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Title:
ENERGY-PRODUCING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/191337
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an energy-producing device which comprises at least one first cylinder with a first piston and at least one second cylinder with a second piston, the device being characterised in that it comprises a cool circuit connected to the two cylinders, a warm circuit connected to the two cylinders, a turbine and a fluid. The cool circuit is connected to an outlet of the turbine and the warm circuit is connected to an inlet of the turbine, the first cylinder being configured to receive the fluid from the cool circuit and pump same by means of the first piston to the warm circuit until the fluid reaches the turbine, and the second cylinder is configured to receive the fluid from the cool circuit and pump same by means of the second piston to the warm circuit until the fluid reaches the turbine, such that the pistons of the cylinders have alternating movement.

Inventors:
MONREAL URZAY, Dario (Sanguesa 12, Pamplona, 31003, ES)
Application Number:
ES2017/000046
Publication Date:
November 09, 2017
Filing Date:
April 13, 2017
Export Citation:
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Assignee:
MONREAL URZAY, Dario (Sanguesa 12, Pamplona, 31003, ES)
International Classes:
F15B15/00; F01K25/10; F03G7/06; F15B15/04
Foreign References:
ES1071210U2010-02-04
CN102213107A2011-10-12
CN103122835A2013-05-29
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Claims:
REIVINDICACIONES

1 - Dispositivo productor de energía que comprende al menos un primer cilindro (1 a) con un primer émbolo (2a) y al menos un segundo cilindro ( 1 b) con un segundo émbolo (2b) caracterizado por que además comprende:

-un circuito de frió (3) que se conecta con los dos cilindros (1 a, 1 b)

-un circuito de calor (4) que se conecta con los dos cilindros (1 a, 1 b),

-una turbsna (5), y

-un fluido, tales que el circuito de frió (3) se conecta con una salida de la turbina (5) y el circuito de calor (4) se conecta con una entrada de la turbina (5), y donde el primer cilindro (1 a) está configurado para recibir el fluido desde el circuito de frió (3) e impulsado mediante el primer émbolo (2a) al circuito de calor (4) hasta que llega a la turbina (5), a la vez que el segundo cilindro ( 1 b) está configurado para recibir eí fluido desde el circuito de frió (3) e Impulsarlo mediante el segundo émbolo (2b) al circuito de caior (4) hasta que llega a la turbina (5), de modo que los émbolos (2a. 2b) de los cilindros (1 a, 1 b) llenen un movimiento alternativo,

2.- Dispositivo productor de energía según la reivindicación 1 , caracterizado por que el circuito de frío (3) comprende

-un primer semi-circuiío de frío (3a) que conecta los dos extremos del primer cilindro ( 1 a) entre ellos,

-un segundo semi-círcuitc de frío (3b) que conecta los dos extremos del segundo cilindro ( 1 b) entre ellos,

-un tubo de unión de frío (3c) que conecta ios dos semi-circuitos de frió -un tubo final de frió (3d) que une el tubo de unión de frío (3c) y la turbina (5).

3. - Dispositivo productor de energía según la reivindicación 1 , caracterizado por que ei circuito de caior (4) comprende: -un primer semi-circuito de calor (4a) que conecta los dos extremos de l primer cilindro (1 a) entre ellos,

-un segundo semi-circuito de calor (4b) que conecta los dos extremos del segundo cilindro (1 b) entre eíios,

-un tubo de unión de calor (4c) que conecta los dos semi-circuitos de calor (4a, 4b), y

-un tubo final de calor (4d) que une el tubo de unión de calor (4c) y la turbina (5).

4. - Dispositivo productor de energía según las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado por que comprende una pluralidad de válvulas (7) para independizar ios componentes tanto del Circuito de frió (3) como del circuito de catar (4) entre sí

5. - Dispositivo productor de energía según las reivindicaciones anteriores caracterizado por que ios émbolos (2a, 2b) de los cilindros ( 1 a, 1 b) se encuentran recubiertos por un material con características aislantes y anfiadherenfes.

6 - Dispositivo productor de energía según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el fluido tiene una temperatura crítica por debajo de 100°C, y preferiblemente dicho fluido es CO2.

7.- Dispositivo productor de energía según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un sistema mecánico de unión entre émbolos (2a, 2b} para asegurar el movimiento sincronizado y alternativo de los émbolos (2a. 2b) en los dos Cilindros (1 a, 1b).

8.- Dispositivo productor de energía según ia reivindicación 7, caracterizado por que eí sistema mecánico de unión entre émbolos (2a, 2b) comprende.

-una primera cremallera (8a) unida al pnmer émbolo (2a),

-una segunda cremallera (8b) unida al segundo émbolo (2b),

-un primer eje (9a) con un primer piñón (10a) en un extremo y un segundo piñón (10b) en el extremo opuesto,

-un segundo eje (9b) con un pnmer piñón (1 1 a) en un extremo y un segundo piñón ( 1 Ib) en el extremo opuesto, donde el primer piñón (10a) del primer eje (9a) está en contacto con el primer piñón (1 1 a) del segundo eje (8b). y donde el segundo piñón (10b) del primer eje (9a) está en contacto con ia primera cremallera (8a), y donde el segundo piñón ( 1 1 b) del segundo eje (9b) eslá en contacto con la segunda cremallera (8b), de modo que ia rotación de un eje (8a, 9b) y su pnmer piñón (10a, 1 1 a) hace que el otro eje (9b, 9a) rote en sentido contrario y consecuentemente los émbolos (2a, 2b) tengan un movimiento sincronizado y alternativo.

Description:
DESCRIPCIÓN Dispositivo productor de energía, Objsto de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo productor de energía mejorado, que aprovecha, a partir de un cambio de temperatura en un fluido, la consecuente generación de presión, para obtener trabajo mecánico.

Problema técnico a resolver y antecedentes de la invención

Es conocido que una de ¡as propiedades que definen un fluido es la temperatura crítica dei fluido. La temperatura critica de un fluido se define como aquella temperatura por encima de la cual un gas no puede ser licuado por compresión. Es decir, por encima de esla temperatura no es posible condensar un gas aumentando la presión

La temperatura crítica es una característica propia de cada sustancia, es decir cada sustancia tiene su propia temperatura critica Las sustancias que se encuenlfan a una temperatura superior a la temperatura critica se encuentran en un estado de agregación tipo gas, que tiene un comportamiento muy parecido ai de un gas ideal.

Por tanto gracias a esta característica propia de cada sustancia, un fluido confinado en un depósito y que está restringido a un volumen constante, al que se ie somete a un aumento de temperatura hasta que alcanza una temperatura superior a la temperatura crítica, cambia su estado de liquido a gas y multiplica por cinco la presión dei fluido confinado en el depósito.

Asi pues, es posible aprovechar esta característica en un fluido con una temperatura critica fácilmente aícanzable (o temperatura crítica baja), de manera que con un aumento de temperatura pequeño se obtenga un aumento de presión muy elevado Además también se 30 puede aprovechar ese aumento de presión para transformarlo en trabajo Como ejemplo de un fluido con una temperatura critica baja cabe destacar el CO2, que tiene una temperatura critica de 31 , 1 °G ,

Un sistema donde se aprovecha la propiedad que proporciona la temperatura critica se plasmó en la patente española P0 500 786 Al , donde se utilizaba la presión, obtenida al superar un fluido su temperatura critica, para mover un motor hidráulico. El sistema divulgado por esta patente presentaba un problema relacionado con una limitación sobre la potencia o trabajo que se podía extraer, ya que dicha potencia o trabajo se encontraba limitado a la capacidad de los motores hidráulicos existentes, esto es, a ia presión que dschos motores hidráulicos eran capaces de soportar.

El sistema anterior fue mejorado y dicha mejora se plasmó en la solicitud de Modelo de Utilidad ü 200 930.566 donde la presión obtenida se utilizaba para accionar una membrana elástica que desplazaba un pistón, que a su vez movía un elemento de tracción. El problema con el sistema deí Modelo de Utilidad anterior reside en la complejidad del sistema de extracción del movimiento de la membrana y su conexión con el pistón y con ei elemento de tracción.

Descripción de la invención

La invención que se describe divulga un dispositivo productor de energía mejorado donde el sistema de extracción del movimiento es más s¡mple y con mejor rendimiento respecto ios dispositivos conocidos.

El dispositivo productor de energía objeto de la Invención comprende al menos un primer cilindro con un primer émbolo y al menos un segundo cilindro con un segundo émbolo que además comprende un circuito de frío que se conecta con los dos cilindros, un circuito de calor que se conecta con ios dos Cilindros, una turbina y un fluido.

El circuito de frío además de estar conectado con los dos cilindros también se conecta con una salida de la turbina y con el circuito de calor también ocurre lo mismo, es decir además de estar conectado con los dos cilindros también se conecta con una entrada de la turbina.

El primer cilindro está configurado para recibir el fluido desde el circuito de frió e impulsarlo mediante el primer émboio al circuito de calor hasta que llega a la turbina, a la vez que el segundo cilindro está configurado para recibir el fluido desde el circuito de frío e impulsarlo medíante el segundo émbolo al circuito de calor hasta que llega a la turbina, de modo que los émbolos de los cilindros tienen un movimiento alternativo.

El circuito de frió del dispositivo productor de energía objeto de la invención comprende un primer semi-circuito de trio que conecta los dos extremos del primer cilindro entre ellos, un segundo semi-circuito de frió que conecta los dos extremos del segundo cilindro entre ellos, un tubo de unión de frío que conecta los dos semi-circuttos de frío, y un tubo final de frió que une el tubo de unión de frío y Ea turbina.

Ei circuito de calor del dispositivo productor de energía objeto de la Invención comprende un primer semi-circuito de calor que conecta ios dos extremos del primer cilindro entre ellos, un segundo semi-circuito de calor que conecta los dos extremos del segundo cilindro entre ellos, un tubo de unión de calor que conecta los dos semi-circultos de calor y un tubo final de calor que une ei tubo de unión de calor y la turbina.

El dispositivo productor de energía objeto de la invención comprende una pluralidad de válvulas para independizar los componentes tanto del circuito de frío como del circuito de calor entre sí.

Los émbolos de los cilindros se encuentran recubiertos por un material con características aislantes y antíadherentes, de modo que se facilita su movimiento en ei interior de ios cilindros.

El fluido que se emplea en eí dispositivo productor de energía objeto de la invención tiene una temperatura crítica por debajo de 100°C, y preferiblemente dicho fluido es CO2, con este fluido es sencillo alcanzar la temperatura crítica, por lo que el cambio de estado del fluido se consigue modificando la temperatura pocos grados, es decir es sencillo alcanzar la temperatura crítica sin necesidad de subir la temperatura del fluido demasiados grados. El dispositivo productor de energía objeto de la invención además comprende un sistema mecánico de unión entre émbolos para asegurar el movimiento sincronizado y alternativo de los citados émbolos en el interior de los dos cilindros.

El sistema mecánico de unión entre émbolos, en una realización concreta del mismo, comprende una primera cremallera unida al primer émbolo, una segunda cremallera unida al segundo émbolo, un primer eje con un primer piñón en un extremo y un segundo piñón en el extremo opuesto, y un segundo eje con un primer pifión en un extremo y un segundo piñón en el extremo opuesto. En el dispositivo productor de energía objeto de la invención el primer piñón del primer eje está en contacto con el primer piñón del segundo eje, y donde el segundo piñón del primer eje está en contacto con la primera cremallera., y donde el segundo piñón del segundo eje está en contacto con la segunda cremallera, de modo que la rotación de un eje y su primer piñón hace que el otro eje rote en sentido contrario y consecuentemente los émbolos tengan un movimiento sincronizado y alternativo.

Descripción de las figuras

Para completar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a esta memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, con un conjunto de dibujos en dónde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1 es una vista esquemática del dispositivo objeto de la Invención. Las distintas referencias numéricas que se encuentran reflejadas en las figuras corresponden a los siguientes elementos:

1 a.- primer cilindro,

1b.- segundo cilindro,

2a.- primer émbolo,

2b.- segundo émbolo

3 - circuito de frío,

3a.- primer semi-circuito de frío,

3b. - segundo semi-circuito de frió.

3c- tubo de unión de frío,

3d .- tubo final de frío,

4.- circuito de calor,

4a.- primer semi-circuito de calor,

4b.- segundo semi-circuito de calor,

4c.- tubo de unión de calor,

4d - tuvo final de calor,

5. - turbina,

6.- eje de la turbina,

7.- válvula,

8a .- primera cremallera,

8b- segunda cremallera. 9a - primer eje, 9b .- segundo eje. 10a.- primer piñón del primer eje 10b - segundo piñón del primer eje, 1 1 a.- primer piñón del segundo eje, y 1 1 b.- segundo piñón del segundo eje Realización preferente de la irsvendón

Como ya se ha indicado, y tai y como puede apreciarse en la figura el objeto de la invención es un dispositivo productor de energía que optimiza el aprovechamiento de la presión que genera un fluido al sobrepasar la temperatura critica del fluido cuando se encuentra confinado a un volumen constante.

El dispositivo objeto de la invención comprende al menos un primer cilindro (1 a) y un segundo cilindro (1b) que forman una pareja de cilindros (1 a, 1 b), tales que cada cilindro (1a, 1 b) incorpora en su interior un émbolo (2a, 2b) y también aloja el fluido.

Igualmente los émbolos (2a. 2b) de los cilindros (la. 1 b) se encuentran recubíeríos por un material que proporciona características de aislante, antiadherente y deslizante.

El dispositivo objeto de la invención comprende un circuito de frió (3) y un circuito de calor (4), que se conectan con los dos cilindros (1 a, 1b) y que a su vez se conectan con una turbina (5), en cuyo eje se instala un motor, de modo que el movimiento del eje (6) de la turbina (5) mueva dicho motor.

El circuito de frío (3) comprende una pluralidad de tubos enfilados, el método de enfriar la pluralidad de tubos enfriados es cualquier método de los conocidos en el estado de la técnica, de modo que el fluido cuando entra en el circuito de fríe (3) se licúa, ya que la temperatura del fluido baja por debajo de la temperatura crítica del fluido. El circuito de calor (4) comprende una pluralidad de tubos calentados, el método de calentar la pluralidad de tubos calentados es cualquier método de los conocidos en eí estado de la técnica, de modo que el fluido, cuando entra en el circuito de calor (4). se gasifica al ascender la temperatura a un valor mayor al de la temperatura crítica.

Dentro del circuito de trio (3) se localizan un primer serrss-circuito de frío (3a) que conecta los dos extremos del primer cilindro ( 1 a) entre ellos, un segundo semi-circuito de frío (3b) que conecta los dos extremos del segundo cilindro ( 1 b) entre ellos, a su vez estos dos semi-circuitos de frió (3a , 3b) se conectan entre sí por un tubo de unión de frío (3c), del que parte un tubo final de frío (3d) que se conecta a la turbina (5),

Para independizar ios distintos tramos o partes tanto del circuito de frío (3) como del circuito de calor (4), el dispositivo objeto de la invención comprende una pluralidad de válvulas (7) que funcionan abriendo y cerrando esos tramos según el momento de funcionamiento en que se encuentre eí dispositivo..

De igual manera ocurre con el circuito de calor (4), donde existe un primer semi-circuito de calor (4a) que conecta los dos extremos del primer cilindro ( 1 a) entre ellos, un segundo semi-circuito de calor (4b) que conecta los dos extremos del segundo cilindro ( 1 b) entre ellos, a su vez estos dos semi- circuitos de calor (4a, 4b) se conectan entre sí por un tubo de unión de calor (4c), del que parte un tubo final de calor (4d) que se conecta a la turbina (5).

El dispositivo objeto de la invención funciona de la siguiente manera:

1 .-el primer émbolo (2a) del primer cilindro ( 1 a) empuja el fluido y lo expulsa del Interior del primer cilindro (1 a), hacia el primer semi-circuito de calor (4a) donde el fluido cambia a estado gaseoso, multiplicando asi 2. -el fluido gaseoso y con elevada presión llega por el tubo final de calor (4d) del circuito de calor (4) hasta la turbina (5) que es accionada al paso del fluido gaseoso por ella,

3. -el fluido sale de la turbina (5) por el tubo final de frío (3d) del circuito de frío (3), donde pasa a estado líquido al reducirse la temperatura del fluido,

4. -por el segundo semi-circutto de frío (3b) el fluido entra en el segundo cilindro (1 b) de donde es expulsado por el segundo émbolo (2b) hasta el segundo serni-circuito de calor (4b). donde el fluido cambia a estado gaseoso multiplicando así la presión del fluido.

Mientras ocurre el paso 1 anterior, el primer cilindro (la) también recibe el fluido en estado liquido del primer semi-circuito de frío (3a). este fluido procede de la turbina (5) a donde llega en estado gaseoso desde el segundo cilindro (1 b) de donde sale por el segundo semiarcuito de calor (4b)

El dispositivo se encuentra formado por parejas de cilindros (1 a, 1 b). para que, mientras un primer cilindro (1 a) suministra el fluido en estado liquido al circuito caliente (4) para que se gasifique y producir las altas presiones a usar en la turbina (5). el segundo cilindro (1 b) recoge el fluido que ha trabajado y ha sido enfriado en el circuito frió (3).

Por tanto ios émbolos (2a, 2b) de las parejas de Cilindros (1 a, 1 b) están configurados para moverse de modo alternativo, es decir cuando el primer émbolo (2a) se encuentra en un extremo en el interior del primer cilindro (1 a), el segundo émbolo (2b) del segundo cilindro (i b) se encuentra en el extremo opuesto del segundo cilindro (1 b).

El primer émbolo (2a) está unido a una primera cremallera (8a) y el segundo émbolo (2b) está unido a una segunda cremallera (8b), las dos cremalleras (8a. 8b) se relacionan entre sí mediante un primer eje (9a) asociado a la primera cremallera (8a) y un segundo eje (9b) asociado a la segunda cremallera (8b). donde el primer eje (9a) cuenta con un primer piñón (10a) en un extremo del prime eje (9a) y un segundo piñón (10b) en el extremo opuesto del primer eje (9a) igualmente el segundo eje (9b) cuenta con un primer pifión (1 1 a) en un extremo del segundo eje (9b) y un segundo piñón (1 1b) en el extremo opuesto del segundo eje (9b).

Asi pues, los ejes (9a, 9b) están en contacto a través de los primeros piñones (10a, 1 1 a), de modo que la rotación de un eje (9a) y los primeros piñones (10a, 1 1 a) hace que el otro eje (9b) rote en sentido contrario. Los ees (9a, 9b) también están unidos a los segundos piñones (10b. 1 1 b) que están en contacto con las cremalleras (8a, 8b) que, a su vez, están unidas a los émbolos (2a, 2b).

De esta manera cuando el primer émbolo (2a) se mueve en un sentido, la primera cremallera (8a) mueve el primer eje (9a) y mediante los primeros piñónes (10a, 1 1a) se transmite ese movimiento al segundo eje (9b) que rota en sentido contrario ai del primer eje (9a), ese segundo eje (9b) mediante el segundo piñón (1 1 b) y ia segunda cremallera (8b) hace que el segundo émbolo (2b) se mueve en sentido opuesto al movimiento del primer émbolo (2a).

El mecanismo pibón-cremallera descrito aquí sirve para asegurar el movimiento sincronizado y alternativo de los émbolos (2a, 2b) en ios dos cilindros (1 a, 1 b). Sin embargo este mecanismo piñón-cremallera es una realización especifica del sistema mecánico de unión entre émbolos (2a, 2b) que podría reemplazarse por cualquier otro mecanismo que consiguiera el mismo efecto.

Con el dispositivo de ia presente invención, la presión obtenida es directamente aplicada a la turbina, (5) por lo que ias pérdidas de energía son mínimas en comparación con los sistemas descritos en los registros conocidos en el estado de ia técnica.

La invención no debe verse limitada a la realización particular descrita en este documento. Expertos en la materia pueden desarrollar otras realizaciones a ia vista de la descripción aquí realizada. En consecuencia; el alcance de la invención se define por las siguientes reivindicaciones.