ES2695160T3 - Limpiadores hidráulicos de piscinas con generadores de electricidad - Google Patents

Limpiadores hidráulicos de piscinas con generadores de electricidad Download PDF

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Abstract

Un método de generación de electricidad por un limpiador automático (10) de piscinas, que comprende las siguientes operaciones: a. colocar el limpiador (10) en comunicación fluida con una bomba externa al limpiador; y b. accionar la bomba de modo que haga que el agua fluya a través de una válvula (30) del limpiador (10), caracterizado por que la cooperación de la válvula (30) y de la bomba da como resultado un movimiento oscilatorio de uno o más imanes que se mueven dentro de una o más bobinas (58) asociadas con el limpiador (10) para generar electricidad.

Description

d e s c r ip c io n
Limpiadores hidraulicos de piscinas con generadores de electricidad
Referenda cruzada a solicitud reladonada
Esta solicitud reivindica el beneficio y la prioridad a la Solicitud de patente Provisional de los EE.UU N061/779.733, presentada el 13 de Marzo de 2013, titulada “Hydraulic Oscillating Power Generator”.
Campo de la invencion
Esta invencion se refiere a la generacion de electricidad y mas particular, aunque no necesariamente de forma exclusiva, a limpiadores hidraulicos automaticos para piscinas y spas en los que electricidad es generada mediante oscilacion de un iman dentro de una bobina.
Antecedentes de la invencion
Convencionalmente, un limpiador automatico de piscinas ("APC") puede ser considerado bien "hidraulico" o bien "electrico" dependiendo de la fuente de e n e ^a empleada para efectuar su movimiento dentro de una piscina, spa, u otro recipiente o estanque que contiene agua. Los limpiadores "electricos", algunas veces tambien denominados "robots" utilizan tipicamente la electricidad para alimentar motores utilizados para accionar ruedas u orugas para permitir que los limpiadores se muevan por todo el recipiente. Aunque se consideran a veces las batenas integradas para suministrar electricidad a los robots, la electricidad procedente mas probablemente de la red exterior a los recipientes es transportada a traves de cables electricos a los robots dentro de los recipientes.
Los limpiadores "hidraulicos", por contraste, conectan con bombas externas y utilizan el flujo de agua causado por el funcionamiento de las bombas para efectuar su movimiento dentro de una piscina o spa. Algunos limpiadores hidraulicos se conectan a salidas de la bomba; estos dispositivos son denominados APC del "lado de presion", ya que el agua presurizada procedente de las salidas de la bomba acciona tipicamente los limpiadores. Alternativamente, los limpiadores hidraulicos pueden conectarse a entradas de bombas. Estos limpiadores del "lado de succion" incluyen a menudo valvulas y una estructura de soporte disenada para interrumpir periodicamente el flujo de agua a traves de sus cuerpos a las bombas. La interrupcion periodica de flujo crea un efecto de "golpe de ariete", siendo utilizada la e n e ^a resultante para mover los APC dentro de las piscinas.
La patente de los EE.UU No 4.742.593 de Kallenbach describe valvulas ejemplares utiles en los APC hidraulicos del lado de succion, con interrupcion de agua. Una valvula de "diafragma", con pared flexible de la patente de Kallenbach puede ser colocada dentro de una camara de un cuerpo de un APC, llenando la camara con agua despues de la inmersion del APC dentro de una piscina. Como se ha observado en este documento:
La expansion de la valvula y la liberacion para recuperar su estado relajado es mediante la creacion de un diferencial de presion a traves de las paredes del miembro de valvula, es decir una diferencia de presion entre la camara y el interior del miembro de valvula. Esto se crea por la succion [de la bomba externa]. La valvula es abierta y cerrada de forma autonoma. La succion aplicada hace inicialmente que la valvula se abra; pero con el flujo de agua establecido, la presion dentro de [la] valvula cae por debajo de la de [la] camara. La valvula se cierra ast El ciclo se repite de forma autonoma.
Vease Kallenbach en col. 2, 1.64 a col. 3, 1. 6 (numeros omitidos).
Las valvulas de interrupcion de aguas similares y las estructuras asociadas estan ilustradas en la Patente de los EE.UU numero 4.642.833 de Stoltz y col. Como las valvulas de la patente de Kallenbach, las de la patente de Stoltz estan posicionadas dentro de camaras. En al menos algunas realizaciones de la patente de Stoltz, el agua puede fluir hacia dentro y hacia afuera de las camaras a traves de orificios o puertos que comunican con pasos de flujo a traves de las valvulas. Vease, por ejemplo, Stoltz en col. 3, 11.8-21.
Historicamente, los limpiadores hidraulicos - y especialmente los APC de interrupcion de agua, en el lado de succion -han sido dispositivos completamente mecanicos, que operan sin ninguna necesidad de electricidad. Como los procesadores electronicos (y otros dispositivos electricos) disminuyen de coste, peso, y tamano, sin embargo, los limpiadores hidraulicos podnan beneficiarse de la inclusion a bordo o integrada de estos procesadores y dispositivos. La inclusion requiere un suministro de electricidad, sin embargo, solo como se requiere actualmente para los limpiadores electricos. Tal suministro podna, desde luego, ser proporcionado de manera similar por la red electrica mediante un cable o quizas por una batena integrada o una turbina. El documento WO 2012/115915 A l describe un conjunto de manguera posicionada entre la entrada de una bomba y la salida de un limpiador automatico de piscinas. El conjunto de manguera comprende una manguera que se contrae y expande bajo la influencia de la bomba, asociada con al menos un iman utilizado en combinacion con un hilo conductor en la manguera para generar electricidad. La generacion de electricidad se produce a partir del movimiento relativo del hilo conductor y de su iman asociado, cuando la manguera se expande y se contrae bajo la influencia de la bomba. El documento WO 02/068778 A l describe un metodo para hacer funcionar un limpiador de piscina del tipo de succion, en el que la energfa electrica es generada por un flujo de agua a traves del limpiador. Espedficamente, se mencionan turbinas, propulsores o ruedas de agua, paletas, miembros pendulares o miembros similares. Sin embargo, ambos documented no dicen nada sobre la produccion de la e n e ^a electrica segun se ha reivindicado en la reivindicacion 1. Cada uno de estos enfoques es desventajoso al menos en algunos aspectos, sin embargo.
Compendio de la invencion
La presente invencion permite la generacion de electricidad de APC hidraulicos a bordo al tiempo que evita desventajas asociadas con medios existentes para suministrar electricidad a limpiadores (principalmente electricos). No hace falta que ocurra una interrupcion anormal del flujo de agua principal a traves de los limpiadores de interrupcion de agua para generar electricidad, por ejemplo, evitando asf tanto un riesgo incrementado de obstruccion de las valvulas asociadas con residuos como manteniendo la efectividad operativa de las valvulas. La invencion tambien evita problemas asociados con el peso y la recarga de batenas integradas y no exige ninguna reduccion en la integridad de ningun recipiente electronico que podna ser causada de otro modo por brazos mecanicos, ejes giratorios, o palancas de impulsores o turbinas.
Es igualmente significativo que la presente invencion explota el hecho de que, en ciertos APC de interrupcion de agua, las valvulas y las bombas externas normalmente provocan el movimiento (de agua) dentro de las camaras asociadas con las valvulas. En vez de mover solamente agua dentro de las camaras, la presente invencion mueve uno o mas imanes tambien. Colocando bobinas de hilo conductor exteriores a las camaras, el movimiento (oscilacion) de los imanes puede generar electricidad a traves de funcionamiento normal de los limpiadores de otro modo. La electricidad generada es utilizada preferiblemente para alimentar dispositivos electricos (por ejemplo procesadores) integrados en los limpiadores, de modo que aumente su "inteligencia", aunque otros dispositivos, bien integrados o bien remotos de los limpiadores pueden tambien ser alimentados alternativamente.
Es asf un objeto opcional, no exclusivo de la presente invencion proporcionar limpiadores perfeccionados de piscinas, SPAS, y otros recipientes que contienen agua (en lo que sigue algunas veces denominados por separado colectivamente como "estanques" o "piscinas").
Es otro objeto opcional, no exclusivo de la presente invencion proporcionar mecanismos para generar electricidad sobre limpiadores hidraulicos de piscinas integrados.
Es tambien un objeto opcional, no exclusivo de la presente invencion proporcionar mecanismos de generacion de electricidad que implican uno o mas imanes que se mueven dentro de una o mas bobinas que forman parte de los APC.
Es otro objeto opcional, no exclusivo de la presente invencion proporcionar el movimiento de imanes como parte de los principios operativos normales de al menos ciertos limpiadores de interrupcion de agua.
Otros objetos, caractensticas, y ventajas de la presente invencion seran evidentes para los expertos en campos apropiados con referenda al texto restante y dibujos de esta solicited.
Breve descripcion de los dibujos
La fig. 1 es una vista en perspectiva de porciones de un limpiador de piscinas ejemplar de la presente invencion.
Las figs. 2-3 son vistas en seccion transversal de las porciones del limpiador ejemplar de piscinas de la fig. 1.
La fig. 4 es una vista en perspectiva de las porciones del limpiador ejemplar de piscinas de la fig. 1 que muestra tambien un hilo conductor u otro miembro de transporte de electricidad.
Descripcion detallada
llustrado en las figs. 1-4 esta el cuerpo 10 consistente con la presente invencion. El cuerpo 10 puede formar parte o la totalidad de un cuerpo de un limpiador de piscinas tal como un APC hidraulico del lado de succion. Si se desea, por ejemplo, el cuerpo 10 puede sustituir la estructura correspondiente de los limpiadores de disco descritos en las patentes de Kallenbach y Stoltz. El cuerpo 10 puede incluir la entrada 14 y la salida 18, en uso como un APC del lado de succion, el cuerpo 10 recibe agua cargada con residuos a traves de la entrada 14 y deja salir el agua por la salida 18 para transferirla a una manguera, y a continuacion a un filtro de residuos, conectado al lado de entrada de una bomba de un sistema de recirculacion de agua asociado con una piscina o spa.
El cuerpo 10 preferiblemente (pero no necesariamente) esta formado de material plastico moldeado y comprende secciones nominales inferior y superior 22 y 26, respectivamente. Ventajosamente, la seccion superior 26 es un tubo cilmdrico ngido, mientras la seccion inferior 22 aloja la valvula 30 en su totalidad o en parte. Los expertos en la tecnica, desde luego, reconoceran que la seccion superior 26 no precisa necesariamente ser de forma cilmdrica o tubular, y la valvula 30 puede estar alojada en otro sitio distinto de la seccion inferior 22. Como se ha mostrado particularmente en la fig. 1, la seccion superior 26 puede terminar de manera beneficiosa, en la salida 18, con una tuerca 34 u otra estructura destinada a facilitar la conexion del cuerpo 10 a una manguera u otra estructura.
Una valvula preferida 30 es una valvula de diafragma de pared flexible similar o identica a cualquiera de las representadas en las patentes de Kallenbach y Stoltz. Alternativamente, la valvula 30 puede ser una valvula de diafragma del tipo detallado bien en las patentes de Ios EE.UU N07.618.019 o en la N08.100.146 de van der Meljden y coI, o bien de otro modo. Como se ha mostrado en las figs. 2-3, la valvula 30 puede tener una entrada 38 de valvula y una salida 42 de valvula y deflnir un trayecto 46 del flujo de agua interno a su traves. La valvula 30 esta representada como conectada, mediante pestanas y ranuras (o de otro modo segun se desee) tanto a la seccion inferior 22 (en la entrada 14 y en la entrada 38 de valvula) como a la seccion superior 26 (en la salida 42 de valvula).
En uso, el cuerpo 10 de la valvula 30 forma un trayecto P de flujo principal para agua cargada con residuos. Bajo la influencia de la bomba externa, dicho agua entra en la entrada 14, se desplaza a traves del interior de la valvula 30 a Io largo del trayecto del flujo 46 interno de agua, y sale por la seccion superior 26 en la salida 18. Cuando la valvula 30 cierra principal o completamente, el trayecto P de flujo principal es interrumpido, produciendo el efecto de golpe de ariete que provoca el movimiento del cuerpo 1o dentro de la piscina o spa.
Adicionalmente definido por el cuerpo 10 hay un trayecto S de flujo secundario. El trayecto S de flujo secundario existe a traves del conector 50 y de la seccion inferior 22 externamente a la valvula 30. Sin embargo, debido a la conexion de cierre hermetico de la valvula 30 y de la seccion inferior 22, el trayecto S de flujo secundario es aislado de la entrada 14 y de la entrada 38 de valvula. El conector 50 y la seccion inferior 22 externamente a la valvula 30 forman asf colectivamente una "camara" similar a las camaras descritas en las patentes de Kallenbach y Stoltz, incluyendo el conector 50 un orificio 54 que permite la comunicacion fluida entre el y la seccion superior 26.
Convencionalmente, (solo) hay presente agua dentro de la camara formada por el conector 50 y la seccion inferior 22 externamente a la valvula 30, que entra a traves de un trayecto de fuga o de otro modo despues de la sumersion del cuerpo 10. Cuando el cuerpo 10 del APC es sumergido en agua y se activa la bomba externa, hay presente una presion menor que la ambiente en la salida 18. Esta evacuacion parcial del cuerpo 10 hace que el agua cargada con residuos fluya a Io largo del trayecto P de flujo principal hasta que la valvula 30 de diafragma se colapsa. Cuando la valvula 30 se colapsa forma una mayor resistencia al flujo de agua a Io largo del trayecto P principal; la influencia de la bomba hace que el agua en la camara fluya a Io largo del trayecto S secundario hacia el orificio 54, forzando por tanto a la valvula 30 a que se abra. Cuando la valvula 30 se vuelve a abrir, el agua fluye de nuevo a Io largo del trayecto P de flujo principal, creando Ios resultados dclicos identificados en la patente de Kallenbach.
La apertura de la valvula 30 provoca adicionalmente que el agua fluya lejos del orificio 54 (hacia la seccion inferior 22) en el trayecto S de flujo secundario. Asf, esta claro que el trayecto S secundario es bidireccional, oscilando el agua acercandose y alejandose del orificio 54 dentro de la camara formada por el conector 50 y la seccion inferior 22 externamente a la valvula 30. Se ha mostrado especialmente en las figs. 2-3 que al menos un iman 58 puede estar posicionado dentro de la camara (desplazando algo de agua). Posicionando as ^ el iman 58, tambien esta sujeto a oscilacion cuando la valvula 30 se abre y se cierra. En una version de la invencion el iman 58 oscila a 5,8 Hz, aunque son aceptables otras frecuencias.
Como se ha representado, el iman 58 es una masa maciza con una anchura ligeramente menor que el diametro del conector 50, permitiendole moverse longitudinalmente en el sin friccion sustancial que impida aun mucho movimiento lateral. En este caso el iman 58 puede ventajosamente (pero no necesariamente) estar recubierto con un material resistente al desgaste para protegerle del desgaste y de la corrosion. Alternativamente, el iman 58 puede ser material macizo o en parbculas dentro de un recipiente cuya altura es ligeramente menor que el diametro del conector 50. Dobleces, topes, u otras caracterfsticas estructurales del conector 50 o de la seccion inferior 22 (o de ambos) pueden deflnir una distancia de desplazamiento maxima del iman 58 dentro de la camara. En la version representada del cuerpo 10, el iman 58 permanece dentro del conector 50 de modo que no impacta en la valvula 30. El iman 58 no necesita obligatoriamente siempre permanecer dentro del conector 50, aunque preferiblemente no debena intersecar o interrumpir el trayecto P de flujo principal de agua y residuos.
Una o mas bobinas 62 pueden estar arrolladas o posicionadas alrededor del exterior 66 del conector 50, rodeando por tanto efectivamente al iman 58. Cuando el iman 58 se desplaza generalmente de forma longitudinal dentro del conector 50, coopera con las bobinas 62 de manera convencional para producir electricidad. La fig. 4 ilustra el cable 70 que puede alojar hilos conductores de salida que transportan la electricidad generada bien en otra parte dentro del cuerpo 10 o bien en cualquier otra parte. La electricidad generada puede ser rectificada si se desea y, por ejemplo recogida en batenas o condensadores. Las realizaciones actualmente preferidas de la invencion contemplan la utilizacion de la electricidad generada para alimentar procesadores, luces, mecanismos de orientacion, u otro equipamiento integrado en el cuerpo 10 de un APC. El equipo alimentado electricamente puede realizar numerosas funciones, ejemplos no limitativos de las cuales incluyen permitir una mejor cobertura de limpieza de Ios suelos de la piscina y paredes y reconocer y orientarse para buscar residuos particulares dentro de una piscina.
El iman 58 y la bobinas 62 forman asf un generador 74 de electricidad ejemplar que esta fuera del trayecto P del flujo principal y asf no impacta negativamente con la recogida de residuos por el cuerpo 10. El generador 74 no requiere un flujo secundario dedicado para funcionar, explotando en su lugar el movimiento del agua hacia atras y hacia adelante existente en el trayecto S de flujo secundario. El generador 74 funciona independientemente de la orientacion de la valvula 30, y transfiere la accion mecanica a e n e ^a electrica a traves del conector 50 del cuerpo 10 sin necesidad de aberturas y cierres hermeticos que son propensos al desgaste y a las fugas.
Adicionalmente, debido a que el iman 58 es probablemente de manera sustancial mas pesado que el agua que desplaza, la columna de agua exterior correspondiente al trayecto S de flujo secundario puede ser acortada. En algunas realizaciones de la invencion, el iman 58 es aproximadamente siete veces mas pesado que el agua desplazada, permitiendo que la columna de agua exterior sea acortada en una longitud aproximadamente siete veces la longitud del iman 58 manteniendo aun la misma frecuencia de pulsacion en la valvula 30. Esta ventaja de la invencion existe independientemente de si el iman 58 produce electricidad; de hecho, puede conseguirse mediante la colocacion en el conector 50 de alguna otra masa no magnetica mas pesada que el agua.
Lo anterior es proporcionado con propositos de ilustracion, explicacion y descripcion de realizaciones de la presente invencion. Modificaciones y adaptaciones a estas realizaciones seran evidentes para los expertos en la tecnica y pueden hacerse sin salir del alcance de la invencion, como ha sido definida en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

  1. r e iv in d ic a c io n e s
    1 Un metodo de generacion de electricidad por un limpiador automatico (10) de piscinas, que comprende las siguientes operaciones:
    a. colocar el limpiador (10) en comunicacion fluida con una bomba externa al limpiador; y
    b. accionar la bomba de modo que haga que el agua fluya a traves de una valvula (30) del limpiador (10), caracterizado por que la cooperacion de la valvula (30) y de la bomba da como resultado un movimiento oscilatorio de uno o mas imanes que se mueven dentro de una o mas bobinas (58) asociadas con el limpiador (10) para generar electricidad.
  2. 2. Un metodo segun la reivindicacion 1 que comprende ademas hacer que la electricidad generada sea transportada a un dispositivo electrico para su funcionamiento.
  3. 3. Un metodo segun la reivindicacion 2 en el que el dispositivo electrico esta integrado o alejado del limpiador (10).
  4. 4. Un metodo segun la reivindicacion 3 en el que el dispositivo electrico afecta al movimiento o a la orientacion del limpiador (10) dentro de una piscina que contiene agua cargada de residuos.
  5. 5. Un metodo segun la reivindicacion 1 en el que el limpiador (10) esta colocado en comunicacion fluida con una entrada de la bomba y se aspira agua cargada con residuos a traves de la valvula (30) cuando la bomba es accionada.
  6. 6. Un limpiador automatico (10) de piscina que comprende:
    a. un cuerpo (10) que comprende una entrada (14) de agua y una salida (18) de agua y que define trayectos de flujo primario (P) y secundario (S) a su traves;
    b. Una valvula (30) que forma parte del trayecto (P) de flujo principal;
    caracterizado por que comprende:
    c. medios (74) de generacion de electricidad que comprenden un iman (58) configurado para movimiento en el trayecto S de flujo secundario y una bobina (62) que coopera con el iman (58) de modo que produzca electricidad tras el movimiento del iman (58).
  7. 7. Un limpiador (10) segun la reivindicacion 6 en el que la valvula (30) tienen un interior que forma parte del trayecto (P) de flujo principal.
  8. 8. Un limpiador (10) segun la reivindicacion 7 en el que la valvula (30) tiene una pared configurada para flexionar en uso de modo que restrinja periodicamente el paso de agua a traves del trayecto (P) de flujo principal.
  9. 9. Un limpiador (10) segun la reivindicacion 6 en el que el cuerpo (10) define (a) una seccion superior (26) al menos una parte de la cual esta aguas arriba de la valvula (30) y (b) una seccion inferior (22).
  10. 10. Un limpiador (10) segun la reivindicacion 9, que comprende ademas un conector (50) (a) que permite comunicacion fluida entre las secciones superior (26) e inferior (22) y (b) que define al menos parte del trayecto (S) de flujo secundario.
  11. 11. Un limpiador (10) segun la reivindicacion 10 en el que el medio (74) de generacion de electricidad comprende un iman (58) posicionado en el conector (50).
  12. 12. Un limpiador (10) segun la reivindicacion 11 en el que el iman (58) esta configurado para oscilar dentro del conector (50).
  13. 13. Un limpiador segun la reivindicacion 12 en el que la valvula (30) (a) tiene un interior y (b) conecta con la seccion inferior (22) de modo que aisle el trayecto (S) de flujo secundario desde la entrada (14) excepto indirectamente a traves del interior de la valvula (30).
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