Y GENERADOR DE ENERGÍA QUE LO COMPRENDE

DESCRIPCION

La presente invención hace referencia a un dispositivo cinemático.

Más en particular, hace referencia a un dispositivo cinemático que permite la transmisión de un movimiento de giro de un eje de un movimiento alternativo o de un movimiento de giro de un eje distinto, en general, paralelo al eje de entrada, permitiendo la variación de la velocidad de ciclo con conservación del trabajo.

En una realización especialmente preferente, la presente invención hace referencia a un generador de energía eléctrica, del tipo de inducción magnética que utiliza el movimiento lineal causado por el dispositivo cinemático anteriormente descrito para realizar la generación de la energía.

Es ampliamente conocida en la técnica la teoría electromagnética y los avances en dicho campo obtenidos por Faraday y Lenz según los cuales se puede obtener energía eléctrica a partir de la energía proveniente de campos magnéticos en imanes permanentes o electroimanes. Sus estudios establecen que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera y cuya polaridad depende del sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa.

Es decir, no es suficiente con disponer un imán y una superficie conductora, sino que se hace necesario disponer de un movimiento, lo más adecuado posible, para la generación de corriente eléctrica aplicando esta teoría. Actualmente los sistemas de generación comprenden motores de rotación en los que se hace girar un imán permanente para generar electricidad sobre un devanado que, en adelante, llamaremos inducido. Alternativamente, se puede hacer rotar el inducido dejando el imán fijo obteniendo resultados similares.

Además, son conocidos generadores de energía eléctrica cuya generación se realiza a través del movimiento lineal generado por un conversor de un movimiento de giro de un eje de un movimiento alternativo.

El documento ES2347637 da a conocer un conversor de movimiento de giro de un eje en movimiento lineal alternativo y el documento ES2351648 da a conocer un generador de energía en el que la generación se realiza utilizando un dispositivo cinemático similar.

Es ampliamente ventajosa la utilización de un generador que realice un movimiento lineal ya que se puede prescindir de algunos elementos mecánicos (como correas, engranajes, etc.) que, además de ser la causa de la mayoría de los fallos en este tipo de dispositivos debido a su desgaste, son críticos en cuanto a su mantenimiento y presentan pérdidas no despreciables.

Uno de los inconvenientes de la utilización de los generadores de energía eléctrica a partir de un movimiento lineal alternativo conocidos es que estos generadores comprenden un par de masas interconectadas mediante un sistema de poleas y cables, correas, cadenas o cualquier otro material maleable. Cuando se requiere que estos sistemas funcionen a alta velocidad, los elementos maleables tienden a estirarse y cuando se realiza una fuerza en sentido contrario a su estiramiento se producen saltos de las masas haciendo que el sistema sea incontrolable y pueden producirse daños en la estructura o rotura de estos elementos.

En consecuencia, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un modo novedoso y alternativo de la transmisión de movimiento, que presenta menos pérdidas en la transmisión, un mantenimiento sencillo y que permite trabajar a velocidades mayores que los dispositivos de la técnica .

Más en particular, la presente invención se refiere a un dispositivo cinemático que comprende:

- una entrada de eje;

- un conversor del movimiento de giro del eje en movimiento alternativo;

- una masa conectada al elemento de movimiento alternativo del conversor del movimiento de giro del eje en movimiento alternativo;

- una segunda masa; y

- un mecanismo interconector que conecta la primera masa y la segunda masa del tipo que convierten un movimiento en dirección lineal de la primera masa en un movimiento en dirección lineal y sentido opuesto en la segunda masa;

siendo la relación de masas entre la primera masa y la segunda masa tal, que provocan sobre el mecanismo interconector una acción de igual valor y sentido opuesto en el que el mecanismo interconector comprende un conjunto de barras rígidas articuladas entre sí .

Preferentemente, al menos una de las barras articuladas se encuentra conectada a un punto fijo respecto a las masas. Es decir, una disposición comparable a un polipasto obteniendo, en consecuencia, una ganancia mecánica . Más preferentemente, el mecanismo interconector comprende un primer elemento basculante al que se fijan dos de las barras articuladas provenientes de cada una de las masas de manera tal que el basculado del elemento ocasiona un movimiento lineal en las masas. En una realización particular, el dispositivo comprende, además, una estructura que soporta el mecanismo y lo une a los conversores de movimiento. El mecanismo interconector comprende un segundo elemento basculante unido a una de las masas estando dicho elemento basculante unido, a su vez, a dos barras articuladas, uniéndose una de ellas a la estructura y la otra al primer elemento basculante.

Aún más preferentemente, el material de cada una de las barras tiene un módulo de Young mayor que 5GPa. Esto garantiza que las barras tienen una rigidez suficiente para obtener una frecuencia de movimiento lineal alternativo mayor que en el caso de elementos maleables o elásticos ya que se evita una elongación o una compresión de los componentes del mecanismo que dificultarían el control del movimiento de las masas.

De manera especialmente preferente, el conversor del movimiento de giro de eje en un movimiento alternativo comprende un cigüeñal y al menos un conjunto de camisa-pistón .

En una realización particular, el dispositivo comprende, además,

- un segundo conversor del movimiento lineal alternativo de la segunda masa en un movimiento de giro ;

- una salida de eje que proporciona un movimiento rotacional en el citado eje.

Preferentemente, el conversor del movimiento lineal alternativo de la segunda masa en un movimiento de giro comprende al menos un conjunto de camisa-pistón conectado a un eje cigüeñal.

Alternativamente, el dispositivo comprende guias para guiar las masas en un movimiento lineal, preferentemente, dispuestas en su estructura.

Más preferentemente, la relación de la primera y la segunda masa es igual a la ganancia mecánica del mecanismo garantizando asi el equilibrio del sistema y requiriendo un torque mínimo en el eje rotacional de entrada para generar un movimiento lineal alternativo en el sistema.

Adicionalmente , la presente invención hace referencia a un generador de energía eléctrica del tipo de inducción electromagnética que comprende:

- un elemento magnético;

- un elemento conductor de electricidad; y

- un dispositivo cinemático del tipo anteriormente descrito

en el que el elemento magnético y el elemento conductor de electricidad son móviles entre sí de manera lineal alternativa caracterizado porque el movimiento lineal alternativo lo realiza el dispositivo cinemático encontrándose el elemento conductor de electricidad o el elemento magnético unido a al menos una de las masas del dispositivo cinemático.

Preferentemente, en el generador se dispone al menos un elemento conductor en al menos una de las masas y un elemento magnético fijo en la estructura del elemento de movimiento alternativo de manera tal que se obtiene un movimiento lineal alternativo del elemento magnético respecto al elemento conductor.

Más preferentemente, el elemento magnético es un electroimán . Aún más preferentemente, el elemento conductor de electricidad comprende uno ó más devanados. Dichos devanados podrían estar dispuestos de forma tal que la energía obtenida es corriente alterna pudiendo, a su vez, esta energía ser energía trifásica.

En una realización especialmente preferente, el generador comprende un dispositivo de adecuación de la señal de salida pudiendo ser este dispositivo de adecuación de salida un filtro, un rectificador o una combinación entre ambos.

En una realización particular, dicho generador se puede disponer de modo que a la entrada de eje se conecta un eje de rotación de las ruedas o cuerpo cilindrico de un vehículo o ferrocarril obteniendo así energía eléctrica a partir de la rotación de una máquina móvil .

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de realización de un dispositivo según la presente invención.

La figura 2 muestra una realización ejemplar de un dispositivo según la presente invención aplicado a la generación de energía.

La figura 3 muestra otra realización de un dispositivo, según la presente invención.

La figura 1 muestra una realización ejemplar de un dispositivo según la presente invención. En estas figuras se puede observar una primera masa -32- y una segunda masa -42- interconectadas a través de un mecanismo que comprende múltiples barras articuladas entre sí. Además, se dispone una estructura -2- para soportar el dispositivo y proveerlo de puntos de apoyo fijos respecto al movimiento lineal alternativo de las masas. El dispositivo comprende dos conversores de un movimiento rotacional de un eje en un movimiento lineal alternativo. Preferentemente, estos convertidores comprenden cada uno un cigüeñal y al menos un conjunto camisa-pistón. Un primer conversor de movimiento rotacional en movimiento lineal alternativo -3- comprende una entrada de eje -31- a la que se conecta un motor eléctrico o cualquier dispositivo capaz de generar una rotación en el eje -31-, esta rotación del eje ocasiona sobre la primera masa -32- un movimiento en dirección lineal. Un segundo conversor de movimiento rotacional en movimiento lineal alternativo -42- se dispone a la salida del dispositivo, dado que las masas -32-, -42- están conectadas entre ellas el movimiento de la primera masa -32- ocasionado por la rotación del eje -31- se transfiere a la segunda masa -42- haciendo que tenga un movimiento en dirección lineal y en sentido opuesto al sentido del movimiento de la primera masa -32-, este movimiento lineal alternativo de la segunda masa -42- ejerce una acción sobre el segundo conversor -4- haciendo que su eje -41- rote pudiendo aprovecharse esta rotación para conectar un mecanismo giratorio pudiendo dicho mecanismo, en realizaciones particulares, ser un generador de energía eléctrica a partir de un movimiento de rotación del tipo ampliamente conocido en la técnica.

En cuanto al mecanismo interconector que une las masas, tal y como se ha mencionado anteriormente, para frecuencias elevadas de movimiento lineal alternativo se requiere que los elementos de interconexión entre masas tengan una rigidez mayor a 5GPa. Esto evita que ocurran saltos indeseados de las masas debido a acciones de contracción y/o elongación de los elementos que forman parte del mecanismo interconector . En la realización a titulo de ejemplo mostrada en la figura 1 el mecanismo interconector comprende cuatro barras -11-, -12-, -13- y -14- articuladas y dos elementos basculantes -124- y -10-. La primera barra articulada -11- comprende un primer extremo articulado -112- que se une a la primera masa -32- a través de una de las barras - 13- y un conjunto de cojinetes -113-.

El segundo extremo de la primera barra articulada se une por medios de una articulación, -111- a un elemento basculante -10-.

La función de dicho elemento basculante -10- consiste en transferir el movimiento de una masa a otra y la unión mediante articulaciones y el guiado mediante cojinetes -123-, -113- permite que el movimiento transferido de una masa a la otra se realice únicamente en la dirección lineal.

De manera similar, una de las barras -12- se encuentra unida por uno de sus extremos mediante una articulación -121- al elemento basculante -10-, dicha segunda barra comprende además una segunda articulación -122- ubicada en su extremo opuesto que se une a la segunda masa mediante una barra -14-, un conjunto de cojinetes -123- y un aparejo de barras articuladas para obtener una ganancia mecánica.

En el caso particular en el que se desea obtener una ganancia mecánica (o ventaja mecánica) de dos, el citado aparejo comprende una primera barra articulada -141-, una segunda barra articulada -142- y un elemento basculante -124- . Por uno de sus extremos se acopla la primera barra -141- del aparejo mediante articulaciones a la barra -14- proveniente del primer elemento basculante -10- y por otro de sus extremos se acopla a un segundo elemento basculante -124- estando el citado segundo elemento basculante unido a la segunda masa. Además, una segunda barra -142- del aparejo se une, por uno de sus extremos, mediante articulaciones a un punto fijo de la estructura -143- y por otro de sus extremos al segundo elemento basculante -124- obteniendo asi un sistema similar a un sistema de polipastos pero careciendo de elementos que pudiesen afectar la estabilidad a alta frecuencia .

La figura 2 muestra una realización, a titulo de ejemplo, de un generador de energía eléctrica utilizando un dispositivo del tipo anteriormente descrito.

El generador de la figura 2 comprende dos masas que realizan un movimiento lineal alternativo. Dichas masas incorporan, cada una, un conjunto de devanados -422-, -322- que realizan un movimiento lineal alternativo respecto a un conjunto de electroimanes -421-, -321-. Mediante las leyes de Faraday y Lenz, este movimiento lineal alternativo de un devanado respecto a un imán genera una corriente eléctrica a través del citado devanado. La energía eléctrica obtenida a partir del movimiento lineal alternativo del conjunto de electroimanes respecto al conjunto de devanados puede ser tratada para obtener energía alterna, más en particular, puede tratarse para obtener energía alterna trifásica. A la salida obtenida se puede realizar una rectificación o filtrado de señal mediante medios que serían obvios para un experto en la materia.

En realizaciones particulares de la presente invención, el electroimán puede ser un imán.

El dispositivo para la generación de un movimiento lineal alternativo según la presente invención puede generar energía a partir de máquinas que utilicen la rotación de un eje, por ejemplo, puede incorporarse al eje de un automóvil o de un tren, obteniendo asi energía eléctrica a partir de la rotación de ejes destinados a realizar el movimiento de la máquina.

La figura 3 muestra otra realización, a título de ejemplo, de un dispositivo según la presente invención. En esta realización se elimina la necesidad de incorporación del cojinete -123- eliminando partes móviles y su correspondiente rozamiento, lo que representa menores pérdidas y una eficacia mejor.

Serán independientes del objeto de la invención los materiales empleados en la fabricación de los componentes del mecanismo de energía mecánica directa, formas y dimensiones de los mismos y todos los detalles accesorios que puedan presentarse, siempre y cuando no afecten a su esencialidad .

Si bien la invención se ha descrito con respecto a ejemplos de realizaciones preferentes, éstos no se deben considerar limitativos de la invención, que se definirá por la interpretación más amplia de las siguientes reivindicaciones.