La presente invención hace referencia a un aerogenerador de eje vertical. Más en particular, la presente invención se refiere a aerogeneradores de eje vertical, acoplables a estructuras existentes.

Los aerogeneradores de eje vertical (o VAWT, por las siglas en inglés de Vertical Axis Wind Turbine) tienen una característica técnica esencial que los diferencia de manera clara de los aerogeneradores de eje horizontal (o HAWT, por las siglas en inglés de Horizontal Axis Wind Turbine), dicha diferencia consiste en que la rotación de las palas se realiza en los primeros respecto a un eje vertical. Dicha diferencia estructural conlleva, a su vez, mejoras funcionales entre las que se destaca:

No se requiere una instalación a gran altura, por lo que no rompen la estética de una zona o paisaje evitando que se produzca un impacto ambiental considerable.

Además, dicha disposición a menor altura facilita el mantenimiento y/o resolución de averías .

La dinámica de las palas es mucho más sencilla que en el caso de los HAWT haciendo que sean dispositivos con una estructura más simple y con menor peso.

Se elimina el impacto sobre aves y otros animales .

- La velocidad de giro es más lenta, lo que disminuye el desgaste de los elementos y/o el ruido generado. No se necesita orientar el aerogenerador en una dirección especifica dependiente del viento predominante.

Son ampliamente conocidos en la técnica anterior los aerogeneradores de eje vertical que comprenden un rotor y palas separadas de dicho rotor a una distancia radial determinada, por ejemplo, el documento de patente WO2011/033348 da a conocer un aerogenerador de eje vertical y palas helicoidales que comprende un eje central en el que se dispone una columna que sirve como eje para el movimiento de un generador de energía eléctrica. Dicha realización de un aerogenerador de eje vertical posee el inconveniente de que debe colocarse en la parte más superior de una estructura y carece de medios para acoplarse a una estructura existente.

En caso de que se pretenda evitar el aumento de la contaminación visual en un determinado paisaje, este tipo de aerogeneradores son altamente inconvenientes dado que comprenden una nueva estructura que genera un impacto visual considerable, aunque dicho impacto sea menor (debido al menor tamaño requerido de la estructura) que en el caso de los HAWT.

Para subsanar dichos inconvenientes, la presente invención da a conocer un dispositivo que puede acoplarse a estructuras existentes y que se puede disponer en un punto intermedio de una estructura de manera que genere un impacto visual mucho menor y, en consecuencia, generando energía a partir de un dispositivo amigable con el ambiente, ya que elimina, por ejemplo, la contaminación visual y/o auditiva que generan los dispositivos anteriormente conocidos. En concreto, la presente invención hace referencia a un aerogenerador de eje vertical del tipo que comprende :

un conjunto de palas alrededor de un eje central;

un generador de energía eléctrica;

que comprende un rotor que, a su vez, dispone de un eje central y que está acoplado, tanto a las palas, como al citado generador de energía eléctrica y que dicho rotor dispone de una cavidad central destinada a ser ocupada por una columna.

En una realización particular de la presente invención, el eje central del aerogenerador atraviesa la cavidad central del rotor.

Particularmente, el rotor del aerogenerador objeto de la presente invención está seccionado en al menos dos piezas definidas por la intersección del rotor con al menos un plano sustancialmente paralelo al eje central del aerogenerador. Esto es, el rotor se compone de dos piezas desmontables de manera que se pueden unir a una estructura existente en un punto intermedio de ésta.

Adicionalmente , para mantener las diversas partes del rotor unidas, dicho rotor podría comprender medios de unión entre las piezas, que pueden incluir, por ejemplo, una bisagra u otros medios de unión.

Dado que la cavidad central del rotor está destinada a recibir una estructura (por ejemplo, una columna) a fin de ajustarse a estructuras existentes, el generador se debe disponer espacialmente separado de la cavidad central del rotor. Con esta finalidad, en una realización de la presente invención, el generador se encuentra acoplado al rotor en la zona perimetral del rotor mediante, por ejemplo, una caja de engranajes. De esta manera, el generador de energía eléctrica queda dispuesto de manera tal que su eje central no atraviesa la cavidad central del rotor.

En otra realización, el generador comprende bobinas lineales que se disponen en el rotor evitando así las conexiones mediante engranajes, ya que el generador quedaría incorporado al rotor.

Más en particular, la presente invención se puede llevar a cabo utilizando diferentes disposiciones y cantidad de palas. Preferentemente, el conjunto de palas está conformado por al menos dos palas o se podría escoger una separación angular entre palas de como mínimo 60°.

En realizaciones particulares de la presente invención, las palas son helicoidales y la columna a la que se une el aerogenerador pertenece a una estructura de otro dispositivo externo al aerogenerador, por ejemplo, una farola o columna.

Preferentemente, el aerogenerador presenta unas mordazas para unión a un poste.

Más preferentemente, las mordazas comprenden dos elementos que presentan un filo o cara de forma poligonal para presionar contra el poste en el que se desee instalar el aerogenerador.

Preferiblemente, el rotor presenta una parte fija interior y una exterior móvil, presentando la cara exterior de la parte fija o la cara interior de la parte móvil una banda de rodadura para unas ruedas para permitir el desplazamiento relativo entre la parte fija y la parte móvil .

Aún más preferiblemente, el aerogenerador presenta un dispositivo de lubricación a través de un fieltro lubricador que se dispone de manera tangencial o secante a las citadas ruedas. Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización del aerogenerador de eje vertical objeto según la presente invención.

La figura 1 muestra una realización de un aerogenerador según la presente invención.

La figura 2 muestra un detalle del rotor del aerogenerador de la figura 1.

La figura 3 muestra una vista inferior en perspectiva de la figura 2.

La figura 4 muestra una vista inferior del rotor .

La figura 5 muestra un detalle del acoplamiento rotor-generador .

La figura 6 muestra una vista lateral parcialmente seccionada del acoplamiento rotor-generador.

La figura 7 muestra una vista superior de esta realización del aerogenerador.

La figura 8 muestra un despiece mecánico de esta realización del aerogenerador.

La figura 9 muestra, de forma esquemática, el mecanismo de unión entre dos secciones del rotor.

La figura 10 muestra una vista en despiece de otra realización del objeto de la presente invención.

La figura 11 muestra una vista en perspectiva de la garra de sujeción del ejemplo de la figura 10.

La figura 12 muestra una vista en perspectiva de un dispositivo de rodadura del ejemplo mostrado en la figura 10.

La figura 13 muestra una vista en planta superior del dispositivo de rodadura. La figura 14 muestra una vista en perspectiva de un dispositivo de rodadura alternativa, en el que las ruedas se sitúan en la parte exterior.

La figura 15 es una vista en planta superior del dispositivo de rodadura de la figura 14.

La figura 1 muestra un aerogenerador de eje vertical que comprende palas helicoidales -1- unidas mediante brazos -3- a un rotor -4- estando dicho rotor -4- acoplado a un generador -2- de energía eléctrica.

En esta realización de aerogenerador, el viento en cualquier dirección hará girar las palas -1-. Al encontrarse las palas unidas al rotor -4- hacen que parte de éste gire. El generador -2- se encuentra dispuesto para transformar la energía rotacional generada por las palas -1- en energía eléctrica.

Las figuras 2, 3 y 4 muestran, más en detalle, el rotor de una realización de la presente invención. En esta figura se observa cómo el rotor -4- posee una cavidad central -44- que está destinada a ubicarse alrededor de una columna existente a la que puede acoplarse sin importar su geometría. Con este objetivo, el rotor comprende medios de unión a la columna y el rotor se secciona en dos piezas que, a su vez, se unen mediante medios -42- de unión entre secciones. Así, el rotor puede separarse en dos secciones independientes y luego unirse alrededor de la columna a la que se desea sujetar.

Por otra parte, el rotor -4- dispone de un conjunto de engranajes -43- que transmiten la rotación recibida de las palas a través de los brazos -3- hacia el eje del generador -2- correspondiendo dicho eje, en realizaciones particulares, al eje central del generador.

Es especialmente relevante la disposición del generador -2-, en cuanto a que su eje central no debe coincidir con la cavidad central del rotor, ya que esto impediría la disposición del aerogenerador en un punto intermedio de una estructura existente porque el generador ocuparía el espacio destinado a la estructura.

La figura 5 muestra una vista en la que se detalla el acoplamiento entre el rotor -4- y el generador -2- de energía eléctrica. En particular, se puede observar cómo se interconecta el eje del generador con el rotor mediante un engranaje -21- dispuesto sobre el eje y una caja de engranajes -45- asociada al rotor. Esta caja de engranajes puede ser una caja reductora o elevadora de velocidad según los requerimientos de cada aplicación particular .

La figura es una vista lateral parcialmente seccionada que hace énfasis en el detalle de la figura 5 y el acoplamiento rotor-generador.

En esta vista se observa, además de los elementos anteriormente descritos, el eje central -210- del generador de energía eléctrica junto con sus conductores -22-, -23- para el transporte de la energía eléctrica generada.

Por otra parte, en esta figura es posible observar los medios de unión -42- entre las secciones del rotor que, tal y como se mostrará más adelante, pueden comprender una conexión abisagrada.

La figura 7 es una vista superior en la cual se observa que los medios de unión -41- a la estructura pueden unirse a diversas geometrías estructuras y mantienen el dispositivo en una posición fija respecto a dichas estructuras.

La figura 8 es un despiece mecánico de los componentes de una realización preferente de la presente invención. En esta figura se destaca la posibilidad de disponer de un rotor seccionado en dos partes -410-, -420-.

La figura 9 hace referencia a que el aerogenerador según la presente invención, además de poderse seccionar, puede disponer de medios de unión -42- entre secciones que dispongan de una bisagra -421- para facilitar su instalación. Dado a que esta vista es una mera representación esquemática no se han incluido piezas adicionales tales como engranajes, medios de unión a la columna, etc.

Las figuras 10 a 13 muestran una realización alternativa del rotor -4-. Elementos iguales o equivalentes a los de las realizaciones anteriores han sido identificados con idénticos numerales. De manera similar a las realizaciones anteriores, el rotor -4- posee una cavidad central destinada a ubicarse alrededor de una columna. Igualmente, el rotor puede separarse en dos partes independientes. En esta realización, por motivos de claridad, no se han representado los engranajes de transmisión de la rotación recibida de las palas a través de los brazos (igualmente no representados) hacia el eje del generador.

El ejemplo mostrado presenta dos mordazas -41-, -41'-, una en la parte superior y otra en la parte inferior.

La figura 11 representa una de las dos mordazas.

Cada mordaza está formada por dos partes simétricas y fijas y dos garras -501-, -502- móviles que presentan un filo poligonal (en este caso cada garra presenta dos lados que forman ángulo agudo entre si) para una mejor sujeción a postes de diferentes diámetros o forma ligeramente irregular. Cada garra -501-, -502- presenta dos orejetas -509-, -510- verticales por conexión con unos pernos roscados -507-, -508-, -513-, -516-, que permiten variar la distancia entre las garras -501-, -502- mediante el roscado de las correspondientes tuercas -517-, -518-. Mediante este sistema se desplazan las piezas de chapa que conforman las garras -501-, -502- para dejar la mordaza en cualquier tipo de soporte. Los pernos roscados -507-, -508- también están unidos a la parte no móvil de la mordaza -41- a través de correspondientes orejetas -511-, -512-, -514-, -513-. Asimismo, las garras -501-, -502- de la mordaza presentan agujeros colisos -505-, -503- para fijar las garras móviles -501-, -502- a la parte fija de la mordaza -41- a través de unos tornillos -504-, -506- correspondientes, una vez han sido las garras apretadas contra el poste.

Las figuras 12 y 13 muestran una realización del cuerpo principal del rotor en la que la parte central -710-, -720- es fija y la parte exterior es móvil. El núcleo central fijo -700- formado por dos piezas -710-, -720- presenta en su exterior una pista de rodaje -701- que forma un carril en el que ruedan unas ruedas -510-, -520-, -530- unidas por un eje -511-, -521-, -531- a la parte exterior -410-, -420- del núcleo. Preferentemente, una de las tres ruedas -510-, -520-, -530- es regulable excéntricamente, mientras que las otras pueden ser fijas. Un número de ruedas bajo (tres, como en el ejemplo), reduce la fricción y el mantenimiento, y a su vez se garantiza el contacto de las ruedas con la pista de rodadura. En este caso, la pista de rodadura es fija y no gira, si bien el caso contrario también seria posible. Mediante este sistema se consigue menos fricción, un montaje simple, un bajo mantenimiento, un bajo coste de fabricación. Las ruedas resultan ajustables y son flotantes, lo que permite compensar el sistema. La parte exterior presenta además unas tres piezas -540-, -541- secantes que soportan unos fieltros -542- impregnados de aceite lubricante que rozan con las ruedas -510-, -520-, -530- por su parte exterior, proporcionando lubricación a las ruedas para su mejor deslizamiento con la superficie de rodadura -701-. La existencia del sistema de lubricación, especialmente el del propuesto, mejora la durabilidad y evita la aparición de defectos superficiales en la superficie de contacto.

Las figuras 14 y 15 muestran una realización alternativa del cuerpo principal del rotor en el que numerales idénticos a los de los ejemplos anteriores representan elementos idénticos o similares, por lo que no serán descritos en detalle.

Como diferencia con respecto a la realización anterior, en ésta las ruedas -510-, -520-, -530- están unidas al núcleo fijo -700- a través de sus ejes -511-, -521-, -531- que quedan fijados a unas piezas radiales -512-, -522-, -532-. La zona de rodadura -770- para las ruedas se sitúa en la parte móvil exterior y el dispositivo de lubricación -540- con un fieltro de lubricación en disposición secante se sitúa en la parte central fija -700-.

Debe tenerse en cuenta que en los ejemplos mostrados, la mordaza resulta independiente de la pista de rodadura, o bien del sistema de rodamiento. Esto evita la transmisión de esfuerzos, lo que podría provocar defectos en la pista de rodadura, con las consiguientes pérdidas y/o avería.

Serán independientes del objeto de la invención los materiales empleados en la fabricación de los componentes de un dispositivo según la presente invención, formas y dimensiones de los mismos, cantidad de secciones en las que se divida el rotor 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 .