22168034-Turbina-radial-eolica-o-hidraulica.pdf

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19 OFICINA ESPAOLA DEPATENTES Y MARCAS

ESPAA

11 Nmero de publicacin: 2 310 96521 Nmero de solicitud: 20070137551 Int. Cl.:

F03D 3/04 (2006.01)

F03D 3/06 (2006.01)

12 PATENTE DE INVENCIN B1

22 Fecha de presentacin: 18.05.2007

43 Fecha de publicacin de la solicitud: 16.01.2009

Fecha de la concesin: 19.10.2009

45 Fecha de anuncio de la concesin: 02.11.2009

45 Fecha de publicacin del folleto de la patente:02.11.2009

73 Titular/es: Sergio Campos lvarezc/ Ramn Cabanillas, 1 - 8 Dcha.32004 Ourense, ES

72 Inventor/es: Campos lvarez, Sergio

74 Agente: Garca-Cabrerizo y del Santo, Pedro Mara

54 Ttulo: Turbina radial elica o hidrulica.

57 Resumen:Turbina radial elica o hidrulica. Consta de mltiples to-beras de delgadas paredes verticales, que constituyen laestructura ja de la turbina.Dentro de dicha estructura se encuentra un rodete, de ejevertical, provisto de labes, articulados a brazos rme-mente anclados al rodete, que pueden adoptar posturasintermedias entre las de mxima y mnima apertura, enfuncin de las velocidades de las corrientes entrantes.La gradual apertura de los labes, para aprovechar al m-

ximo las energas correspondientes, se consigue autom-ticamente mediante dispositivos tensores tales como elcompuesto por un tambor de arrollamiento y un cable, es-tando jados los extremos de ste a su labe y a su tam-bor, sujeto ste al rodete.La turbina radial se completa con una cubierta, que seapoya en una placa o en unas vigas de arriostramiento delas paredes de las toberas.Aplicable para captar las energas cinticas del aire o delagua en movimiento.

Aviso: Se puede realizar consulta prevista por el art. 37.3.8 LP. E S 2 3 1 0 9 6 5 B 1

Venta de fascculos: Ocina Espaola de Patentes y Marcas. P de la Castellana, 75 28071 Madrid


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DESCRIPCINTurbina radial elica o hidrulica.

El objeto de la presente invencin, que se pretende registrar, hace referencia a una turbina radial elica o hidrulica,de tipo Sercam, de nuevo diseo, con rodete, labes articulados y toberas como las convencionales, que ofrece unasventajas tcnicas que no proporcionan las tradicionales, merced a sus caractersticas especcas, muy diferentes a lasconocidas, tanto por su estructura externa y dimensional como por las formas y funciones de sus elementos mvilesy, sobre todo, como por su notoria polivalencia, al ser igualmente apta para transformar la energa cintica del vientoo la del agua en movimiento en trabajo mecnico, con ligeras adaptaciones para uno u otro uso, como puedan ser lamayor altura (para el viento) o la superior robustez de sus partes mviles (para el agua en movimiento).

Antecedentes

El inventor conoce muchos tipos, tanto de turbinas elicas como de turbinas hidrulicas, pero unas y otras son deconstrucciones muy diferentes entre s, y por ello las elicas no son vlidas para el agua y las hidrulicas no lo sonpara el viento.

La turbina radial que se propone en la presente memoria pretende unicar estos dos tipos de motores bajo un nuevodiseo que sea apto, como se ha dicho, para ambos tipos de uidos, con las oportunas adaptaciones, que tambin se

han apuntado, y que se irn detallando en el curso de esta descripcin.

Descripcin

La invencin que se pretende proteger se reere a una turbina radial, de tipo Sercam, de disposicin vertical,provista de toberas formadas por unas delgadas paredes verticales, de seccin horizontal recta, curva o quebrada, y deun rodete de eje vertical, al que van unidos, mediante brazos, unos labes articulados, cuya mayor o menor apertura seregula automticamente, en funcin de la intensidad de los correspondientes ujos de aire o de agua, mediante unoscables enrollables en unos tambores tensores alojados en unas cajas, las cuales se arman sobre una corona cilndricade cierre del rodete, o mediante dispositivos similares productores de traccin mecnica.

Para la mejor comprensin de lo descrito y reivindicado en esta memoria, se incluyen dos guras, relativas a unmodo preferido de realizacin de la invencin, en las cuales se puede contemplar lo que sigue:

En la gura 1 se muestra una seccin horizontal de la turbina radial, en la que pueden ser observaron el rodete,los labes y las toberas, as como los elementos mecnicos de conexin entre el primero y los segundos y, muyparticularmente, el original mecanismo de articulacin, tensin, apertura y cierre automtico de los labes.

En la gura 2 se muestra el conjunto externo de la turbina radial, que se constituye por una estructura cilndrica,en posicin vertical, formada por pilares o muros verticales, con o sin enlaces horizontales, que forman las paredesverticales y, en su caso, horizontales de las toberas, respectivamente, y que son el sostn de la correspondiente cubierta.

En dichas guras, se detallan los oportunos elementos mediante las siguientes referencias numricas:

1 - Eje del rodete.

2 - Brazos del rodete.

3 - Pieza de anclaje de los brazos al eje.

4 - Estructura circular del rodete.

5 - Cierre circular del rodete.

6 - Alabe mvil en posicin de cierre.

7 - Armadura soporte del labe.

8 - Sujecin y articulacin del labe.

9 - Brazo de sujecin del labe.

10 - Tirante de refuerzo del brazo.

11 - Caja donde se aloja y enrolla en una bobina el cable tensor.

12 - Cable tensor que regula la apertura del labe.

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13 - Alabe articulado en posicin de apertura mxima.

14 - Paredes verticales de las toberas.

15 - Polgono CDEFGH que representa el rea de captacin de viento o de agua

16 - Zona por la que se aprecia cmo se apartan las corrientes motrices.

17 - Muro de cierre de la sala de mquinas.

18 - Entrada de las toberas.

19 - Placa de hormign armado o vigas de atado y enlace.

20 - Cubierta de la turbina.

La turbina de la invencin tiene en la base un muro circular (17), de unos 2 a 3 m de altura sobre el terreno(en versin elica), que sirve de refuerzo o de anclaje de las paredes (14) y cierra un espacio idneo para todo tipode maquinaria de transformacin, mantenimiento, elevacin (como un ascensor o montacargas), etc., etc. Sobre eseespacio se sita la rueda mvil, a una altura adecuada para captar el viento y no muy cercana al suelo, para evitarposibles interferencias con eventual vegetacin y para dicultar todo acceso de personas o de animales, o de la manerams apropiada para la captacin del agua en movimiento.

El elemento formado por un aro circular (U-V) es el cierre circular del rodete (5), que est integrado por un nicocilindro de gran altura, o bien por varios cilindros superpuestos acoplados o unidos entre s, con posibles puntosintermedios de sujecin a la estructura ja de la turbina; de tal rodete, salen robustos brazos (9), con un tirante (10),que refuerza el anclaje del brazo al rodete.

Los labes (6) son de chapa delgada, para funcin elica, y de chapa gruesa, para funcin hidrulica, con unsoporte interno (7) que los sujeta y les mantiene su forma. No estn unidos directamente al rodete, sino al extremo delos brazos (9), en el punto (8).

Esta sujecin es de naturaleza articulada, de tal modo que puedan variar automticamente el ngulo de cierre, paraadaptarse a las corrientes motrices, mantenindose cerrados en la posicin (A), con poco viento o poco caudal de agua,y abrirse progresivamente hasta la posicin (B), cuando el viento es muy intenso o es voluminoso el caudal hidrulico.Es decir, de la posicin abierta del labe (6) a la posicin cerrada del labe (13).

Con ello se absorben los golpes bruscos propiciados por las irregularidades de las corrientes y las diferencias depotencia sobre los elementos motores, para dar as ms seguridad y regularidad a la rotacin de la rueda giratoria. Estaprogresin de apertura se obtiene por la accin de un cable tensor (12), que se enrolla en un resorte encerrado en unacaja (11), o por medio de su conexin a cualquier otro dispositivo que proporcione un desplazamiento de resistenciaprogresiva.

Las paredes verticales (14), de seccin estrecha y alargada, constituyen las paredes verticales de las toberas, porcuya entrada (18) penetra en la turbina radial la corriente de aire o de agua. Ubicadas tales paredes en crculo y enposicin oblicua, respecto al eje de la rueda mvil, son las encargadas de captar, concentrar y orientar el chorro deviento o de agua en movimiento con el ngulo ms conveniente de incidencia sobre las aletas. Esta orientacin tiene,adems, la funcin de minimizar e incluso eliminar el empuje negativo de las corrientes motrices, sobre los labesneutros, al ser apartadas de la turbina por las paredes verticales de la misma en la zona prevista para ello (16).

El polgono (15), delimitado por las letras (CDEFGH), representa la zona de captacin elica o hidrulica de lastoberas (14) en todo el frente (CH), para concentrarlo en el arco (EF) y hacerlo incidir sobre los labes (6), siemprecon el ngulo de incidencia ms idneo.

Se prev que en el contorno de la base inferior del rodete (supuesto elico), o en el de la base superior (supuestohidrulico), se instalen unas ruedan dentadas o unas poleas, para la multiplicacin del nmero de revoluciones, con untambor saliente sobre el que puedan actuar unas zapatas para mantener frenado el rodete.

En el uso hidrulico, se prev la posible instalacin de una pantalla, deslizante verticalmente, con la que se puedaregular o incluso anular el caudal de entrada de agua en la turbina.

Las paredes horizontales de las toberas pueden estar formadas por una placa continua formando cuerpo con lasparedes verticales (14), o por placas de hormign armado prefabricado, planchas metlicas o simples brazos de acero,anclados a las paredes verticales, con la doble funcin de reforzar la estructura y de mejorar la esttica externa de todoel conjunto. De no existir estos enlaces, las paredes de las toberas estaran limitadas por el forjado de coronacin delmuro de cierre de la sala de mquinas (17), por abajo, y por la cubierta de la turbina (20), por arriba.

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Estas paredes verticales (14) de cada tobera tambin pueden estar formadas por pilares de hormign pretensadoy por pilares metlicos arriostrados entre s e incluso con los pilares de las paredes contiguas, lo que permite unassecciones mnimas de materiales que reducen signicativamente los costos. En este supuesto, los pilares de cada paredestarn unidos por chapas que capten y direccionen el viento.

El eje central (1) puede ser jo, si se desea apoyar en l el centro de la cubierta, en cuyo supuesto, el rodete giraraen torno a l, empotrado este eje en la base del conjunto. En todo caso, el eje o el rodete girarn sobre rodamientos o,incluso, sobre ruedas.

El eje, o la pieza rotante en torno a l, se pueden unir a los brazos internos del rodete, mediante piezas de anclaje(3) formadas por escuadras soldadas, atornilladas o unidas por cualquier otro sistema de unin mecnica.

A los extremos de cada grupo de brazos internos (2) se sujetara rmemente un cerco o aro, bien de una pieza ode varios segmentos, que constituyen la estructura circular del rodete (4), hecha con chapa del material que se estimems adecuado (acero, plstico, etc.).

En el arranque de los brazos (9) habr un listn, perl angular o similar, de tipo vertical, que servir de tope de loslabes, para mantenerlos en la posicin ms adecuada en su cierre completo contra la solicitacin del cable tensor (12).As se aprovechar al mximo la energa del viento o del agua cuando las velocidades de estos elementos naturalessean ms o menos reducidas.

El sentido de giro de la turbina de la invencin se ha supuesto a derechas en esta realizacin preferida, pero puedeser considerado a izquierdas, variando simplemente la inclinacin de las toberas e invirtiendo la posicin del rodete.

Su estructura es perfectamente apta para la instalacin de un ascensor o montacargas a efectos del acceso cmodoa todos los elementos de la parte mvil de la turbina. Tambin lo es para el montaje de escaleras, formadas por gruesasgrapas, ancladas a las paredes verticales de las toberas (14), paredes que se arriostraran por arriba mediante una placade hormign armado o unas vigas de atado y de enlace de todas ellas (19).

Finalmente, se prev que la parte central de la cubierta de la turbina (20) sea desmontable, a n de que se puedaintroducir o extraer fcilmente el rodete, entero o en tramos, sin necesidad del empleo de gras de grandes dimensionesy el rodete estar dotado de escaleras por las que poder acceder a todas las partes del mismo. As mismo el rodetepodr carecer de eje y ser l mismo eje y rodete.

No se considera necesario hacer ms extensa esta descripcin para que cualquier experto en la materia comprendael alcance de la presente invencin, as como los efectos tcnicos y los benecios nuevos que la misma encierra.

Los trminos en los que se ha redactado esta memoria debern ser tomados siempre en el sentido ms amplio ymenos limitativo que resulte compatible con la esencialidad de la invencin que en ella se describe y reivindica.

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REIVINDICACIONES

1. Turbina radial elica o hidrulica, de las compuestas por toberas jas y por un rodete giratorio, caracterizadaporque consta de mltiples toberas, formadas por delgadas paredes o pilares, que circundan el rodete, y que constituyenla estructura ja de la turbina, en la que se apoya su cubierta, a la que se articula o ja la parte superior del eje delrodete, y porque estas toberas no solo captan el viento o el agua, sino que adems concentran y orientan sus corrientes,proyectndolas de la forma ms adecuada sobre los labes articulados activos y evitando los efectos negativos de talescorrientes sobre los labes articulados en posiciones neutras o de retorno.

2. Turbina radial elica o hidrulica, segn reivindicacin 1, caracterizada porque los labes articulados sonverticales y paralelos al eje, porque pueden constar de una o varias piezas y porque no se sujetan directamente alrodete, sino indirectamente a l, mediante largos brazos que partiendo del mismo actan sobre l como palancas.

3. Turbina radial elica o hidrulica, segn reivindicaciones 1 y 2, caracterizada, porque los labes estn articu-lados a dichos largos brazos, en torno a los cuales pueden variar automticamente su ngulo de apertura mediante undispositivo de aplicacin de tensin progresiva, a base de un cable enrollable a un tambor o cilindro accionado por unresorte, o por medio de cualquier otro mecanismo tensor, dispositivo que les permita ajustar dicho ngulo de aperturaa la velocidad del viento o al caudal del agua, a sus cambios bruscos y a sus excesos de velocidad o de caudal, y todoello a efectos de dar mayor regularidad y seguridad a la rotacin del rodete.

4. Turbina radial elica o hidrulica, segn reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizada porque el rodete es deposicin vertical, de gran altura, dividido o no en varios tramos superpuestos, unidos o ensamblados entre s, o conseparaciones entre ellos, y sujetos al eje comn giratorio, que podr sujetarse a la estructura ja de la turbina medianteabrazaderas que lo rodearn, sin impedir su giro, por las zonas libres entre los tramos del rodete.

5. Turbina radial elica o hidrulica, segn reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizada porque el rodete es deposicin vertical, de gran altura, y podr girar en torno a un nico eje jo empotrado, por un extremo, en la base de laturbina, y jado a su cubierta, por el otro.

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11 ES 2 310 96521 N de solicitud: 20070137522 Fecha de presentacin de la solicitud: 18.05.2007

32 Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TCNICA

51 Int. Cl.: F03D 3/04 (2006.01)F03D 3/06 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categora 56 Documentos citados Reivindicacionesafectadas

Categora de los documentos citadosX: de particular relevanciaY: de particular relevancia combinado con otro/s de la

misma categoraA: reeja el estado de la tcnica

O: referido a divulgacin no escritaP: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentacin

de la solicitudE: documento anterior, pero publicado despus de la fecha

de presentacin de la solicitud

El presente informe ha sido realizado

para todas las reivindicaciones para las reivindicaciones n:Fecha de realizacin del informe Examinador Pgina

12.12.2008 M A. Lpez Carretero 1/1

X US 3938907 A (MAGOVENY et al.) 17.02.1976, columna 1, 1lneas 5-14,30-33; columna 2, lneas 18-46; columna 3,lnea 66 - columna 4, lnea 17; guras.

A US 4142822 A (HERBERT et al.) 06.03.1979, columna 2, 1-5lneas 30-61; columna 3, lnea 66 - columna 4, lnea 16;guras 1-3.

A GB 2116640 A (MEWBURN CROOK ANTHONY JAMES SE) 28.09.1983, 1-5todo el documento.

A DE 19513044 A1 (NOACK HEINZ) 02.10.1996, resumen; guras. 1-5

A GB 155890 A (KENNEDY BERESFORD) 17.12.1920, todo el documento. 1-5

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