una derivación del
fluido, a través de una segunda electroválvula (Fig 1, EV4) que se
abrirá para el caso, y que conduce el fluido a la entrada de la
bomba.
El parte inferior del cilindro (Fig 2, C) el
líquido pasa a través de orificio lateral de salida del cilindro
hacia un inyector con aguja reguladora (Fig 2, R) que to proyecta
sobre una turbina hidráulica, preferiblemente tipo "pelton"
(Fig 2, T) en disposición horizontal situada en el interior de una
cuba, y que gira unida a un eje (Fig 2, EJ) que sale de la cuba y
está ligado a un alternador (Fig 2, ALT) y a la bomba de fluido
refrigerante (Fig 2, B). El líquido una vez ha pasado por la
turbina cae al interior de la cuba donde es ligeramente calentado
por tubos metálicos (Fig 2, TM) que conducen agua (u otro fluido)
caliente. Seguidamente el líquido vuelva a entrar en el cilindro
con émbolo por su parte inferior a través de un orificio, y
obligando al conjunto de cierre (Fig 2, CC) a ascender hasta un tope
(Fig 2, TP) que lo frena descendiendo por gravedad cuando el flujo
entrante cesa. Existe un dispositivo de sobrepresión compuesto por
un cilindro con un émbolo (Fig 2, E2) que une el interior de la
cuba por debajo del nivel de líquido, con los condensadores de gas
(Fig 2, CV) a través de un tubo comunicante (Fig 2, TC). Un muelle
(Fig 2, M) dispuesto en el interior de este cilindro forzará el
émbolo siempre hacia la cuba.
El agua (u otro fluido) caliente que alimenta el
sistema entra por una válvula gradual (Fig 3, VG) que deriva el
exceso de agua a un depósito (Fig 3, DAC) para su posterior uso.
Este depósito dispone de resistencia eléctrica (Fig 3, RS) para la
importación de energía eléctrica. La apertura de la válvula gradual
vendrá dada por las lecturas de un cuentarrevoluciones unido a la
turbina, a fin de mantener un constante régimen de giro. El agua
pasa a través de tubos metálicos (Fig 3, TM) en el interior de la
cuba. Después baria el exterior de los cilindros al circular por
un tubo (Fig 3, TE) que contiene a estos cediéndoles calor.
Finalmente pasa por un intercambiador de calor de agua (Fig 3, IA)
cediendo al fluido su calor restante. A continuación regresa al
ciclo de calentamiento.
Un deposito con agua fría (Fig 4, DAF) vierte
agua en un condensador enfriado con agua (Fig 4, CAF) para
condensar el gas resultante del proceso, y seguidamente ésta regresa
al depósito. Cuando el agua no este lo suficientemente fría
funcionará el condensador ventilado con aire (Fig 4, CV). Para
enfriar el agua del deposito ésta se hace circular por radiadores
exteriores (Fig 4, R), principalmente en horario nocturno o de baja
temperatura ambiental. También pueden usarse otros elementos como
paneles solares (Fig 4, P) en horas sin luz. La circulación de agua
se regula por válvulas (Fig 4, V3, V4 y V5).
Claims (12)
1. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental,
caracterizado por disponer de un circuito presurizado en los
que se disponen una bomba de fluido, un intercambiador de calor
entre gases, un intercambiador de calor de agua a gas,
electroválvulas, cilindro de expansión con émbolo de cabeza convexa
contenido en un tubo contenedor, una cuba, un condensador de gas
enfriado con agua y otro enfriado por aire.
2. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, según
reivindicación 1, alimentado por agua o fluido caliente.
3. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, según
reivindicaciones 1 y 2 caracterizado por poder disponer de un
depósito de agua caliente con resistencias.
4. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, según
reivindicaciones 1, 2 y 3 caracterizado por poder disponer de
un depósito de agua fría y por poder usar radiadores y paneles
solares para enfriar agua.
5. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, según
reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, que puede disponer de un solo eje que
une una turbina hidráulica, una bomba de fluido y un
alternador.
6. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, según
reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, caracterizado por poder
disponer de un sistema que evita la sobrepresión en el circuito de
fluido refrigerante.
7. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, según
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5 y 6, caracterizado por poder
disponer de un mecanismo que permite la entrada de líquido desde la
cuba al cilindro de expansión.
8. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, según
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7, caracterizado por
disponer de un émbolo que aprovecha la expansión de un gas
refrigerante para impulsar un líquido a presión mediante un
inyector, que puede disponer de regulador, sobre una turbina
hidráulica.
9. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, según
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8, caracterizado por
disponer de una cuba que puede estar equipada con una serie de
tubos metálicos que conducen fluido caliente, y que puede disponer
de una tapa de acceso a su interior.
10. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, según
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9 caracterizado por
poder estar cubierto de material aislante para reducir las pérdidas
térmicas.
11. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, según
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10
caracterizado por disponer de orificios de salida en el
interior de los cilindros de expansión practicados en zonas
extremo-laterales, y que permiten un optimo cierre
al ser tapados por el émbolo, y frenan reumáticamente a éste al
final de su carrera.
12. Dispositivo generador de energía eléctrica
mejorado mediante la expansión de un gas refrigerante en un
mecanismo de émbolo que impulsa un líquido a una turbina hidráulica,
con capacidad de acumulación térmica y de frío ambiental, según
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 y 11
caracterizado por disponer de un orificio practicado en la
base del cilindro y este está tapado por un tapón metálico de forma
que garantice la estanqueidad de interior a exterior en la parte
interior del cilindro, permitiendo la entrada de exterior a
interior. Este tapón metálico esta unido a un segmento de cilindro
del mismo diámetro que el émbolo y de altura que no tape el
orificio de salida de líquido hacia la turbina en el proceso de
vaciado del cilindro, de forma que al entrar el líquido de retorno
por la base del cilindro empuja el tapón metálico unido al segmento
de cilindro y asciende y cierra la salida hacia la turbina, por lo
que el émbolo ascenderá y expulsara el vapor que contiene el
cilindro. Un tope metálico frena el conjunto
tapón-segmento para que no ascienda más de lo
necesario.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200601392U ES1063261Y (es) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Dispositivo generador de energia electrica mejorado mediante la expan sion de un gas refrigerante en un mecanismo de embolo que impulsa liquido a una turbina hidraulica, con capacidad de acumulacion termica y de frio ambiental. |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model granted | ||
| FD1K | Utility model lapsed |
Effective date: 20100528 |