BR102018007302A2

BR102018007302A2 - horizontal acting hydraulic power generator system

Info

Publication number: BR102018007302A2
Application number: BR102018007302-8A
Authority: BR
Inventors: Pereira Da Silva Junior Ivanaldo
Original assignee: Pereira Da Silva Junior Ivanaldo
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2019-10-29

Abstract

sistema gerador de energia elétrica hidráulica de atuação horizontal. o presente invento está relacionado a um dispositivo de captação de energia mecânica do fluxo de água e conversão desta energia em energia elétrica, através do acoplamento de partes rotativas, em contato com a correnteza dos rios, com eixos rotativos, ligados a múltiplos dínamos, conversores de energia mecânica em elétrica; esta tecnologia se baseia na aplicação de uma roda motriz de exclusivo design, que permite a instalação da mesma horizontalmente, resolvendo muitas das desvantagens e dificuldades de aplicação encontradas nas rodas d´água tradicionais; os acoplamentos entre eixos rotativos e dínamos possuem relação de transformação de velocidade, para o melhor aproveitamento do torque disponibilizado pela roda motriz principal; este dispositivo apresenta-se em versões de pequeno porte e a versão de grande porte.horizontal-acting hydraulic power generator system. The present invention relates to a device for capturing mechanical energy from water flow and converting this energy into electrical energy by coupling rotating parts in contact with river currents, with rotary axes, connected to multiple dynamos, converters. from mechanical to electrical energy; This technology is based on the application of a unique design drive wheel, which allows it to be installed horizontally, solving many of the disadvantages and application difficulties encountered with traditional water wheels; The couplings between rotary axes and dynamos have speed transformation ratio, for the best use of the torque provided by the main drive wheel; This device comes in small versions and large version.

Description

“SISTEMA GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA HIDRÁULICA DE ATUAÇÃO HORIZONTAL“HORIZONTAL HYDRAULIC ELECTRIC POWER GENERATING SYSTEM

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO [001] A presente patente de privilégio de invenção refere-se a um gerador que mais precisamente é um dispositivo de captação de energia mecânica do fluxo de água e conversão desta energia em energia elétrica, através do acoplamento de partes rotativas, em contato com a correnteza dos rios, com eixos rotativos, ligados a múltiplos dínamos, conversores de energia mecânica em elétrica.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION [001] The present invention privilege patent refers to a generator that more precisely is a device for capturing mechanical energy from the water flow and converting this energy into electrical energy, through the coupling of rotating parts, in contact with the current of rivers, with rotating axes, connected to multiple dynamos, converting mechanical energy into electrical energy.

[002] Esta tecnologia se baseia na aplicação de uma roda motriz de exclusivo design, que permite a instalação da mesma horizontalmente, resolvendo muitas das desvantagens e dificuldades de aplicação encontradas nas rodas d'água tradicionais.[002] This technology is based on the application of an exclusive design driving wheel, which allows its installation horizontally, solving many of the disadvantages and application difficulties found in traditional water wheels.

[003] Os acoplamentos entre eixos rotativos e dínamos possuem relação de transformação de velocidade, para o melhor aproveitamento do torque disponibilizado pela roda motriz principal.[003] The couplings between rotary axes and dynamos have a speed transformation ratio, for the best use of the torque provided by the main driving wheel.

[004] Devido à sua concepção, trata-se de uma máquina escalar, onde diversas rodas de atuação horizontal podem ser instaladas no curso do rio, aumentando a capacidade de geração de energia.[004] Due to its design, it is a scalar machine, where several wheels of horizontal operation can be installed in the course of the river, increasing the power generation capacity.

[005] Esta máquina apresenta-se em versões de pequeno porte e a versão de grande porte. A unidade de pequeno porte será uma máquina de princípio idêntico, porém com um método de construção diferenciado para permitir a captação de água em rios de volume menor e evitar a construção do canal que caracteriza a geração de energia na versão de grande porte.[005] This machine comes in small versions and the large version. The small unit will be an identical principle machine, but with a different construction method to allow water to be captured in smaller rivers and avoid the construction of the channel that characterizes the power generation in the large version.

[006] Tem-se, portanto, no pedido de patente em questão, um dispositivo especialmente projetado e desenvolvido para obter grandes vantagens em sua utilização em relação ao que já existe no mercado atualmente.[006] Therefore, in the patent application in question, there is a device specially designed and developed to obtain great advantages in its use in relation to what already exists on the market today.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO [007] A energia hidráulica ou energia hídrica é a energia obtida a partir da energia potencial de uma massa de água. A forma na qual ela se manifesta na natureza é nosBACKGROUND OF THE INVENTION [007] Hydraulic energy or hydropower is energy obtained from the potential energy of a body of water. The way in which it manifests itself in nature is in

Petição 870180029115, de 11/04/2018, pág. 12/27 / 11 fluxos de água, como rios e lagos e pode ser aproveitada por meio de um desnível ou queda d'água. Pode ser convertida na forma de energia mecânica (rotação de um eixo) através de turbinas hidráulicas ou moinhos de água. As turbinas por sua vez podem ser usadas como acionamento de um equipamento industrial, como um compressor, ou de um gerador elétrico, com a finalidade de prover energia elétrica para uma rede de energia.Petition 870180029115, of 11/04/2018, p. 12/27 / 11 water flows, such as rivers and lakes and can be used through a drop or waterfall. It can be converted into mechanical energy (rotation of an axis) through hydraulic turbines or water mills. The turbines, in turn, can be used to drive industrial equipment, such as a compressor, or an electric generator, in order to provide electrical energy for a power network.

[008] É necessário que haja um fluxo de água para que a energia seja gerada de forma contínua no tempo, por isto embora se possa usar qualquer reservatório de água, como um lago, deve haver um suprimento de água ao lago, caso contrário haverá redução do nível e com o tempo a diminuição da potência gerada (ver equação acima). As represas (barragens) são nada mais que lagos artificiais, construídos num rio, permitindo a geração contínua.[008] It is necessary that there is a flow of water for the energy to be generated continuously over time, so although you can use any water reservoir, such as a lake, there must be a water supply to the lake, otherwise there will be level reduction and over time the decrease in the power generated (see equation above). Dams (dams) are nothing more than artificial lakes, built on a river, allowing continuous generation.

[009] As represas podem ser importantes pois caso a água fosse coletada diretamente de um rio, na medida em que houvesse uma redução da vazão do rio, como em uma época de estiagem, haveria redução da potência gerada. Assim com a formação de um lago (reservatório da barragem), nas épocas de estiagem pode-se usar a água armazenada, e se este for suficientemente grande poderá atender a um período de estiagem de vários meses ou mesmo plurianual.[009] Dams can be important because if the water was collected directly from a river, to the extent that there was a reduction in the flow of the river, as in a dry season, there would be a reduction in the power generated. Thus, with the formation of a lake (reservoir of the dam), in the dry season, it is possible to use the stored water, and if it is large enough, it can meet a dry period of several months or even multi-year.

[010] No Brasil, devido a sua enorme quantidade de rios, a maior parte da energia elétrica disponível é proveniente de grandes usinas hidrelétricas. A energia primária de uma hidrelétrica é a energia potencial gravitacional da água contida numa represa elevada. Antes de se tornar energia elétrica, a energia primária deve ser convertida em energia cinética de rotação. O dispositivo que realiza essa transformação é a turbina. Ela consiste basicamente em uma roda dotada de pás, que é posta em rápida rotação ao receber a massa de água. O último elemento dessa cadeia de transformações é o gerador, que converte o movimento rotatório da turbina em energia.[010] In Brazil, due to its huge number of rivers, most of the available electrical energy comes from large hydroelectric plants. The primary energy of a hydroelectric plant is the gravitational potential energy of the water contained in an elevated dam. Before it becomes electrical energy, the primary energy must be converted into rotational kinetic energy. The device that performs this transformation is the turbine. It basically consists of a wheel equipped with paddles, which is set in rapid rotation when receiving the body of water. The last element of this transformation chain is the generator, which converts the turbine's rotational movement into energy.

ESTADO DA TÉCNICA [011] Em pesquisas realizadas em bancos de dados especializados, foram encontrados documentos referentes a outros sistemas de gerador de energia elétricaSTATE OF THE TECHNIQUE [011] In searches carried out on specialized databases, documents were found referring to other electricity generator systems

Petição 870180029115, de 11/04/2018, pág. 13/27 / 11 hidráulica, tal como, o documento de n. ° BR 11 2012 013967 3 - “TURBINA ROTATIVA DE REDUÇÃO DE PRESSÃO COM RODAS DENTADAS PARA UM POÇO DE FLUXO TENDO UMA TRANSMISSÃO HIDRÁULICA PARA OPERAÇÃO DE UM GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA”, Uma turbina de redução de pressão (1) para uma corrente de poço de hidrocarboneto acionando uma bomba hidráulica (2), e a turbina tem duas rodas dentadas (1A, 1B) montadas lateralmente a uma corrente de poço. Uma placa defletora (1L) é posicionada na entrada do poço para dividir e direcionar a corrente do poço para o lado de fora das rodas dentadas e acioná-las com rotação oposta. A turbina é projetada para dar uma grande queda de pressão. A cerâmica é usada no alojamento da turbina (1C), na entrada da turbina (ID) e na saída da turbina (1H), para resistir ao desgaste por erosão. Uma bomba hidráulica (2) é fornecida com torque coletivo através do eixo da turbina (IE), suportada por dois mancais (IF e IN) e é conectada à bomba através de um arranjo de vedação dinâmico (3). Alternativamente, o torque da turbina pode ser transmitido para a bomba sem o selo dinâmico, através de um acoplamento magnético. Numa implementação subaquática, a turbina 1 com a bomba está equipada com uma disposição para ligação ou desconexão através de um sistema de ferramentas subaquáticas, de modo que o equipamento possa ser puxado e instalado a partir de um recipiente de superfície. A bomba hidráulica conduz o óleo hidráulico a alta pressão para um sistema de tubulação (6) onde a energia hidráulica, possivelmente de várias fontes de energia, é conduzida a um motor hidráulico comum (7) acionando um gerador elétrico (8). Em uma implementação de superfície, o gerador é posicionado em um ambiente não explosivo, por exemplo, em um recipiente de sobre pressão (11).Petition 870180029115, of 11/04/2018, p. 13/27 / 11 hydraulics, such as the document of n. ° BR 11 2012 013967 3 - “PRESSURE ROTATING TURBINE WITH DENTAL WHEELS FOR A FLOW WELL HAVING A HYDRAULIC TRANSMISSION FOR THE OPERATION OF AN ELECTRIC POWER GENERATOR”, A pressure reduction turbine (1) for a well current hydrocarbon drive a hydraulic pump (2), and the turbine has two sprockets (1A, 1B) mounted laterally to a well chain. A baffle plate (1L) is positioned at the entrance of the well to divide and direct the current from the well to the outside of the sprockets and drive them with opposite rotation. The turbine is designed to give a large pressure drop. The ceramic is used in the turbine housing (1C), the turbine inlet (ID) and the turbine outlet (1H), to resist erosion wear. A hydraulic pump (2) is supplied with collective torque through the turbine shaft (IE), supported by two bearings (IF and IN) and is connected to the pump through a dynamic sealing arrangement (3). Alternatively, the turbine torque can be transmitted to the pump without the dynamic seal, through a magnetic coupling. In an underwater implementation, the turbine 1 with the pump is equipped with an arrangement for connecting or disconnecting through an underwater tool system, so that the equipment can be pulled and installed from a surface container. The hydraulic pump conducts the hydraulic oil at high pressure to a piping system (6) where the hydraulic energy, possibly from several sources of energy, is conducted to a common hydraulic motor (7) driving an electric generator (8). In a surface implementation, the generator is positioned in a non-explosive environment, for example, in an over-pressure vessel (11).

[012] Também foi encontrado o documento de n. ° BR 11 2012 005699 9 “INSTALAÇÃO DE ENERGIA HIDRAULICA PARA A GERAÇÃO DE ENERGIA ELETRICA COM PELO MENOS UMA HELICE PELO MENOS UM GERADOR QUE ABRANGE UM MOTOR E UM ESTATOR”, a invenção refere-se a uma instalação de energia eólica ou a água (10) para geração de energia elétrica, compreendendo a instalação pelo menos uma hélice (30) e pelo menos um gerador (60) compreendendo um rotor (110) e um estator (500). De acordo com a invenção, o estator é formado por pelo menos dois módulos de[012] The document of n. ° BR 11 2012 005699 9 “INSTALLATION OF HYDRAULIC ENERGY FOR THE GENERATION OF ELECTRICITY WITH AT LEAST ONE PROPELLER AT LEAST ONE GENERATOR THAT COVERS AN ENGINE AND A STATOR”, the invention refers to a wind power installation or water ( 10) for generating electricity, the installation comprising at least one propeller (30) and at least one generator (60) comprising a rotor (110) and a stator (500). According to the invention, the stator is formed by at least two modules of

Petição 870180029115, de 11/04/2018, pág. 14/27 / 11 estator mecanicamente e eletricamente independentes (100) que cooperam respectivamente com o rotor, compreendendo cada um dos módulos do estator respectivamente pelo menos um íman inerente ao módulo (130) e pelo menos uma bobina (140) através da qual flui pelo menos parte do fluxo magnético do magneto, e cada um dos módulos do estator forma um circuito magnético inerente ao módulo (120) com o rotor. No caso de um movimento relativo entre o rotor e o estator, cada módulo de estator gera uma tensão de saída inerente ao módulo.Petition 870180029115, of 11/04/2018, p. 14/27 / 11 mechanically and electrically independent stator (100) that cooperate respectively with the rotor, each stator module comprising at least one magnet inherent to the module (130) and at least one coil (140) through which it flows at least part of the magnetic flux of the magnet, and each of the stator modules forms a magnetic circuit inherent in the module (120) with the rotor. In the case of a relative movement between the rotor and the stator, each stator module generates an output voltage inherent in the module.

[013] Como se observa, os documentos citados nos parágrafos acima, apesar de pertencerem ao mesmo campo técnico, não apresentam as características técnicas e funcionais do objeto ora aperfeiçoado, garantindo, assim, que o mesmo atenda aos requisitos legais de patenteabilidade exigidos.[013] As noted, the documents cited in the paragraphs above, despite belonging to the same technical field, do not present the technical and functional characteristics of the object now being improved, thus ensuring that it meets the required legal requirements for patentability.

BREVE DESCRITIVO DA INVENÇÃO [014] Visando uma nova disposição construtiva aplicada aos geradores de energia elétrica hidráulica, o inventor, com notório conhecimento setorial, criou e desenvolveu o objeto do presente pedido de patente, intitulado “SISTEMA GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA HIDRÁULICA DE ATUAÇÃO HORIZONTAL ”, o qual idealiza um dispositivo de captação de energia mecânica do fluxo de água e conversão desta energia em energia elétrica, através do acoplamento de partes rotativas, em contato com a correnteza dos rios, com eixos rotativos, ligados a múltiplos dínamos, conversores de energia mecânica em elétrica.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION [014] Aiming at a new constructive disposition applied to hydraulic electric power generators, the inventor, with notorious sector knowledge, created and developed the object of this patent application, entitled “HYDRAULIC ELECTRIC POWER GENERATING SYSTEM OF HORIZONTAL PERFORMANCE ”, Which idealizes a device for capturing mechanical energy from the flow of water and converting this energy into electrical energy, through the coupling of rotating parts, in contact with the current of rivers, with rotating axes, connected to multiple dynamos, converters of mechanical energy in electrical.

[015] O gerador tem como princípio inicial o desvio de parte curso do rio para a captação de água. O trecho de captação ampla de água, deriva parte do volume de água do rio principal e o encaminha para o sistema. Utiliza-se uma comporta para controlar a admissão do volume de água. O trecho de estreitamento do canal de captação tem a intenção de aumentar a velocidade de deslocamento do curso de água. [016] A construção do canal artificial deve ser feita de forma que suas paredes e fundo sejam feitas de concreto e constituam uma parede lisa para proporcionar o escoamento de água.[015] The initial principle of the generator is to deviate part of the river course to collect water. The stretch of wide water intake, derives part of the water volume from the main river and forwards it to the system. A gate is used to control the intake of water. The narrowing stretch of the catchment channel is intended to increase the travel speed of the watercourse. [016] The construction of the artificial channel must be done in such a way that its walls and bottom are made of concrete and constitute a smooth wall to provide the drainage of water.

Petição 870180029115, de 11/04/2018, pág. 15/27 / 11 [017] Após seção de captação e estreitamento do canal, este canal deverá seguir seu curso seguindo uma geometria de sequência de semicírculos essencial para a implantação de cada unidade de atuação horizontal.Petition 870180029115, of 11/04/2018, p. 15/27 / 11 [017] After capturing and narrowing the channel, this channel should follow its course following a semicircle sequence geometry essential for the implantation of each horizontal actuation unit.

[018] O desenho curvo possibilita a atuação da força mecânica sempre na direção perpendicular ao posicionamento das pás de captação de energia mecânica.[018] The curved design allows the actuation of the mechanical force always in the direction perpendicular to the positioning of the blades to capture mechanical energy.

[019] Cada uma das unidades de atuação horizontais trabalha de forma independente, e gerará força motriz desacoplada das demais unidades horizontais.[019] Each of the horizontal actuation units works independently, and will generate driving force decoupled from the other horizontal units.

[020] A semicircunferência de cada unidade de atuação horizontal deverá ser dimensionada a fim de que as pás se posicionem exatamente na linha imaginária que corta aproximadamente o meio do canal.[020] The semi-circumference of each horizontal actuation unit must be dimensioned so that the blades are positioned exactly on the imaginary line that cuts approximately the middle of the channel.

[021] Essa relação é importante para que as pás da unidade de atuação horizontal estejam sempre posicionadas próximas da parte central do canal de escoamento, onde se encontra a maior velocidade de escoamento de água.[021] This relationship is important so that the blades of the horizontal actuation unit are always positioned close to the central part of the flow channel, where the highest water flow speed is found.

[022] A unidade de atuação horizontal, ou roda motriz, assim por dizer, é o elemento principal que conta com desenho único e que permite, através da resistência de suas pás em contato com o fluxo de água do canal construído, gerar um movimento circular à roda, que, posteriormente, através de acoplamentos mecânicos, permitirá a transferência deste movimento circular à múltiplos dínamos ligados a esta por eixos motrizes.[022] The horizontal actuation unit, or driving wheel, so to speak, is the main element that has a unique design and allows, through the resistance of its blades in contact with the water flow of the built channel, to generate a movement circular to the wheel, which, later, through mechanical couplings, will allow the transfer of this circular movement to multiple dynamos connected to this by driving axles.

[023] Este dispositivo não leva em conta apenas as qualidades técnicas e funcionais, mas também a forma, a disposição e a localização estratégica de suas partes e componentes que, corretamente posicionadas, trouxeram um aumento de eficiência.[023] This device not only takes into account the technical and functional qualities, but also the shape, layout and strategic location of its parts and components that, correctly positioned, brought an increase in efficiency.

[024] É de se compreender que o sistema ora em questão é extremamente simples em sua construtividade, sendo, portanto, de fácil exequibilidade industrial, porém, são obtidos excelentes resultados práticos e funcionais, oferecendo uma construtividade extremamente inovadora.[024] It is to be understood that the system in question is extremely simple in its constructiveness, being, therefore, of easy industrial feasibility, however, excellent practical and functional results are obtained, offering an extremely innovative constructivity.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [025] A complementar a presente descrição de modo a obter uma melhor compreensão das características do presente invento e de acordo com umaDESCRIPTION OF THE FIGURES [025] To complement the present description in order to obtain a better understanding of the characteristics of the present invention and according to a

Petição 870180029115, de 11/04/2018, pág. 16/27 / 11 preferencial realização prática do mesmo, acompanha a descrição, em anexo, um conjunto de desenhos, onde, de maneira exemplificada, embora não limitativa, se representou seu funcionamento:Petition 870180029115, of 11/04/2018, p. 16/27 / 11 preferential practical implementation of it, accompanying the description, attached, a set of drawings, where, in an exemplified way, although not limiting, its operation was represented:

A Fig. 1 ilustra uma vista da unidade de atuação horizontal, ou roda motriz;Fig. 1 illustrates a view of the horizontal actuation unit, or driving wheel;

A Fig. 2 mostra o conjunto do sistema de pivoteamento;Fig. 2 shows the pivot system assembly;

A Fig. 3 traz uma imagem do conjunto do sistema de pivoteamento;Fig. 3 shows an image of the pivot system assembly;

A Fig. 4 exibe outra imagem do conjunto do sistema de pivoteamento mostrando o sentido do fluxo de água;Fig. 4 shows another image of the pivoting system set showing the direction of the water flow;

A Fig. 5 representa uma vista superior do sistema gerador completo;Fig. 5 represents a top view of the complete generator system;

A Fig. 6 demonstra a unidade de atuação horizontal, ou roda motriz ligada aos eixos;Fig. 6 shows the horizontal actuation unit, or driving wheel connected to the axles;

A Fig. 7 ilustra o sistema gerador exemplificando por onde é feita a captação e a descarga da água;Fig. 7 illustrates the generator system, showing where water is collected and discharged;

A Fig. 8 mostra o conjunto flutuante; eFig. 8 shows the floating assembly; and

A Fig. 9 traz outra vista do conjunto flutuante.Fig. 9 shows another view of the floating assembly.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [026] De conformidade com o quanto ilustram as figuras acima relacionadas ao “SISTEMA GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA HIDRÁULICA DE ATUAÇÃO HORIZONTAL, concebe um dispositivo de captação de energia mecânica do fluxo de água e conversão desta energia em energia elétrica, através do acoplamento de partes rotativas, em contato com a correnteza dos rios, com eixos rotativos, ligados a múltiplos dínamos, conversores de energia mecânica em elétrica.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [026] In accordance with what the figures above related to the “HORIZONTAL HYDRAULIC ELECTRIC POWER GENERATING SYSTEM illustrate, design a device for capturing mechanical energy from the water flow and converting this energy into electrical energy, through the coupling of rotating parts, in contact with the current of rivers, with rotating axes, connected to multiple dynamos, converting mechanical energy into electrical energy.

[027] Dentre as principais partes que compõe o referido gerador, está a unidade de atuação horizontal ou roda motriz (1) composta por um eixo principal (2), roda de reforço estrutural interna (3), eixo pivotável de ligação das pás (4), pá de contato com a água (5), pinos de controle de pivoteamento (6), pás pivotadas (7) e roda estrutural externa (8).[027] Among the main parts that make up this generator, there is the horizontal actuation unit or driving wheel (1) composed of a main shaft (2), internal structural reinforcement wheel (3), pivotable shaft connecting the blades ( 4), water contact paddle (5), pivot control pins (6), pivot paddles (7) and external structural wheel (8).

Petição 870180029115, de 11/04/2018, pág. 17/27 / 11 [028] As pás paralelas ao eixo principal (5), estando na posição vertical, são as pás que estarão em contato com a água do canal, gerando arrasto hidrodinâmico e impulsionando o movimento circular do conjunto.Petition 870180029115, of 11/04/2018, p. 17/27 / 11 [028] The blades parallel to the main axis (5), being in the vertical position, are the blades that will be in contact with the channel water, generating hydrodynamic drag and driving the circular movement of the set.

[029] As pás posicionadas em sentido quase perpendicular ao eixo principal (7) (pás pivotadas), são pás que se encontram fora do curso d'água, e, portanto, não atuando para a geração de força mecânica. Estas pás (7) encontram-se pivotadas pois encontram-se em movimento sobre o lado da margem, a uma distância pequena do solo.[029] The blades positioned almost perpendicular to the main axis (7) (pivoted blades), are blades that are outside the watercourse, and, therefore, not acting for the generation of mechanical force. These paddles (7) are pivoted as they are moving on the side of the bank, a short distance from the ground.

[030] Os pinos de controle de pivoteamento (6) controlam a subida (recolhimento) e descida (atuação) das pás (5 e 7). Eles percorrem uma pista de apoio, onde por 180° esta pista é inexistente, e nos outros 180°, através de uma rampa, esta pista conduzirá o pino (6) a permanecer na posição horizontal, e, por conseguinte, a pá (5 e 7) que está conectada ao mesmo conjunto, ficará igualmente na posição horizontal.[030] The pivot control pins (6) control the ascent (retraction) and descent (actuation) of the blades (5 and 7). They travel through a support track, where this track is non-existent for 180 °, and in the other 180 °, through a ramp, this track will lead the pin (6) to remain in the horizontal position, and therefore the paddle (5 and 7) which is connected to the same set, will also be in a horizontal position.

[031] O sistema de pivoteamento, conforme já descrito, atua exercendo duas grandes funções no conjunto: erguer a pá (5 e 7) da posição vertical para a posição horizontal, impedindo a colisão da mesma na margem onde a roda (1) deverá ser instalada, e limitar o movimento de pivoteamento da pá (5 e 7), fazendo com que a mesma crie uma resistência à passagem de água, e por essa resistência, haja a movimentação de todo o conjunto. As pás (5 e 7) não devem exceder o ângulo de 90° em relação à normal, quando viajando pelo curso d'água, e esta característica só é possível devido ao design deste conjunto.[031] The pivoting system, as already described, acts with two major functions in the set: lifting the blade (5 and 7) from the vertical to the horizontal position, preventing its collision at the margin where the wheel (1) should be installed, and limit the pivoting movement of the blade (5 and 7), causing it to create a resistance to the passage of water, and through this resistance, there is the movement of the entire set. The blades (5 and 7) must not exceed 90 ° in relation to the normal angle, when traveling through the watercourse, and this characteristic is only possible due to the design of this set.

[032] Dito sistema de pivoteamento compreende, um rolamento principal do eixo pivotante (9), eixo de suporte estrutural (10), que liga a circunferência estrutural interna e a circunferência estrutural externa, elemento pivotante (11), que está conectado à pá (5 e 7) e tem giro limitado pelos pinos limitadores (12), pinos limitadores (12), ligados ao eixo estrutural interno (10), sulcos de passagens (13) para o pino limitador (12), sentido de giro não permitido (14), mediante posição atual do conjunto pivotante da pá, devido à limitação de movimento dos pinos limitadores através do sulco de passagem do pino, sentido de giro permitido (15) mediante posição atual do conjunto pivotante da pá, pois os pinos limitadores (12) podem[032] Said pivoting system comprises, a main bearing of the pivoting shaft (9), structural support shaft (10), which connects the internal structural circumference and the external structural circumference, pivoting element (11), which is connected to the blade (5 and 7) and has rotation limited by the limiting pins (12), limiting pins (12), connected to the internal structural axis (10), passage grooves (13) for the limiting pin (12), direction of rotation not allowed (14), by means of the current position of the blade pivoting assembly, due to the limitation of movement of the limiting pins through the pin passage groove, direction of rotation allowed (15) through the current position of the pivoting assembly of the blade, since the limiting pins ( 12) can

Petição 870180029115, de 11/04/2018, pág. 18/27 / 11 encontrar o caminho através dos sulcos de passagem (13) do conjunto, sentido do fluxo de água (16) que não é possível o pivoteamento do conjunto e onde a pá (5 e 7) gera resistência ao fluxo da água, sentido do recolhimento da pá (17), para que a mesma não colida com a margem do canal.Petition 870180029115, of 11/04/2018, p. 18/27 / 11 find the way through the passage grooves (13) of the set, in the direction of the water flow (16) that the set pivoting is not possible and where the paddle (5 and 7) generates resistance to the water flow , direction of the blade recoil (17), so that it does not collide with the margin of the channel.

[033] O sistema completo visto de cima demonstra as pás acionadas e em contato com o fluxo de água (5), gerando força de rotação ao conjunto, as pás recolhidas (7) no trecho da margem, inoperantes e girando livremente, sem contato com o corpo d'água e os pinos de atuação (6) do conjunto da pá (7) na posição horizontal, coincidindo com a posição da pá (7).[033] The complete system seen from above demonstrates the driven blades and in contact with the water flow (5), generating rotation force to the whole, the collected blades (7) in the margin section, inoperative and turning freely, without contact with the water body and the actuation pins (6) of the blade assembly (7) in the horizontal position, coinciding with the position of the blade (7).

[034] Uma vez a roda (1) em movimento, seu eixo principal (2) deverá ser acoplado a caixas de transmissão (18) que deverão transladar o movimento vertical para eixos horizontais, que conduzirão a energia mecânica para os dínamos do sistema.[034] Once the wheel (1) is in motion, its main axis (2) must be coupled to transmission boxes (18) that must transfer the vertical movement to horizontal axes, which will drive the mechanical energy to the system dynamos.

[035] O eixo principal (2) gira no sentido indicado pela seta (Fig. 6), e se conecta ao primeiro eixo (19) através de uma caixa de transmissão (18), que transforma o movimento de rotação vertical em um movimento de rotação horizontal. Juntas homocinéticas poderão ser utilizadas nesta conexão para possibilitar a angulação do eixo (19) em relação ao eixo principal (2). O primeiro eixo de transmissão horizontal (19), distancia o conjunto de geradores de energia do curso da água do rio.[035] The main axis (2) rotates in the direction indicated by the arrow (Fig. 6), and connects to the first axis (19) through a transmission box (18), which transforms the vertical rotation movement into a movement horizontal rotation. CV joints can be used in this connection to allow the angulation of the axis (19) in relation to the main axis (2). The first horizontal transmission axis (19) distances the set of energy generators from the river's water course.

[036] O segundo eixo horizontal (20), entretanto, perpendicular no plano do eixo (19), possibilita a conexão de múltiplos eixos (21) que serão conectados aos geradores que irão gerar a energia elétrica.[036] The second horizontal axis (20), however, perpendicular to the axis plane (19), allows the connection of multiple axes (21) that will be connected to the generators that will generate the electric energy.

[037] Os eixos (21) que estarão conectados aos dínamos geradores de energia, ao contrário dos demais, serão ligados ao eixo (20) utilizando de uma caixa de velocidades, com relação de aumento de rotação a ser definida por cada projeto, transformando torque em velocidade, para a otimização de geração de energia.[037] The axes (21) that will be connected to the energy generating dynamos, unlike the others, will be connected to the axis (20) using a gearbox, with a ratio of increase in rotation to be defined by each project, transforming torque in speed, for the optimization of energy generation.

[038] O número máximo de geradores dependerá do quanto de força o sistema consegue traduzir em torque disponível no eixo (20), computando as perdas mecânicas pelo atrito do sistema.[038] The maximum number of generators will depend on how much force the system can translate into available torque on the shaft (20), computing the mechanical losses due to the friction of the system.

[039] O sistema de geração elétrica utilizando-se atuadores mecânicos horizontais, baseia-se nos princípios aqui já descritos, entretanto, o mesmo possui algumas[039] The electrical generation system using horizontal mechanical actuators, is based on the principles already described here, however, it has some

Petição 870180029115, de 11/04/2018, pág. 19/27 / 11 peculiaridades que o credenciam à geração de energia de menor porte e de custo de investimento bastante menor, por não exigir toda a necessidade de obras civis para a criação de um canal de escoamento paralelo ao rio.Petition 870180029115, of 11/04/2018, p. 19/27 / 11 peculiarities that accredit it to the generation of smaller energy and of a much lower investment cost, since it does not require all the need for civil works for the creation of a flow channel parallel to the river.

[040] Dito sistema utiliza a captação de águas e um ponto de elevação de um rio e descarrega essas mesmas águas de volta ao rio, fazendo-se valer de tubos de captação feitos de material impermeável (borracha) e a descarga acontece utilizando o mesmo tipo de mangueira (Fig. 7).[040] Said system uses the capture of water and an elevation point of a river and discharges those same waters back to the river, making use of capture tubes made of impermeable material (rubber) and the discharge happens using the same hose type (Fig. 7).

[041] Para que esse princípio possa ser alcançado, toda a máquina encontra-se selada e, portanto, suas dimensões tendem a ser mais reduzidas pelo menor volume d'água manejado pelo sistema. Dentre os principais componentes do sistema estão, a mangueira de captação (22) do trecho de maior elevação do Rio. Busca-se reproduzir o estreitamento do curso de água para a aceleração de sua velocidade, igualando o efeito do canal de estreitamento citado anteriormente; rodas de atuação mecânica horizontais (23), atuantes igualmente em apenas 180° da circunferência e estando recolhidas na outra seção de circunferência, não produzindo força mecânica; bocal de injeção de água (24) para start do sistema e dreno de todo o ar do conjunto; mangueira de descarga (25) na seção inferior do rio, menos elevado, a fim de produzir diferença de pressão em relação à mangueira de entrada (22) e válvula de fechamento de descarga (26), útil para o procedimento de sangria do sistema, onde todo o ar precisa ser expulso para garantir início e continuidade do fluxo.[041] For this principle to be achieved, the entire machine is sealed and, therefore, its dimensions tend to be reduced by the smaller volume of water handled by the system. Among the main components of the system are the catchment hose (22) of the highest elevation section of Rio. It seeks to reproduce the narrowing of the watercourse to accelerate its speed, matching the effect of the narrowing channel mentioned above; horizontal mechanical actuation wheels (23), equally active in just 180 ° of the circumference and being retracted in the other circumference section, not producing mechanical force; water injection nozzle (24) to start the system and drain all the air in the assembly; discharge hose (25) in the lower section of the river, less elevated, in order to produce pressure difference in relation to the inlet hose (22) and discharge shut-off valve (26), useful for the system bleeding procedure, where all the air needs to be expelled to guarantee the beginning and continuity of the flow.

[042] O sistema gerador de grande porte, que possui atuador mecânico horizontal aberto ao ar livre, pode contar ainda com um recurso que permitirá que cada dessas rodas (1) conte com um sistema auto-ajustável de altura, para que possa suportar as eventuais variações de níveis dos rios.[042] The large generator system, which has a horizontal mechanical actuator open to the outdoors, can also count on a feature that will allow each of these wheels (1) to have a self-adjusting height system, so that it can support the possible variations in river levels.

[043] Trata-se de um sistema de balsa flutuante que apoiará a roda (1) sobre uma plataforma ancorada, porém móvel no sentido vertical, que automaticamente a posicionará na altura correta de atuação em relação ao canal.[043] It is a floating raft system that will support the wheel (1) on an anchored platform, however movable in the vertical direction, which will automatically position it at the correct height in relation to the channel.

[044] Essa espécie de balsa fixa deverá conter um sistema de controle de tanques de lastro, para regular sua flutuabilidade, e deverá ainda ter a capacidade de erguer chapas de contenção telescópicas (27), que se ajustarão à altura do sistema.[044] This type of fixed raft must contain a ballast tank control system to regulate its buoyancy, and must also have the capacity to lift telescopic retaining plates (27), which will adjust to the height of the system.

Petição 870180029115, de 11/04/2018, pág. 20/27 / 11 [045] Essas chapas de contenção (27) não precisarão ser hermeticamente seladas, e possuem apenas a função de divergir boa parte do volume de água, para o caminho natural do canal, permitindo assim, que parte do fluxo da correnteza encha e esvazie o fosso (30) que conterá a balsa flutuante e que o volume maior do fluxo de água continue seu caminho pelo canal.Petition 870180029115, of 11/04/2018, p. 20/27 / 11 [045] These retaining plates (27) will not need to be hermetically sealed, and they only have the function of diverting a good part of the water volume, towards the natural channel path, thus allowing that part of the flow of the stream fill and empty the moat (30) that will contain the floating raft and that the larger volume of the water flow continues its way through the channel.

[046] Os tanques de lastro serão enchidos e esvaziados por uma bomba de sucção e um sistema de controle poderá atuar de maneira automática para controle de altura.[046] The ballast tanks will be filled and emptied by a suction pump and a control system can act automatically for height control.

[047] Devido ao movimento vertical, a conexão mecânica entre o eixo de rotação vertical da roda de atuação (1) e o eixo horizontal, deverá ser feita por junção homocinética, que permitirá a variação de ângulo que o conjunto apresentará.[047] Due to the vertical movement, the mechanical connection between the vertical rotation axis of the actuation wheel (1) and the horizontal axis, must be made by a homokinetic junction, which will allow the angle variation that the set will present.

[048] Todo esse sistema também deverá trabalhar em conjunto com a comporta de admissão, que igualmente regulará o volume de água de todo o canal.[048] This entire system should also work in conjunction with the inlet gate, which will also regulate the volume of water in the entire channel.

[049] As figuras 8 e 9 descrevem o conjunto flutuante, o qual possui uma parede telescópica auto-ajustável (27), presa à base flutuante do conjunto de suporte da roda de atuação horizontal (1), uma base de suporte (28) da roda de atuação horizontal (1), flutuante e controlada por tanques de lastro, uma parede fixa (29), que suporta todas as variações de níveis do canal, um fosso (30) que conterá água e tanques de lastro, para garantir o ajuste de altura do conjunto. Por não ser completamente isolado do canal de escoamento, permite que os níveis de água das duas regiões sejam iguais e um canal de escoamento (31).[049] Figures 8 and 9 describe the floating assembly, which has a self-adjusting telescopic wall (27), attached to the floating base of the horizontal actuation wheel support assembly (1), a support base (28) of the horizontal actuation wheel (1), floating and controlled by ballast tanks, a fixed wall (29), which supports all variations of channel levels, a pit (30) that will contain water and ballast tanks, to guarantee the set height adjustment. As it is not completely isolated from the flow channel, it allows the water levels of the two regions to be equal and one flow channel (31).

[050] Todos os conceitos anteriormente demonstrados compõem a tecnologia do presente invento, que servirá de base para a geração de energia elétrica para sistemas fluviais ainda não explorados hidraulicamente.[050] All the concepts previously demonstrated make up the technology of the present invention, which will serve as a basis for the generation of electrical energy for river systems not yet exploited hydraulically.

[051] É certo que quando o presente invento for colocado em prática, poderão ser introduzidas modificações no que se refere a certos detalhes de construção e forma, sem que isso implique afastar-se dos princípios fundamentais que estão claramente substanciados no quadro reivindicatório, ficando assim entendido que a terminologia empregada não teve a finalidade de limitação.[051] It is certain that when the present invention is put into practice, modifications can be made with respect to certain details of construction and shape, without this implying to depart from the fundamental principles that are clearly substantiated in the claim framework, becoming thus understood that the terminology used was not intended to be limiting.

[052] Tratou-se, portanto, no presente relatório descritivo de uma concepção completamente inovadora que apresenta, conforme se pode evidenciar pelas análises[052] Therefore, this descriptive report deals with a completely innovative concept that it presents, as evidenced by the analyzes

Petição 870180029115, de 11/04/2018, pág. 21/27 / 11 realizadas e figuras mostradas, características técnicas construtivas e funcionais inéditas.Petition 870180029115, of 11/04/2018, p. 21/27 / 11 performed and figures shown, unprecedented constructive and functional technical characteristics.

[053] Pelas vantagens que oferece, e ainda, por revestir-se de características verdadeiramente inovadoras que preenchem todos os requisitos de novidade e originalidade no gênero, a presente invenção reúne condições necessárias para merecer a patente de privilégio de invenção.[053] Due to the advantages it offers, and also because it has truly innovative characteristics that fulfill all the requirements of novelty and originality in the genre, the present invention has the necessary conditions to deserve the patent of privilege of invention.

Claims

1) “HORIZONTAL HYDRAULIC ELECTRIC ENERGY GENERATING SYSTEM”, more precisely it conceives a device for capturing the mechanical energy of the water flow and converting this energy into electrical energy, through the coupling of rotating parts, in contact with the current of rivers , with rotating axes, connected to multiple dynamos, converters of mechanical energy into electrical, characterized by containing a horizontal actuation unit or driving wheel (1) composed of a main axis (2), internal structural reinforcement wheel (3), axis pivotable connection paddle (4), water contact paddle (5), pivot control pins (6), pivoted paddles (7) and external structural wheel (8); the blades parallel to the main axis (5), being in the vertical position, are the blades that will be in contact with the channel water, generating hydrodynamic drag and driving the circular movement of the set; the blades positioned almost perpendicular to the main axis (7) (pivoted blades), are blades that are outside the watercourse, and, therefore, not acting for the generation of mechanical force; these shovels (7) are pivoted because they are moving on the side of the bank, a short distance from the ground; the pivot control pins (6) control the ascent (retraction) and descent (actuation) of the blades (5 and 7); they travel a support track, where by 180 ° this track is non-existent, and in the other 180 °, through a ramp, this track will lead the pin (6) to remain in the horizontal position, and therefore the paddle (5 and 7) which is connected to the same set, will also be in a horizontal position.

2) “HORIZONTAL HYDRAULIC ELECTRIC POWER GENERATING SYSTEM”, according to claim 1, characterized by the pivoting system acting in two functions in the set: raising the blade (5 and 7) from the vertical position to the horizontal position, preventing its collision on the margin where the wheel (1) is to be installed, and limiting the pivoting movement of the blade (5 and 7), causing it to create a resistance to the passage of water, and for that resistance, there is the movement of the whole set; said pivoting system comprises, a main bearing of the pivoting shaft (9), structural support shaft

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2/4 (10), which links the internal structural circumference and the external structural circumference, pivoting element (11), which is connected to the blade (5 and 7) and has a rotation limited by the limiting pins (12), limiting pins (12 ), connected to the internal structural axis (10), passage grooves (13) for the limiting pin (12), direction of rotation not allowed (14), by means of the current position of the blade pivoting assembly, due to the limitation of movement of the pins limiters through the pin passage groove, direction of rotation allowed (15) with the current position of the blade pivoting assembly, since the limit pins (12) can find their way through the passage grooves (13) of the assembly, flow direction of water (16) that the pivoting of the set is not possible and where the blade (5 and 7) generates resistance to the flow of water, direction of the recoil of the blade (17), so that it does not collide with the margin of the channel.

3) HORIZONTAL HYDRAULIC ELECTRIC POWER GENERATING SYSTEM ”, according to any one of the preceding claims, characterized by the wheel (1) moving once, its main axis (2) must be coupled to transmission boxes (18) that they must transfer the vertical movement to horizontal axes, which will lead the mechanical energy to the dynamos of the system; the main axis (2) rotates and connects to the first axis (19) through a transmission box (18), which transforms the vertical rotation movement into a horizontal rotation movement, CV joints can be used in this connection to enable the angulation of the axis (19) in relation to the main axis (2); the first horizontal transmission axis (19), distances the set of energy generators from the river's water course; the second horizontal axis (20), however, perpendicular to the axis plane (19), allows the connection of multiple axes (21) that will be connected to the generators that will generate the electric energy; the axles (21) that will be connected to the energy generating dynamos will be connected to the axis (20) using a gearbox.

4) HYDRAULIC ELECTRIC ENERGY GENERATING SYSTEM WITH HORIZONTAL PERFORMANCE ”, according to any one of the preceding claims, characterized by the said system using water catchment and a river elevation point and discharging those same waters back to the river, making be worth

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3/4 of intake pipes made of impermeable material (rubber) and the discharge takes place using the same type of hose; among the main components of this system are, the intake hose (22) of the highest elevation section of the river; horizontal mechanical drive wheels (23); water injection nozzle (24) to start the system and drain all the air in the assembly; discharge hose (25) in the lower section of the river and discharge closing valve (26).

5) HYDRAULIC ELECTRIC ENERGY GENERATING SYSTEM WITH HORIZONTAL PERFORMANCE ”, according to any of the previous claims, characterized by the large generator system, which has a horizontal mechanical actuator (1) open to the open air, and has a feature that will allow that each of these wheels (1) has a self-adjusting height system, so that it can withstand any variations in river levels; it is a floating raft system that will support the wheel (1) on an anchored platform, however movable in the vertical direction, which will automatically position it at the correct height in relation to the channel; this type of fixed raft must contain a ballast tank control system, to regulate its buoyancy, and must also have the capacity to lift telescopic retaining plates (27), which will adjust to the height of the system; the ballast tanks will be filled and emptied by a suction pump and a control system can act automatically to control height; due to the vertical movement, the mechanical connection between the vertical rotation axis of the actuation wheel (1) and the horizontal axis, must be made by a homokinetic junction, which will allow the angle variation that the set will present; this entire system must also work in conjunction with the inlet gate, which will also regulate the volume of water in the entire channel.

6) HORIZONTAL HYDRAULIC ELECTRIC POWER GENERATING SYSTEM ”, according to claim 6, characterized in that the floating set constitutes a self-adjusting telescopic wall (27), attached to the floating base of the horizontal acting wheel support set ( 1), a support base (28) of the horizontal actuation wheel (1), floating and controlled by tanks of

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4/4 ballast, a fixed wall (29), which supports all variations in channel levels, a pit (30) which will contain water and ballast tanks.