Aleta e instalación de conversión de energía hidráulica que comprende dicha aleta.

Aleta (20) destinada para ser instalada en saliente en el interior de un conducto de evacuación (8) de una máquina hidráulica (1),

caracterizada por que la aleta (20) comprende una primera superficie (201) que comprende orificios (200) y una segunda superficie (202) que es compacta, definiendo la aleta (20) por si sola, entre la primera superficie (201) y la segunda superficie (202), una cavidad (C20) que conecta el exterior del conducto de evacuación (8) con los orificios (200) de la primera superficie (201).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/053283.

Solicitante: ALSTOM Renewable Technologies.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 82 avenue Léon Blum 38100 Grenoble FRANCIA.

Inventor/es: MAZZOUJI,Farid, VUILLEROD,GÉRARD, BOMCHIL,YOANN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03B11/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03B MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS (máquinas o motores de líquidos y fluidos compresibles F01; motores de líquidos, de desplazamiento positivo F03C; máquinas de líquidos de desplazamiento positivo F04). › Partes constitutivas o detalles no cubiertos por, o con un interés distinto que, los grupos F03B 1/00 - F03B 9/00 (control F03B 15/00).

PDF original: ES-2531668_T3.pdf

 

Aleta e instalación de conversión de energía hidráulica que comprende dicha aleta.
Aleta e instalación de conversión de energía hidráulica que comprende dicha aleta.

Fragmento de la descripción:

DESCRIPCION

Aleta e instalación de conversión de energía hidráulica que comprende dicha aleta La presente invención se refiere a una instalación de conversión de energía hidráulica en energía eléctrica o mecánica, comprendiendo dicha instalación una turbina hidráulica, un conducto de traída a la turbina de una circulación forzada de agua y un conducto de evacuación de esta circulación cuando sale de la turbina.

En una instalación de producción de energía eléctrica o mecánica a partir de energía hidráulica de este tipo, una de las dificultades es el control del porcentaje de oxígeno disuelto en el agua evacuada por el conducto de evacuación. Por razones ecológicas, este porcentaje de oxígeno no debe ser inferior a un umbral mínimo, con el fin de respetar el medio acuático aguas abajo de la instalación.

Ahora bien, resulta difícil controlar este porcentaje de oxígeno pues varía en el transcurso de las estaciones. Así, en invierno el agua tiene tendencia a estar cargada de oxígeno pues la misma proviene generalmente del deshielo de las nieves. Por el contrario, en verano, a menudo el agua se estanca aguas arriba de la instalación y presenta un porcentaje de oxígeno disuelto generalmente demasiado bajo con relación al umbral mínimo.

Los documentos US-A-2.300.748 y US-A-4.142.825 se refieren a una instalación hidráulica que comprende un conducto de evacuación para evacuar una circulación de agua a la salida de una turbina. El interior del conducto de evacuación está equipado con nervaduras huecas. Un conducto trae aire bajo presión al interior de las nervaduras. Este aire se inyecta al agua a la salida de la turbina por mediación de orificios perforados en las nervaduras. Estos dispositivos necesitan la utilización de un aparato auxiliar para inyectar aire comprimido en las nervaduras.

Es este inconveniente el que pretende más particularmente remediar la invención proponiendo una aleta destinada para ser instalada en saliente en el interior de un conducto de evacuación de una máquina hidráulica. Según la invención, la aleta comprende una primera superficie que comprende orificios y una segunda superficie que es compacta. La aleta define por si sola, entre la primera superficie y la segunda superficie, una cavidad que conecta el exterior del conducto de evacuación con los orificios de la primera superficie.

Gracias a la invención, la posición angular de las aletas se determina para crear una sobrepresión, por el lado de la aleta que está enfrentado a la circulación, y una depresión, por el lado opuesto. Esta depresión permite aspirar automáticamente, por los orificios de las aletas, aire del exterior al conducto de evacuación e inyectar aire aspirado en el agua evacuada, sin tener necesidad de utilizar un dispositivo activo que proporcione aire comprimido. Por otra parte, es posible modificar la orientación angular de las aletas para modificar la cantidad de aire que se desea disolver en la circulación de agua que pasa por la instalación.

Por otro lado, las aletas pueden igualmente ser utilizadas con el fin de disminuir la formación de remolinos o turbulencias, generalmente calificadas de " torches " (tapones de paja) , que tienden a formarse en el conducto de evacuación y provocan una pérdida de rendimiento de la instalación: gracias a la invención, es posible adaptar la orientación de las aletas teniendo en cuenta la eventual componente de rotación de la circulación a la salida de la turbina, lo cual permite estabilizar la circulación en el conducto de evacuación.

Según aspectos ventajosos pero no obligatorios de la invención, una instalación de este tipo puede incorporar una o varias de las características siguientes, tomadas con cualquier combinación técnicamente admisible:

-La primera superficie de la aleta es plana. -La segunda superficie de la aleta es plana. -La primera superficie y la segunda superficie de la aleta son paralelas. -La primera superficie de la aleta y la segunda superficie de la aleta son opuestas y están situadas a uno y otro lado de una superficie central de la aleta.

La invención se refiere igualmente a una instalación de conversión de energía hidráulica en energía eléctrica, comprendiendo esta instalación una máquina hidráulica, un conducto de traída a la máquina hidráulica de una circulación forzada de agua, un conducto de evacuación de la circulación a la salida de la máquina hidráulica y elementos en saliente a partir de una pared del conducto de evacuación que 55 definen cada uno una cavidad que conecta el exterior del conducto de evacuación con orificios previstos

en los elementos en saliente. Conforme a la invención los elementos en saliente comprenden al menos una aleta conforme a la invención, instalada en saliente en el interior del conducto de evacuación, que es móvil en rotación alrededor de un eje secante a la pared del conducto de evacuación y la instalación comprende medios de control de la posición angular de cada aleta alrededor de su eje de rotación.

De forma ventajosa pero no obligatoria, al menos una aleta es retráctil en la pared del conducto de evacuación y medios son aptos para regular el hundimiento de cada aleta retráctil en la pared.

La invención se comprenderá mejor y otras ventajas de ésta aparecerán más claramente a la luz de la descripción que sigue de una instalación conforme a su principio, dada únicamente a título de ejemplo y realizada con referencia a los dibujos adjuntos en los cuales:

- la figura 1 es una representación esquemática de principio, en sección, de una instalación conforme a la invención;

- la figura 2 es una vista a mayor escala que corresponde al detalle II en la figura 1, que muestra en sección una aleta así como medios de sujeción de la aleta, que pertenece a la instalación de la figura 1;

- la figura 3 es una vista lateral a mayor escala de la aleta de la figura 2; y -la figura 4 es una sección, según la línea IV-IV en la figura 3, que representa la aleta en una circulación de agua de la instalación de la figura 1.

La instalación I representada en la figura 1 comprende una turbina 1 de tipo Francis, cuya rueda 2 está destinada para ser puesta en rotación, alrededor de un eje vertical X2, por una circulación forzada de agua E procedente de una retención de agua no representada. Un árbol 3, solidario de la rueda 2, está acoplado a un alternador 4 que proporciona una corriente alterna de frecuencia fija de una red no representada. La instalación I permite por consiguiente convertir la energía hidráulica de la circulación E en energía eléctrica. La instalación I puede comprender varias turbinas 1 alimentadas a partir de la retención de agua.

En variante, el árbol 3 puede estar acoplado con un conjunto mecánico, en cuyo caso la instalación I convierte la energía hidráulica de la circulación E en energía mecánica.

Un conducto de alimentación 5 permite llevar la circulación E a la rueda 2 y se extiende entre la retención de agua y un depósito 6 equipado con directrices 61 que regulan la circulación E.

Un conducto 8 está previsto aguas abajo de la turbina 1 para evacuar la circulación E y reenviarla al lecho de una corriente de gua mediana o de un río a partir de la cual o del cual se alimenta la retención de agua. Este conducto de evacuación 8 es a veces calificado de conducto de aspiración.

Una unidad de control 10 está prevista para pilotar la turbina 1 en función, particularmente, de las necesidades de electricidad de la red alimentada a partir del alternador 4 y del caudal de agua disponible para la circulación E. Para ello, la unidad de control 10 dirige a las directrices 61 una señal de control S1 que permite ajustar el caudal de agua que pasa por la máquina y por consiguiente la potencia restituida por el alternador 4 con el fin de satisfacer las necesidades de la red eléctrica.

El conducto 8 comprende una parte aguas arriba 81 sustancialmente vertical, troncocónica y centrada sobre el eje de rotación X2 de la rueda 2. El conducto 8 comprende igualmente una parte aguas abajo 82 centrada sobre un eje X82 sustancialmente horizontal. Este eje X82 es sustancialmente horizontal en este sentido que forma con un plano horizontal un ángulo inferior a 20º. En la práctica, el eje X82 puede ser ligeramente ascendente en el sentido de la circulación E. Un codo 83, de 90º une las partes 81 y 82 del conducto 8.

El conducto 8 está provisto, en su parte aguas arriba 81, de varias aletas 20 que sobresalen, a partir de la pared 84 de la parte aguas arriba 81, en dirección al eje X2. Estas aletas 20 están destinadas para ser lamidas por una parte de la circulación E que fluye,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Aleta (20) destinada para ser instalada en saliente en el interior de un conducto de evacuación (8) de una máquina hidráulica (1) , caracterizada por que la aleta (20) comprende una primera superficie (201) que comprende orificios (200) y una segunda superficie (202) que es compacta, definiendo la aleta (20) por si sola, entre la primera superficie (201) y la segunda superficie (202) , una cavidad (C20) que conecta el exterior del conducto de evacuación (8) con los orificios (200) de la primera superficie (201) .

2. Aleta (20) según la reivindicación 1, caracterizada por que la primera superficie (201) de la aleta (20) es plana.

3. Aleta (20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la segunda superficie (202) de la aleta (20) es plana.

4. Aleta (20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la primera superficie

(201) y la segunda superficie (202) de la aleta (20) son paralelas.

5. Aleta (20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la primera superficie

(201) de la aleta (20) y la segunda superficie (201) de la aleta (20) son opuestas y están dispuestas a uno y otro lado de una superficie central (P20) de la aleta (20) .

6. Aleta (20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que las dimensiones de la aleta (20) permiten la rotación de la aleta (20) con relación al conducto de evacuación (8) , alrededor de un eje (X22) secante a la pared (84) del conducto de evacuación (8) .

7. Instalación (I) de conversión de energía hidráulica en energía eléctrica, comprendiendo esta instalación una máquina hidráulica (1) , un conducto (5) de traída a la máquina hidráulica (1) de una circulación forzada (E) de agua, un conducto de evacuación (8) de la circulación (E) a la salida de la máquina hidráulica (1) y elementos en saliente a partir de una pared (84) del conducto de evacuación (8) que definen cada uno una cavidad (C20) que conecta el exterior del conducto de evacuación (8) con orificios (200) , previstos en los elementos en saliente, caracterizándose la instalación (I) por que los elementos en saliente comprenden al menos una aleta (20) según una de las reivindicaciones anteriores, instalada en saliente en el interior del conducto de evacuación (8) , que es móvil en rotación alrededor de un eje (X22) secante a la pared (84) del conducto de evacuación (8) y por que la instalación (I) comprende medios de control (10) de la posición angular (α) de cada aleta (20) alrededor de su eje de rotación (X22) .

8. Instalación (I) según la reivindicación 7, caracterizada por que al menos una aleta (20) es retráctil en la pared (84) del conducto de evacuación (8) y por que medios (30) son aptos para regular el hundimiento de cada aleta retráctil (20) en la pared (84) .


 

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