ES1285289U - Energía de palanca - Google Patents

Abstract

Dispositivo multiplicador de potencia por palanca, caracterizado por que está constituido a partir de un bastidor (1) en el que se instalan unos motores (2) de empuje, y que alimenta a una serie de multiplicadores de potencia conectados en serie, en donde cada multiplicador de potencia cuenta con un piñón (4) que se vincula a través de una cadena de transmisión o elemento equivalente a un segundo piñón (3) de mayor diámetro, vinculándose los multiplicadores de potencia entre sí a través de respectivas transmisiones multiplicadoras de revoluciones, habiéndose previsto que el eje de salida del último multiplicador se conecte a un alternador o eje de toma de potencia para activación de maquinaria industrial.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo multiplicador de potencia por palanca

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere a un dispositivo especialmente diseñado para transformar energía utilizando la extraordinaria multiplicación de potencia que permiten la ley de la palanca de primer grado junto a la ley de la energía cinética rotacional en la que la potencia a aplicar, puede ser menor que la resistencia a vencer.

Para ello se ha desarrollado un generador de potencia utilizando la fuerza rotacional multiplicada y unida de sucesivas palancas formadas por series de ruedas y piñones dentados con transmisión mediante cadena, engranajes, correas dentadas, correas trapeciales o planas, impulsadas por motores eléctricos.

Este aparato generador puede ser utilizado para las siguientes funciones:

• En el sector de la electricidad como generador de energía eléctrica.

• En el sector de la mecánica industrial. Dada su posibilidad de multiplicar su potencia de forma extraordinaria, muy útil para impulsar distintas máquinas y aparatos que necesiten impulso para rotar sobre su eje sin necesidad de utilizar grandes motores eléctricos o de combustión.

La invención es por tanto aplicable en los sectores de la energía eléctrica, energías renovables, mecánica industrial y tecnologías aplicadas al movimiento por rotación de un eje en máquinas y aparatos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Si bien se conocen mecanismos multiplicadores de fuerza en base a sistemas de engranajes combinados entre sí que permiten incrementar el par de salida del dispositivo en virtud de una reducción drástica de las revoluciones de entrada frente a las de salida, este tipo de mecanismos no son aprovechables en el ámbito de aplicación práctica de la invención, precisamente debido a esa enorme reducción de revoluciones que se pierden en el proceso, de modo que, para que el dispositivo pueda accionarse con una fuerza mínima, las revoluciones de salida que se obtienen no son suficientes para adaptar un sistema generador de energía como puede ser un alternador o similar.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El dispositivo de la invención viene a llenar el vacío técnico anteriormente descrito, ofreciendo un medio generador multiplicador de potencia, aplicando las citadas leyes de la palanca de primer grado, así como también las leyes de la energía cinética rotacional, mediante la rotación de series unidas de ruedas y piñones palanca (grandes) y piñones (medianos y pequeños) del tamaño adecuado en función de la potencia a producir, impulsado por motores eléctricos.

El desarrollo de estos aparatos generadores admite muy diversas, formas, composición, y tamaños, siendo fácilmente escalable en función de las necesidades específicas de cada caso.

A modo de ejemplo, en la invención se presentan tres prototipos básicos, con algunas variables entre ellos, pero todos bajo el mismo fundamento de utilizar la palanca como elemento multiplicador de potencia. A saber:

• Modelo de menor tamaño, pequeña producción de energía.

• Modelo de mediana producción de energía.

• Modelo de gran producción de energía.

En física, la palanca de primer grado, el fulcro se encuentra situado entre la potencia y la resistencia. Se caracteriza en que la potencia puede ser menor que la resistencia.

La fórmula de la ley de la palanca de primer grado nos dice que "La potencia por su brazo es igual a la resistencia por el suyo”

P x BP = R x BR.

El modelo de palanca utilizado en esta invención, se puede parecer o corresponderse con el de un torno (máquina simple, fig.1) utilizado en la antigüedad para sacar agua de un pozo o subir una determinada carga, en el que sobre un soporte se situaba un eje, normalmente de madera al que se acoplaba una cuerda con la carga o resistencia, movido por una manivela en el extremo del citado eje, que hace de palanca.

En el presente caso, en lugar de una manivela, se instala un disco o rueda dentada y en lugar de hacerlo rotar por la fuerza manual se le acopla un motor eléctrico con cadena de transmisión.

Si se desea disminuir aún más la fuerza a aplicar, se le puede acoplar unido a continuación del anterior otro mecanismo similar, que hace de segunda palanca, pudiéndose repetir más veces esta opción, según convenga, consiguiéndose una extraordinaria disminución de fuerza con relación a la resistencia a vencer.

En este aparato la potencia se aplica en el borde de la rueda o piñón palanca dentado y el fulcro o punto de apoyo es el mismo eje de dicha rueda o piñón.

La aplicación de la potencia sobre el borde de la rueda o piñón palanca dentado puede hacerse de diversas formas, según convenga, a saber: Mediante cadena, engranajes, y correas, ya comentado anteriormente y para las ruedas cinéticas de mayor tamaño, utilizando aire:

• Mediante aire-ambiente con motor-turbina, sobre cangilones en la rueda palanca. • Mediante aire-ambiente con motores con hélice o turbina, instalados en el borde, modo avión.

• Mediante aire comprimido (compresor), sobre cangilones en la rueda.

Utilizando agua:

• Mediante agua con motor-bomba sobre los cangilones de la rueda.

• Con agua a presión (hidro-compresor) también sobre los cangilones de la rueda.

Utilizando un reductor:

• Aumentado el torque según coeficiente reductor que se corresponda entre el tamaño y las r.p.m. (revoluciones por minuto) del piñón pequeño que impulsa la potencia y el tamaño de la rueda, grande, que recibe dicha potencia y hace de palanca.

Por facilidad de instalación y eficacia es mejor utilizar el aire-ambiente mediante motorturbina o hélices y mediante reductor modificando el torque.

De acuerdo con una de las características principales de la invención, el dispositivo que se preconiza presenta la particularidad de incluir un mecanismo mediante el que se recuperan las revoluciones que se pierden en la transmisión sin disminuir la potencia generada, pudiéndose mantener las mismas citadas revoluciones iniciales hasta el final de las series de ruedas o piñones palanca que sucesivamente se deseen encadenar, obteniéndose una extraordinaria progresión geométrica de potencia, cuya razón es el resultado de dividir el radio de cada rueda o piñón palanca (de mayor tamaño) por el radio del piñón solidario y de menor tamaño acoplado a su propio eje que recibe la potencia multiplicada por la citada razón, que se transmite a la siguiente serie y así sucesivamente.

Con este aparato generador multiplicador de potencia a través de series encadenadas de piñones y ruedas palanca se produce energía eléctrica de forma limpia y renovable, no contaminante, siendo fácilmente escalable para pequeña, mediana o gran producción, en el momento que interese, instalación fija o móvil, de manera autónoma o no autónoma, sin dependencia de materias primas ni de agentes atmosféricos.

En el ámbito de la mecánica industrial, este aparato generador de potencia se caracteriza porque, desde el eje final de la última serie de discos palanca, se puede conectar este citado eje, con las revoluciones adecuadas, mediante acoplamiento, a la transmisión directa de otros distintos mecanismos, que necesiten impulsar una potencia a través de la rotación de un eje, pudiéndose eliminar la necesidad de grandes motores eléctricos o de combustión.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de un torno empleado en la antigüedad para sacar agua de un pozo, mecanismo que sirvió de inspiración para desarrollar la presente invención.

La figura 2.- Muestra una perspectiva isométrica SE (sureste), de un dispositivo multiplicador de potencia por palanca realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención, correspondiente a una variante de realización de pequeña producción.

La figura 3.- Muestra una vista en perspectiva isométrica SO (suroeste) del dispositivo de la figura anterior.

La figura 4.- Muestra una vista en alzado frontal del conjunto de las figuras 2 y 3.

La figura 5.- Muestra una vista en planta del dispositivo de las figuras 2 a 4.

La figura 6.- Muestra una vista en alzado posterior del dispositivo de las figuras 2 a 5.

La figura 7.- Muestra una vista en perspectiva noroeste de una segunda variante de realización de la invención, correspondiente a un modelo de mediana producción.

La figura 8.- Muestra una vista en perspectiva suroeste del conjunto de la figura 7.

La figura 9.- Muestra una vista en alzado frontal del conjunto de las figuras 7 y 8.

La figura 10.- Muestra una vista en planta del conjunto de las figuras 7 a 9.

La figura 11.- Muestra una vista posterior del dispositivo de las figuras 7 a 10.

La figura 13.- Muestra una vista en perspectiva noroeste de una tercera variante de realización de la invención, correspondiente a un modelo de gran producción.

La figura 12.- Muestra una vista en alzado lateral del dispositivo de la figura 13, junto al que aparece un detalle en perspectiva ampliado de la transmisión utilizada.

La figura 14.- Muestra una vista en perspectiva sureste del dispositivo de las figuras 12 y 13.

La figura 15.- Muestra una vista frontal del dispositivo de las figuras 12 a 14.

La figura 16.- Muestra una vista lateral derecha del dispositivo de las figuras 12 a 15.

La figura 17.- Muestra, finalmente una vista en planta de la instalación de las figuras 12 a 16.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las figuras reseñadas, y en especial de las figuras 2 a 6, puede observarse como el dispositivo de la invención en su primera variante de realización, de pequeña producción, participa un bastidor (1) en el que se instalan unos motores (2) que producen el empuje.

A través de su eje y de un primer piñón (4) de 29 dientes, 13 cm de diámetro y cadena de transmisión (9), envía su potencia y sus revoluciones a un segundo piñón (3) de mayor tamaño de 114 dientes y 47.3 cm de diámetro que hace de primera palanca. Este piñón lleva acoplado a su eje (8), que descansa sobre rodamientos (7), un piñón solidario a dicho eje de 29 dientes 13 cm de diámetro (4) que recibe la potencia multiplicada. Este piñón a su vez, a través de cadena (9) envía su potencia y sus revoluciones a otro piñón de 15 dientes y 7,3 cm de diámetro (5), en el eje siguiente (8) que aumenta las r.p.m. y que también lleva acoplado a su mismo eje (8) de forma solidaria otro piñón de 29 dientes 13 cm de diámetro (4). Como el aumento de r.p.m. no es suficiente se instala otro eje y piñones similares al anterior consiguiendo las r.p.m. necesarias para transmitir su potencia a la siguiente segunda serie de palanca que es similar a la anterior.

Igual proceso que, como se ha descrito en el párrafo anterior, se produce en la primera serie, palanca uno, se repite en la serie segunda con la potencia multiplicada de la primera palanca, en la serie tercera más la potencia acumulada de las palancas una y dos, en la cuarta con la potencia acumulada de las palancas una, dos y tres y en la quinta serie con la potencia acumulada de las palancas una, dos, tres y cuatro.

En el eje (8) de la última serie, palanca cinco, se concentra la potencia multiplicada y acumulada resultante de todas las palancas y motores con 1500 r.p.m. para ser conectado a los alternadores (6) o si se tratase de mecánica industrial, mediante el correspondiente acoplamiento, conectarse directamente a la transmisión de máquinas o conjunto de ellas en fábricas, vehículos, centrífugas, turbinas, extractores de aire, hélices, etc. etc.

Como las series de palancas están formadas por piñones similares, en cada serie disminuyen las r.p.m. al multiplicar la potencia y a continuación se recuperan para acometer la siguiente serie y así sucesivamente, lógicamente, en cada recuperación, se modifica el torque que queda igualado en r.p.m. al de los motores impulsores y al de los alternadores.

La fórmula de cálculo de Torque en Kilos/metro es la siguiente:

T= HP x 716/rpm.

Como se aprecia en dicha ecuación si se modifica el denominador (r.p.m.) queda igualmente modificado T (torque), pero la potencia (HP) sigue inalterable.

Las series de piñones palanca actúan de la siguiente forma:

Serie de piñón palanca 1:

Parte primera: Genera potencia y disminuye revoluciones.

Parte segunda: Mantiene la potencia anterior y recupera las revoluciones

Serie de piñón palanca 2:

Parte primera: Genera potencia multiplicada por la potencia acumulada de la palanca 1 y disminuye revoluciones.

Parte segunda: Mantiene la potencia acumulada y recupera las revoluciones

Serie de piñón palanca 3:

Parte primera: Genera potencia multiplicada por la potencia acumulada de las palancas 1 y 2 y disminuye revoluciones.

Parte segunda: Mantiene la potencia acumulada y recupera las revoluciones.

Y así con las series de piñones de las palancas 4 y 5, que se quieren encadenar.

El dispositivo así descrito presenta diferentes modos de funcionamiento.

Un primer modo de funcionamiento consiste en funcionamiento autónomo.

Para este tipo de funcionamiento además de la instalación de uno o varios alternadores de corriente alterna, se instala otro alternador que proporcione corriente continua para cargar unas baterías (10) a través de un regulador de tensión (11), o cargadores de baterías de corriente alterna, para desde dichas baterías alimentar otros motores de corriente continua que impulsarían el generador.

El dispositivo puede igualmente funcionar como "no autónomo”.

Estos modelos de generadores, son también muy útiles si se quieren utilizar como "no autónomos”, y prescindir de las baterías en instalaciones fijas donde haya energía eléctrica de la red y se decida utilizar dicha energía.

Aunque no se ha contemplado en los dibujos para no dificultar su comprensión, a este aparato generador es conveniente acoplarle una rueda de inercia que, rotando de forma pasiva, con la energía cinética acumulada por sus revoluciones, actúa protegiendo y ayudando a los motores, en brusquedades ocasionadas por acusadas aceleraciones, deceleraciones y/o en momentos de carga del alternador.

De acuerdo con las figuras 8 a 11, en una segunda variante de realización de la invención se ha previsto que la instalación esté destinada a una producción mediana de energía, de manera que partiendo de la estructuración descrita para la instalación de las figuras 2 a 6, se ha previsto utilizar en su inicio una rueda de mayor tamaño, aprovechando la energía cinética rotacional e igualmente de sus leyes, aunando ambos conceptos o tipos de energía.

En este caso se emplea una rueda (13) de tipo noria con cangilones, en este caso de 120 cm de diámetro, fabricada de manera similar a las norias de feria; con radios con cercha para conseguir equilibrio y seguridad en su transmisión que terminan unidos a dos aros paralelos. En estos aros se instalan cangilones parecidos a las norias de agua, cuyos cangilones reciben el impulso de aire movido por una turbina (12).

De esta forma, en que en el primer eje (8) se instala la rueda (13) tipo noria con cangilones de mayor tamaño, un piñón dentado también de mayor tamaño (3) y otro piñón solidario de mediano tamaño (4) que recibe la potencia de esta primera rueda palanca y transmite dicha potencia acumulada al siguiente eje (8).

Se utilizan dos motores (2) para iniciar el impulso. Uno lleva acoplado a su eje un piñón que transmite su potencia y revoluciones mediante cadena (9) al primer piñón grande (3) instalado en el primer eje. El otro motor lleva acoplada una turbina de aire (12) cuyo impulso es enviado mediante tubo en disminución a cangilones instalados en el borde de la rueda (13).

Esta citada rueda de 120 cm de diámetro recibe pues, dos impulsos. Uno mediante el aire de la turbina a los cangilones en el borde y otro mediante el piñón grande solidario en su eje que recibe el impulso de su motor mediante cadena de transmisión y que además del citado impulso sirve para regular las revoluciones a las que se desea gire la citada rueda, cuya velocidad alcanzada, servirá para la utilización de su energía cinética calculada en función de dicha velocidad y de su masa que se corresponde con su momento de su inercia.

La fuerza obtenida por la suma de la potencia de la rueda cinética y del primer piñón palanca, se multiplica en las series siguientes de piñones palanca, de forma análoga a como se describía para el dispositivo de las figuras 2 a 6, de manera que el dispositivo se acople finalmente a unos alternadores (6) para la carga de baterías (10) mediante reguladores de tensión (11), pudiendo prescindir de las baterías, para alimentar directamente la instalación eléctrica de que se trate.

De acuerdo con la variante de realización de las figuras 12 a 17, en una tercera variante de realización práctica de la invención se ha previsto que el dispositivo se escale y adapte para una gran producción de energía.

Para ello, y partiendo de la misma filosofía funcional anteriormente descrita, se ha previsto utilizar ruedas de gran tamaño, (al igual que en el modelo de mediana producción), de manera que además de la palanca de primer grado y sus leyes se hace también uso de la energía cinética rotacional e igualmente de sus leyes, aunando ambos conceptos o tipos de energía.

Este prototipo se ha diseñado con dos series de piñones y ruedas palanca.

En la primera serie de piñones y rueda palanca la fuerza del motor (2) se aplica al primer piñón palanca grande (3), que inicia el impulso para el movimiento de la máquina. Este piñón está conectado a través del mismo eje (8) con la primera rueda grande de seis metros de diámetro (14), que además de facilitar su impulso regula las revoluciones (r.p.m.) a las que se desea gire esta rueda. En su borde lleva un aro de 200 Kg de peso. Consta de cuatro radios cerchados similares a los que utilizan las grandes norias de feria y ocho cables de acero con tensores que también hacen de radios y sirven para mantener su correcto equilibrio.

Para facilitar el impulso y movimiento giratorio de esta rueda grande, se instalan en el citado aro de forma equidistante 4 motores eléctricos con hélice (15) que a modo de un avión impulsan el giro de la rueda.

En su eje (8) lleva instalado un pequeño piñón solidario que como palanca recibe la potencia multiplicada de la energía cinética de esta repetida rueda.

La fuerza obtenida por la suma de la potencia de la rueda cinética y del primer piñón palanca, se multiplica y recuperan r.p.m. en las series siguientes de rueda cinética y piñones palanca, de forma análoga a las otras dos variantes de realización ya descritas.

En definitiva, la presente invención se sustenta en las leyes de la palanca de primer grado, así como en las de la energía cinética rotacional, cuyas fórmulas y fundamentos son conocidos, demostrados, publicados y aplicados por la ciencia y la industria desde tiempo inmemorial.

En estos modelos de Generador, como se relata en la descripción de la invención, lo que se hace es utilizar sucesivas series de palancas encadenadas en forma de piñones dentados y ruedas cinéticas que multiplican la potencia recibida y la transmiten de cada serie a la siguiente en forma de progresión geométrica, cuya razón es la longitud del radio de cada rueda y piñón palanca grande, dividido por el radio de su piñón solidario mediano que recibe la potencia multiplicada, llevando su extraordinaria energía potencial al eje final del generador para conectarlo a los alternadores instalados en este caso de producción eléctrica, o mediante transmisión directa al eje de máquinas, vehículos u otros aparatos con necesidad de giro en el caso de su utilización en mecánica industrial.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1a.- Dispositivo multiplicador de potencia por palanca, caracterizado por que está constituido a partir de un bastidor (1) en el que se instalan unos motores (2) de empuje, y que alimenta a una serie de multiplicadores de potencia conectados en serie, en donde cada multiplicador de potencia cuenta con un piñón (4) que se vincula a través de una cadena de transmisión o elemento equivalente a un segundo piñón (3) de mayor diámetro, vinculándose los multiplicadores de potencia entre sí a través de respectivas transmisiones multiplicadoras de revoluciones, habiéndose previsto que el eje de salida del último multiplicador se conecte a un alternador o eje de toma de potencia para activación de maquinaria industrial.

2a.- Dispositivo multiplicador de potencia por palanca, según reivindicación 1a, caracterizado por que en el mismo participan cinco series de multiplicadores.

3.a- Dispositivo multiplicador de potencia por palanca, según reivindicaciones ia y 2a, caracterizado por que en cada serie multiplicadora participa un piñón de 29 dientes de 13 cm de diámetro que se vincula a través de una cadena de transmisión a un piñón de 114 dientes y 47,3 cm de diámetro.

4a.- Dispositivo multiplicador de potencia por palanca, según reivindicaciones 1a y 2a, caracterizado por que los multiplicadores de potencia se vincula entre sí a través de transmisiones multiplicadoras de revoluciones en las que participa un piñón de 29 dientes y 13 cm de diámetro cuyo eje (8) es solidario al piñón de salida del multiplicador de potencia, y que se vincula a través de cadena (9) a otro piñón de 15 dientes y 7,3 cm de diámetro (5) a cuyo en el eje es solidario otro piñón de 29 dientes 13 cm de diámetro (4) que a su vez se vincula a través de cadena (9) a otro piñón de 15 dientes y 7,3 cm de diámetro (5).

5a.- Dispositivo multiplicador de potencia por palanca, según reivindicación 1a, caracterizado por que en correspondencia con el eje de salida del dispositivo se instala un alternador de corriente continua para cargar unas baterías (10) a través de un regulador de tensión (11), o cargadores de baterías de corriente alterna, para alimentar motores de corriente continua.

6a.- Dispositivo multiplicador de potencia por palanca, según reivindicación 1a, caracterizado por que solidario al eje de los motores se incluye una rueda de inercia.

7a.- Dispositivo multiplicador de potencia por palanca, según reivindicación 1a, caracterizado por que al eje de entrada del dispositivo se conecta adicionalmente una rueda (13) de tipo noria con cangilones, cangilones a los que queda enfrentada una turbina (12) impulsora de los mismos.

8a.- Dispositivo multiplicador de potencia por palanca, según reivindicaciones ia y 7a, caracterizado por que la rueda (13) es de 120 cm de diámetro.

9a.- Dispositivo multiplicador de potencia por palanca, según reivindicación 1a, caracterizado por que paralelamente al eje de entrada del dispositivo está conectada una primera rueda grande de seis metros de diámetro (14), en cuyo su borde lleva un aro de 200 Kg de peso y que consta de cuatro radios cerchados y ocho cables de acero con tensores en funciones de radios, aro en el que se instalan de forma equidistante cuatro motores eléctricos con hélice (15) de impulsión en giro de la rueda.