WO2014172800A1 - Transmission system for a multidirectional fluid flow turbine - Google Patents

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WO2014172800A1
WO2014172800A1 PCT/CL2014/000015 CL2014000015W WO2014172800A1 WO 2014172800 A1 WO2014172800 A1 WO 2014172800A1 CL 2014000015 W CL2014000015 W CL 2014000015W WO 2014172800 A1 WO2014172800 A1 WO 2014172800A1
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Jorge SERANI MOSTAZAL
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Serani Mostazal Jorge
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Abstract

Mechanical transmission system for a multidirectional fluid flow turbine, electricity generation that overcomes the unidirectional constraint in the flow direction, that comprises a mechanic component, an eletromechanical component; an electric component and a torque control component; wherein the mechanic component has a main rotational shaft that is related to an electric generator wherein the spin of the main shaft is caused by the effect of two or more rotors assembled over the external extreme of the secondary shafts, that in their internal extreme has pinions that couple with a central shaft, wherein each one of the secondary shafts comprises two half shafts; an exit half shaft and an entry half shaft, separated by a conic clutch.

Description

SISTEMA DE TRANSMISION MECANICO PARA UNA TURBINA DE FLUJOS DE FLUIDO MULTIDIRECCIONALES; GENERADORA DE ELECTRICIDAD  MECHANICAL TRANSMISSION SYSTEM FOR A TURBINE OF MULTIDIRECTIONAL FLUID FLOWS; ELECTRICITY GENERATOR
La conversión de energía eléctrica a partir de ¡a cinética proveniente de tas agua y del viento, con el enorme potencial de energía que estas poseen, podría ser aún más eficiente si para capturarlas se utilizaran turbinas multidireccionates, es decir que aprovecharan los flujos de fluidos y sus fuerzas, provenientes de distintas direcciones. The conversion of electrical energy from kinetics from the water and wind, with the enormous potential of energy that these possess, could be even more efficient if multidirector turbines were used to capture them, that is to say that they took advantage of fluid flows and its forces, coming from different directions.
Se debe considerar que no solo hay un problema de eficiencia con la cantidad de energía cinética factible de capturar, o sea un problema de cantidad, sino que también lo hay la eficiencia de utilización de la energía extraída. A modo de ejemplo la Ley de Betz (1926), dice que como máximo puede convertirse un 59 % de la energía cinética en energía mecánica cuando se utiliza una turbina de viento. It should be considered that there is not only an efficiency problem with the amount of kinetic energy that can be captured, that is, a quantity problem, but also the efficiency of utilization of the energy extracted. As an example, the Betz Law (1926) says that a maximum of 59% of kinetic energy can be converted into mechanical energy when a wind turbine is used.
Una de las primeras patentes para obviar el problema técnico al respecto es ía US. Patent 2563279 de Rushing el ai. que diseñaron una unidad compuesta de dos turbinas dispuestas a 180 0 una de la otra , que giraban en tomo a ejes separados pero alineados , en sentido contra de! reloj. Ambas turbinas se conectaban por la parte posterior entre sí a través de un sistema de engranajes compuesto por dos engranajes cónicos que rotaban sobre un engranaje que coronaba el eje principa! y que recibía ia energía mecánica de ambas. Además las turbinas estaban montadas sobre una base circular , io que permitía orientarla en ei sentido dei viento. One of the first patents to obviate the technical problem in this regard is the US. Patent 2563279 of Rushing el ai. who designed a composite of two turbines arranged at 180 0 from one another unit, revolving volume to separate axles but aligned in direction against! watch. Both turbines were connected at the back of each other through a gear system consisting of two bevel gears that rotated on a gear that crowned the main shaft! and that he received the mechanical energy of both. In addition, the turbines were mounted on a circular base, which allowed it to be oriented in the direction of the wind.
Por otra parte la solicitud de patente US 2012061965 A1 de Khedekar et al. aborda e! problema desde otra perspectiva al diseñar un equipo que tiene entre otros elementos un motor conectado a! eje de una turbina, sensores de velocidad dei viento y un procesador conectado a estos últimos. El motor opera cuando la velocidad del viento es insuficiente para vencer la inercia inicia! de la turbina para rotar. Este diseño permitiría mejorar la eficiencia de las turbinas, ya que con bajas velocidades de! viento o cuando cambia ia dirección del mismo la energía cinética cosechada es suficiente para hacerlas generar energía eléctrica pero no para hacerlas vencer la inercia y rotar. On the other hand the patent application US 2012061965 A1 of Khedekar et al. address e! problem from another perspective when designing a device that has among other elements a motor connected to! shaft of a turbine, wind speed sensors and a processor connected to the latter. The engine operates when the wind speed is insufficient to overcome the inertia starts! of the turbine to rotate. This design would allow to improve the efficiency of the turbines, since with low speeds of! wind or when the direction of the wind changes, the kinetic energy harvested is enough to make them generate electrical energy but not to make them overcome inertia and rotate.
Finalmente en la solicitud PCT/CL2013/000055 Serani propone un Sistema de Control Electromagnético para un conjunto de turbinas de fluidos, que tiene entre otros componentes tres turbinas, un eje principal, un diferencial y que constituye una alternativa que soluciona parcialmente el problema de ia variabilidad en ia dirección dei viento; en la bidireccionalidad. Finally, in application PCT / CL2013 / 000055 Serani proposes an Electromagnetic Control System for a set of fluid turbines, which has among other components three turbines, a main axis, a differential and which constitutes an alternative that partially solves the problem of ia variability in the wind direction; in bidirectionality.
La mayor eficiencia técnica que se logra con esta invención se debe a una estructura mecánica que entre otros elementos contiene un conjunto de rotores, que opera en forma conjunta y muitidireccionai para captar la energía cinética provenientes de flujos de fluido de distintas direcciones, con lo que mejora sustancialmente ia extracción de energía cinética en cuanto a cantidad y también hay una mejora sustancia! en ia eficiencia de utilización posterior de ¡a energía cinética extraída.  The greater technical efficiency achieved with this invention is due to a mechanical structure that among other elements contains a set of rotors, which operates jointly and muitidirectionally to capture the kinetic energy from fluid flows from different directions, thereby substantially improves the extraction of kinetic energy in terms of quantity and there is also a substantial improvement! in the efficiency of subsequent use of the extracted kinetic energy.
Esta innovación proporciona parte importante de ia plataforma mecánica, eléctrica, electromecánica y de control de torque que se requiere para operar turbinas de fluidos que puedan conseguir los objetivos antes señalados; sin embargo ei diseño y la construcción de las mismas no parece ser un problema trivial en todo caso el estado actual de! arte permite suponer que será superado.  This innovation provides an important part of the mechanical, electrical, electromechanical and torque control platform required to operate fluid turbines that can achieve the aforementioned objectives; However, the design and construction of them does not seem to be a trivial problem in any case the current state of! art allows us to suppose that it will be overcome.
i DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN i GENERAL DESCRIPTION OF THE INVENTION
En términos generales, ei sistema de transmisión mecánico para un conjunto de turbinas de fluidos, muitídireccfonales, generadoras de electricidad, a partir de la utilización de ia energía cinética proveniente de flujos de fluidos (aire o agua}, donde un generador eiéctrico tradicional está unido a un eje principa! d rotación, donde ei giro del eje principa! es causado por ia acción de n rotores y que se ubica en forma perpendicular al piano que trazan con ei movimiento las patas de estos últimos .  In general terms, the mechanical transmission system for a set of fluid turbines, multi-directional, generating electricity, from the use of kinetic energy from fluid flows (air or water), where a traditional eelectric generator is connected to a main axis! d rotation, where the rotation of the main axis! is caused by the action of n rotors and which is located perpendicular to the piano that the legs of the latter move with movement.
Los rotores están montados sobre ejes secundarios; donde ambos, rotores y ejes, están orientados hacia el punto central del eje principal, a igual distancia angular y ubicados en un mismo plano horizontal. E! eje secundario está compuesto de dos semiejes, uno de entrada y el otro de salida; este último se mueve por dentro de un tubo a presión que en su interior tiene un émbolo montado sobre este mismo y que se desplaza de modo bldireccfonaí. Los semiejes se conectan a través de un embrague cónico; en ei extremo interno del semieje de entrada hay un piñón que se asocia functonalmente al extremo superior del mencionado eje principal.  The rotors are mounted on secondary shafts; where both rotors and axes are oriented towards the central point of the main axis, at the same angular distance and located in the same horizontal plane. AND! secondary axis is composed of two axles, one input and the other output; the latter moves inside a pressure tube that inside has a piston mounted on it and that moves bldireccfonaí. The half shafts are connected through a conical clutch; at the inner end of the input shaft there is a pinion that is functonally associated with the upper end of said main shaft.
Ef presente Sistema de Transmisión Mecánico consta de cuatro componentes generales, un componente mecánico, un componente electromecánico, un componente eléctrico y un componente de control de torque.  Ef present Mechanical Transmission System consists of four general components, a mechanical component, an electromechanical component, an electrical component and a torque control component.
Donde dicho componente mecánico comprende un eje principal, un engranaje central, cinco piñones, cinco ejes secundarios, compuestos de dos semiejes cada uno, uno de salida y otro de entrada, separados por embragues cónicos, cinco cajas de cambio con sus respectivos selectores de velocidad, cinco resortes, cinco tubos estriados, seis sensores de velocidad de rotación, seis sensores de torque y dos rodamientos por cada semieje de salida.  Where said mechanical component comprises a main shaft, a central gear, five pinions, five secondary axes, composed of two half shafts each, one output and one input, separated by conical clutches, five gearboxes with their respective speed selectors , five springs, five fluted tubes, six rotation speed sensors, six torque sensors and two bearings for each output half shaft.
Cabe destacar que para efectos de facilitar ia comprensión de esta invención tanto en tos ejemplos, como en los cálculos correspondientes se utilizan cinco rotores sin que ello represente un óptimo técnico; ya que pueden ser más, o menos dependiendo de ios materiales utilizados en la construcción de! sistema, de las limitaciones técnicas, deí flujo de fluido, de razones económicas y otras.  It should be noted that in order to facilitate the understanding of this invention both in the examples, and in the corresponding calculations, five rotors are used without representing a technical optimum; since they can be more, or less depending on the materials used in the construction of! system, technical limitations, fluid flow, economic reasons and others.
Ei componente electromecánico está compuesto de un motor de arranque, un generador y una batería.  The electromechanical component is composed of a starter motor, a generator and a battery.
El tercer componente es el eléctrico, que está constituido por ocho circuitos eléctricos; uno relacionado con ei motor de arranque, uno con el control de torque, uno con la determinación de ia velocidad de rotación de los semiejes de satida y cinco con la operación del selector de la caja de cambios. Cabe destacar que estos circuitos se pueden unir quedando solo uno, dependiendo de ia distribución de las fuentes de electricidad; en definitiva del diseño de una turbina compatible con este Sistema. Además posee once sensores de velocidad de rotación, cinco relacionados con la determinación de las velocidades de los semiejes de salida y seis con ia partida dei motor de arranque, seis sensores de torque , un generador, una batería, cajas y tableros y ei cableado correspondiente.  The third component is the electrical component, which is made up of eight electrical circuits; one related to the starter motor, one with the torque control, one with the determination of the rotation speed of the semi-axle shafts and five with the operation of the gearbox selector. It should be noted that these circuits can be joined with only one left, depending on the distribution of electricity sources; In short, the design of a turbine compatible with this System. It also has eleven rotation speed sensors, five related to the determination of the speeds of the output half shafts and six with the starter motor starting, six torque sensors, a generator, a battery, boxes and boards and the corresponding wiring .
Z Ei cuarto de ios componentes es el de control de torque, que está compuesto por un sistema de control de servomotores y cinco servomotores interconectados con ias admisiones o con ta regulación de las palas de ios rotores. Z The fourth of the components is the torque control, which is composed of a servo motor control system and five interconnected servo motors with the admissions or with the regulation of the rotor blades.
Por motivos obvios el empleo de esta Innovación está sujeto ai diseño, desarrollo y fabricación de turbinas mu tidireccionales que se complementen con este sistema de transmisión mecánico, lo que excede por mucño ios objetivos de ia presente invención For obvious reasons the use of this Innovation is subject to the design, development and manufacture of multi-directional turbines that are complemented by this mechanical transmission system, which exceeds by far the objectives of the present invention.
DESCRIPCIÓ DE LAS FIGURAS. DESCRIPTION OF THE FIGURES.
Figura 1 muestra una vista en planta dei componente mecánico, en especial de eje principal, del engranaje central, del semieje de salida, de la caja de cambio y del embrague cónico el presente sistema de transmisión mecánico. Figure 1 shows a plan view of the mechanical component, especially of the main shaft, of the central gear, of the output shaft, of the gearbox and of the conical clutch of the present mechanical transmission system.
Figura 2 muestra una vista lateral de! componente mecánico, similar a la de la figura 1 , más el componente electromecánico del presente sistema de transmisión mecánico. Figure 2 shows a side view of! mechanical component, similar to that of figure 1, plus the electromechanical component of the present mechanical transmission system.
Figura 3 muestra una vista lateral del componente mecánico, asociado al semieje de entrada. Figure 3 shows a side view of the mechanical component, associated with the input shaft.
Figura 4 muestra una vista en planta dei Sistema de transmisión mecánico para un conjunto de turbinas de fluidos, multidireccíonales, generadoras de electricidad. Figure 4 shows a plan view of the mechanical transmission system for a set of fluid turbines, multidirectional, generating electricity.
Figura 5 muestra una vista lateral del selector de velocidades. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN  Figure 5 shows a side view of the gear selector. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención es un Sistema de Transmisión Mecánico para un Conjunto de Turbinas de Fluidos, Multidireccíonales Generadoras de Electricidad, que está relacionado con ta generación de energía eléctrica, a partir de utilización de la energía cinética proveniente de los fluidos, en especial agua y aire.  The present invention is a Mechanical Transmission System for a Set of Fluid Turbines, Multidirectional Electricity Generators, which is related to the generation of electric energy, from the use of kinetic energy from fluids, especially water and air .
En particular se relaciona con las máquinas de fluidos, con las turbo máquinas, con las máquinas hidráulicas y con las turbinas y consiste en un sistema de control electromecánico para turbinas bidireccionales, verticales y/o horizontales, para la operación de las mismas.  In particular, it relates to fluid machines, turbo machines, hydraulic machines and turbines and consists of an electromechanical control system for bidirectional, vertical and / or horizontal turbines, for their operation.
Especialmente apropiado en la industria relacionada con la producción de turbinas de viento e hidráulicas y también con aquellas relacionadas con la generación o utilización de energía eléctrica partir de la energía hidráulica y de la energía eólica. Especially appropriate in the industry related to the production of wind and hydraulic turbines and also those related to the generation or use of electric energy from hydraulic energy and wind power.
La esencia de esta invención comprende a un eje principal conectado a un generador que ai rotar produce electricidad, pero a diferencia de una turbina normal en que la energía mecánica para mover dicho eje proviene de un sentido y de un sofo rotor , en la presente invención el torque es producido por un grupo de rotores distribuidos en forma radial y en un plano horizontal con respecto al eje principal de ta estructura, separados entre sí por una misma distancia angular y a igual distancia radial del centro del eje. Ta! cua! se aprecia en ias Figuras 1 y 2, el componente mecánico dei Sistema comprende un eje principa! (8) que al rotar hace girar un generador, un engranaje centra! (9), cinco piñones (13), un engranaje recto (10), cinco ejes secundarios (7), compuestos por dos semiejes cada uno; uno de safída (1 ) y uno de entrada (12) , cinco partes hembras (18) y cinco machos (120) de embragues cónicos , cinco cajas de cambio (16), cinco selectores (17), anco tubos estriados (124), veinte rodamientosThe essence of this invention comprises a main shaft connected to a generator that rotates produces electricity, but unlike a normal turbine in which the mechanical energy to move said shaft comes from a direction and a rotor softer, in the present invention the torque is produced by a group of rotors distributed radially and in a horizontal plane with respect to the main axis of the structure, separated from each other by the same angular distance and at the same radial distance from the center of the axis. Ta! cua! It can be seen in Figures 1 and 2, the mechanical component of the System comprises a main axis! (8) that when rotating a generator spins, a gear centers! (9), five sprockets (13), a straight gear (10), five secondary shafts (7), composed of two half shafts each; one of safída (1) and one of entrance (12), five female parts (18) and five males (120) of conical clutches, five gearboxes (16), five selectors (17), anchor striated tubes (124) , twenty bearings
(125) y cinco rotores (121). Además ai costado de la base del eje principal están tos tableros (6) y ias cajas para ios circuitos eléctricos (7). (125) and five rotors (121). In addition to the side of the main shaft base are the boards (6) and the boxes for the electrical circuits (7).
Los mencionados rotores (121) están en contacto con ei flujo de fluido generador y por su forma giran impulsados por Ja energía cinética de éste; donde cada uno de dichos rotores está unido ai extremo externo de un eje secundario (7).  The aforementioned rotors (121) are in contact with the flow of the generating fluid and by their shape they rotate driven by the kinetic energy of the latter; where each of said rotors is connected to the outer end of a secondary shaft (7).
La energía cinética contenida en el fluido se transforma en energía mecánica producto de ia interacción entre e! fluido y ei rotor de ia turbina y a su vez esta última se convierte en energía eléctrica mediante un generador. La fuerza que ejerce ei fluido sobre et rotor de la turbina tiene tres componentes; axiai, tangencia! y radial.  The kinetic energy contained in the fluid is transformed into mechanical energy product of the interaction between e! The turbine's fluid and rotor and in turn the latter is converted into electrical energy by means of a generator. The force exerted by the fluid on the turbine rotor has three components; axiai, tangency! and radial.
Los ejes secundarios (7) a! igual que los rotores (121) están orientados hacia ei punto central dei eje principa! (8), a igua! distancia angular entre efios y ubicados sobre un mismo piano horizontal que a su vez es perpendicular ai eje principal. Tai como ya se mencionó ios ejes secundarios (7) se componen de dos semiejes en iínea, uno de ellos es un semieje de salida (11) que está en ei extremo externo del eje secundario y unido a la turbina correspondiente, mientras que et otro semieje es un semieje de entrada (12) dispuesto en e! extremo interno de cada uno de los ejes secundarios (7). The secondary axes (7) a! Like the rotors (121) they are oriented towards the central point of the main shaft! (8), to igua! angular distance between efios and located on the same horizontal piano which in turn is perpendicular to the main axis. Tai, as already mentioned, the secondary axes (7) are made up of two semi-axes in line, one of them is an output axle (11) that is at the outer end of the secondary axis and connected to the corresponding turbine, while the other Half axle is an input axle shaft (12) arranged in e! internal end of each of the secondary axes (7).
Los semiejes de salida (11) y semiejes de entrada (12) están alineados longitudinalmente y se encuentran separados entre sí por un embrague cónico que está compuesto por una parte hembra montada sobre ei extremo externo de! semieje de entrada (12) y por una parte macho montada sobre ei extremo interno de! semieje de salida (11). La hembra del embrague cónico (18) presenta una concavidad central de forma tronco cónica, mientras que el macho (120) presenta una forma tronco cónica que encaja dentro de la concavidad tronco cónica de ia hembra (18). The output half shafts (11) and input shafts (12) are aligned longitudinally and are separated from each other by a conical clutch that is composed of a female part mounted on the outer end of! input shaft (12) and a male part mounted on the inner end of! output half shaft (11). The female of the conical clutch (18) has a central concavity of conical trunk shape, while the male (120) has a conical trunk shape that fits inside the conical trunk concavity of the female (18).
Por otra parte el semieje de entrada comienza en ia hembra del embrague (18) y termina en la unión con los piñones (13) que están acopiados con ei engranaje central (9) y por su intermedio conectados con el eje principal (8) y además los semiejes de entrada (12) están acopiados a una caja de cambio mecánica (16 ) junto a su correspondiente selector de velocidades (17); mientras que el semieje de salida comienza con ei macho del embrague (120) y termina en ia unión con ía turbina (121), La unión del macho (120) con la hembra dei embrague (18) y por ende de los semiejes de salida (11) y entrada (12) del eje secundario (7) permite transmitir eí movimiento del rotor ai eje principal (9).  On the other hand, the input half shaft starts at the female of the clutch (18) and ends at the junction with the pinions (13) that are coupled with the central gear (9) and by its intermediate connected with the main shaft (8) and In addition, the input shafts (12) are fitted to a mechanical gearbox (16) next to its corresponding gear selector (17); while the output half shaft starts with the clutch male (120) and ends in the connection with the turbine (121), the union of the male (120) with the female of the clutch (18) and hence the output half shafts (11) and input (12) of the secondary axis (7) allows the movement of the rotor to be transmitted to the main axis (9).
Cada uno de ios semiejes de salida (11 ) asociados a ia turbinas, pasan por dentro y a ío largo de un tubo estriado en su interior (124), en cuyo interior presenta un émbolo Each of the output half shafts (11) associated with the turbines, passes inside and along a fluted tube inside (124), inside which has a plunger
(126) ; donde dicho émbolo (126) está fijo a dichos semiejes de salida (11) y se mueve axiatmente dentro dei tubo de presión (124), a medida que dichos semiejes de salida (11) también avanzan o retroceden axiatmente. El deslizamiento del semieje de salida (11) a lo largo del tubo estriado (124) es consecuencia del Ja fuerza que ejerce el flujo de fluido sobre el rotor (121), específicamente a través del componente axial, a ta vez que el giro posterior de ese mismo semieje (11) es causado por eí componente radia! de la misma fuerza; el avance del semieje de saiida termina en el extremo interior del tubo, (126); wherein said plunger (126) is fixed to said output shafts (11) and moves axially within the pressure tube (124), as said output shafts (11) also move forward or backward axially. The sliding of the output shaft (11) along the striated tube (124) is a consequence of the force exerted by the fluid flow on the rotor (121), specifically through the axial component, as well as the subsequent rotation of that same axle shaft (11) is caused by the radius component! of the same strength; the advance of the shaft of saiida ends at the inner end of the tube,
Dentro de cada tubo de presión (124) hay una cámara de aire (128) y un resorte (127) que regulan el avance del émbolo (126), que se encuentra montado sobre el semieje de salida. En su extremo externo el semieje de salida es liso (122) y en el extremo interno estriado (123), de manera que el giro del rotor se traspase al tubo, Within each pressure tube (124) there is an air chamber (128) and a spring (127) that regulate the advance of the piston (126), which is mounted on the output shaft. At its outer end, the output shaft is smooth (122) and at the inner end of the spline (123), so that the rotation of the rotor is transferred to the tube,
Los tubos estriados (124) no tienen movimiento axial pero si son capaces de rotar libremente, lo que se consigue montándoios sobre pares de rodamientos de contacto angular (125) que soportan cargas axiales. El montaje de tas rodamientos puede ser DF (Frente a frente; directo) o DB (dorso con dorso; indirecto). The striated tubes (124) have no axial movement but are capable of rotating freely, which is achieved by mounting on pairs of angular contact bearings (125) that support axial loads. The mounting of these bearings can be DF (Front to front; direct) or DB (back to back; indirect).
El émbolo (126) tiene la forma de un perno con cabeza cilindrica rodeada de estrías para ajustarse al tubo y termina en un eje cilindrado con hilos en su punta, para que se una con la parte posterior del macho del embrague ( 20) que tiene un orificio hilado. The plunger (126) is in the form of a bolt with a cylindrical head surrounded by grooves to fit the tube and ends in a cylindrical shaft with threads at its tip, so that it joins with the back of the clutch male (20) that has a spun hole.
El tubo ( 4) tiene en su extremo interior una pletina circular (130) en donde pasa solo el eje del macho del embrague, o sea la parte con hilo indicada anteriormente, en donde la parte macho del embrague (120) tiene un orificio con hilo (129) para fijar el eje del émbolo mostrado anteriormente. The tube (4) has at its inner end a circular plate (130) where only the shaft of the clutch male passes, that is the part with thread indicated above, where the male part of the clutch (120) has a hole with thread (129) to fix the piston shaft shown above.
El resorte (127) está ubicado dentro del tubo estriado (124), entre el émbolo (126) y la pletina (130) y es capaz de vencer todas las fuerzas presentes cuando ¡as turbinas no están en movimiento; de roce, peso, eíc, pero no sobrepasa la fuerza que eí fluido ejerce sobre el rotor, de lo contrario el embrague no se unirá. La cámara de aire (128) también está ubicada junto al resort (1 7), entre el émbolo (126) y la pletina (130) y cumple una función similar al del resorte (127), ya que ayuda a separar ei macho del embrague (120) del la hembra (18) del mismo.  The spring (127) is located inside the striated tube (124), between the plunger (126) and the plate (130) and is capable of overcoming all the forces present when the turbines are not moving; of friction, weight, eici, but it does not exceed the force that the fluid exerts on the rotor, otherwise the clutch will not join. The air chamber (128) is also located next to the resort (1 7), between the piston (126) and the plate (130) and fulfills a function similar to that of the spring (127), since it helps to separate the male from the clutch (120) of the female (18) thereof.
En cada uno de lo semiejes de salida hay montado un sensor de torque ( 9), un sensor de velocidad de rotación (20) asociado a un microcontroíador principal y a los cambios de velocidad de ia caja de cambio ( 6) y un segundo sensor de velocidad de rotación (21), asociado a ia partida del motor de arranque (22), Los sensores de torque (19) y de velocidad de rotación (20) y (21 ) pertenecen a! componente eléctrico y sus funciones serán explicadas en relación al componente eléctrico del sistema general. Próximo a la base del eje principal (S) se ubica las cajas y tableros (6) de los circuitos eléctricos que íntereonectan los distintos componentes de esta invención. A torque sensor (9), a rotation speed sensor (20) associated with a main microcontroller and speed changes of the gearbox (6) and a second transmission sensor are mounted on each of the output shafts. rotation speed (21), associated with the starting of the starter motor (22), the torque sensors (19) and rotation speed (20) and (21) belong to! electrical component and its functions will be explained in relation to the electrical component of the general system. Near the base of the main shaft (S), the boxes and boards (6) of the electrical circuits that interconnect the different components of this invention are located.
El componente mecánico del sistema, también está constituido por un eje principa! (8), dispuesto en forma perpendicular a tos ejes secundarios de ia turbinas (121), dicho eje principal (8) presenta en su extremo cercano a los ejes secundarios un engranaje central (9). A este engranaje central (9) se le acoplan cinco piñones (13) que van montados sobre ei extremo interior de cada uno de los ejes secundarios (7) y que le transmiten el movimiento de ios rotores (121) al eje principal (8). The mechanical component of the system, also consists of a main axis! (8), arranged perpendicularly to the secondary axes of the turbines (121), said main axis (8) has a central gear (9) at its near end to the secondary axes. This central gear (9) is coupled with five pinions (13) that are mounted on the inner end of each of the secondary shafts (7) and that transmit the movement of the rotors (121) to the main shaft (8) .
S Tanto e! engranaje centra! (9) que corresponde ai engranaje conducido como ios piñones (13) que son ios engranajes conductores son cónicos y con dientes rectos.S So much e! Gear centers! (9) corresponding to the driven gear like the pinions (13) which are the driving gears are tapered and with straight teeth.
Además estos últimos (13) tienen como característica especiaí el hecho de permanecer constantemente acopiados ai engranaje centra! y giran solo cuando ¡o haga e! rotor (121) y los ejes secundarios (7) íes transmitan el movimiento es decir cuando ei embrague macho (120) se una a ta hembra {18}. In addition, the latter (13) have, as a special feature, the fact that they remain constantly gathered to the central gear! and they turn only when or do e! rotor (121) and secondary shafts (7) are transmitting the movement, that is, when the male clutch (120) joins the female {18}.
Es de fundamental importancia determinar Sa capacidad de! engranaje centraJ (9) para soportar tas cargas de la totalidad de ios piñones (13} y que depende entre otros del número de rotores, de ta potencia de los mismos y de sus R.P. .  It is of fundamental importance to determine the capacity of! center gear (9) to support the loads of all the pinions (13} and which depends among others on the number of rotors, the power of the same and their R.P.
Ta! como se mencionó anteriormente tanto para el ejemplo como para tos cálcuíos se utilizan cinco rotores (121 ) sin que ello represente un óptimo o un compromiso técnico, ya que pueden ser más o menos dependiendo de ios materiales utilizados en la construcción de ta estructura mecánica, de las limitaciones técnicas, de los flujos , de razones económicas y otras. Ta! as mentioned above, both for the example and for cold cough, five rotors (121) are used without representing an optimum or a technical commitment, since they can be more or less depending on the materials used in the construction of the mechanical structure, of technical limitations, flows, economic reasons and others.
Para calcular las dimensiones del engranaje, de tos piñones, así como e! diámetro de! eje se requiere de las siguientes ecuaciones: To calculate the dimensions of the gear, of pinion coughs, as well as e! diameter of! axis is required of the following equations:
Momento de torsión: T1= Ph x 83Q25 (1) donde; Torsion moment: T1 = Ph x 83Q25 (1) where;
n  n
Ph = Potencia (HP); T = Momento de torsión (Ibs.-pulg.); n ~ R.P.M.; r = Radio primitivo del piñón; d = diámetro primitivo del piñón y Mg= Relación de reducción; cociente entre dientes de! engranaje y de! piñón.  Ph = Power (HP); T = Torsion moment (Ibs.-in.); n ~ R.P.M .; r = Primitive radius of the pinion; d = primitive diameter of the pinion and Mg = reduction ratio; quotient between teeth of! gear and of! pinion.
Esta ecuación se utiliza para determinar el momento de torsión en e! engranaje que entrega ei movimiento; en este caso eí piñón (13).  This equation is used to determine the torque at e! gear that delivers movement; in this case the pinion (13).
T2 = T1 x Mg (2) T2 = T1 x Mg (2)
La ecuación (2) se utiliza para encontrar ei momento de torsión en el engranaje que recibe el movimiento; en este caso el engranaje central. Equation (2) is used to find the torque in the gear that receives the movement; in this case the central gear.
La carga tangencia! en el diámetro de paso de! engranaje central tiene la denominación Wt> e¡ radio de paso de! engranaje es r y la carga tangencia! motriz es: The tangency load! in the pitch of! central gear has the designation Wt > and the pitch radius of! Gear is r and the tangency load! motive is:
Wt = T/ (3) Wt = T / (3)
Las reacciones de tos dientes de un engranaje que recibe carga en tres planos son las siguientes: The reactions of teeth of a gear that receives load in three planes are the following:
Carga radial en e¡ engranaje; Wr" - Wt x tang (φ) x eos (a) (4) Radial load on the gear; Wr " - Wt x tang (φ) x eos (a) (4)
Carga axial en e! engranaje; Wx = Wt x tang (φ) x sen (a) (5) Axial load in e! gear; Wx = Wt x tang (φ) x sen (a) (5)
Carga tota! en el engranaje: W - Wt x eos (q>) (6)  Total load! in gear: W - Wt x eos (q>) (6)
Consideraciones y supuestos: - En Sas ecuaciones tos ángulos se encuentran en grados y Sas reacciones en libras- pulgada. Considerations and assumptions: - In Sas equations the angles are found in degrees and Sas reactions in pounds-inch.
Ef diseño considera engranajes cónicos rectos.  Ef design considers straight bevel gears.
- Eí ángulo de presión será 20°, ya que es e« más común de la industria.  - The pressure angle will be 20 °, since it is the “most common in the industry.
- La distancia entre el centro dei engranaje central y los 5 rotores será igual. - The distance between the center of the central gear and the 5 rotors will be the same.
- Los rotores estarán distribuidos alrededor de! engranaje central a una distancia angular contante de 72°. - The rotors will be distributed around! central gear at a constant angular distance of 72 °.
- Se supondrá que ios rotores tienen ¡a misma potencia pero en ta realidad difieren por la diferencia que con que inciden los flujos de fluido en los rotores y además habrán algunos inactivos. Ver figura 4.  - It will be assumed that the rotors have the same power but in reality they differ by the difference with which the fluid flows affect the rotors and there will also be some inactive ones. See figure 4.
- La potencia de los rotores será de 0,5 HP y giraran a 500 R.P.M.  - The power of the rotors will be 0.5 HP and they will turn to 500 R.P.M.
Con esta información y a través de una pianüía de cáículo se determinaron entre otros tos siguientes valores, para el engranaje central y ios piñones; diámetro primitivo o de paso 808,5 mm y 202,13 mm respectivamente y ei número de dientes; 100 y 25 respectivamente. With this information and through a pianüía of caricle they were determined among other coughs following values, for the central gear and the pinions; primitive or pitch diameter 808.5 mm and 202.13 mm respectively and the number of teeth; 100 and 25 respectively.
Para calcular e! eje de! piñón se supone que será de acero 1045, con lo que su módulo esfuerzo de fluencia será: of - 413,8 (MPa). To calculate e! axis of! Sprocket is supposed to be 1045 steel, so its creep stress module will be: of - 413.8 (MPa).
Para calcular ei esfuerzo máximo presente en ei eje secundario (7) se debe utilizar ia siguiente ecuación: To calculate the maximum stress present in the secondary axis (7), the following equation should be used:
σ max ~ c l \ (7) donde : omáx : Esfuerzo máximo a! cual se puede someter la pieza. Su unidad debe ser Pascal o IM/m2. σ max ~ c l \ (7) where: omáx: Maximum effort a! which one can submit the piece. Your unit must be Pascal or IM / m2.
: Es ei momento flector presente en e! eje, en este caso la fuerza radial por ia longitud desde el rotor al piñón. Su unidad debe ser ¡M-m.  : It's the bending moment present in e! axis, in this case the radial force by the length from the rotor to the pinion. Your unit must be ¡M-m.
! : Es el momento de inercia de ia sección transversal. ! : It is the moment of inertia of the cross section.
c : Es ia distancia perpendicular desde e! centro hasta el punto más lejano; en el caso de los ejes es el radio. c: It is the perpendicular distance from e! center to the furthest point; in the case of the axes it is the radius.
Como el momento de inercia es I = ¼ ir x r 4 y además c es ei radio r, la ecuación H° 7 queda; o f = 8x M/ X r 3 (8) despejando;
Figure imgf000009_0001
Since the moment of inertia is I = ¼ ir xr 4 and also c is the radius r, the equation H 7 remains; of = 8x M / X r 3 (8) clearing;
Figure imgf000009_0001
Para calcular e! momento M se requiere conocer la distancia entre eí rotor y ei centro que en este caso es 0,4 metros, ya que se ha supuesto que dicha distancia es de 1 metro a lo que hay que restarle 0, 4 metros correspondientes a! diámetro dei engranaje central (9). Además ia fuerza radia! es de 5.9 N por fo que el momento es 9.54 N-M. Ef esfuerzo máximo o esfuerzo de fluencia será de σ=413 MPa lo que equivale a 4 3S00OO0N/ 2; por lo que el diámetro mínimo de! eje (7) del piñón (13), será de 8 mm suponiendo que se usa acero 1045. Cabe destacar que et costo de aumentar e! diámetro del eje no es significativo y se pueden disminuir problemas de fatiga, corrosión y vibraciones pareciera aconsejable dejado en 40 mm o más. To calculate e! M moment is required to know the distance between the rotor and the center which in this case is 0.4 meters, since it has been assumed that this distance is 1 meter to what must be subtracted 0.4 meters corresponding to! diameter of the central gear (9). Besides, the radiant force! It is 5.9 N, so the moment is 9.54 NM. Eff maximum effort or creep effort will be σ = 413 MPa which equals 4 3S00OO0N / 2; So the minimum diameter of! shaft (7) of the pinion (13) will be 8 mm assuming 1045 steel is used. It should be noted that the cost of increasing e! Shaft diameter is not significant and fatigue, corrosion and vibration problems may be reduced. It seems advisable to leave it at 40 mm or more.
Con esa información se puede determinar las fuerzas presentes en el piñón (3) y en el engranaje central (9) las cuales se muestran a continuación:  With this information you can determine the forces present in the pinion (3) and in the central gear (9) which are shown below:
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0001
La carga radial a nivel de engranaje central es de es de cero suponiendo que la potencia de los rotores se distribuye uniformemente entre ellos, sin embargo sabemos que no es así, ya que variará según la dirección y fuerza que ejerza el flujo de fluido sobre los rotores (121).  The radial load at the central gear level is zero assuming that the power of the rotors is distributed evenly among them, however we know that it is not so, since it will vary according to the direction and force exerted by the fluid flow on the rotors (121).
La carga presente en eí engranaje es de 27,97 Ibs. y para que la estructura se mantenga equilibrada el eje secundario (7) debe soportar 139.85 Ibs. (27,97 x 5) más el peso de! engranaje central (9). The load present in the gear is 27.97 Ibs. and for the structure to remain balanced the secondary axis (7) must support 139.85 Ibs. (27.97 x 5) plus the weight of! central gear (9).
Finalmente para calcular la carga o reacción del rodamiento de una chumacera, ubicada entre el rotor (121) y el piñón (13) se debe utilizar ta siguiente ecuación:  Finally, to calculate the load or reaction of the bearing of a bearing block, located between the rotor (121) and the pinion (13), the following equation should be used:
D~ Wr f / e (en Ibs). (10), donde: D ~ Wr f / e (in Ibs). (10), where:
D - Carga en el rodamiento D - Bearing load
Wr f = Carga radial  Wr f = Radial load
f/e = Relación entre la distancia de! rodamiento al rotor (121) versus ¡a del rotor (121 ) a! engranaje central (9),  f / e = Relationship between the distance of! rotor bearing (121) versus rotor (121) a! central gear (9),
La Figura 1 muestra parte del componente mecánico del Sistema, tal como el eje principa! (8) y e! engranaje centra! (9). Además de los pifiones (13), los ejes secundarios (13} , los semiejes de entrada (12), las cajas de cambio (16), los selectores (17) y las hembras de tos embragues cónicos (18) ; donde todos estos últimos elementos están relacionados con cada uno de sus respectivos rotores (121). Figure 1 shows part of the mechanical component of the System, such as the main axis! (8) and e! Gear centers! (9). In addition to the pifiones (13), the secondary axes (13}, the input shafts (12), the gearboxes (16), the selectors (17) and the females of conical clutches (18); where all these Last elements are related to each of their respective rotors (121).
Los rotores (121) y los ejes secundarios (7) se distribuyen sobre un mismo plano horizontal perpendicular al eje principa! (8) y al engranaje central (9) y están a igual distancia angular uno del otro, de manera que pueden recibir la fuerza de tos flujos de fluido provenientes de todas las direcciones ( o sea en 360 °). Tal y como ya se mencionó los piñones (13) se mantienen acoplados al eje principal (8) independiente de cual (es) rotor (es) (121) y eje (s) secundario (s) (7) este (n) girando. En la medida que !a energía cinética deí flujo de fluidos provenga de un arco con un mayor ángulo, un mayor número de rotores (121) podrán acopiarse a ios piñones (13), a través de los ejes secundarios y por ende mayor será el íorque a nivel de eje principa!; suma de torques. The rotors (121) and the secondary axes (7) are distributed on the same horizontal plane perpendicular to the main axis! (8) and to the central gear (9) and are at an equal angular distance from each other, so that they can receive the force of the fluid flows from all directions (ie 360 °). As already mentioned, the pinions (13) remain coupled to the main shaft (8) independent of which rotor (s) (121) and secondary shaft (s) (7) is rotating . To the extent that the kinetic energy of the fluid flow comes from an arc with a greater angle, a greater number of rotors (121) can be collected to the pinions (13), through the secondary axes and therefore greater will be the íorque at the level of the main axis !; sum of torques.
La Figura 2 muestra parte del componente mecánico compuesto por eí eje principa! (8), el engranaje central (10) , eí piñón (13), el engranaje recio (10), ía caja de cambio (16), el selector (17) y el componente electromecánico conformado por el motor de arranque. El piñón (13) esta acopiado sobre el eje engranaje centra! {9} y este a su vez unido al eje principal (8) de manera que cuando el rotor gire (121), el eje secundario (7) transmita el movimiento a través del piñón ( 3) al engranaje central (9) y ai eje principal (8). Por su parte ei motor de arranque (21) , que en esta figura esta desacoplado del engranaje recto (10) que unido al eje principa! (8) y se acopia a! mismo (8) cuando se inicia el movimiento de uno o más de los rotores (121), siempre y cuando el eje principal ya no se encuentre girando (8) por acciones previas. Figure 2 shows part of the mechanical component composed of the main axis! (8), the central gear (10), the pinion (13), the heavy gear (10), the gearbox (16), the selector (17) and the electromechanical component formed by the starter motor. The pinion (13) is piled on the center gear shaft! {9} and this in turn attached to the main shaft (8) so that when the rotor rotates (121), the secondary shaft (7) transmits the movement through the pinion (3) to the central gear (9) and ai main shaft (8). For its part, the starter motor (21), which in this figure is disengaged from the straight gear (10) that is attached to the main shaft! (8) and collects! same (8) when the movement of one or more of the rotors (121) begins, as long as the main axis is no longer rotating (8) by previous actions.
La Figura 3 muestra los restantes elementos del componente mecánico, que comprende ei rotor (121), eí semieje de salida (1 ), en sus partes lisa (122) y estriada (123), el tubo estriado (124), e! émbolo (126), eí resorte (127), la cámara de aire, los rodamientos (125) y e! macho dei embrague cónico (1 0). La figura 3-A corresponde a un rotor (121) que está en reposo y por ende el semieje de salida (11) esta desplazado axiaimente hacia la parte exterior del Sistema junto al rotor de ía turbina, producto de ia fuerza que ejerce sobre el resorte (127) junto ai aire descomprimido dé la cámara de aire (128). La Figura 3-B muestra al rotor (121) trabajando ya que el semieje (121) se ha deslizado por el interior del tubo estriado (124) empujando al émbolo (126), que comprime al resorte (127) y al aire contenido en ía cámara (128) , lo que fuerza ai macho del embrague cónico (120) a unirse con la parte hembra deí embrague cónico (18) ; de esta manera ei giro dei rotor ( 121) se transmite a través deí eje secundario (7) hasta ei eje principal y por su intermedio al generador. Cerca de cada rotor (121) hay un servomotor (132), que tiene por función regular las admisiones o las palas de ios rotores, según corresponda, de forma d prevenir daños en ios ejes secundarios (7) por exceso de íorque, lo que se hace en función de los impulsos de los sensores de torque ( 9) ubicados en tos ejes y a través dei cohíroi de servomotores. Figure 3 shows the remaining elements of the mechanical component, which comprises the rotor (121), the output half shaft (1), in its smooth (122) and grooved parts (123), the striated tube (124), e! piston (126), spring (127), air chamber, bearings (125) and e! conical clutch male (1 0). Figure 3-A corresponds to a rotor (121) that is at rest and therefore the output shaft (11) is displaced axially towards the outside of the System next to the turbine rotor, product of the force exerted on the spring (127) next to the decompressed air of the air chamber (128). Figure 3-B shows the rotor (121) working as the axle shaft (121) has slid inside the striated tube (124) pushing the plunger (126), which compresses the spring (127) and the air contained in the chamber (128), which forces the male of the conical clutch (120) to join with the female part of the conical clutch (18); in this way the rotation of the rotor (121) is transmitted through the secondary axis (7) to the main axis and through it to the generator. Near each rotor (121) there is a servomotor (132), whose function is to regulate the admissions or blades of the rotors, as appropriate, so as to prevent damage to the secondary axes (7) due to excess of imorque, which it is done based on the impulses of the torque sensors (9) located in the axes and through the servomotor cohíroi.
Por otra parte tai como se desprende de las Figura 4 aunque la velocidad con que el fluido llegue a tos distintos rotores (121) sea la misma, la fuerza que ejerza sobr cada uno de los rotores a nivel dei eje de mismos será diferente. En dicha figura se puede apreciar que ei flujo del fluido incide en los ejes de los rotores 121-1, 121-2 y 121-3 formando los ángulos A, C y 8 respectivamente, en donde la velocidad dei fluido a nivel de rotor será Vb > Ve >Va ; en consecuencia las velocidades de giro angular det eje principal, def engranaje central , de los piñones y de Sos ejes secundarios .  On the other hand, as shown in Figure 4, although the speed with which the fluid reaches different rotors (121) is the same, the force exerted on each of the rotors at the level of the axis thereof will be different. In said figure it can be seen that the fluid flow affects the axes of the rotors 121-1, 121-2 and 121-3 forming angles A, C and 8 respectively, where the speed of the fluid at the rotor level will be Vb> Go> Go; consequently the angular rotation speeds of the main axis, def center gear, pinions and Sos secondary axes.
En definitiva si eí flujo de fluido incide en un rotor en forma frontal al eje (caso similar al del rotor 121-1) la velocidad del fluido a nivel deí eje del rotor tenderá a ser la misma que la dei flujo, suponiendo que no hay roce ni turbulencias, sin embargo sí por e! contrario el flujo incide forma perpendicular a! eje del rotor ( caso similar al del rotor 121-2) ia velocidad de rotación deí mismo será nula. En la Figura 4 también se puede ver que, dado e! sentido de derecha a izquierda que tiene el Rujo del fluido, los rotores {121-3} y (121-4) no puedan girar por carecer de ia energía cinética para hacerlo, ío que se refleja en que los embragues cónicos macho (120) y hembra no estén unidos, In short, if the fluid flow affects a rotor in front of the axis (similar to that of rotor 121-1), the speed of the fluid at the level of the rotor axis will tend to be the same as that of the flow, assuming that there is no rubbing or turbulence, however yes by e! On the contrary, the flow affects perpendicular to! rotor shaft (case similar to rotor 121-2) the rotation speed itself will be zero. In Figure 4 you can also see that, given e! direction from right to left of the fluid flow, the rotors {121-3} and (121-4) cannot turn because they lack the kinetic energy to do so, which is reflected in the fact that the male conical clutches (120) and female are not united,
A diferencia de io que ocurre con los rotores (121-1 ), (121-2) y (121-3), en donde la fuerza deí flujo De ahora en adelante a los rotores que estén girando y transmitiendo energía mecánica ai eje principal (con macho y hembra del embrague unidos) les llamaremos rotores activos y a ios restantes inactivos.  In contrast to what happens with the rotors (121-1), (121-2) and (121-3), where the force will flow from now on to the rotors that are rotating and transmitting mechanical energy to the main shaft (with male and female clutch together) we will call them active rotors and the remaining inactive ones.
Para determinar ias velocidades del fluido dentro del rotor se utilizará la metodología descrita y los siguientes supuestos: The methodology described and the following assumptions will be used to determine the fluid velocities within the rotor:
1 Ei rotor es rígido y permanece estático.  1 The rotor is rigid and remains static.
2. - Se desprecian los efectos de roce y turbulencias.  2. - The effects of friction and turbulence are neglected.
3. - Las colisiones son elásticas y se cumplen las siguientes relaciones.  3. - Collisions are elastic and the following relationships are fulfilled.
4. - Se asume que ias partículas de agua se comportan como partículas de luz.  4. - It is assumed that the water particles behave like particles of light.
Con estos supuestos se utilizó ia Ley de Sneii: n 1 sen Θ1 = n2 sen Θ2 With these assumptions the Sneii Law was used: n 1 sen Θ1 = n2 sen Θ2
en donde n y n2 corresponden a los índices refracción de dos medios separados por una superficie S. Los rayos de luz que atraviesen ios dos medios se refractarán en la superficie, variando su dirección dependiendo del cociente entre Sos índices de refracción ni y n2. En este caso n1=n2, ya que la colisión siempre ocurre en el mismo medio, por lo cual. where n and n2 correspond to the refractive indices of two means separated by an S surface. The rays of light passing through the two means will be refracted on the surface, varying their direction depending on the ratio between Sos refractive indexes ni and n2. In this case n1 = n2, since the collision always occurs in the same medium, therefore.
Θ incidencia = Θ refractado; Este caso se conoce como Reflexión Interna Tote! Θ incidence = Θ refracted; This case is known as Internal Reflection Tote!
La figura siguiente muestra el esquema de colisión del agua con el eje de! rotor. El ángulo α corresponde a ia inclinación del eje del rotor respecto at flujo de agua. Aplicando Sneii se obtiene que el ángulo a de incidencia es igual al de rebote. The following figure shows the water collision scheme with the axis of! rotor. The angle α corresponds to the inclination of the rotor shaft with respect to the water flow. Applying Sneii it is obtained that the angle of incidence is equal to that of rebound.
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
Debido a ta conservación def momentum y a que el rotor no se mueve la velocidad final del agua después de ia colisión es igual a la velocidad inicial del agua: Due to the conservation of the momentum and because the rotor does not move the final water velocity after the collision is equal to the initial water velocity:
V fluido i = V fluido f β V fluido. V fluid i = V fluid f β V fluid.
La velocidad del fluido en el eje del rotor será la componente que sigue !a misma dirección de su eje; Vfiuido fx aludiendo a que es la componente x de la velocidad del fluido.  The speed of the fluid in the rotor shaft will be the component that follows the same direction of its axis; Widow fx referring to the x component of the fluid velocity.
20 Donde, twenty Where,
V fluido (rotor) = V fluido íx  V fluid (rotor) = V fluid x
V fluido (rotor) - [ eos (ángulo RAD)* V fluido)]; a continuación hay un ejemplo: V fluid (rotor) - [eos (RAD angle) * V fluid)]; Below is an example:
Figure imgf000013_0001
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Tal como se señaló anteriormente el principal objetivo de esta invención es maximizar la extracción de !a energía cinética de flujos muttidireccionaies y ios valores de esta tabla obtenidos a partir de la Ley de Sneí!, demuestran que con una estructura mecánica que tenga una distribución circular de los rotores, ta! como la de esta invención, esto es perfectamente factible. Ei segundo objetivo de esta invención es mejorar sustancialmente ia eficiencia con que se utiliza la energía cinética extraída; a continuación se explica la forma en que la presente invención alcanza este objetivo  As noted above, the main objective of this invention is to maximize the extraction of kinetic energy from mutual flows and the values of this table obtained from the Law of Snei! Demonstrate that with a mechanical structure that has a circular distribution of the rotors, ta! Like that of this invention, this is perfectly feasible. The second objective of this invention is to substantially improve the efficiency with which the extracted kinetic energy is used; The way in which the present invention achieves this objective is explained below.
En la figura 4 es posible apreciar que hay tres rotores (121-1), (121-2) y (121-5) que están capturando energía cinética y convirtíéndoia en energía mecánica. Además a través de la Ley de Snell se puede concluir que ia velocidad de giro y por ende de la potencia de ios rotores (121) diferirá entre ellos, lo que se deriva del hecho que ios ángulos de incidencia de ios flujos de fluido con respecto a los ejes de los rotores son diferentes. En definitiva el problema se reduce entonces a encontrar ia forma dé transmitir ia energía proveniente de estas 3 fuentes; rotores (121) a! eje principal (8). In Figure 4 it is possible to appreciate that there are three rotors (121-1), (121-2) and (121-5) that are capturing kinetic energy and converting it into mechanical energy. Furthermore, through Snell's Law it can be concluded that the speed of rotation and therefore of the power of the rotors (121) will differ between them, which is derived from the fact that the angles of incidence of the fluid flows with respect to to the shafts of the rotors are different. In short, the problem is then reduced to finding a way to transmit energy from these 3 sources; rotors (121) a! main shaft (8).
La presente invención logra este objetivo mediante ia incorporación de cinco cajas de cambio montadas con sus respectivos selectores de cambio (17) en cada uno de ios cinco semiejes de entrada (12) relacionados con sus respectivos semiejes de salida (11) y rotores (121) y con un microconfroiador principal más cinco microcontroladores; uno para cada selector de cambios(17). The present invention achieves this objective by incorporating five gearboxes mounted with their respective gear selectors (17) in each of the five input half shafts (12) related to their respective output half shafts (11) and rotors (121 ) and with a main microconfroiador plus five microcontrollers; one for each change selector (17).
Para efectos de la operación del Sistema un microcontrolador principal lee las velocidades de rotación de cada uno de los semiejes de salida (11), relacionados con los cinco rotores (121), las compara y determina cual es la mayor, luego le ordeña a los microcontroladores que administran la parte operativa de cada uno de Sos selectores de cambios (17) , para que hagan ei cambio correspondiente en su respectivas cajas ( 16 ), de manera tai que todos los semiejes de entrada (12) y sus respectivos piñones (13) giren a ta misma velocidad angular. El resultado es que él torque de cada uno de los piñones se sume al momento de hacer girar el eje principal. For the purposes of the operation of the System, a main microcontroller reads the rotation speeds of each of the output half shafts (11), related to the five rotors (121), compares them and determines which is the largest, then milks the microcontrollers that manage the operative part of each of the Sos change selectors (17), so that they make the corresponding change in their respective boxes (16), so that all the input half shafts (12) and their respective pinions (13 ) turn at the same angular speed. The result is that the torque of each of the pinions is added when the main shaft is rotated.
En ia Figura 2 se presenta el diseño de una caja de cambio mecánica de seis velocidades y con engranajes helicoidales que cumple con los requerimientos de esta invención y que permite facilitar ia comprensió de su funcionamiento, sin embargo solo es un ejemplo ya que podrían usarse otras cajas mecánicas o automáticas e incluso transmisiones variables continuas. Figure 2 shows the design of a six-speed mechanical gearbox with helical gears that complies with the requirements of this invention and that facilitates the understanding of its operation, however it is only an example since others could be used mechanical or automatic boxes and even continuous variable transmissions.
21 Ef eje primario A, que recibe e! movimiento de! motor consta de seis engranajes; desde ei 1A hasta 6A que tienen 25, 30, 35, 40, 45 y 50 dientes respectivamente. Se han supuesto velocidades de entrada a ía caja de 400, 800, 800 y 1000 R.P. . y relaciones de transmisión de 0,293; 0,513; 0,737; 0,948; 1 ,171 y 1 ,5, para 1a a 6a respectivamente. Por otra parte; twenty-one Ef primary axis A, which receives e! movement of! engine consists of six gears; from 1A to 6A that have 25, 30, 35, 40, 45 and 50 teeth respectively. Input speeds to the box of 400, 800, 800 and 1000 RP have been assumed. and transmission ratios of 0.293; 0.513; 0.737; 0.948; 1, 171 and 1, 5 to 1 to 6 respectively. On the other hand;
Rt = relación de transmisión = Np/Ng = Vg Vp donde, Rt = transmission ratio = Np / Ng = Vg Vp where,
Np= N° de dientes dei piñón y Ng= ei N° de dientes de! engranaje. Np = No. of teeth of the pinion and Ng = ei No. of teeth of! gear.
Vp = Velocidad dei piñón y Vg ^Velocidad deí engranaje Vp = Pinion speed and Vg ^ Gear speed
A partir de estas ecuaciones se determinó eí N° de dientes óptimo para los engranajes deí eje secundario B, así como fas relaciones de transmisión reales y las velocidades de salida para todos sus engranajes, a las distintas velocidades de entrada. From these equations, the optimum tooth number for the gears of the secondary axis B was determined, as well as the actual transmission ratios and the output speeds for all its gears, at the different input speeds.
La dimensión de ios dientes se hizo utilizando una planilla de cálculo, con las siguientes consideraciones; los ángulos de presión y de hélice seleccionados son de 20 0 y 23 0 respectivamente, el valor a considerar para el módulo es de 3 y la distancia entre ios ejes primarios y secundarios debe ser siempre igual. Además se utilizaron tes formulas existentes para determinar las medidas de los dientes helicoidales tales como el diámetro primitivo, el adendo, el dedendo y otros. The dimension of the teeth was made using a spreadsheet, with the following considerations; the selected pressure and propeller angles are 20 0 and 23 0 respectively, the value to be considered for the module is 3 and the distance between the primary and secondary axes must always be the same. In addition, existing formulas were used to determine the measurements of the helical teeth such as the primitive diameter, the adendo, the toe and others.
En la Figura 2 y en especial en la Figura 5 se muestra detalle de un de un selector de cambios hidráulico (17) con el que cuenta esta invención y que consta de tres cilindros (2 0), a través de cada uno de ios chales se contraían dos cambias (1 y 2; 3 y 4 y 5 y 8); donde cada cilindro (210) tiene dos cámaras y una división central que las separa (214), dos émbolos (213) y dos vástagos (2 1). En la división central de cada cilindro hay una bomba bidireccionaí (2 7) y una válvula con que se regula el llenado de tas cámaras (218) y además un sensor de contacto en la camisa del mismo (216), Figure 2 and especially in Figure 5 shows a detail of one of a hydraulic gear selector (17) that this invention has and that consists of three cylinders (2 0), through each of the shawls two changes were contracted (1 and 2; 3 and 4 and 5 and 8); where each cylinder (210) has two chambers and a central division that separates them (214), two pistons (213) and two rods (2 1). In the central division of each cylinder there is a bidirectional pump (2 7) and a valve that regulates the filling of these chambers (218) and also a contact sensor in the jacket of the same (216),
En esta Figura se puede ver que el selector (17) y la caja de cambio (16) están en primera velocidad para fo cual el émbolo y el vástago inferior se deslizaron por completo hacía abajo (causado por el desplazamiento del liquido hidráulico que hizo ía bomba y por ei accionar de la válvula), arrastrando la varilla y el sincronizador correspondiente en la caja de cambio. Eí sistema de automatización detectó esta operación, cambio efectuado a la primera velocidad, a través deí sensor de contacto. In this Figure it can be seen that the selector (17) and the gearbox (16) are at first speed so that the piston and the lower rod slid completely down (caused by the displacement of the hydraulic fluid that made it pump and by operating the valve), dragging the rod and the corresponding synchronizer in the gearbox. The automation system detected this operation, a change made at the first speed, through the contact sensor.
Ei componente electromecánico contempla un motor de arranque (22), que se usa para vencer la resistencia inicial del eje principal (8) previniendo daños por exceso dé torque. Este componente esté asociado a! eléctrico a través de un sensor se velocidad de rotación en ei semieje de salida ( ), que forma parte de un circuito eléctrico y de un motor de arranque (22) que se puede ver en la Figura 3. Cuando la energía cinética mueve uno o más rotores (121) el circuito eléctrico da la partida ai motor de arranque instantes antes que eí eje secundario (7) y el piñón ( 3) aumenten el torque sobre el eje principal (8) , de rotación, de manera de prevenir daños al por exceso de torque . La excepción fa constituye el hecho que el eje principa! (8) ya este en movimiento por una acción anterior, en cuyo caso el circuito eléctrico que además cuenta con un sensor de movimiento montado en ei mismo (8) inhibe !a partida. The electromechanical component includes a starter motor (22), which is used to overcome the initial resistance of the main shaft (8) preventing damage due to excess torque. This component is associated with! Through a sensor, the rotational speed of the output shaft (), which is part of an electrical circuit and a starter motor (22), can be seen in Figure 3. When the kinetic energy moves one or more more rotors (121) the electrical circuit starts the starter motor moments before the secondary axis (7) and the pinion (3) increase the torque on the main axis (8), in order to prevent damage to the for excess torque. The exception is the fact that the main axis! (8) is already in motion due to a previous action, in which case the electrical circuit that also has a motion sensor mounted on it (8) inhibits the game.
Eí componente electromecánico comprende además un engranaje de acopie asociado ai motor de arranque (22) que se conecta al eje principal a través de un engranaje recto (10) montado sobre el eje principal (8). The electromechanical component further comprises a coupling gear associated with the starter motor (22) that is connected to the main shaft through a straight gear (10) mounted on the main shaft (8).
El componente electromecánico se completa con una batería (23) para acu ular energía y darle la partida ai motor de arranque y/o para producir electricidad hacia el exterior dei sistema, un generado (24) que se relaciona con el eje principal (8) a través de un polea menor (25) acoplada ai generador (24) una polea mayor (26) acoplada ai eje principa! (8) y donde ambas poleas están conectadas por una correa de transmisión (27), The electromechanical component is completed with a battery (23) to accumulate energy and start the starter motor and / or to produce electricity outside the system, a generator (24) that relates to the main axis (8) through a smaller pulley (25) coupled to the generator (24) a larger pulley (26) coupled to the main shaft! (8) and where both pulleys are connected by a drive belt (27),
Et componente eléctrico incíuye ocho circuitos; aunque tai como se mencionó podrían ser uno solo o más dependiendo de la ubicación de las fuentes de energía eléctrica que a su vez depende de! diseño de ia turbina que estaría asociada a la presente invención; ios circuitos son los siguientes: a) U microcontrolador principal que tiene por función leer ia velocidad de rotación de los semiejes de salida (11) a través de los sensores de rotación (20) para determinar ta mayor de éstas, y ordenarle a los microcontroladores de cada selector de velocidad (17) para hacer los cambios correspondientes en ia caja (16). Físicamente este circuito se ubica en ias cajas y tableros (6) que están próximos al eje principal (8) y comprende cinco sensores de velocidad de rotación (20). b) Cinco microcontroladores a nivel de selector de cambios (17) que tienen cómo función recibir una orden del microcontrolador principal y realizar las operaciones que se requieran; bombas (217) y en válvulas (218), para hacer los cambios de velocidad en ia caja (16) y así lograr que las velocidades de rotación de los semiejes de entrada (12), correspondientes a ios rotores activos (121) se igualen independiente de ias velocidades de giro que existan a nivel de rotores (121). c) Un circuito eléctrico relacionado con la partida dei motor de arranque (22) que consta de cinco sensores de rotación (21); montados en cada uno de ios semiejes de salida (11) y en el eje principal . El objetivo dei circuito es sincronizar la partida del motor de arranque entre tos cinco ejes secundarios (7) de manera de prevenir daños en ios mismos por exceso de torque. Físicamente este circuito se ubica en las cajas y tableros (8) que están próximos a la base de! eje principal (8). d) Un circuito eléctrico relacionado con el sistema de control de torque que consta de cinco sensores de torque (19) y un control de servomotores cuya función es regular la admisión de ios rotores {121 } o de las palas de tos mismos según sea el caso, para disminuir la entrada de fluidos y prevenir así ios daños en los ejes por exceso de torque. Los sensores están ubicados en ios semiejes de salida (11) y ei circuito eléctrico se ubica en las cajas y tableros (6) que están próximos a ta base del eje principal (8). The electrical component includes eight circuits; although, as mentioned, they could be one or more depending on the location of the electric power sources that in turn depends on! turbine design that would be associated with the present invention; The circuits are the following: a) A main microcontroller whose function is to read the rotation speed of the output half shafts (11) through the rotation sensors (20) to determine the greater of these, and order the microcontrollers of each speed selector (17) to make the corresponding changes in the box (16). Physically this circuit is located in the boxes and boards (6) that are close to the main axis (8) and comprises five rotation speed sensors (20). b) Five microcontrollers at the level of the change selector (17) whose function is to receive an order from the main microcontroller and perform the required operations; pumps (217) and valves (218), to make the speed changes in the box (16) and thus ensure that the rotation speeds of the input half shafts (12), corresponding to the active rotors (121) are equalized independent of the rotational speeds that exist at the rotor level (121). c) An electrical circuit related to the starting of the starter motor (22) consisting of five rotation sensors (21); mounted on each of the output half shafts (11) and on the main shaft. The objective of the circuit is to synchronize the starter motor starting between the five secondary axes (7) in order to prevent damage to them due to excess torque. Physically this circuit is located in the boxes and boards (8) that are close to the base of! main shaft (8). d) An electrical circuit related to the torque control system consisting of five torque sensors (19) and a servo motor control whose function is to regulate the admission of the rotors {121} or of the cough blades themselves according to the case, to reduce the entry of fluids and thus prevent damage to the axles due to excess torque. The sensors are located in the output half shafts (11) and the electrical circuit is located in the boxes and boards (6) that are close to the base of the main shaft (8).
Ei componente de control de torque está compuesto por cinco servomotores (132); uno por cada rotor (121), como se puede observar en ia Figura 4 y un control de servomotores ubicado en ias cajas y tableros (6) próximos a la base del eje principa!, The torque control component consists of five servomotors (132); one for each rotor (121), as can be seen in Figure 4 and a servo motor control located in the boxes and boards (6) near the base of the main shaft!
El funcionamiento y las relaciones que hay entre ios distintos componentes que forman parte del Sistema de Transmisión Mecánico consta de los cuatro componentes antes descritos, es decir, un componente mecánico, uno electromecánico, uno etéctríco y uno de control de exceso de torque. Las interconexiones entre ellos son: The operation and the relationships between the various components that are part of the Mechanical Transmission System consists of the four components described above, that is, a mechanical component, an electromechanical one, an electrical component and one for controlling excess torque. The interconnections between them are:
Entre e! componente mecánico y el electromecánico: Se da por la transmisión mecánica vía eje principal (B), ei engranajes recto (10) y el motor de arranque (22). Enter e! mechanical and electromechanical component: It is given by mechanical transmission via main shaft (B), straight gears (10) and starter motor (22).
Entre el componente mecánico y e! eléctrico: A través de ios sensores de velocidad de rotación (20) y (21) en fundón de ios rotores (121) y por el motor de arranque (22). Between the mechanical component and e! Electrical: Through the rotational speed sensors (20) and (21) in the rotor rotor (121) and by the starter motor (22).
Entre el componente mecánico y de control de torque. A través del eje principal (8), los ejes secundarios (7), ios sensores de torque (19), el control de servomotores y los servomotores ( 32). Between the mechanical and torque control component. Through the main axis (8), the secondary axes (7), the torque sensors (19), the servo motor control and the servo motors (32).
Entre el componente electromecánico y el eléctrico: A través de los motores de arranque (22), ei generador (24), ia batería (23) y el cableado. Between the electromechanical and electrical components: Through the starter motors (22), the generator (24), the battery (23) and the wiring.
Entre el componente eléctrico y ei control de torque: A través de tos sensores de torque (19), ei control de servomotores y los servomotores (132). Between the electrical component and the torque control: Through the torque sensors (19), the servomotor control and the servomotors (132).

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Sistema de transmisión mecánico para una turbina de flujos de fluido; muitidireccionaies , generadora de electricidad que suple ía restricción de unidireccionalidad en relación ai sentido del flujo, el cual comprende un componente mecánico, un componente electromecánico, un componente eléctrico y un componente de control de torque; en donde el componente mecánico tiene un eje principa! de rotación (8) que está asociado a un generador eléctrico y en donde eí giro de dicho eje príncipai (8) es causado por la acción de dos o más rotores (121) que van montados en el extremo exterior de ejes secundarios (7), que en su extremo interior tienen piñones (13) que se acopian a un engranaje central (9) , que está unido al extremo superior del eje principal (8) ; donde las líneas correspondientes a los ejes de simetría de ios ejes secundarios (7) y de ios ejes de los rotores (121) son coincidentes y donde además la proyección de dichas líneas converge en forma perpendicular a ia línea de simetría del eje principal (8), donde dichas líneas de simetría están a igual distancia angular entre ellas y ubicadas en un mismo piano horizontal, que a su vez es perpendicular ai eje príncipai (8) y en donde cada uno de Sos ejes secundarios (7) está compuesto de dos semiejes; uno de salida (11) y el otro de entrada (12), separados por un embrague cónico y alineados entre sí, donde el semieje de salida ( 1) que es la parte del eje secundario en cuyo extremo exterior va montado el rotor (121) , se desplaza longitudinalmente por dentro de un tubo estriado a presión (124) y arrastra un émbolo (126) que va montado sobre este semieje de salid (1 ) y que presiona un resorte (127) y ai aire de una cámara de aire (128), donde ambos están ubicados en el extremo interior de! tubo y que regulan el avance del émbolo (126), de manera que cuando el fluido ejerza la fuerza suficiente sobre los rotores (121), el semieje de salida (11) empuja al émbolo (126) , que esta atornillado al macho del embrague cónico (120) y lo une con la hembra de! embrague cónico (18) ; en donde eí semieje de saiida (11) tiene en su extremo exterior un sensor de velocidad de rotación (21) que detecta el movimiento y le envía un impulso eléctrico a un motor de arranque (22) para que éste que está asociado a! eje principal (8) provoque su rotación y en donde el semieje de salida tiene un segundo sensor de rotación conectado con un microcontroiador; en donde el semieje de entrada (12) que comienza en su extremo exterior en la hembra del embrague cónico (18) y que termina en un piñón (13) que se asocia a cada rotor (121) y que se acopla a un engranaje central (9) que unido al eje principal (8) y que es perpendicular a! eje de simetría del mismo (8) y en donde eí semieje de entrada (12) tiene montada una caja de cambio mecánica ( 6), junto a su respectivo selector de velocidades ( 7), lo que permite hacer trabajar simultáneamente y a la misma velocidad de rotación de los semiejes de entrada (11), asociados a dos o más rotores (121). 1.- Mechanical transmission system for a fluid flow turbine; multidirectional, electricity generator that supplements the unidirectional restriction in relation to the direction of flow, which includes a mechanical component, an electromechanical component, an electrical component and a torque control component; where the mechanical component has a main axis! of rotation (8) that is associated with an electric generator and where the rotation of said main shaft (8) is caused by the action of two or more rotors (121) that are mounted on the outer end of secondary shafts (7) , which at their inner end have pinions (13) that are attached to a central gear (9), which is attached to the upper end of the main shaft (8); where the lines corresponding to the axes of symmetry of the secondary axes (7) and the axes of the rotors (121) are coincident and where in addition the projection of said lines converges perpendicular to the line of symmetry of the main axis (8 ), where said lines of symmetry are at equal angular distance between them and located on the same horizontal plane, which in turn is perpendicular to the main axis (8) and where each of the secondary axes (7) is composed of two half shafts; one output (11) and the other input (12), separated by a conical clutch and aligned with each other, where the output semishaft (1) which is the part of the secondary shaft on whose outer end the rotor (121) is mounted ), moves longitudinally inside a pressure fluted tube (124) and drags a piston (126) that is mounted on this output semi-axis (1) and that presses a spring (127) and air from an air chamber (128), where both are located at the inner end of! tube and that regulate the advance of the piston (126), so that when the fluid exerts sufficient force on the rotors (121), the output semishaft (11) pushes the piston (126), which is screwed to the clutch male conical (120) and joins it with the female of! conical clutch (18) ; where the axle shaft (11) has at its outer end a rotation speed sensor (21) that detects the movement and sends an electrical impulse to a starter motor (22) so that it, which is associated with it! main shaft (8) causes its rotation and where the output semishaft has a second rotation sensor connected to a microcontroller; where the input semishaft (12) that begins at its outer end in the female of the conical clutch (18) and that ends in a pinion (13) that is associated with each rotor (121) and that is coupled to a central gear (9) which is attached to the main axis (8) and which is perpendicular to! axis of symmetry of the same (8) and where the input semishaft (12) has a mechanical gearbox (6) mounted, together with its respective speed selector (7), which allows it to work simultaneously and at the same speed of rotation of the input semi-shafts (11), associated with two or more rotors (121).
2.- Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos multídireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dicho semieje de entrada ( 2) que está separado de dicho semieje de salida (11) por un embrague cónico posee en su extremo interno un engranaje cónico recto (13) que se acopia a un engranaje central (9) también cónico recio y en el extremo opuesto presenta ia parte hembra de un embrague cónico (18) que posee una cavidad de forma tronco cónica. 2.- Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED in that said input semishaft (2) which is separated from said output semishaft (11) by a conical clutch has in its internal end a straight conical gear (13) that is coupled to a central gear (9) also a strong conical and at the opposite end it presents the female part of a conical clutch (18) that has a truncated conical cavity.
3,~ Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos muitidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque los engranajes cónicos rectos (13} que están montados en el extremo interno de los semieje de entrada (12) siempre están acoplados al engranaje centra! (9) y asociados por esta vía al eje principal (8). 3,~ Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because the straight bevel gears (13} that are mounted on the internal end of the input semi-shaft (12) are always coupled to the central gear (9) and associated in this way to the main shaft (8).
4. - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos muitidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque en el semieje de entrada (12) va montada un caja de cambio (16) y su respectivo selector de velocidades (17), lo que permite igualar las velocidades de rotación de estos semiejes de entrada (12) cuando la part hembra (18) y la parte macho (120) del embrague están unidas. 4. - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because a gearbox (16) and its respective speed selector (12) are mounted on the input semishaft (12). 17), which allows the rotation speeds of these input semishafts (12) to be equalized when the female part (18) and the male part (120) of the clutch are joined.
5. - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos muitidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a la reivindicación , CARACTERIZADO porque el selector de velocidades (17) es hidráulico y posee uno o más cilindros (210), cada uno de tos cuales tiene una división central (214) en donde hay una bombas bidtrecctonaí (217) y una válvula (218) y en donde dicho cilindro tiene además un sensor de contacto (216), dos vastagos (21 ) y dos émbolos (213), que se deslizan en su interior de manera de hacer los cambios de velocidad de la caja de cambios (16) y que esta asociado a las señales de un microcontrol. 5. - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim, CHARACTERIZED because the speed selector (17) is hydraulic and has one or more cylinders (210), each of which has a central division (214) where there is a bidtrectonaí pump (217) and a valve (218) and where said cylinder also has a contact sensor (216), two rods (21) and two pistons (213), which are They slide inside in order to make the speed changes of the gearbox (16) and which is associated with the signals of a microcontrol.
8.- Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos muitidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERiZADO porque la caja de cambios comprende un eje primario un eje secundario que son paralelos y engranajes helicoidales que atenúan el ruido de la misma cuando ios semiejes de entrada (12) están girando. 8.- Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine that generates electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because the gearbox comprises a primary shaft, a secondary shaft that are parallel, and helical gears that attenuate its noise. when the input semishafts (12) are rotating.
7- Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos muiti ireccionaíes generadora de electricidad, de acuerdo a ia reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el émbolo (126) tiene la forma de un tomillo de cabeza cilindrica y en donde su cabeza tiene los contornos estriados y que calzan con ios del tubo estriado (124) para permitir su deslizamiento dentro del mismo y en donde el hilo ubicado en el otro extremo de la cabeza permite atornillarlo en un orificio con rosca ubicado en la parte posterior del macho del embrague cónico (120) 7- Mechanical transmission system for a multi-directional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because the piston (126) has the shape of a screw with a cylindrical head and where its head has striated contours and that fit with the grooved tube (124) to allow it to slide inside it and where the thread located at the other end of the head allows it to be screwed into a threaded hole located on the back of the male of the conical clutch (120)
8.- Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos muitidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a ia reivindicación 1, CARACTERIZADO porque tanto el tubo a presión (124) como el extremo interior del semieje de salida (11) tienen estrías, interiores y exteriores respectivamente, de manera que el giro de! rotor (121) se traspasa a! tubo (124), 8.- Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because both the pressure tube (124) and the inner end of the output semishaft (11) have splines, interior and exteriors respectively, so that the rotation of! rotor (121) is transferred to! tube (124),
9.- Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos muitidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el tubo estriado (124) va montado sobre rodamientos que impiden su movimiento axial (125 ). 9.- Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine that generates electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because the fluted tube (124) is mounted on bearings that prevent its axial movement (125).
10.- Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos muitidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dicho émbolo (126) está montado sobre dichos semiejes de salida (11) y se mueve axialmente dentro del tubo de presión (124), en donde dichos semiejes de salida 10.- Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED in that said piston (126) is mounted on said output semi-shafts (11) and moves axially within the pressure tube (124), where said output semi-axles
(11) también avanzan o retroceden axialmente. (11) also advance or retreat axially.
1 - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos muitidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dentro de cada tubo de presión (124) se encuentra un resorte (127) que junto a una cámara de aire (128) regulan el avance o retroceso del émbolo. 1 - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because inside each pressure tube (124) there is a spring (127) that together with an air chamber (128) ) regulate the advance or retreat of the piston.
12 - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos muitidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a ¡a reivindicación 1, CARACTERIZADO porque dicho semieje de salida (11) posee en su extremo interno el macho de un embrague cónico (120) que posee una protuberancia de forma tronco cónica que encaja en la hembra del embrague cónico (18) cuando dicho semieje de salida (1 ) se ha desplazado longitudinalmente en dirección a! eje principal. 12 - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED in that said output semishaft (11) has at its internal end the male of a conical clutch (120) that has a truncated conical protuberance that fits into the female of the conical clutch (18) when said output semishaft (1) has moved longitudinally in the direction of! principal axis.
13. - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos multidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a ía reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dicho componente electromecánico comprende un motor de arranque (22) que actúa en relación a ios sensores de velocidad de rotación (21) dei componente mecánico, donde dicho motor de arranque (22) provoca ía rotación del eje principa! (8). 13. - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED in that said electromechanical component comprises a starter motor (22) that acts in relation to the rotation speed sensors (21 ) of the mechanical component, where said starter motor (22) causes the rotation of the main shaft! (8).
14. - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos multidireccionates generadora de electricidad, de acuerdo a ía reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque e! componente electromecánico se completa con una batería (23) para acumular energía y darle partida a los motores y/o para producir electricidad hacia el exterior dei sistema ; donde un generador (24) que se relaciona al eje principal a través de una polea menor (25) acopiada a un generador y una polea mayor acopiada (26) al eje principa!; donde ambas poíeas están conectadas entre sí por una correa de transmisión (27) 14. - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because it! electromechanical component is completed with a battery (23) to accumulate energy and power the motors and/or to produce electricity to the outside of the system; where a generator (24) that is related to the main axis through a smaller pulley (25) attached to a generator and a larger pulley attached (26) to the main axis!; where both pulleys are connected to each other by a transmission belt (27)
15. - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos multidireccionates generadora de electricidad, de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el componente eléctrico comprende un conjunto de sensores conformado por un sensor de velocidad de rotación (21) en cada uno de ios semiejes de salida ( 1) y uno en el eje principal (8) todos ellos asociados con ia partida dei motor de arranque (22) y cuyo funcionamiento tiene por objeta prevenir daños en ios elementos mecánicos de! sistema sacando al eje principal (8) de la inercia estática. 15. - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because the electrical component comprises a set of sensors made up of a rotation speed sensor (21) in each of the output semishafts (1) and one in the main shaft (8), all of them associated with the departure of the starter motor (22) and whose operation is intended to prevent damage to the mechanical elements of! system removing the main axis (8) from static inertia.
16. - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos multidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a ia reivindicación 1, CARACTERIZADO porque e! componente eléctrico comprende un conjunto de sensores conformado por un sensor de velocidad de rotación (20) en cada uno de los semiejes de salida (11) todos eííos asociados con un microcontroíador principal que tiene por función la lectura de las velocidades de rotación de los semiejes de salida (11) , ta determinación de la mayor de estas velocidades y enviar la señales correspondientes los microcontroladores de ios selectores de velocidad (17), para que se igualen las velocidades de rotación de los semiejes de entrada cuyos embragues cónicos machos están unidos. 16. - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because it! The electrical component comprises a set of sensors made up of a rotation speed sensor (20) in each of the output semi-shafts (11), all of which are associated with a main microcontroller whose function is to read the rotation speeds of the semi-shafts. output (11), determining the highest of these speeds and sending the corresponding signals to the microcontrollers of the speed selectors (17), so that the rotation speeds of the input semi-shafts whose male conical clutches are joined are equalized.
17. - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos multidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a ta reivindicación 1, CARACTERIZADO porque ei componente eléctrico comprende un conjunto de cinco sensores de contacto (213) todos ellos asociados a microcontroladores de cada uno de los selectores de velocidad (17) y relacionados con la automatización de los mismos. 17. - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because the electrical component comprises a set of five contact sensors (213) all of them associated with microcontrollers of each of the speed selectors (17) and related to their automation.
18. - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos multidireccionaies generadora de electricidad, de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque ei componente eléctrico comprende un conjunto de sensores conformado por un sensor de torque (19) en cada uno de los semiejes de salida y uno en e! eje principa! (8), relacionados con el componente de control de torque del sistema y asociados a reducir la velocidad de relación del rotor (121). 18. - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because the electrical component comprises a set of sensors made up of a torque sensor (19) in each of the semi-axles of exit and one in e! main axis! (8), related to the torque control component of the system and associated with reducing the rotor speed (121).
19. - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos multidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el componente de controí de torque está compuesto por cinco servomotores (132) y un control de los servomotores, donde dichos servomotores (132) están en relación con los sensores de torque (19). 19. - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because the torque control component is composed of five servomotors (132) and a control of the servomotors, where said servomotors (132) are in relation to the torque sensors (19).
20. - Sistema de transmisión mecánico para una turbina de fluidos multidireccionales generadora de electricidad, de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el componente de control de torque está compuesto por seis servomotores (132) y un control de servomotores , donde dichos servomotores (132) están en relación con el sensor de torque (19) de cada uno de los cinco semiejes de salida (11) y con el del eje principa! (8); donde dichos servomotores (132) regulan eí torque de los ejes secundarios (7) correspondientes a cada uno de los rotores (121) y dei eje principal (8), en función a la información entregada por los sensores de torque (19) a! control de servomotores. 20. - Mechanical transmission system for a multidirectional fluid turbine generating electricity, according to claim 1, CHARACTERIZED because the torque control component is composed of six servomotors (132) and a servomotor control, where said servomotors ( 132) are in relation to the torque sensor (19) of each of the five output semi-shafts (11) and with that of the main shaft! (8); where said servomotors (132) regulate the torque of the secondary axles (7) corresponding to each of the rotors (121) and the main axis (8), based on the information delivered by the torque sensors (19) a! servomotor control.
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