ES1092405U - Aerogenerador vertical para el aprovechamiento de la energía eólica. - Google Patents

Abstract

1. Aerogenerador vertical, que se compone de un conjunto de palas, que recibiendo el impulso del viento propicia el giro de un eje al que se le acopla un generador, que será el encargado de transformar dicho movimiento en energía eléctrica, y todo el conjunto sobre un mástil, caracterizado porque el sistema de tres palas (1, 2, 3), que en su forma se asemejan a la sección central de un ala de avión, a la que se le ha quitado el intradós y el borde de salida, manteniendo el borde de ataque y el extradós, quedando el ala hueca y en la que se mantienen, por lo menos, dos costillas (4), (5), por ser estas indispensables para mantener su forma aerodinámica, posicionado el conjunto en vertical, quedando la parte de extradós en la parte más alejada del eje. Las tres palas se unen al eje de rotación mediante unos brazos rectos de sección rectangular, que van unidos a las costillas por un lado y a cada uno de los brazos de una pieza plana en forma de estrella de tres puntas, de formas redondeadas (6), en el otro, que a su vez va unida al eje al que le transmite el movimiento de rotación. Visto el conjunto desde arriba, y en su parte más exterior, la rotación describe un circulo imaginario donde la sección horizontal de las palas, la zona denominada extradós, coinciden con tres sectores del círculo descrito y que vienen a sumar aproximadamente la mitad del perímetro de dicho circulo, por lo tanto el radio de la curvatura del extradós coincide con el radio de la circunferencia descrita. 2. Aerogenerador vertical, según reivindicación 1, caracterizado porque dispone de un compartimento cerrado hueco (7) de forma cilíndrica, de radio "R", que hace las funciones de soporte del conjunto de palas, que se fijan a este mediante unos rodamientos permitiendo la rotación del eje y mantiene el conjunto unido. El compartimento está diseñado para albergar los elementos mecánicos y eléctricos como los rodamientos, el generador, el multiplicador/reductor y los transformadores, maquinaria necesaria para el funcionamiento del modelo, y que mantiene a estos a salvo de los rigores atmosféricos. 3. Aerogenerador vertical, según reivindicación 2, caracterizado porque dispone de un mástil (8) hueco de sección cilíndrica dotado en su base superior de una brida de anclaje, que une el mástil al compartimento (7) y este a su vez al conjunto de palas (1, 2, 3), y en su parte inferior una brida de anclaje a la superficie de ubicación. El mástil es necesario para mantener el conjunto elevado sobre la superficie, elevación/altura que vendrá definida por las condiciones orográficas y atmosféricas (viento) específicas del lugar de ubicación.

Description

Aerogenerador vertical para el aprovechamiento de la energía eólica

Objeto de la invención:

La presente invención se refiere a un aerogenerador de eje vertical para el aprovechamiento de la energía eólica, que aporta esenciales características de novedad con respecto a los generadores de eje vertical conocidos y utilizados en el estado actual de la técnica de producción de energía eléctrica a base del aprovechamiento de la energía eólica. Concretamente, el aerogenerador de eje vertical objeto de la presente invención, comprende un generador situado en la base del eje de los conjuntos de tres palas de los que se compone, las cuales tienen una geometría a modo de la sección central del ala de un avión, en particular sólo las superficies borde de ataque y extradós, posicionadas en vertical.

Antecedentes de la invención:

Los rotores Savonius son un tipo de turbina eólica de ejes verticales usados para convertir la fuerza del viento en torsión sobre un eje rotatorio, fueron inventados por el finlandés de igual nombre en el año 1924 y patentado en 1929, es una de las turbinas más simples. Aerodinámicamente, son dispositivos de arrastre o resistencia que constan de dos o tres palas formadas a base de un semicilindro con diferentes posiciones respecto al eje central. En su forma más simple, mirando el rotor desde arriba, las palas forman la figura de una S. Se caracterizan porque no necesitan orientarse en la dirección del viento, soportan satisfactoriamente las turbulencias y pueden empezar a girar con vientos de baja velocidad. Es una de las turbinas más económicas y más fáciles de usar. Son conocidos los generadores de eje vertical que utilizan este tipo de turbinas como medio de accionamiento. Para ello se monta el generador sobre la parte superior de una torre, y sobre su eje se realiza una unión solidaria con el eje de la turbina, que está formada por dos palas, que al girar por la acción del viento provoca el giro del eje del generador con la consiguiente generación de energía eléctrica. Igualmente, son conocidos los aerogeneradores de eje vertical basados en la rotación de perfiles alares tipo Daerrius que trabajan a eje directo con el generador lo que en la práctica produce una velocidad de giro a un número de r.p.m. muy elevado en el eje de rotación, pero el problema de este tipo de dispositivos, es que necesitan velocidades del viento por encima de 5 m/s. La invención que a continuación se plantea, trata pues de aglutinar las ventajas de la utilización del viento a baja velocidad, con palas de perfil aerodinámico de ambos modelos y solventando los inconvenientes del estado de la técnica expuestos en los modelos Daerrius-Savonius, consiguiendo un mayor rendimiento y control de la generación y favoreciendo la estabilidad.

Descripción de la invención:

La configuración del aerogenerador vertical objeto del presente invención, resuelve los inconvenientes anteriormente citados, aportando además, otras ventajas adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se acompaña a continuación. La presente invención consiste en un aerogenerador de eje vertical con sistema de dos, tres, cuatro palas de diseño aerodinámico, aunque en este documento se describe el de tres, en el que se minimiza el efecto frenado producido en la parte en el que las palas, en su movimiento circular se oponen al viento, efecto que en los modelos Savonius producían la palas cuando su parte convexa daban la cara al viento.

Debido a la reducida velocidad de giro del conjunto es necesario la incorporación de un multiplicador entre el eje y su conexión con el generador central, que por norma general tiene un régimen alto de revoluciones.

Para completar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva, un juego de planos en cuyas figuras, de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más significativos de la invención.

Breve descripción de los dibujos:

Figura 1.- Es una vista cenital del esquema del conjunto de palas de acuerdo con la presente invención, en la se aprecia la distribución axial equidistante de las superficies alares “con línea gruesa” que se circunscriben en torno al eje “línea de puntos”, así como la disposición del borde de ataque respecto del sentido del movimiento.

Figura 2.- Es una vista general en perspectiva del conjunto de palas, en el dibujo podemos distinguir las siguientes anotaciones: “B” hace referencia a la cuerda, “A” envergadura, “C” espesor de la pala y “R” radio de giro. Modificando estos valores se puede configurar/personalizar el generador adaptándolo a las condiciones de intensidad y frecuencia del viento en la zona de ubicación, de acuerdo con la presente invención.

Figura 3.- Es una vista cenital del conjunto aerogenerador; en el dibujo podemos distinguir las siguientes anotaciones que hacen referencia a las zonas por las que pasan las palas en su movimiento: “D” zona neutra, “E” zona de aprovechamiento “efecto vela” y “F” zona de oposición al movimiento, al igual que en los modelos Savonius, en esta zona las palas se oponen al viento, pero esta oposición se reduce considerablemente gracias al diseño aerodinámico de las mismas. También podemos ver en esta figura, parte del anclaje (costilla, brazo y pieza plana en estrella) que son las piezas de fijación de las palas al eje de rotación.

Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva del generador en su conjunto, en la que se aprecian las distintas partes del modelo: “G” parte completa de la palas (1, 2, 3) , palas que en su forma se asemejan a la sección central de un ala de 5 avión, posicionada en vertical, a la que se le ha quitado la zona de intradós y el borde de salida, manteniendo el borde de ataque y el extradós, quedando el ala hueca; el montaje de estas se hará posicionando la parte denominada extradós en la parte más alejada del eje. La rotación describe un circulo imaginario donde la sección horizontal de las palas, la zona denominada extradós, coinciden con tres sectores del círculo descrito y que vienen a sumar aproximadamente la mitad del perímetro de dicho círculo, por lo tanto el radio de la curvatura del extradós coincide con 10 el radio de la circunferencia descrita “R”; también se pueden ver los anclajes de las palas al conjunto como: las costillas (4, 5), indispensables para mantener la forma aerodinámica de las palas, un brazo recto de sección rectangular que será la unión de las costillas por un lado y una pieza plana en estrella de formas redondeadas (6) por el otro, pieza que unirá las tres palas al eje de giro; “H” compartimento hueco cerrado (7) de forma cilíndrica, de radio igual al radio “R” de conjunto de palas, diseñado para ubicar y proteger la maquinaria y dispositivos de: Giro (rodamientos), componentes 15 mecánicos como generador y multiplicador/reductor, así como los componentes eléctricos y electrónicos, sobre este compartimento se dispone el conjunto de palas “G” al que se une por medio del eje de giro y unos rodamientos; y “K” mástil soporte cilíndrico hueco (8), con las características mecánicas de seguridad necesarias para mantener la elevación del modelo sobre el terreno, donde los vientos son más fuertes, sobre el mástil se posiciona el compartimento “H”, al que estará unido mediante una brida, al igual que la unión del mástil con la superficie de ubicación, con lo que se

20 consigue que el modelo sea desmontable, para facilitar su transporte o reparación.

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Aerogenerador vertical, que se compone de un conjunto de palas, que recibiendo el impulso del viento propicia el giro de un eje al que se le acopla un generador, que será el encargado de transformar dicho movimiento en energía eléctrica, y todo el conjunto sobre un mástil, caracterizado porque el sistema de tres palas (1, 2, 3), que en su forma se asemejan a la sección central de un ala de avión, a la que se le ha quitado el intradós y el borde de salida, manteniendo el borde de ataque y el extradós, quedando el ala hueca y en la que se mantienen, por lo menos, dos costillas (4), (5), por ser estas indispensables para mantener su forma aerodinámica, posicionado el conjunto en vertical, quedando la parte de extradós en la parte más alejada del eje. Las tres palas se unen al eje de rotación mediante unos brazos rectos de sección rectangular, que van unidos a las costillas por un lado y a cada uno de los brazos de una pieza plana en forma de estrella de tres puntas, de formas redondeadas (6), en el otro, que a su vez va unida al eje al que le transmite el movimiento de rotación. Visto el conjunto desde arriba, y en su parte más exterior, la rotación describe un circulo imaginario donde la sección horizontal de las palas, la zona denominada extradós, coinciden con tres sectores del círculo descrito y que vienen a sumar aproximadamente la mitad del perímetro de dicho circulo, por lo tanto el radio de la curvatura del extradós coincide con el radio de la circunferencia descrita.

2. 2.

   Aerogenerador vertical, según reivindicación 1, caracterizado porque dispone de un compartimento cerrado hueco

   (7) de forma cilíndrica, de radio “R”, que hace las funciones de soporte del conjunto de palas, que se fijan a este mediante unos rodamientos permitiendo la rotación del eje y mantiene el conjunto unido. El compartimento está diseñado para albergar los elementos mecánicos y eléctricos como los rodamientos, el generador, el multiplicador/reductor y los transformadores, maquinaria necesaria para el funcionamiento del modelo, y que mantiene a estos a salvo de los rigores atmosféricos.
3. 3. Aerogenerador vertical, según reivindicación 2, caracterizado porque dispone de un mástil (8) hueco de sección cilíndrica dotado en su base superior de una brida de anclaje, que une el mástil al compartimento (7) y este a su vez al conjunto de palas (1, 2, 3), y en su parte inferior una brida de anclaje a la superficie de ubicación. El mástil es necesario para mantener el conjunto elevado sobre la superficie, elevación/ altura que vendrá definida por las condiciones orográficas y atmosféricas (viento) específicas del lugar de ubicación.