ES2300602T3 - Turbina eolica con envoltura. - Google Patents

Abstract

Instalación eólica con una carcasa (9) y un primer rotor (1, 16), en la dirección de circulación, estando dispuesto detrás del primer rotor (1, 16), en una zona posterior de la carcasa (9), un segundo rotor (2, 17), y estando dispuestos el primer rotor (1, 16) y el segundo rotor (2, 17) en cada caso sobre unas secciones de árbol, y estando acopladas las secciones de árbol entre sí, y pudiendo girar libremente la carcasa (9) de la instalación eólica, de tal manera que se puede orientar dependiendo del soplado, caracterizada porque el primer rotor (1, 16) presenta menos palas de rotor que el segundo rotor (2, 17) y el ángulo de incidencia (a) de las palas de rotor del primer rotor (1, 16) con respecto al eje de la máquina (20) es menor que el ángulo de incidencia (a) de las palas de rotor del segundo rotor (2, 17) con respecto del eje de la máquina (20).

Description

Turbina eólica con envoltura.

La presente invención se refiere a una instalación eólica con una carcasa y un primer rotor, en la dirección de circulación, estando dispuesto detrás del primer rotor, en una zona posterior de la carcasa, un segundo rotor, y estando dispuestos el primer rotor y el segundo rotor en cada caso sobre unas secciones de árbol, y estando acopladas las secciones de árbol entre sí, y pudiendo girar libremente la carcasa de la instalación eólica, de manera que se puede orientar dependiendo del soplado.

Una instalación de este tipo se conoce gracias al documento DE-A-27 17 043.

En esta instalación eólica conocida el viento es captado por un embudo de entrada y es suministrado, acelerado, a los rotores. Delante, entre y detrás de los rotores están dispuestas unas palas de guía. El árbol de los rotores está apoyado en la zona de las palas de guía centrales.

El documento US-A-2 653 250 da a conocer una instalación eólica con regulación del momento de giro con dos ruedas eólicas dispuestas una tras otra. Entre estas ruedas eólicas están dispuestos, en una carcasa esbelta, en el generador un regulador de momento de giro, un freno y un engranaje planetario. Las palas del rotor se pueden girar alrededor de su eje longi-
tudinal.

Para la generación de corriente se conocen unas instalaciones eólicas cuyos rotores al descubierto son montados sobre unos mástiles altos. A causa de los elevados costes de inversión, estos son poco adecuados para el funcionamiento aislado, es decir, funcionamiento sin conexión a una red de corriente, o sea en zonas sin suministro de corriente.

En estas instalaciones eólicas resultan desventajosos los complejos dispositivos de control y accionamiento para la orientación de la instalación eólica en la dirección del viento, con lo cual se limita la idoneidad de estas instalaciones para países en vías de desarrollo. En estas instalaciones eólicas, resulta asimismo desventajoso el comportamiento de funcionamiento en la zona de viento flojo y una controlabilidad más difícil en la zona de viento fuerte.

La invención se plantea el problema de crear una instalación eólica la cual, con una construcción sencilla y económica, garantice un buen rendimiento energético con una altura de buje reducida. En particular, debe cubrirse una zona de funcionamiento aprovechable amplia desde la zona de viento flojo hasta la zona de viento fuerte.

Este problema se resuelve según la invención gracias a que el primer rotor presenta menos palas de rotor que el segundo rotor y a que el ángulo de incidencia \alpha de las palas de rotor del primer rotor con respecto al eje de la máquina es menor que el ángulo de incidencia \beta de las palas de rotor del segundo rotor con respecto al eje de la máquina.

La instalación eólica según la invención tiene la ventaja de que, debido al número de palas diferente de ambos rotores y al ángulo de incidencia diferente de las palas de rotor, se puede hacer funcionar con un buen aprovechamiento con viento flojo y también con viento fuerte, debido a que el segundo rotor sirve como freno.

Los ejemplos de formas de realización de la instalación eólica según la invención están representados en los dibujos y se describen con mayor detalle a continuación.

En los dibujos:

la Figura 1 muestra una vista lateral de una primera forma de realización de la instalación eólica,

la Figura 2 muestra una segunda forma de realización del motor eólico,

la Figura 3 muestra una vista frontal del motor eólico según la Figura 2,

la Figura 4 muestra una tercera forma de realización del motor eólico,

la Figura 5 muestra una vista frontal del motor eólico según la Figura 4.

En la Figura 1 está representada una vista lateral de un motor eólico con una carcasa 9 en la cual están dispuestos, uno tras otro, dos rotores. En la zona anterior de la carcasa se encuentra el primer rotor 1 y en la zona posterior de la carcasa el segundo rotor 2. Ambos rotores están montados sobre el mismo árbol 4 pasante, el cual está soportado en un soporte 5 delantero y un soporte 6 trasero. A través de la parte de árbol posterior del árbol 4 tiene lugar la transmisión de la potencia de salida de los rotores a la rueda 15 y a continuación, a través de un accionamiento por correa 14, al generador 13 para la generación de corriente.

Corriente abajo, detrás del primer rotor 1 y delante del segundo rotor 2, están previstos unos estatores 7 para la optimización del soplado sobre el segundo rotor 2. La instalación eólica dispone en la entrada en la carcasa 9 de un embudo de entrada 10. El embudo de entrada 10 sirve para la aceleración del soplado en el primer rotor 1. En el tubo 3, el cual rodea el árbol 4 entre el primer rotor 1 y el segundo rotor 2, están apoyados los estatores 7, lo que conduce a un aumento de la estabilidad de la totalidad de la construcción.

En una alternativa no representada se puede prescindir del tubo 3 que rodea el árbol 4 y los estatores 7 pueden acabar libremente.

El ángulo de incidencia \alpha de las palas de rotor del primer rotor 1 con respecto al eje de la máquina (sección A:A) es menor que el ángulo de incidencia \beta de las palas de rotor del segundo rotor 2 con respecto al eje de la máquina (sección B:B). Gracias al pequeño ángulo de incidencia \alpha de las palas de rotor del primer rotor 1, se facilita la puesta en marcha de la instalación eólica también para una corriente de aire floja. La puesta en marcha facilitada de la instalación eólica en la zona de viento flojo permite el montaje de la instalación eólica en una altura de buje pequeña, es particular en el intervalo comprendido entre 2 y 3 metros.

La instalación eólica está apoyada sobre la torre 11, gracias al soporte 12, de forma que puede girar libremente alrededor del eje de la torre 11.

La carcasa 9 de la instalación eólica dispone de un elemento de conducción de aire 8. La instalación eólica es orientada en la dirección del viento mediante la acción de la corriente de aire en el elemento de conducción de aire 8. Para la optimización de la corriente en el elemento de conducción de aire 8 éste dispone de unos Winglets 80.

En las Figuras 2 y 3, está representada otra forma de realización de la instalación eólica según la invención. Los mismos números de referencia designan los mismos elementos de la instalación eólica, como en la descripción de la Figura 1.

La salida de la potencia tiene lugar a través de unos medios adecuados, como por ejemplo una correa de transmisión 14, directamente del primer rotor 1 al generador 13, el cual se encuentra en el pie de la instalación eólica sobre la torre 11.

La Figura 3 muestra la vista frontal de una instalación eólica según la invención con las palas del primer rotor 1, el estator 7 y las palas del segundo rotor 2 (representadas mediante trazos). En esta representación, se puede reconocer que el elemento de conducción de aire 8 está dotado con unos Winglets 80.

En la Figura 4, está representada otra forma de realización de la instalación eólica según la invención. La instalación eólica es soplada en la dirección de la flecha. El primer rotor 16 está acoplado en sentido contrario, a través de un engranaje reductor 18, 19, con el segundo rotor 17. La potencia de salida de los rotores es transformada en energía eléctrica mediante un generador 13. La rotación en sentido contrario de los rotores 16 y 17 permite prescindir de los estatores, ya que gracias a la rotación en sentido contrario del segundo rotor 17 está garantizado no obstante un soplado óptimo en el segundo rotor 17.

Mediante el engranaje reductor 18, 19 es posible que el primer rotor 16 alcance, durante el funcionamiento, velocidades de rotación muy altas y la instalación pueda ponerse en marcha fácilmente también en caso de velocidades del viento bajas. Los árboles paralelos entre sí del primer rotor 16 y del segundo rotor 17 están desplazados una determinada distancia.

En la Figura 5 está representada una vista frontal de la forma de realización de la instalación eólica según la Figura 4. Mediante los círculos de trazos, se indica que el primer rotor 16 está ligeramente desplazado con respecto al segundo rotor 17 y que los dos rotores 16, 17 rotan en sentido contrario, representada mediante la flecha 160, la cual indica la dirección de giro del primer rotor 16, y la flecha 170, la cual indica la dirección de giro del segundo rotor 17.

Ventajosamente, el primer rotor 1, 16 está dispuesto delante o a la altura del eje de giro de la instalación eólica, es decir del eje de la torre 11. El primer rotor 1, 16 y/o el segundo rotor 2, 17 pueden disponer de tres o más palas, pudiendo presentar las palas de rotor en especial una forma ligeramente doblada o alabeada.

En otra forma de realización ventajosa, no representada, de la instalación eólica según la invención están previstos unos medios para poder ajustar el ángulo de incidencia \alpha de las palas de rotor del primer rotor 1, 16 y/o el ángulo de incidencia \beta del segundo rotor 2, 17.

Para moderar la circulación de entrada en la instalación eólica puede estar prevista otra disposición de estator delante del primer rotor. Pueden estar previstos unos medios para girar el eje de la máquina (20) de la instalación eólica fuera de la posición horizontal, con el fin de utilizar la instalación eólica como instalación eólica de viento ascendente.

Claims (9)

1. Instalación eólica con una carcasa (9) y un primer rotor (1, 16), en la dirección de circulación, estando dispuesto detrás del primer rotor (1, 16), en una zona posterior de la carcasa (9), un segundo rotor (2, 17), y estando dispuestos el primer rotor (1, 16) y el segundo rotor (2, 17) en cada caso sobre unas secciones de árbol, y estando acopladas las secciones de árbol entre sí, y pudiendo girar libremente la carcasa (9) de la instalación eólica, de tal manera que se puede orientar dependiendo del soplado, caracterizada porque el primer rotor (1, 16) presenta menos palas de rotor que el segundo rotor (2, 17) y el ángulo de incidencia (\alpha) de las palas de rotor del primer rotor (1, 16) con respecto al eje de la máquina (20) es menor que el ángulo de incidencia (\beta) de las palas de rotor del segundo rotor (2, 17) con respecto del eje de la máquina (20).

2. Instalación eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque el primer rotor (16) y el segundo rotor (17) rotan en sentido contrario.

3. Instalación eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque las secciones de árbol de los rotores (1, 2, 16, 17) están formadas por el mismo árbol (3) pasante.

4. Instalación eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque entre el primer rotor (1, 16) y el segundo rotor (2, 17) está prevista por lo menos una primera disposición de estator (7).

5. Instalación eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las secciones de árbol de los rotores (1, 2, 16, 17) están rodeadas, entre el primer rotor (1, 16) y el segundo rotor (2, 17), por un tubo (3), con el cual está conectada la disposición de estator (7).

6. Instalación eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección de árbol del primer rotor (1, 16) está conectada, a través de un engranaje (18, 19), con la sección de árbol del segundo rotor (2, 17).

7. Instalación eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa (9) dispone de un elemento de conducción de aire (8).

8. Instalación eólica según la reivindicación 7, caracterizada porque el elemento de conducción de aire (8) dispone de un elemento de conducción transversal (Winglet (80)).

9. Instalación eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque para la reducción automática del ángulo de incidencia (\alpha) de las palas de rotor del primer rotor (1, 16) y/o del ángulo de incidencia (\beta) del segundo rotor (2, 17), como consecuencia de la carga de soplado, las palas de rotor del primer rotor (1, 16) y/o las palas de rotor del segundo rotor (2, 17) están apoyadas de forma elástica a la torsión alrededor de su eje longitudinal.