Conjunto de distribución de fluido para rueda de turbina Pelton.

Conjunto de distribución (1), para alimentar con agua una rueda (R) de turbina Pelton,

comprendiendo el conjunto de distribución (1):

- un conducto de distribución (20) generalmente en forma de porción de toro cuyo eje de revolución es sustancialmente paralelo al eje de rotación (Y) de la rueda (R);

- varios conductos de inyección (31-35) repartidos alrededor del emplazamiento de la rueda (R), estando los conductos de inyección (31-35) situados con el fin de inyectar agua en los cangilones de la rueda (R), estando cada conducto de inyección (31-35) conectado al conducto de distribución (20);

- al menos una canalización auxiliar (310-340, 345, 350);

caracterizándose el conjunto de distribución (1) en que la canalización auxiliar (310-340, 345, 350) comprende una salida (340.2, 345.2, 350.2) conectada con la parte interna de un conducto de inyección (31-35) y una entrada (340.1, 345.1, 350.1) conectada al conducto de distribución (20) directamente aguas arriba de dicho conducto de inyección (31-35) correspondiente, entre la entrada de este conducto de inyección (31-35) y la entrada (340.1, 345.1, 350.1) del conducto de inyección (31-35) precedente en el sentido de la circulación del agua.

Conjunto de distribuciïn de fluido para rueda de turbina Pelton.

La presente invenciïn se refiere a un conjunto de distribuciïn para alimentar con agua una rueda de turbina Pelton. Por otra parte, la invenciïn se refiere a una turbina Pelton que comprende un conjunto de distribuciïn de este tipo.

Para alimentar con agua una rueda de turbina Pelton, es conocido utilizar un distribuidor que comprende un conducto de distribuciïn, sustancialmente en forma de porciïn de toro, y varios conductos de inyecciïn repartidos alrededor de la rueda con el fin de inyectar chorros de agua en sus cangilones. El conducto de distribuciïn canaliza el agua hacia cada conducto de inyecciïn. Cada uno de los conductos de inyecciïn estï conectado con el conducto de distribuciïn, de tal modo que el caudal de agua estï localmente repartido entre el conducto de distribuciïn, por una parte, y uno de los conductos de inyecciïn, por otra parte.

En un conjunto de distribuciïn de la tïcnica anterior, el conducto de distribuciïn y cada conducto de inyecciïn tienen formas tubulares con secciones cilïndricas. El agua que fluye por ellas sigue trayectorias curvas, a lo largo de las cuales es sometida a aceleraciones centrïfugas. Estas aceleraciones centrïfugas generan un gradiente de presiïn entre la pared interna y la pared externa en la curvatura de un conducto de inyecciïn. El agua situada cerca de las paredes interna y externa no estï sometida o poco a la aceleraciïn centrïfuga, pues su velocidad de circulaciïn cerca de estas paredes es baja o nula. Por consiguiente, el gradiente de presiones generado en la regiïn del conducto de inyecciïn induce una circulaciïn del lïquido a lo largo de las paredes entre el radio de curvatura externo y el radio de curvatura interno. El agua que fluye principalmente a lo largo del conducto de inyecciïn presenta por consiguiente circulaciones secundarias transversalmente a la direcciïn longitudinal del conducto de inyecciïn.

La figura 1 muestra un perfil de velocidades medidas aguas arriba de una intersecciïn entre el conducto de distribuciïn y un conducto de inyecciïn. Este perfil de velocidad ïamontï (aguas arriba) es generalmente uniforme. La figura 2 muestra un perfil de velocidades medidas en el conducto de inyecciïn, segïn un plano transversal a la direcciïn principal del conducto de inyecciïn y aguas abajo de la intersecciïn con el conducto de distribuciïn. Este perfil de velocidades ïavalï (aguas abajo) presenta una disimetrïa acusada debido a las circulaciones secundarias anteriormente citadas. Mïs precisamente, esta disimetrïa o la diferencia entre la velocidad media Vm por una parte y la velocidad mïnima Vinf o la velocidad mïxima Vsup por otra parte es de aproximadamente un 50% del valor de la velocidad media Vm. Ahora bien, una disimetrïa del perfil de velocidades de este tipo provoca una deformaciïn del chorro de agua procedente del conducto de inyecciïn, lo cual reduce la energïa cinïtica disponible para accionar la rueda de la turbina Pelton.

Los documentos FR-A-2.919.355 y FR-A-2.919.353 describen mïquinas Pelton que comprenden cada una un conducto de distribuciïn y varios conductos de inyecciïn montados en derivaciïn del conducto de distribuciïn. Estas mïquinas Pelton comprenden ademïs canalizaciones auxiliares cuya entrada comïn estï conectada con un colector que forma la entrada del conducto de distribuciïn. La salida de cada canalizaciïn auxiliar estï conectada con el conducto de distribuciïn aguas arriba de un conducto de inyecciïn asociado.

Sin embargo, las mïquinas Pelton de FR-A-2.919.355 y FR-A-2.919.353 presentan inconvenientes de la misma naturaleza que los mencionados anteriormente. Ademïs, la estructura de las canalizaciones auxiliares complica la construcciïn del conjunto de distribuciïn.

La presente invenciïn trata particularmente de remediar estos inconvenientes, proponiendo un conjunto de distribuciïn que permite maximizar la conversiïn de la energïa cinïtica del agua en energïa mecïnica de la rueda.

A este respecto, la invenciïn tiene por objeto un conjunto de distribuciïn tal como se ha descrito en la reivindicaciïn 1.

El agua que fluye por la o las canalizaciïn (es) auxiliar (es) permite equilibrar el perfil de las velocidades de circulaciïn en el conducto de distribuciïn y en los conductos de inyecciïn correspondientes. Gracias a la invenciïn, un conducto de inyecciïn proyecta un chorro de agua dïbilmente dispersado, con velocidades de circulaciïn secundarias bajas y reducidas con relaciïn a la tïcnica anterior.

Caracterïsticas ventajosas pero facultativas de la invenciïn, se precisan en las reivindicaciones 2 a 9.

Por otro lado, la presente invenciïn tiene por objeto una turbina Pelton tal como se ha descrito en la reivindicaciïn 10.

La invenciïn se comprenderï mejor y sus ventajas se desprenderïn tambiïn a la luz de la descripciïn que sigue, dada ïnicamente a tïtulo de ejemplo no limitativo y realizada con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

-la figura 1 es un diagrama de un perfil de velocidades medidas aguas arriba de una intersecciïn entre un conducto de inyecciïn y un conducto de distribuciïn de un conjunto de distribuciïn de la tïcnica anterior,

como se ha descrito mïs arriba;

-la figura 2 es un diagrama anïlogo a la figura 1 de un perfil de velocidades medidas en un conducto de inyecciïn de un conjunto de distribuciïn de la tïcnica anterior, segïn un plano transversal a la direcciïn principal del conducto de inyecciïn y aguas abajo de la intersecciïn con el conducto de distribuciïn, como se ha descrito mïs arriba;

-la figura 3 es un diagrama anïlogo a la figura 2, de un perfil de velocidades medidas, segïn la lïnea radial III-III en la figura 4 o 5, en un conducto de inyecciïn de un conjunto de distribuciïn conforme a la invenciïn, al mismo nivel que el perfil de velocidades ilustrado en la figura 2;

-la figura 4 es una vista en alzado de un conjunto de distribuciïn conforme a la invenciïn;

-la figura 5 es una vista a mayor escala del detalle V en la figura 4;

-la figura 6 es una secciïn del plano VI en la figura 4;

-la figura 7 es una secciïn de una parte del conjunto de distribuciïn de la figura 4 segïn el plano VII en la figura 5; y

-la figura 8 es una vista a mayor escala del detalle VIII en la figura 4.

La figura 4 ilustra un conjunto de distribuciïn o distribuidor 1 destinado para alimentar con agua una rueda R de turbina Pelton conocida en sï. La rueda R presenta generalmente una simetrïa de revoluciïn segïn un eje Y, el cual forma un eje de rotaciïn alrededor del cual la rueda R estï destinada a girar. El eje Y es perpendicular al plano de la figura 4.

Un conducto de entrada E lleva al distribuidor 1 un flujo de agua que se simboliza por una flecha FE. El conducto de entrada E estï situado aguas arriba del distribuidor 1. En la presente solicitud, los tïrminos ïamontï (aguas arriba) y ïavalï (aguas abajo) hacen referencia al sentido general de la circulaciïn del agua, desde el conducto de entrada E hasta la rueda R.

El distribuidor 1 comprende un conducto de distribuciïn 20 y varios conductos de inyecciïn 31, 32, 33, 34 y 35 formados por conexionados dirigidos, a partir del conducto de distribuciïn 20, hacia la rueda R. El flujo de agua FE que entra en el conducto de distribuciïn 20 sale por los conductos de inyecciïn 31 a 35. Cada conducto de inyecciïn 31 a 35 eyecta seguidamente un chorro de agua, J34 y equivalente, hacia los cangilones de la rueda R. Luego el agua es recogida por un bastidor 5 antes de ser evacuada por al menos un conducto de salida no representado.

Como lo muestra la figura 4, el conducto de distribuciïn 20 tiene generalmente una forma de porciïn de toro cuyo eje de revoluciïn es sustancialmente paralelo al eje Y. El tïrmino ïporciïnï indica que el toro se extiende ïen redondoï en un ïngulo entrante de toro A20 inferior a 350º. En este caso, el ïngulo de toro A20 equivale aproximadamente a 280º. En otras palabras, el conducto de distribuciïn 20 tiene forma de toro ïabiertoï.

El conducto de distribuciïn 20 comprende varios tramos de distribuciïn elementales. Los tramos de distribuciïn elementales se yuxtaponen a lo largo de un arco de cïrculo definido por el ïngulo de toro A20. Cada tramo de distribuciïn elemental estï dispuesto entre dos conductos de inyecciïn respectivos 31 a 35.

Cada conducto de inyecciïn 31 a 35 estï conectado con el conducto de distribuciïn 20. Asï, una parte del caudal de agua procedente del conducto de entrada E se deriva hacia cada conducto de inyecciïn 31 a 35 por el conducto de distribuciïn... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de distribuciïn (1) , para alimentar con agua una rueda (R) de turbina Pelton, comprendiendo el conjunto de distribuciïn (1) : -un conducto de distribuciïn (20) generalmente en forma de porciïn de toro cuyo eje de revoluciïn es 5 sustancialmente paralelo al eje de rotaciïn (Y) de la rueda (R) ;

-varios conductos de inyecciïn (31-35) repartidos alrededor del emplazamiento de la rueda (R) , estando los conductos de inyecciïn (31-35) situados con el fin de inyectar agua en los cangilones de la rueda (R) , estando cada conducto de inyecciïn (31-35) conectado al conducto de distribuciïn (20) ;

- al menos una canalizaciïn auxiliar (310-340, 345, 350) ;

caracterizïndose el conjunto de distribuciïn (1) en que la canalizaciïn auxiliar (310-340, 345, 350) comprende una salida (340.2, 345.2, 350.2) conectada con la parte interna de un conducto de inyecciïn (31-35) y una entrada (340.1, 345.1, 350.1) conectada al conducto de distribuciïn (20) directamente aguas arriba de dicho conducto de inyecciïn (31-35) correspondiente, entre la entrada de este conducto de inyecciïn (31-35) y la entrada (340.1, 345.1, 350.1) del conducto de inyecciïn (31-35) precedente en el sentido de la circulaciïn del

agua.

2. Conjunto de distribuciïn segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado por que comprende una canalizaciïn auxiliar para al menos un conducto de inyecciïn, extendiïndose la mencionada canalizaciïn auxiliar cerca del plano ecuatorial del conducto de distribuciïn.

3. Conjunto de distribuciïn (1) segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado por que comprende dos canalizaciones auxiliares (340, 345) por al menos un conducto de inyecciïn (34) , extendiïndose las indicadas dos canalizaciones auxiliares (340, 345) respectivamente a uno y otro lado del plano ecuatorial (P20) del conducto de distribuciïn (20) .

4. Conjunto de distribuciïn (1) segïn la reivindicaciïn 3, caracterizado por que las indicadas dos canalizaciones auxiliares (340, 345) se extienden simïtricamente con relaciïn al plano ecuatorial (P20) del conducto de distribuciïn (20) .

5. Conjunto de distribuciïn (1) segïn una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos un conducto de inyecciïn (31-35) comprende una porciïn aguas arriba (341, 351) de forma convergente y por que al menos una salida (340.2, 345.2, 350.2) de canalizaciïn auxiliar (310-340, 345, 350) estï conectada al conducto de inyecciïn (31-35) correspondiente aguas abajo de la indicada porciïn aguas arriba (341, 351) de forma convergente.

6. Conjunto de distribuciïn (1) segïn una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que un ïngulo llamado de entrada (A340.1; A345.1) , formado, en un plano meridiano (P340.1) que comprende una entrada (340.1, 345.1, 350.1) de una canalizaciïn auxiliar (310-340, 345, 350) , entre la direcciïn radial (R340.1) perpendicular al eje de rotaciïn (Y) y el segmento (O20-340.1) que conecta la indicada entrada (340.1, 345.1, 350.1) de una canalizaciïn auxiliar (310-340, 345, 350) con el eje central (C20) del conducto de distribuciïn (20) , se encuentra comprendido entre 0º y 90º.

7. Conjunto de distribuciïn (1) segïn una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que un ïngulo llamado de salida, formado, en un plano ortogonal (VII-VII) a la direcciïn de inyecciïn y que comprende una salida (340.2, 345.2, 350.2) de una canalizaciïn auxiliar (310-340, 345, 350) entre el plano ecuatorial (P20) del

conducto de distribuciïn (20) y el segmento que conecta la mencionada salida (340.2, 345.2, 350.2) de una canalizaciïn auxiliar (310-340, 345, 350) con el eje central (X342) del conducto de inyecciïn (31-35) correspondiente, se encuentra comprendido entre 0º y 45º.

8. Conjunto de distribuciïn (1) segïn una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos una 50 canalizaciïn auxiliar (310-340, 345, 350) tiene una forma de cilindro con base circular.

9. Conjunto de distribuciïn (1) segïn una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el extremo aguas abajo (I35) del conducto de distribuciïn (20) se prolonga por un conducto de inyecciïn terminal (35) conectado con al menos una canalizaciïn auxiliar (310-340, 345, 350) cuya entrada (340.1, 345.1, 350.1) estï

situada sobre la parte externa del conducto de distribuciïn (20) y cuya salida (340.2, 345.2, 350.2) estï situada en la parte interna del conducto de inyecciïn terminal (35) .

10. Turbina Pelton que comprende una rueda (R) , caracterizïndose la turbina por que comprende un conjunto de distribuciïn (1) segïn una de las reivindicaciones anteriores. 60