ES1077204U

ES1077204U - "generador eólico"

Info

Publication number: ES1077204U
Application number: ES201131250U
Authority: ES
Inventors: Gilberto Gil Agne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2012-06-18
Anticipated expiration: 2021-12-02
Also published as: ES1077204Y

Abstract

1. Generador eólico (10) que comprende una columna (11) de soporte para su asiento sobre el terreno y dos árboles rotatorios (1, 2), dispuestos simétricamente con respecto de la columna de soporte, provistos cada uno de un eje de giro horizontal (5) y de una pluralidad de palas (3) giratorias dispuestas radialmente respecto del eje de rotación, caracterizado porque cada árbol rotatorio (1, 2) comprende al menos dos grupos (4) de palas acoplados a un mismo eje horizontal (5) y dispuestos sobre éste con un desfase angular constante entre las palas de un grupo y las palas del grupo contiguo.2. Generador eólico (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque cada árbol rotatorio (1, 2) comprende tres grupos (4) de palas (3).3. Generador eólico (10) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque cada grupo (4) de palas (3) está formado por al menos dos palas carenadas cuyas caras positivas (3a) son de configuración curvo-cóncava y rugosa.4. Generador eólico (10) según la reivindicación 3, caracterizado porque las caras positivas (3a) de las palas (3) están provistas de un estriado (15) en la dirección paralela al eje de giro horizontal (5) del correspondiente árbol rotatorio (1, 2).5. Generador eólico (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende dos deflectores (6) provistos de una superficie (7) de inclinación variable entre una primera posición de empuje y una segunda posición de freno dependiendo de la superación de un valor umbral de la fuerza del viento incidente sobre la citada superficie, estando dispuesto cada deflector paralelo a un respectivo eje de giro horizontal (5), a un lado del mismo y enfrentado a los grupos (4) de palas (3), siendo la primera posición de empuje una posición de desvío del viento incidente hacia las caras positivas (3a) de las palas enfrentadas situadas en la mitad superior de los grupos de palas, y la segunda posición de empuje una posición de desvío del viento incidente hacia las caras negativas (3b) de las palas enfrentadas situadas en la mitad inferior de los grupos de palas.6. Generador eólico (10) según la reivindicación 5, caracterizado porque cada deflector (6) comprende un soporte (8) unido articuladamente a la superficie (7) de inclinación variable, y unos medios elásticos (9) que actúan permanentemente a tracción sobre el lado (7a) de la superficie de inclinación variable paralelo y más alejado del respectivo eje de giro horizontal (5), con tendencia a mantener la superficie en la primera posición de empuje en ausencia de una fuerza predeterminada sobre dicha superficie por la acción del viento incidente, y porque los medios elásticos y el punto de articulación del soporte tienen una configuración tal que el lado opuesto (7b) de la superficie de inclinación variable es susceptible de girar según una trayectoria curvilínea respecto del punto de articulación al soporte en presencia de dicha fuerza predeterminada para adoptar la superficie la segunda posición de freno.7. Generador eólico (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los ejes de giro horizontales (5) de los árboles rotatorios (1, 2) están acoplados a un cuerpo central (12) en cuyo interior se aloja al menos un generador eléctrico para la conversión de energía, estando dicho cuerpo acoplado al extremo superior de la columna (11) de soporte con posibilidad de giro con respecto al eje axial de la misma.8. Generador eólico (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque comprende un sistema autónomo de encaramiento al viento y regulador de la velocidad de los árboles rotatorios (1, 2).

Description

Generador eólico

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un generador eólico, de los que comprenden una columna de soporte para su asiento sobre el terreno y dos árboles rotatorios, dispuestos simétricamente con respecto de la columna de soporte, provistos cada uno de un eje de giro horizontal y de una pluralidad de palas giratorias dispuestas radialmente respecto del eje de rotación.

Antecedentes de la invención

Es ampliamente conocido que un aerogenerador o generador eólico es un generador eléctrico movido por una turbina accionada por el viento. La energía eólica proporciona energía mecánica a un rotor o árbol giratorio provisto de una pluralidad de hélices, y a través de un sistema de transmisión mecánico, provoca el giro del rotor de un generador que transforma la energía mecánica rotacional en energía eléctrica.

Existen variados tipos de generadores eólicos, en función de la disposición de su eje de rotación, del tipo de generador, de su potencia, etc.

Un tipo de generador eólico muy extendido es el aerogenerador de eje horizontal, en el que el eje de rotación es paralelo al terreno. Como componentes básicos de este tipo de aerogeneradores destacan: un rotor o árbol giratorio provisto de una pluralidad de palas, construidas con materiales compuestos y diseñadas para transformar la energía cinética del viento en un momento torsor en el eje del equipo; la góndola, un alojamiento para los elementos mecánicos y eléctricos del aerogenerador; el generador eléctrico, responsable de la conversión en energía eléctrica; una torre o columna de soporte, para elevar el generador a una altura donde la intensidad del viento es favorable para el giro de las palas y para transmitir las cargas del equipo al terreno sobre el que se asienta el aerogenerador; y un sistema de control para el seguimiento del funcionamiento del equipo y que incluye medios de control de la orientación de la góndola, la posición de las palas y la potencia total entregada por el equipo.

Todos los generadores eólicos de eje horizontal tienen su eje de rotación principal en la parte superior de la torre o columna de soporte y por lo general cuentan con mecanismos de orientación del rotor hacia el viento. Así por ejemplo, los grandes aerogeneradores de hélice están provistos de sensores de dirección y son orientables mediante servomotores o motorreductores.

El tipo de aerogeneradores anteriormente descrito precisa un gran espacio rotatorio para su funcionamiento, requieren instalaciones de gran envergadura para su fabricación e implica unos costes considerables. Así pues, se pone de manifiesto la necesidad de disponer de aerogeneradores eficaces que puedan ser fabricados en instalaciones más modestas, por ejemplo talleres, a menor coste que los actuales grandes aerogeneradores y que requieran para su instalación y funcionamiento de un espacio rotatorio menor, pudiendo competir con los grandes aerogeneradores de hélice.

Explicación de la invención

Con objeto de aportar una solución a los problemas planteados, se da a conocer un generador eólico que comprende una columna de soporte para su asiento sobre el terreno y dos árboles rotatorios, dispuestos simétricamente con respecto de la columna de soporte, provistos cada uno de un eje de giro horizontal y de una pluralidad de palas giratorias dispuestas radialmente respecto del eje de rotación.

En esencia, el generador eólico se caracteriza porque cada árbol rotatorio comprende al menos dos grupos de palas acoplados a un mismo eje horizontal y dispuestos sobre éste con un desfase angular constante entre las palas de un grupo y las palas del grupo contiguo.

Así, cada árbol rotatorio puede estar equipado con varios grupos de palas, pero estos grupos siempre están fijados a un eje de giro manteniendo un desfase o diferencia de ángulo de giro entre las palas de un grupo y las palas del grupo contiguo, como si los grupos de palas formaran una espiral al estar las palas de un grupo más avanzadas que las palas del contiguo, para lograr mayor suavidad de giro en los árboles rotatorios.

Según una característica de la invención, cada árbol rotatorio comprende tres grupos de palas.

Conforme a otra característica de la invención, cada grupo de palas está formado por al menos dos palas carenadas cuyas caras positivas son de configuración curvo-cóncava y rugosa.

De acuerdo con otra característica de la invención, las caras positivas de las palas están provistas de un estriado en la dirección paralela al eje de giro horizontal del correspondiente árbol rotatorio.

La superficie rugosa o estriada de las palas en sus caras positivas junto con la curvatura que presentan dichas caras mejora la incidencia del viento sobre las mismas, aumentando el tiempo de impacto y por ende, se consigue un mejor rendimiento.

Según otra característica de la invención, el generador eólico comprende dos deflectores provistos de una superficie de inclinación variable, susceptibles de pasar de una primera posición de empuje a una segunda posición de freno al superarse un valor umbral de la fuerza del viento incidente sobre la citada superficie, estando dispuesto cada deflector paralelo a un respectivo eje de giro horizontal, a un lado del mismo y enfrentado a los grupos de palas, orientado de modo que en la primera posición de empuje, la inclinación de la superficie es tal que el viento incidente es desviado hacia las caras positivas de las palas enfrentadas situadas en la mitad superior de los grupos de palas, provocando su empuje según una dirección ascendente, mientras que en la segunda posición de empuje, la inclinación de la superficie es tal que el viento incidente es desviado hacia las caras negativas de las palas enfrentadas situadas en la mitad inferior de los grupos de palas, frenando la velocidad de giro de dichos grupos de palas.

Conforme a otra característica del aerogenerador, cada deflector comprende un soporte unido articuladamente a la superficie de inclinación variable, y unos medios elásticos que actúan permanentemente a tracción sobre el lado de la superficie de inclinación variable paralelo y más alejado del respectivo eje de giro horizontal, tendiendo a mantener la superficie en la primera posición de empuje, de modo que en el caso de ejercerse una fuerza predeterminada sobre dicha superficie por la acción del viento incidente, el lado opuesto de la superficie de inclinación variable gira definiendo una trayectoria curvilínea respecto del punto de articulación al soporte, pasando a la segunda posición de freno, y al cesar dicha fuerza, retorna a la primera posición de empuje por la solicitación de los medios elásticos. Preferentemente, los medios elásticos son unos muelles.

Así pues, cuando las condiciones del viento son favorables, cada deflector se mantiene en una posición estable, la primera posición de empuje, en la que la corriente de aire es desviada hacia la parte superior, empujando las palas en dirección ascendente, aumentando el rendimiento y evitando a la vez que el propio viento frene las palas inferiores de retorno.

En cambio, con vientos fuertes o huracanados, los deflectores son empujados hacia la parte inferior por la fuerza que ejerce el viento sobre ellos, venciendo la resistencia de los medios elásticos o muelles, y liberando el paso del viento para que éste incida sobre las palas inferiores, frenando la velocidad de giro y evitando de este modo una posible destrucción de los árboles rotatorios.

De acuerdo con otra característica de la invención, los ejes de giro horizontales de los árboles rotatorios están acoplados a un cuerpo central en cuyo interior se aloja al menos un generador eléctrico para la conversión de energía, estando dicho cuerpo acoplado al extremo superior de la columna de soporte con posibilidad de giro con respecto al eje axial de la misma.

Según otra característica de la invención, el generador eólico comprende un sistema autónomo de encaramiento al viento y regulador de la velocidad de los árboles rotatorios.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, un modo de realización del generador eólico objeto de la invención. En dichos dibujos:

la Fig. 1 es una vista frontal del generador eólico objeto de la invención;

la Fig. 2 es una vista lateral del generador eólico de la Fig. 1;

la Fig. 3 es una vista en planta del generador eólico de la Fig. 1;

la Fig. 4 es una vista en perspectiva de una variante preferida de un grupo de palas del generador eólico de la Fig. 1;

la Fig. 5 es una vista en perspectiva de otra variante de un grupo de palas para el aerogenerador eólico de la invención; y

la Fig. 6 es una vista en perspectiva de uno de los deflectores del generador eólico de la Fig. 1.

Descripción detallada de los dibujos

En las Figs. 1 a 3 se muestra un generador eólico 10 de eje de giro horizontal 5 que comprende básicamente una columna 11 de soporte para su asiento sobre el terreno, dos árboles rotatorios 1 y 2 a cada lado de la columna 11 y un cuerpo central 12 en cuyo interior se aloja el generador eléctrico para la conversión de energía cinética en eléctrica.

Cada uno de los árboles rotatorios 1 y 2 comprende tres grupos 4 de palas 3 fijados alrededor de su respectivo eje de giro horizontal 5 y que están provistos de tres palas 3 carenadas. La toma de fuerza en cada árbol rotatorio 1 y 2 puede ser independiente o bien unificada por la unión de los ejes horizontales 5 mediante un plato elástico de acoplamiento.

Los grupos 4 de palas 3 pueden estar formados por dos o por tres palas 3, según las solicitaciones requeridas para el aerogenerador eólico 10. En particular, cada uno de los grupos 4 del generador eólico 10 de las Figs. 1 a 3 está formado por tres palas 3, angularmente equidistantes, como se deduce de la Fig. 2 donde se puede observar un total de nueve palas 3 correspondientes al rotor 1. En la Fig. 4 se ha representado en detalle uno de dichos grupos 4 de tres palas 3.

Las palas 3 son palas carenadas, cuyas caras positivas 3a son de configuración curvo-cóncava y rugosa, mientas que las caras negativas 3b son de configuración curvo-convexa. La rugosidad de dichas caras positivas 3a se consigue mediante un estriado 15 que éstas presentan, preferiblemente en la dirección paralela al eje de giro horizontal 5 del grupo 4 de palas 3.

En la Fig. 5 se muestra otro tipo de grupo 4 para el generador eólico 10, formado en esta ocasión por dos palas 3 carenadas, cuyas caras positivas 3a son igualmente de configuración curvo-cóncava y rugosa y en las que se aprecia el estriado 15 comentado anteriormente.

La superficie rugosa o estriada de las caras positivas 3a junto con la curvatura que presentan mejora la incidencia del viento y prolonga el tiempo de impacto sobre las mismas. Conviene destacar que los grupos 4 de palas 3 acoplados a un mismo eje horizontal 5, tanto si son de dos como de tres palas 3, están dispuestos de modo que entre las palas 3 de un grupo 4 y las palas 3 del grupo 4 contiguo existe una diferencia de ángulo de giro constante. Esta característica se aprecia en la Fig. 1 (también en la Fig. 3) al haberse representado los bordes exteriores de las palas 3 de los grupos 4 de un mismo árbol rotatorio 1 ó 2 a distinta altura, formando un escalonamiento. Espacialmente, es como si las palas 3 de los grupos 4 de un mismo árbol rotatorio 1 ó 2 formaran una espiral en torno a su eje de giro horizontal 5. Con esta disposición se consigue una mayor suavidad en el giro de los árboles rotatorios 1 y 2.

El generador eólico 10 también comprende un sistema autónomo de encaramiento al viento y regulador de la velocidad de los árboles rotatorios, mediante un ajuste de la inclinación horizontal de encaramiento respecto a la dirección del viento.

Además de los componentes descritos anteriormente, el generador eólico 10 comprende un deflector 6 por cada árbol rotatorio 1 y 2, representado en detalle en la Fig. 6, provisto de una superficie 7 de inclinación variable, susceptible de pasar de una primera posición de empuje a una segunda posición de freno al superarse un valor umbral de la fuerza del viento incidente sobre la citada superficie 7. Como se aprecia en las Figs. 1 a 3, cada deflector 6 está dispuesto paralelamente al eje de giro horizontal 5, a un lado del mismo y enfrentado a los grupos 4 de palas 3, orientado de modo que en la primera posición de empuje, la inclinación de la superficie 7 es tal que el viento incidente es desviado hacia las caras positivas 3a de las palas 3 enfrentadas situadas en la mitad superior de los grupos 4, provocando su empuje según una dirección ascendente, mientras que en la segunda posición de empuje, la inclinación de la superficie 7 es tal que el viento incidente es desviado hacia las caras negativas 3b de las palas 3 enfrentadas situadas en la mitad inferior de los grupos 4, frenando la velocidad de giro de dichos grupos 4 de palas 3. En la Fig. 2 los deflectores 6 se encuentran en la primera posición de empuje, pues como se ve la dirección del viento, representada por flechas, incide sobre las caras positivas 3a de las palas 3 de la mitad superior de los grupos 4, empujándolas en sentido ascendente, antihorario, es decir, en el sentido de giro del funcionamiento normal del generador eólico 10.

En la Fig. 6 se observa que el deflector 6 comprende un soporte 8 unido articuladamente a la superficie 7 de inclinación variable, y unos medios elásticos 9, formados por dos muelles, que actúan permanentemente a tracción sobre el lado 7a de la superficie 7 de inclinación variable paralelo que se encuentra más alejado del eje de giro horizontal 5. Los muelles tienden a mantener la superficie 7 en la primera posición de empuje, de modo que en el caso de ejercerse una fuerza predeterminada sobre dicha superficie 7 por la acción del viento incidente, el lado opuesto 7b de la superficie 7 de inclinación variable gira definiendo una trayectoria curvilínea (ver fecha de giro en la Fig. 6) respecto del punto de articulación al soporte 8, pasando a la segunda posición de freno, y al cesar dicha fuerza, retorna a la primera posición de empuje por la solicitación de los medios elásticos 9.

Así pues, cuando las condiciones del viento son favorables, cada deflector 6 se mantiene en una posición estable, la primera posición de empuje, en la que la corriente de aire es desviada hacia la parte superior, empujando las palas 3 en dirección ascendente (antihoraria según la Fig. 2), aumentando el rendimiento y evitando a la vez que el propio viento frene las palas 3 inferiores de retorno.

En cambio, con vientos fuertes o huracanados, los deflectores 6 son empujados hacia la parte inferior por la fuerza que ejerce el viento sobre ellos, venciendo la resistencia de los medios elásticos 9 o muelles, y liberando el paso del viento para que éste incida sobre las palas 3 inferiores, frenando la velocidad de giro y evitando de este modo una posible destrucción de los árboles rotatorios 1 y 2.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Generador eólico (10) que comprende una columna (11) de soporte para su asiento sobre el terreno y dos árboles rotatorios (1, 2), dispuestos simétricamente con respecto de la columna de soporte, provistos cada uno de un eje de giro horizontal (5) y de una pluralidad de palas (3) giratorias dispuestas radialmente respecto del eje de rotación, caracterizado porque cada árbol rotatorio (1, 2) comprende al menos dos grupos (4) de palas acoplados a un mismo eje horizontal (5) y dispuestos sobre éste con un desfase angular constante entre las palas de un grupo y las palas del grupo contiguo.
2.- Generador eólico (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque cada árbol rotatorio (1, 2) comprende tres grupos (4) de palas (3).
3.- Generador eólico (10) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque cada grupo (4) de palas (3) está formado por al menos dos palas carenadas cuyas caras positivas (3a) son de configuración curvo-cóncava y rugosa.
4.- Generador eólico (10) según la reivindicación 3, caracterizado porque las caras positivas (3a) de las palas (3) están provistas de un estriado (15) en la dirección paralela al eje de giro horizontal (5) del correspondiente árbol rotatorio (1, 2).
5.- Generador eólico (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende dos deflectores (6) provistos de una superficie (7) de inclinación variable entre una primera posición de empuje y una segunda posición de freno dependiendo de la superación de un valor umbral de la fuerza del viento incidente sobre la citada superficie, estando dispuesto cada deflector paralelo a un respectivo eje de giro horizontal (5), a un lado del mismo y enfrentado a los grupos (4) de palas (3), siendo la primera posición de empuje una posición de desvío del viento incidente hacia las caras positivas (3a) de las palas enfrentadas situadas en la mitad superior de los grupos de palas, y la segunda posición de empuje una posición de desvío del viento incidente hacia las caras negativas (3b) de las palas enfrentadas situadas en la mitad inferior de los grupos de palas.
6.- Generador eólico (10) según la reivindicación 5, caracterizado porque cada deflector (6) comprende un soporte (8) unido articuladamente a la superficie (7) de inclinación variable, y unos medios elásticos (9) que actúan permanentemente a tracción sobre el lado (7a) de la superficie de inclinación variable paralelo y más alejado del respectivo eje de giro horizontal (5), con tendencia a mantener la superficie en la primera posición de empuje en ausencia de una fuerza predeterminada sobre dicha superficie por la acción del viento incidente, y porque los medios elásticos y el punto de articulación del soporte tienen una configuración tal que el lado opuesto (7b) de la superficie de inclinación variable es susceptible de girar según una trayectoria curvilínea respecto del punto de articulación al soporte en presencia de dicha fuerza predeterminada para adoptar la superficie la segunda posición de freno.
7.- Generador eólico (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los ejes de giro horizontales (5) de los árboles rotatorios (1, 2) están acoplados a un cuerpo central (12) en cuyo interior se aloja al menos un generador eléctrico para la conversión de energía, estando dicho cuerpo acoplado al extremo superior de la columna (11) de soporte con posibilidad de giro con respecto al eje axial de la misma.
8.- Generador eólico (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque comprende un sistema autónomo de encaramiento al viento y regulador de la velocidad de los árboles rotatorios (1, 2).

1 2

5

7a

Fig. 3

3 Fig. 4

Fig. 5

6