Dispositivo de bombeo.

Un dispositivo (100, 176, 182, 200) de bombeo impulsado por olas,

para la ubicación en una masa de agua, el dispositivo de bombeo que comprende:

un cilindro (102) sumergible para ser anclado al lecho (108) de la masa de agua, el cilindro que define un orificio (116);

un flotador (114) bajo el agua que actúa sobre el cilindro, el flotador bajo el agua está dispuesto para empujar el cilindro en una orientación vertical en el agua;

un flotador (126) de superficie dispuesto para flotar en, o lo suficientemente cerca de la superficie de la masa de agua en uso para moverse hacia arriba y hacia abajo en la masa de agua de acuerdo con el movimiento de las olas y el movimiento de las mareas; y

un elemento (118) alargado que depende del flotador de superficie, el elemento alargado que se extiende telescópicamente dentro en el orificio del cilindro sumergible para definir una cámara (148) de bombeo dentro del cilindro; en donde:

el volumen de la cámara de bombeo varía con el movimiento de las olas en un ciclo de bombeo para extraer el fluido en la cámara de bombeo en un recorrido ascendente del elemento alargado y para bombear el fluido fuera de la cámara de bombeo en un recorrido descendente del elemento alargado;

la longitud de la cámara de bombeo varía con el movimiento de las mareas para ajustarse a los cambios en la profundidad de las mareas extendiendo o retrayendo el elemento alargado con respecto al cilindro mientras que los ciclos de bombeo eficaces siguen a través de un rango de marea sin necesidad de mover el cilindro con respecto al lecho de la masa de agua;

y

en la medida que el elemento alargado esté retraído en el orificio del cilindro, el elemento alargado ocupa una mayor parte del área de la sección transversal del orificio.

Dispositivo de bombeo Campo técnico

La presente invención se refiere a dispositivos de bombeo impulsados por olas. Más específicamente, la presente Invención se refiere a un dispositivo de bombeo para el uso en aguas de marea.

Antecedentes

Los dispositivos de bombeo impulsados por olas son conocidos. Por lo general, estos dispositivos incluyen una bomba que es accionada por el desplazamiento vertical de un flotador situado en la superficie de una masa de agua, por ejemplo en la superficie del mar. Los dispositivos de bombeo impulsados por olas pueden ser utilizados para bombear agua a través de turbinas para generar energía hidroeléctrica, o pueden ser utilizados para bombear agua a un depósito en tierra donde se almacena para su uso posterior, por ejemplo para generar energía hidroeléctrica en funcionamiento.

Un ejemplo de un dispositivo de bombeo conocido se describe en la patente concedida del solicitante GB 2453670 B, y se muestra en el presente documento en la figura 1. Haciendo referencia a la Figura 1, el dispositivo de bombeo conocido incluye una bomba soportada sobre una plataforma 30 sumergida. La plataforma 30 está acoplada al fondo 31 marino, por una cadena 28, y se apoya en posición vertical en el agua por un flotador 21 bajo el agua. La bomba incluye un pistón 12 dispuesto para el movimiento recíproco dentro de un cilindro 9. Un elemento 5 de conexión, conecta el pistón 12 a un flotador 2 ponderado dispuesto en la superficie del mar.

En uso, el flotador 2 ponderado aumenta con el aumento de la altura de las olas y cae por gravedad a medida que pasa la ola. Este desplazamiento vertical del flotador 2 ponderado con las olas pasando, impulsa el movimiento reciprocante del pistón 12 y el elemento 5 de conexión dentro del cilindro 9. La bomba es de doble efecto y funciona de la siguiente manera: en un recorrido ascendente del pistón 12, el agua se introduce en el cilindro 9 a través de una válvula 14 de entrada y al mismo tiempo el agua es expulsada del cilindro 9 a través de una válvula 8 de salida a través de un colector 10; a la inversa, en un recorrido descendente del pistón 12, el agua se introduce en el cilindro 9 a través de una válvula 7 de entrada y simultáneamente el agua es expulsada del cilindro 9 a través de una válvula 13 de salida, a través del colector 10.

La plataforma 30 se puede subir o bajar en el agua para ajustar la altura de la bomba, según sea conveniente por las diversas condiciones de la marea. Con este fin, la plataforma 30 incluye una columna 22 llena de aire, que es móvil en relación con un cilindro 23 sumergido en el agua. A medida que el nivel del agua sube en la masa de agua, por ejemplo, con una marea creciente, el flotador 2 ponderado también sube y eleva el elemento 5 de conexión con respecto al cilindro 9. Una vez que el elemento 5 de conexión alcanza su máxima extensión del cilindro 9, continuando el recorrido ascendente del flotador 2 ponderado con la marea creciente hace que la columna 22 llena de aire se extienda en relación con el cilindro 23 sumergido.

En su base, el cilindro 23 sumergido incluye una válvula 25 de entrada de alivio de succión y una válvula 26 de salida de alivio de presión. Como la columna 22 de llena de aire se extiende con el aumento de las mareas, el agua se extrae a través de la válvula 25 de entrada de alivio de succión en una cámara entre la columna 22 y el cilindro 23. A la Inversa, para permitir que la columna 22 se retraiga con la caída de las mareas para bajar la altura de la bomba, el agua es expulsada de la cámara a través de la válvula 26 de salida de alivio de presión. La válvula 25 de entrada de alivio de succión y la válvula 26 de alivio de presión se fijan para proporcionar un bloqueo hidráulico para sostener la columna 22, en una posición que permite que la bomba 9 opere dentro de su recorrido normal.

El ajuste de la altura de la bomba en el agua es importante porque asegura que la bomba esté a la altura correcta para operar normalmente, i.e., el flotador 2 ponderado se puede mover hacia arriba y hacia abajo, y asegura que los componentes del dispositivo de bombeo estén protegidos de cargas y fuerzas extremas. Por ejemplo, si la altura de la bomba fuera fija, entonces en las mareas altas la bomba estaría colocada demasiado baja en el agua. Esto daría lugar a que la posición de equilibrio del flotador 2 ponderado este demasiado lejos de la bomba, lo que impediría al pistón 12 operar en un recorrido ascendente completo.

En las mareas altas, si la posición de equilibrio del flotador 2 ponderado está demasiado lejos de la bomba, el elemento 5 de conexión se extendería significativamente de la bomba durante largos períodos de tiempo. En esta posición extendida, el elemento 5 de conexión no estaría protegido por el cilindro 9, y estaría expuesto a fuerzas laterales graves debido al movimiento de las olas en el agua. El elemento 5 de conexión está hecho de metal y tiene un diámetro pequeño en comparación con el diámetro interno del cilindro 9. El elemento 5 de conexión, se extiende a través de la cámara de bombeo, y por lo tanto se requiere un diámetro pequeño con el fin de maximizar la capacidad de bombeo del dispositivo en

recorrido de bombeo ascendente. Como resultado de su pequeño diámetro, el elemento 5 de conexión podría doblarse o ceder bajo fuerzas laterales si se extiende desde el cilindro 9, durante largos períodos. En consecuencia, es necesario disponer de una plataforma ajustable en altura, para evitar que el elemento 5 de conexión se extienda desde el cilindro 9, durante largos períodos.

Aunque el sistema descrito anteriormente con referencia a la figura 1, funciona bien, la presente invención tiene como objetivo proporcionar un dispositivo de bombeo alternativo de construcción simplificada.

Resumen de la invención

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo de bombeo impulsado por olas para ubicación en una masa de agua, el dispositivo de bombeo que comprende: un cilindro sumergible que será anclado al lecho de la masa de agua, el cilindro que define un orificio; un flotador bajo el agua que actúa sobre el cilindro, el flotador bajo el agua estando dispuesto para empujar el cilindro en una orientación vertical en el agua; un flotador de superficie dispuesto para flotar, o lo suficientemente cerca de la superficie de la masa de agua en uso para moverse hacia arriba y hacia abajo en la masa de agua de acuerdo con el movimiento de las olas y el movimiento de las mareas; y un elemento alargado dependiendo del flotador de superficie, el elemento alargado que se extiende telescópicamente en el orificio del cilindro sumergible para definir una cámara de bombeo dentro del cilindro; en el que: el volumen de la cámara de bombeo varía con el movimiento de las olas en un ciclo de bombeo para extraer el fluido en la cámara de bombeo en un recorrido ascendente del elemento alargado y bombear el fiuido fuera de la cámara de bombeo en un recorrido descendente del elemento alargado; la longitud de la cámara de bombeo varía con el movimiento de las mareas para ajustar a los cambios en la profundidad de las mareas mediante la extensión o retracción del elemento alargado con respecto al cilindro mientras que los ciclos de bombeo eficaces siguen a través de un rango de marea sin necesidad de mover el cilindro con respecto al lecho de la masa de agua; y en la medida que el elemento alargado se retrae en el orificio del cilindro, el elemento alargado ocupa una mayor parte del área de la sección transversal del orificio.

La presente invención es más simple, más barata y más eficaz que los sistemas de la técnica anterior. El ahorro de costes es al menos en parte atrlbulble a la utilización de un menor número de partes en comparación con los sistemas conocidos. Por ejemplo, la presente Invención no requiere una plataforma separada ajustable en altura y válvulas asociadas para subir y bajar el cilindro en el agua para acomodar las variaciones de marea. En cambio, la presente invención se extiende o retrae el elemento alargado telescópicamente con respecto al cilindro para compensar los cambios de las mareas. En las mareas altas, el elemento alargado se extenderá significativamente desde el cilindro, mientras que en marea baja el elemento alargado se retraerá principalmente dentro del cilindro.

El elemento alargado es significativamente mayor que los correspondientes elementos alargados (o bielas) de los sistemas conocidos. En contraste con los sistemas de la técnica anterior, el elemento alargado de la presente invención tiene un diámetro grande y ocupa la mayor parte del área de la sección transversal del orificio donde se retrae dentro del cilindro.

El elemento... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (100, 176, 182, 200) de bombeo impulsado por olas, para la ubicación en una masa de agua, el dispositivo de bombeo que comprende:

un cilindro (102) sumergible para ser anclado al lecho (108) de la masa de agua, el cilindro que define un orificio (116);

un fiotador (114) bajo el agua que actúa sobre el cilindro, el flotador bajo el agua está dispuesto para empujar el cilindro en una orientación vertical en el agua;

un flotador (126) de superficie dispuesto para flotar en, o lo suficientemente cerca de la superficie de la masa de agua en uso para moverse hacia arriba y hacia abajo en la masa de agua de acuerdo con el movimiento de las olas y el movimiento de las mareas; y

un elemento (118) alargado que depende del flotador de superficie, el elemento alargado que se extiende telescópicamente dentro en el orificio del cilindro sumergible para definir una cámara (148) de bombeo dentro del cilindro; en donde:

el volumen de la cámara de bombeo varía con el movimiento de las olas en un ciclo de bombeo para extraer el fluido en la cámara de bombeo en un recorrido ascendente del elemento alargado y para bombear el fluido fuera de la cámara de bombeo en un recorrido descendente del elemento alargado;

la longitud de la cámara de bombeo varía con el movimiento de las mareas para ajustarse a los cambios en la profundidad de las mareas extendiendo o retrayendo el elemento alargado con respecto al cilindro mientras que los ciclos de bombeo eficaces siguen a través de un rango de marea sin necesidad de mover el cilindro con respecto al lecho de la masa de agua;

y

en la medida que el elemento alargado esté retraído en el orificio del cilindro, el elemento alargado ocupa una mayor parte

del área de la sección transversal del orificio.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el dispositivo está configurado de tal manera que el recorrido descendente del elemento (118) alargado es el recorrido de trabajo principal o único.

3. El dispositivo de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende además una entrada (140) en una región (132) de extremo inferior del cilindro (102), la entrada que comunica con la cámara (148) de bombeo y que está configurada para dejar el fluido en la cámara de bombeo en un recorrido ascendente del elemento (118) alargado.

4. El dispositivo de cualquier reivindicación precedente, en el que el elemento (118) alargado, tiene una cavidad (178) interna que contiene lastre.

5. El dispositivo de cualquier reivindicación precedente, en el que una reglón (166) de espacio libre se define entre el cilindro (102) y el elemento (118) alargado dentro del orificio (116), la reglón de espacio libre que tiene una anchura que es menor de 2% del diámetro del elemento alargado.

6. El dispositivo de la reivindicación 5, en el que el elemento (118) alargado es un ajuste deslizante dentro del orificio (116).

7. El dispositivo de la reivindicación 6, en el que los cojinetes (162, 164) se proporcionan dentro de la región (166) de espacio libre.

8. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que el dispositivo está configurado de tal manera que, en uso, vida vegetal o algas se acumulan en la reglón (166) de espacio libre para lubricar el movimiento del elemento (118) alargado dentro del cilindro (102).

9. El dispositivo de la reivindicación 8, en el que un raspador se proporciona en una entrada a la región (166) de espacio libre para eliminar un exceso de espesor de la vida vegetal durante el movimiento del elemento (118) alargado dentro del cilindro (102).

10. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, en el que el dispositivo está configurado de tal manera que, en uso, una película de agua en la reglón (166) de espacio libre, lubrica el movimiento del elemento (118) alargado dentro del cilindro (102).

11. El dispositivo de cualquier reivindicación precedente, en el que el cilindro (102) incluye un único punto de anclaje al cual una correa (110) de sujeción se puede unir para anclar el cilindro al lecho (108) de la masa de agua.

12. El dispositivo de cualquier reivindicación precedente, en el que el elemento (118) alargado tiene un diámetro que es al menos 90% del diámetro del orificio (116).

5 13. Un método de bombeo del fluido usando un dispositivo de bombeo impulsado por olas de acuerdo con la reivindicación 1

(100, 176, 182, 200), el dispositivo de bombeo que comprende un cilindro (102) sumergido, empujado hacia una posición vertical por flotabilidad, un elemento (118) alargado en relación telescópica dentro del cilindro, y un fiotador (126) dispuesto encima del cilindro y conectado al elemento alargado, el fiotador y el elemento alargado están dispuestos para corresponder en relación con el cilindro con el movimiento de las olas y movimiento de las mareas en la masa de agua, en donde el 10 método comprende:

bombeo del fluido durante un ciclo de bombeo impulsado por olas, mediante el cual en movimiento de las olas en la masa de agua hace que el flotador y elemento alargado correspondan con respecto al cilindro a una frecuencia y en una medida impulsada por la frecuencia y la amplitud de las olas en la masa de agua; y

ajuste de la variación de las mareas en la masa de agua, durante un período de marea extendiendo o retrayendo el 15 elemento alargado telescópicamente con respecto al cilindro mientras se mantiene el ciclo de bombeo impulsado por olas para bombear el fluido durante todo el período de marea.

14. El método de la reivindicación 13, que comprende además mantener sustancialmente la altura del cilindro (102) en la masa de agua, durante un período de marea.

15. El método de la reivindicación 14, que comprende además el uso del dispositivo de bombeo en una masa de agua en la 20 que el cambio en la profundidad media del agua entre la marea alta y baja es de hasta 12 m y que extiende el elemento

(118) alargado hasta en 12 m, desde el cilindro (102) para ajustar a una marea alta, al tiempo que permite al elemento alargado extenderse aún más desde el cilindro para dar cabida a las olas en la masa de agua durante la marea alta.