Modelo de utilidad por "Sistema para el control de velocidad de rotación en un generador eólico mediante masa movible"

Reivindicaciones:
+ ES-1304991_U1. Sistema para llevar el control de velocidad de rotación de un rotor de una turbina eólica con palas (1) conectadas al mismo, caracterizado por que comprende: - un cilindro (3, 8) dentro de al menos una de las palas (1) que comprende un pistón y/o masa (2) dentro del cilindro neumático y/o hidráulico (3) o en una realización alternativa, una masa (4) sujeta al extremo de un pistón (5) dentro del cilindro neumático y/o hidráulico (6), pistón (2) o masa (4) que son movibles dentro del cilindro neumático y/o hidráulico (3, 6) mediante un grupo neumático y/o hidráulico (10) con sus respectivas vías de flujo (7, 8) por cilindro (3, 6); - una centralita de cálculo y control (9) pre-programada con los datos necesarios para el cálculo de la posición de la masa para cada velocidad del viento. Datos como; la cantidad de masa (2, 4), distancia de esta misma respecto al eje basada en su anterior cálculo memorizado o mediante sensor en tiempo real, la velocidad de rotación del eje (11) y la velocidad de referencia nominal (12) para la que ha sido diseñada la turbina y sus componentes. 2. Sistema, de acuerdo con la reivindicación precedente en una realización alternativa, caracterizado por que el grupo hidráulico (10) se encuentra dentro de la pala y la comunicación con la centralita (9) es de forma inalámbrica mediante antenas (14). 3. Sistema, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que comprende: - un controlador pre-programado (20) que recibiendo una señal de posición real (22), proveniente de un controlador de posición (24), que recibe la señal (23) de un sensor o sensores de posición, genera la señal (21) dirigida al grupo neumático y/o hidráulico (10) para producir el movimiento de la masa. -Así como en caso de ser necesario en una realización alternativa, un sistema caracterizado por que comprende un calculador de la fuerza centrífuga (25) sobre la masa.

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F03D 7/04 - F03D 1/06

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+ ES-1304991_U Sistema para el control de velocidad de rotación en un generador eólico mediante masa movible Sector de la técnica La presente invención se refiere a un sistema para controlar la velocidad de rotación de un rotor de una turbina eólica que tiene un rotor con palas conectadas al mismo, sea este con al menos una o más palas, donde al menos una pala incluye un equipo de masa movible. Antecedentes de la invención En la actualidad existen varios métodos para controlar la velocidad de rotación según la velocidad del viento, uno de ellos modifica el perfil de la pala o palas de la turbina eólica, consiguiendo un efecto similar a la presente invención. Sus desventajas son un coste elevado y mayor número de piezas móviles, con las implicaciones que trae, tanto de mantenimiento o posibles fallas, debidas al desgaste o mayor número de piezas móviles, así como estar dispuestos en el exterior, pudiendo ser afectada por el clima y/u objetos. Explicación de la invención La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar una mejora, así como resolver los inconvenientes anteriormente mencionados o su posible implementación en sistemas ya conocidos como un complemento más de regulación de velocidad para afrontar los cambios de la velocidad de rotación del rotor con aspa o aspas. Siendo aquí el sistema presentado el de menor coste, fiable, y menos susceptible de fallas por estar en el interior y solo contar con una pieza móvil dentro de la pala y/o palas. También se estima una mejora en la producción de electricidad debido a la mayor masa final del aspa con este dispositivo. Este sistema de regulación de velocidad consta solo de una parte móvil dentro de la pala o palas, en este caso (fig.1) es una masa y/o pistón (2) dentro de un cilindro neumático y/o hidráulico (3) , o en el caso (fig.2) una masa (4) sujeta al extremo de un pistón (5) dentro de un cilindro neumático y/o hidráulico (6) , pudiendo ser el propio pistón la masa necesaria, que a su vez será la masa que genere el efecto deseado de control de velocidad. Para conseguir el efecto deseado esta masa se desplazará a lo largo de la pala o palas cambiando la distancia de la masa respecto al eje de rotación. Durante el funcionamiento de las turbinas eólicas la velocidad del viento varía y para mantener siempre la misma velocidad de rotación de acuerdo con la velocidad nominal para la que la turbina ha sido diseñada, así como sus componentes. Estos pistones o masas harían el efecto de control de velocidad moviéndose hacia el eje en caso de que el viento reduzca su velocidad, o alejándose del eje, en caso de que el viento aumente su velocidad. Es un efecto conocido cuando la masa solidaria a un eje de rotación (en este caso el eje de la turbina eólica que a su vez está conectado al generador mediante eje directo o engranajes o cualquier sistema que se utilice para accionar el generador de electricidad) se separa del eje de rotación, la rotación disminuye su velocidad, así como cuando se acerca al eje produce un aumento de velocidad. Para conseguir este efecto la masa y/o pistón (2, 5) será movido de forma neumática y/o mediante un fluido hidráulico, siendo este contabilizado como masa, pero con un efecto menor debido a su baja densidad. Para controlar la posición de la masa o masas, dependiendo el número de palas, hará falta un grupo hidráulico (10) , una centralita de cálculo y control (9) , teniendo como referencia la velocidad nominal de diseño (12) , la velocidad de rotación del eje (11) , así como la memorización de la posición anterior de la masa respecto al eje. Siendo el primer calculo antes de su entrada en funcionamiento relativo a la posición 0 (la más próxima al eje) , posición a la que regresaría automáticamente al detener su giro y/o trabajar a un régimen inferior al de diseño. Y se configurarán y ajustarán a cada modelo de molino eólico. Al ser una masa (2, 4) en rotación, ya sea suspendida entre fluido hidráulico a presión dentro de un cilindro (3) (fig.1) y/o en un extremo de un pistón (5) (fig.2) , a su vez estando unida a un eje en rotación, la fuerza centrífuga ejercida sobre la masa ayudaría a mover la masa hacia el exterior con un menor coste energético para el sistema hidráulico y/o neumático, así como en la dirección contraria hacía el centro del eje, haría falta un mayor gasto energético, pero despreciable al tratarse de un sistema hidráulico y/o neumático. La fuerza centrífuga, en caso de ser necesaria, se calcularía en base a la velocidad de rotación (15) del eje, la masa (2, 4) escogida en cada caso, así como a la distancia que se encuentra del eje, para poder determinar la energía que se requiere para desplazarla hacia el exterior o interior y así obtener un movimiento más preciso de la masa. Así mismo la cantidad de masa, así como toda la distancia de movimiento respecto al eje, debe ser adaptada a cada modelo de molino eólico y sus dimensiones. Con sus respectivos cálculos y configuración para el perfecto control de la velocidad. Adaptándose en cada caso a la velocidad de rotación nominal contemplado en el diseño del molino eólico. El sistema hidráulico y/o neumático (10) no se contempla aquí, ya que son bien conocidos por la industria. En el caso de la figura 1 (Fig. 1) y figura 2 (Fig. 2) se necesitaría dos vías de flujo (7, 8) para cada cilindro (3, 6) dentro de la pala (1) , uno para cada dirección de accionamiento. Se debería escoger el sistema ya conocido más rápido y con menor mantenimiento, así como el más compacto o el que mejor se adapte al diseño de la góndola. Así como el adecuado para mover el volumen necesario de fluido y/o gas y lograr el movimiento de la masa por todo el recorrido del cilindro. También se podría recurrir a electroválvulas para mantener la masa en una posición, pudiendo así apagar el sistema hidráulico y/o neumático. Así como usar materiales como el PVC para el cilindro, dependiendo de la presión requerida. Sabiendo esto se ve que a velocidades muy altas del viento se deberían aplicar otras medidas complementarias para el control de velocidad, otros sistemas que serían parte de otra patente o quizá ya sean conocidos por la industria, como un freno de emergencia o similares. Breve explicación de los dibujos La figura 1.- muestra una vista en perspectiva esquematizada de un modo de realización de la presente invención. La figura 2.- muestra una vista en perspectiva esquematizada de otro modo de realización de la presente invención. La figura 3.- muestra una vista esquematizada de un modo de realización del sistema que iría dentro de la góndola. La figura 4.- muestra una vista esquematizada de otro modo de realización del sistema que podría ir dentro de la pala y la centralita dentro de la góndola, con comunicación inalámbrica. La figura 5.- muestra una vista esquematizada del diagrama de la centralita de control. Realización preferente de la invención Fig. 1 Ilustra una pala eólica de acuerdo a un modo de realización: Pala o palas (1) de la turbina eólica, pistón y/o masa (2) que es la parte fundamental para conseguir el efecto de control de velocidad, cilindro (3) encargado de direccionar la masa y mantenerla suspendida entre dos fluidos y/o gases a presión procedentes mediante dos vías de flujo (7, 8) del sistema neumático y/o hidráulico (10) . Fig. 2 Ilustra una pala eólica de acuerdo a otro modo de realización: Pala o palas (1) de la turbina eólica, masa (4) fijada al pistón (5) que puede ser el propio 'pistón sin necesidad de ser una masa añadida. Cilindro (6) . Fig. 3 Ilustra la parte que iría dentro de la góndola: Centralita de cálculo y control (9) pre­ programada con los datos necesarios para el cálculo de la posición de la masa para cada velocidad del viento. Datos como la masa (2, 4) distancia respecto al eje basada en su anterior calculo memorizado y/o mediante sensor de posición, velocidad de rotación del eje (11) , velocidad de referencia nominal (12) para la que ha sido diseñada la turbina y sus componentes que serviría como referencia. Grupo neumático y/o hidráulico (10) con sus respectivas vías de flujo (7, 8) visibles en la Fig. 1. En esta figura solo se contempla para un cilindro, quedando claro que el sistema es escalable dependiendo el número de palas iguales, y los cálculos en la centralita (9) serían válidos para una o más palas, siendo estas iguales, así como podrían ser independientes. Fig. 4 Ilustra el mismo sistema descrito en la Fig. 3 pero siendo otro modo de realización, con la diferencia de que el grupo hidráulico (10) iría dentro de la pala y la comunicación con la centralita de control sería de modo inalámbrico mediante las antenas (14) . Fig. 5 Ilustra esquemáticamente con más detalle un modo de realización de la centralita para el control de velocidad. Recibe una señal de medición de la velocidad real de rotación de un rotor de una turbina eólica (15) así como la velocidad de rotación de referencia (16) que se suministran a un elemento de sustracción (18) que calcula una desviación de velocidad de rotación (17) , se suministra al controlador (20) encargado de decir la cantidad de movimiento y la dirección de este y a su vez enviar la orden (21) al sistema hidráulico (10) . Previamente al controlador (20) calcula la cantidad de presión y caudal requeridos para el movimiento de la masa en base a la posición de la masa (22) proveniente del controlador de posición (24) que recibe la señal (23) del sensor o sensores de posición. Así como en el caso de ser necesario la fuerza centrífuga sobre la masa proveniente de la señal (26) calculada en el calculador (25) en base a dos señales de la posición (22) y la velocidad de rotación (15) además de la previa memorización de la masa. Con el posicionamiento en tiempo real se podría prescindir del calculador de fuerza centrífuga (25) ya que necesitaría de la posición de cada aspa en el momento del cálculo, en caso de estar apuntado arriba se debería restarla fuerza de la gravedad, y si apunta para abajo sumar la fuerza de la gravedad para obtener un cálculo preciso.

Publicaciones:
ES1304991 (17/01/2024) - U Solicitud de modelo de utilidad
ES1304991 (05/04/2024) - Y Modelo de utilidad
Eventos:
En fecha 25/07/2023 se realizó 5101 Registro Instancia Solicitud Cambio de Modalidad
En fecha 25/10/2023 se realizó Suspenso en examen de oficio
En fecha 25/10/2023 se realizó 6101U_Notificación defectos en examen de oficio
En fecha 31/10/2023 se realizó Publicación Defectos en examen de oficio
En fecha 29/12/2023 se realizó 3007_Registro contestación al suspenso en examen de oficio
En fecha 10/01/2024 se realizó Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud
En fecha 10/01/2024 se realizó 1110U_Notificación Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud
En fecha 17/01/2024 se realizó Publicación Solicitud
En fecha 17/01/2024 se realizó Publicación Folleto Publicación
En fecha 01/04/2024 se realizó Concesión
En fecha 01/04/2024 se realizó 1201U_Notificación Concesión
En fecha 05/04/2024 se realizó Publicación Concesión Modelo Utilidad