BR112014018544B1

BR112014018544B1 - Rotor de turbina de águas correntes

Info

Publication number: BR112014018544B1
Application number: BR112014018544-1A
Authority: BR
Inventors: Hugo Duchene; Antoine Girard-Pecarrere; Philippe Cagnin
Original assignee: Ge Energy Power Conversion Technology Ltd
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2022-01-04
Also published as: CN104364514A; WO2013110715A2; CA2862705C; EP2620634A2; CA2862705A1; FR2986280A1; WO2013110715A3; BR112014018544A8; EP2620634A3; US10233892B2; EP2620634B1; FR2986280B1; CN104364514B; US20150226174A1; BR112014018544A2

Abstract

ROTOR DE TURBINA DE ÁGUAS CORRENTES E TURBINA DE ÁGUAS CORRENTES. A presente invenção trata de um rotor de turbina de águas correntes próprio para ser adicionado em rotação por uma corrente de um liquido. Este rotor compreende um anel interno, um anel externo e pelo menos uma pá (24) que se estende entre o anel interno e o anel externo ao longo de uma direção radial (R), os quais anéis interno e externo estão centrados em um mesmo eixo longitudinal (X). Este rotor compreende pelo menos um eixo radial (26) que se estende radialmente entre o anel interno e o anel externo, e pelo menos uma pá (24) é móvel em rotação em torno de um eixo radial (26) respectivo. O rotor (14) compreende meios (28) de limitação do movimento em rotação da referida pelo menos uma pá (24) em torno de seu eixo radial (26) respectivo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção trata de um rotor de turbina de águas correntes, rotor esse que é próprio para ser acionado em rotação por uma corrente de um líquido, o qual rotor compreende um anel interno, um anel externo e pelo menos uma pá que se estende entre o anel interno e o anel externo ao longo de uma direção radial, sendo que os anéis interno e externo estão centrados em um mesmo eixo longitudinal. A presente invenção trata igualmente de uma turbina de águas correntes que compreende um estator e tal robô.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Um rotor de turbina de águas correntes do tipo precitado é conhecido. As pás de tal robô estão ligadas mecanicamente ao anel interno e ao anel externo, e realizam então uma ligação mecânica entre o anel interno e o anel externo. O rotor é móvel em rotação em torno de um eixo longitudinal que corresponde sensivelmente à direção da corrente. Todas as pás estão posicionadas com sensivelmente a mesma inclinação em relação a um plano perpendicular ao eixo longitudinal. A inclinação das pás é um valor predeterminado.

[003] Todavia, o rendimento de uma turbina de águas correntes que comporta tal robô não é ótimo em todas a faixa de velocidades de rotação do rotor, e essa faixa de velocidade está, por exemplo, compreendida entre 0 e 50 revoluções/minuto.

[004] A finalidade da presente invenção é, portanto, propor um rotor de turbina de águas correntes que ofereça melhor rendimento em todas as faixas de velocidades de rotação, tais como velocidades rotóricas compreendidas entre 0 e 50 rpm.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[005] Para esse fim, a presente invenção tem por objeto um rotor de turbina de águas correntes do tipo precitado, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um eixo radial que se estende radialmente entre o anel interno e o anel externo, pelo fato de que menos uma pá é móvel em rotação em torno de um eixo radial respectivo, e pelo fato de que o rotor compreende meios de limitação do movimento em rotação da referida pelo menos uma pá em torno de seu respectivo eixo radial.

[006] De acordo com outros aspectos vantajosos da presente invenção, o rotor compreende uma ou mais das características a seguir, consideradas isoladamente ou segundo todas as combinações tecnicamente possíveis:- os meios de limitação comportam, para a referida pelo menos uma pá, pelo menos um batente disposto sobre pelo menos um anel entre o anel interno e o anel externo,- os meios de limitação comportam, para a referida pelo menos uma pá, um primeiro batente e um segundo batente dispostos sobre pelo menos um anel entre o anel interno e o anel externo, e o primeiro batente está associado a um primeiro sentido da corrente em relação ao rotor e o segundo batente está associado a um segundo sentido da corrente em relação ao rotor,- os meios de limitação comportam, para a referida pelo menos uma pá, um batente alto disposto sobre o anel externo e um batente baixo disposto sobre o anel interno,- os meios de limitação comportam, para a referida pelo menos uma pá, um primeiro batente alto e um segundo batente alto dispostos sobre o anel externo, bem como um primeiro batente baixo e um segundo batente baixo dispostos sobre o anel interno, sendo que os primeiros batentes estão associados ao primeiro sentido da corrente e os segundos batentes estão associados ao segundo sentido da corrente,- os meios de limitação comportam, para a referida pelo menos uma pá, um batente alto disposto sobre o anel externo, a pá apresenta uma posição de repouso na ausência de corrente, e o valor do ângulo entre a posição de repouso e uma posição da pá em apoio contra o batente alto está compreendida entre 10 graus e 30 graus, de preferência igual a 20 graus,- os meios de limitação comportam, para a referida pelo menos uma pá, um batente baixo disposto sobre o anel interno, a pá apresenta uma posição de repouso na ausência de corrente, e o valor do ângulo entre a posição de repouso e uma posição da pá em apoio contra o batente baixo está compreendido entre 30 graus e 60 graus, de preferência igual a 45 graus,- o rotor compreende, para cada pá, um eixo radial que se estende radialmente entre o anel interno e o anel externo, cada pá é móvel em rotação em torno de seu respectivo eixo radial, e os meios de limitação são próprios para limitar o movimento em rotação de cada pá,- o rotor compreende uma pluralidade de pás, e o número N de pás está de preferência compreendido entre 2 e 20, de preferência igual a 8, e- a ou cada pá apresenta um extradorso, um intradorso, uma borda de ataque e uma borda de fuga, sendo que a borda de ataque é a borda da pá que se estende na direção radial e disposta a montante no sentido do fluxo do líquido ao longo da pá, e a borda de fuga é a borda da pá oposta à borda de ataque e disposta a jusante no sentido do fluxo do líquido ao longo da pá,no qual pelo menos uma porção de pelo menos uma pá apresenta, em seção transversal segundo um plano perpendicular à direção radial, um perfil que comporta uma parte grossa e uma parte fina, sendo que a parte grossa e a parte fina possuem, cada uma, uma espessura máxima ao longo de uma direção perpendicular ao extradorso, e a espessura máxima da parte grossa é pelo menos quatro vezes superior à espessura máxima da parte fina, e no qual o comprimento curvilíneo da parte fina está compreendido entre 0,1 vez o comprimento da corda entre a borda de ataque e a borda de fuga e 0,9 vez o comprimento da referida corda, de preferência compreendido entre 0,25 vez o comprimento da referida corda e 0,9 vez o comprimento da referida corda.

[007] A presente invenção tem igualmente por objeto uma turbina de águas correntes que compreende um rotor e um estator, caracterizada pelo fato de que o rotor é tal como definido acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] Essas características e vantagens da presente invenção aparecerão com a leitura da descrição a seguir, dada unicamente a título de exemplo não limitativo, e feita relação aos desenhos anexos nos quais:- a figura 1 é uma vista em perspectiva de uma turbina de águas correntes de acordo com a presente invenção,- a figura 2 é uma vista esquemática de uma pá da turbina de águas correntes de a figura 1 ,- a figura 3 é uma vista em corte ao longo do plano III da figura 2,- a figura 4, e respectivamente a figura 5, são vistas de cima da pá da figura 2 seguindo um primeiro sentido da corrente ao longo de uma direção longitudinal, respectivamente seguindo um segundo sentido da corrente oposto ao primeiro sentido, de acordo com um primeiro modo de realização da presente invenção, e- a figura 6 é uma vista análoga à da figura 4 de acordo com um segundo modo de realização da presente invenção, e- a figura 7 é uma vista análoga à da figura 5 de acordo com o segundo modo de realização da presente invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[009] Na figura 1, uma turbina de águas correntes 10 compreende um estator 12, um rotor 14 móvel em rotação em torno de um eixo longitudinal X, e uma tubeira 16. A turbina de águas correntes 10 compreende igualmente um suporte 18 para sustentar o estator.

[010] A turbina de águas correntes 10 é própria para transformar a energia cinética de uma corrente de um líquido que circula no interior da tubeira 16 na direção longitudinal X em energia elétrica, e a corrente faz com que o rotor 14 em gire em rotação em torno do eixo longitudinal X, e a rotação do rotor 14 em relação ao estator 12 gera energia elétrica.

[011] A turbina de águas correntes 10 é, por exemplo, uma turbina de águas correntes submarina destina a utilizar a energia cinética das correntes marinhas. Em uma variante, a turbina de águas correntes se destina a ser imersa em um curso de água, a fim de converter a energia hidráulica do curso de água em energia elétrica.

[012] O estator 12 tem a forma de um anel de revolução em torno do eixo longitudinal X. O estator 12 comporta, de modo conhecido em si, partes magnéticas ativas estatóricas, não representadas.

[013] O rotor 14 compreende um anel interno 20, um anel externo 22 e uma pluralidade de pás 24 que se estendem ao longo de uma direção radial R, perpendicular ao eixo longitudinal X, entre o anel interno 20 e o anel externo 22. O número N de pás 24 está, de preferência, compreendido entre 2 e 20.

[014] No exemplo de realização da figura 1, o rotor 14 comporta oito pás distribuídas angularmente na periferia externa do anel interno 20, e N é igual a 8. Em outras palavras, a diferença angular entre duas pás sucessivas é sensivelmente igual a 45°.

[015] O rotor 14 compreende pelo menos um eixo radial 26, visível na figura 2, que se estende radialmente entre o anel interno 20 e o anel externo 22, e pelo menos uma pá 24 é móvel em rotação em torno de um eixo radial 26 respectivo. O rotor 14 compreende ainda meios 28 de limitação do movimento em rotação da referida pelo menos uma pá 24 em torno de seu eixo radial 26 respectivo, tal como representado na figura 2.

[016] No modo de realização descrito, o rotor 14 compreende, para cada pá 24, um eixo radial 26 respectivo se estende radialmente entre o anel interno 20 e o anel externo 22, e cada pá 24 é móvel em rotação em torno de seu eixo radial 26. Em outras palavras, o rotor 14 compreende N eixos radiais 26.

[017] Em uma variante não representada, o rotor 14 compreende, somente para uma ou mais pás 24, também chamadas pás móveis, um eixo radial 26 respectivo que se estende radialmente entre o anel interno 20 e o anel externo 22. Cada pá móvel é então apropriada para girar em torno de seu eixo radial 26, e as outras pás 24, também chamadas pás fixas, estão ligadas mecanicamente aos anéis interno 20 e/ou externo 22 de acordo com um ângulo de inclinação predeterminado com o plano perpendicular ao eixo longitudinal X.

[018] O rotor 14 compreende igualmente partes magnéticas ativas rotóricas, não representadas, dispostas sobre a periferia externa do anel externo 22 e próprias para cooperar com as partes magnéticas ativas estatóricas, a fim de gerar um campo magnético durante a rotação do rotor 14 em torno do eixo longitudinal X e no interior do estator 12.

[019] A tubeira 16 comporta duas meias tubeiras 30 fixadas de cada lado do estator 12 na direção longitudinal X, como representado na figura 1. A tubeira 16 tem a forma de um toro de revolução em torno do eixo longitudinal X, o qual toro apresenta uma seção transversal de forma oblonga. Cada meia tubeira 30 apresenta, em seção ao longo de um plano longitudinal paralelo ao eixo longitudinal X, uma forma de U, e as duas extremidades do U estão fixadas no estator 12.

[020] O suporte de sustentação 18 comporta uma pluralidade de calços 32 amortecedores (pinos de apoio) sobre o solo e três braços verticais34 para sustentar do estator longe do solo. O suporte de sustentação 18 comporta, por exemplo, um chassi tubular.

[021] O anel interno 20 e o anel externo 22 possuem, cada um, uma forma de um tubo cilíndrico de revolução em torno do eixo longitudinal X. O anel interno 20 e o anel externo 22 estão centrados no eixo longitudinal X. O comprimento do anel interno 20 e o comprimento do anel externo 22 na direção longitudinal X são sensivelmente iguais, como representado na figura 1. Em uma variante, o comprimento do anel interno 20 e o comprimento do anel externo 22 na direção longitudinal X são diferentes.

[022] O anel interno 20 apresenta um primeiro diâmetro D1 no plano perpendicular ao eixo longitudinal X, e o anel externo 22 apresenta um segundo diâmetro D2 de valor superior ao do primeiro diâmetro D1. O valor do primeiro diâmetro D1 está, por exemplo, compreendido entre 2 000 mm e 8 000 mm. O valor do segundo diâmetro D2 está, por exemplo, compreendido entre 4 000 mm e 18 000 mm.

[023] Cada pá 24 comporta uma primeira face 36, uma segunda face 38, uma borda de ataque 40 e uma borda de fuga 42, como representado na figura 2. De acordo com um primeiro sentido S1 da corrente de água ao longo da direção longitudinal X, a primeira face 36 corresponde ao extradorso EXT e a segunda face 38 corresponde ao intradorso INT, sendo que o intradorso INT é a face da pá 24 submetida à pressão da corrente de água e o extradorso EXT é a face da pá 24 do lado oposto ao intradorso INT, como representado na figura 4. De acordo com um segundo sentido S2 da corrente, oposto ao primeiro sentido S1 a primeira face 36 corresponde ao intradorso INT e a segunda face 38 corresponde ao extradorso EXT, como representado na figura 5. A borda de ataque 40 é a borda da pá 24 que se estende na direção radial R e disposta a montante no sentido do fluxo da água ao longo da pá 24. A borda de fuga 42 é a borda da pá 24 oposta à borda de ataque 40 e disposta a jusante no sentido do fluxo da água. Em outras palavras, a borda de ataque 40 fica na frente do fluxo de água, e a borda de fuga 42 corresponde à parte posterior da pá 24 no sentido do fluxo da água.

[024] Pelo menos uma porção da pá 24 na direção radial R apresenta, em seção transversal de acordo com um plano de corte P perpendicular à direção radial R, e um perfil 44 que comporta uma parte grossa 46 e uma parte fina 48.

[025] Em uma variante, a pá 24 apresenta, em seção transversal ao longo do plano de corte P, e um perfil comporta apenas a parte grossa 46.

[026] Em uma variante, a pá 24 apresenta, em seção transversal ao longo do plano de corte P, um perfil que comporta apenas a parte fina 48.

[027] Em uma variante ainda, a pá 24 apresenta, em seção transversal ao longo do plano de corte P, um perfil de forma retangular, e a pá 24 tem a forma de um paralelepípedo retângulo. Em outras palavras, a pá 24 é sensivelmente plana.

[028] O eixo radial 26 está unido a pelo menos um anel entre o anel interno 20 e o anel externo 22. No exemplo de realização das figuras 1 e 2, o eixo radial 26 está ligado aos anéis interno 20 e externo 22, uma extremidade do eixo radial 26 está fixada no anel interno 20 e a outra extremidade está fixada no anel externo 22. Cada extremidade do eixo radial 26 está fixada sensivelmente no meio do anel 20, 22 correspondente ao longo da direção longitudinal X.

[029] Em uma variante, o eixo radial 26 está ligado à pá 24, e é móvel em rotação em relação aos anéis interno 20 e externo 22.

[030] O eixo radial 26 é realizado, por exemplo, na forma de uma haste de aço, ou de alumínio, ou ainda de material compósito.

[031] Em uma variante, o eixo radial 26 tem a forma de protuberâncias fixadas na pá 24 e salientes em relação à pá 24, as quais são recebidas em orifícios de recepção correspondentes, praticados nos anéis interno 20 e externo 22. As protuberâncias que formam o eixo radial 26 são, por exemplo, inteiriças com a pá 24.

[032] Os meios de limitação 28 comportam para cada pá 24 móvel em rotação em torno de um eixo radial 26 correspondente, pelo menos um batente 50A, 50B, 52A, 52B disposto sobre pelo menos um anel entre o anel interno 20 e o anel externo 22.

[033] No exemplo de realização das figuras 2, 4 e 5, os meios de limitação 28 comportam, para cada pá 24 móvel em rotação em torno de um eixo radial 26 correspondente, um primeiro batente alto 50A e um segundo batente alto 50B disposto sobre o anel externo 22, bem como um primeiro batente baixo 52A e um segundo batente baixo 52B disposto sobre o anel interno 20. Em outras palavras, os meios de limitação 28 comportam N primeiros batentes altos 50A e N segundos batentes altos 50B dispostos sobre o anel externo 22, bem como N primeiros batentes baixos 52A e N segundos batentes baixos 52B dispostos sobre o anel interno 20.

[034] Em uma variante não representada, os meios de limitação 28 comportam uma haste de batente, que se estende sensivelmente na direção radial R e que forma um batente em toda a altura da pá 24 na direção radial R.

[035] Em uma variante ainda, os meios de limitação 28 comportam molas de retenção destinadas a reter a pá 24 nas proximidades da borda de fuga 42.

[036] Em uma variante ainda, os meios de limitação 28 comportam molas de torção destinadas a reter a pá 24 nas proximidades da borda de ataque 40.

[037] A borda de ataque 40 e a borda de fuga 42 estão ligadas por um segmento imaginário 54, representado em traços pontilhados na figura 3, também chamado corda entre a borda de ataque 40 e a borda de fuga 42.

[038] O perfil 44 apresenta, lado do lado intradorso INT, um ponto de inflexão 56.

[039] A parte grossa 46 possui uma primeira espessura máxima E1 ao longo de uma direção perpendicular ao extradorso EXT, e apresenta um primeiro comprimento curvilíneo L1 do lado do extradorso EXT, como representado na figura 3.

[040] A parte grossa 46 apresenta um plano de simetria S, visível na figura 3, o qual plano de simetria S é paralelo à direção radial R. A parte grossa 46 é, por exemplo, realizada em um material metálico, tal como alumínio.

[041] A parte fina 48 possui uma segunda espessura máxima E2 ao longo de uma direção perpendicular ao extradorso EXT, e apresenta um segundo comprimento curvilíneo L2 do lado do extradorso EXT. A parte fina 48 é, por exemplo, realizada em um material compósito, ou de chapa, ou ainda de polietercetona, também chamado PEEK (do inglês PolyEtherEtherKetone).

[042] Em uma variante, a parte grossa 46 e a parte fina 48 são realizadas em um material termoplástico ou termoendurecível. Em uma variante ainda, a parte grossa 46 é realizada em um material compósito.

[043] A corda 54 entre a borda de ataque e a borda de fuga apresenta um comprimento C.

[044] O ponto de inflexão 56 corresponde sensivelmente à delimitação entre a parte grossa 46 e a parte fina 48.

[045] O segundo comprimento curvilíneo L2 está compreendido entre 0,1 vez o comprimento C da corda 54 entre a borda de ataque e a borda de fuga e 0,9 vez o comprimento C da referida corda 54. O segundo comprimento curvilíneo L2 está de preferência compreendida entre 0,25 vez o comprimento C e 0,9 vez o comprimento C.

[046] A primeira espessura máxima E1 é pelo menos quatro vezes superior à segunda espessura máxima E2. A primeira espessura máxima E1 é inferior ou igual a 0,25 vez o comprimento C da corda entre a borda de ataque 40 e a borda de fuga 42.

[047] No exemplo de realização da figura 2, toda a pá 24 apresenta a parte grossa 46 e a parte fina 48 qualquer que seja a posição do plano de corte P na direção radial R. A pá 24 apresenta, por exemplo, o mesmo perfil 44 qualquer que seja a posição do plano de corte P na direção radial R.

[048] Em uma variante não representada, o comprimento C da corda 54 entre a borda de ataque 40 e a borda de fuga 42 é de valor variável em função da posição na direção radial R do plano de corte P. Em outras palavras, o perfil 44 é de forma variável em função da posição do plano de corte P na direção radial R.

[049] O primeiro batente alto 50A e o segundo batente alto 50B estão ligados ao anel externo 22.

[050] O primeiro batente alto 50A e o segundo batente alto 50B estão dispostos de modo sensivelmente simétrico em relação a um plano mediano M do anel externo perpendicular ao eixo longitudinal X, como representado nas figuras 4 e 5, em que o anel externo 22 não está representado para a clareza do desenho.

[051] O primeiro batente baixo 52A e o segundo batente baixo 52B estão ligados ao anel interno 20 e estão dispostos de modo sensivelmente simétrico em relação ao plano mediano M.

[052] Os primeiros batentes 50A, 52A estão associados aoprimeiro sentido da corrente S1, como representado na figura 4, e os segundos batentes 50B, 52B estão associados ao segundo sentido da corrente S2, como representado na figura 5.

[053] Os primeiro e segundo batentes altos 50A, 50B estãoposicionados de tal forma que o valor de um ângulo alto máximo 01 max entre uma posição de repouso da pá 24 na ausência de corrente e uma posição da pá 24 em apoio contra o respectivo batente alto 50A, 50B esteja compreendido entre 10° e 30°, de preferência igual a 20°.

[054] O valor do ângulo entre uma posição da pá 24 em apoio contra o primeiro batente alto 50A e uma posição da pá em apoio contra o segundo batente alto 50B está compreendido entre 20 e 60°, de preferência igual a 40°, sendo que os primeiro e segundo batentes altos 50A, 50B são sensivelmente simétricos um do outro em relação ao pano mediano M, e a posição de repouso da pá 24 é sensivelmente confundida com o pano mediano M.

[055] Os primeiro e segundo batentes baixos 52A, 52B estão posicionados de tal forma que o valor de um ângulo baixo máximo 02max entre a posição de repouso e uma posição da pá em apoio contra o respectivo batente baixo 52A, 52B esteja compreendido entre 30° e 60 ° de preferência igual a 45°.

[056] O valor do ângulo entre uma posição da pá 24 em apoio contra o primeiro batente baixo 52A e uma posição da pá 24 em apoio contra o segundo batente baixo 52B está compreendida entre 60° e 120°, de preferência igual a 90°, sendo que os primeiro e segundo batentes baixos 52A, 52B são sensivelmente simétricos um do outro em relação ao plano mediano M.

[057] O valor do ângulo alto máximo θ1 max é escolhido inferior ao valor do ângulo baixo máximo 02max, visto que a velocidade tangencial na parte superior da pá (flecha V1) é superior à velocidade tangencial na parte inferior de pá (flecha V2), como representado na figura 2.

[058] O funcionamento da turbina de águas correntes 10 de acordo com a presente invenção vai ser agora explicado por meio das figuras 4 e 5.

[059] Na ausência de corrente de água e quando o rotor 14 está parado, nenhum fluxo de água circula ao longo da pá 24. A pá 24 está, então, em posição de repouso, e as bordas de ataque 40 e de fuga 42 estão dispostas sensivelmente no pano mediano M.

[060] Quando a turbina de águas correntes 10 está colocada em uma corrente de água, a pá 24 se torce fortemente sob o efeito da corrente a ficar em apoio contra os primeiros batentes alto 50A e baixo 52A quando a corrente está no primeiro sentido S1, como representado na figura 4. O apoio da corrente sobre as pás 24 move então o rotor 14 em rotação em torno do eixo longitudinal X no sentido da flecha ROT. A velocidade de rotação é inicialmente baixa e aumenta com o fluxo da água ao longo da pá 24.

[061] O ângulo entre a borda externo da pá 24, diante do anel externo 22, e o pano mediano M é denominado ângulo alto θ1, e o ângulo entre a borda interna da pá 24, diante do anel interno 20, e o pano mediano M é denominado ângulo baixo θ2. Uma torcedura da pá 24 corresponde, então, a uma diferença entre o valor do ângulo alto θ1 e o do ângulo baixo θ2.

[062] A torcedura da pá 24, o ângulo alto θ e o ângulo baixo θ2 diminuem com o aumento da velocidade de rotação do rotor 14. A pá 24 começa a se afastar dos primeiros batentes alto 50A e baixo 52A, enquanto a velocidade de rotação continua a aumentar.

[063] Quando a velocidade de rotação apresenta seu valor nominal, a torcedura da pá 24 é relativamente baixa, e a pá 24 está dos primeiros batentes alto 50A e baixo 52A.

[064] A turbina de águas correntes 10 de acordo com a presente invenção funciona de modo análogo ao longo dos dois sentidos S1, S2 da corrente, e cada pá 24 é suficientemente flexível, pelo comprimento curvilíneo L2 da parte fina 48 para que a primeira face 36 corresponda ao extradorso EXT ao longo do primeiro sentido S1 da corrente (figura 4) e ao intradorso INT ao longo do segundo sentido S2 da corrente (figura 5).

[065] Quando a corrente de água estiver orientada no segundo sentido S2, a pá 24 fica então em apoio contra os segundos batentes alto 50B e baixo 52B para baixas velocidades de rotação do rotor 14, como representado na figura 5.

[066] De modo análogo ao descrito anteriormente relação à figura 4 para o primeiro sentido da corrente S1, quando a velocidade de rotação do rotor 14 aumenta, cada pá 24 se separa progressivamente dos segundos batentes alto 50B e baixo 52B e a torcedura de cada pá 24 diminui.

[067] Quando o rotor 14 apresenta sua velocidade de rotação nominal, cada pá 24 está afastada dos segundos batentes alto 50B e baixo 52B, e a torcedura de cada pá 24 é fraca.

[068] A inclinação das pás 24 em relação a um plano perpendicular ao eixo longitudinal X apresenta, assim, um valor variável. A inclinação de cada pá 24 adapta-se automaticamente ao fluxo da água ao longo da pá 24 e à velocidade de rotação do rotor 14, e cada pá é móvel em rotação em torno de seu eixo radial 26. Os meios de limitação 28 permitem evitar um posicionamento ao longo um plano longitudinal paralelo ao eixo longitudinal X de cada pá 24, a fim de conservar uma força de apoio mínimo da corrente de água sobre cada pá 24.

[069] O técnico no assunto notará que o sentido de rotação do rotor 14 (flecha ROT) é o mesmo qualquer que seja o sentido da corrente S1, S2 ao longo da direção longitudinal X, o que facilita a operação da turbina de águas correntes 10 de acordo com a presente invenção. De fato, com as turbina de águas correntes atuais, uma mudança de sentido da corrente de água se traduz por uma inversão do sentido de rotação do rotor. Essa inversão do sentido de rotação torna-se mais lenta pela inércia do rotor, o que dificulta explorar plenamente a turbina de águas correntes, por perda de tempo ligada à inversão do sentido de rotação.

[070] É fácil, assim, perceber que o rotor 14 de acordo com a presente invenção oferece melhor rendimento em todas as faixas das velocidades de rotação, tais como velocidades rotóricas compreendidas entre 0 e 50 rpm, e qualquer que seja o sentido da corrente.

[071] As figuras 6 e 7 ilustram um segundo modo de realização da presente invenção para o qual os elementos análogos primeiro modo de realização, descritos acima, são identificados por referências idênticas, e não são descritos novamente.

[072] De acordo com o segundo modo de realização, os meios de limitação 28 comportam, para cada pá 24 móvel em rotação em torno de seu eixo radial 26, somente o primeiro batente alto 50A e o segundo batente alto 50B dispostos sobre o anel externo 22, na ausência de batente baixo disposto sobre o anel interno 20.

[073] O valor do ângulo alto máximo 01 max entre a posição de repouso da pá 24 e uma posição da pá 24 em apoio contra o primeiro batente alto 50A respectivamente o segundo batente alto 50B, está compreendido entre 10° e 30°, de preferência igual a 20°.

[074] O funcionamento desse segundo modo de realização é análogo ao do primeiro modo de realização, seja de acordo com o primeiro sentido da corrente S1 (figura 6) ou de acordo com o segundo sentido da corrente S2 (figura 7), e não será descrito novamente.

[075] De acordo com esse segundo modo de realização, os meios de limitação 28 comportam um número menor de batentes 50A, 50B, o que diminui os custos. As outras vantagens desse segundo modo de realização são análogas às do primeiro modo de realização, e não estão descritas novamente.

[076] De acordo com um terceiro modo de realização, não representado, os meios de limitação 28 comportam, para cada pá 24 móvel em rotação em torno de seu eixo radial 26, apenas o primeiro batente baixo 52A e o segundo batente baixo 52B dispostos sobre o anel interno 20, na ausência de batente alta disposto sobre o anel externo 22.

[077] De acordo com esse terceiro modo de realização, o valor do ângulo baixo máximo 02max entre a posição de repouso e uma posição da pá 24 em apoio contra o respectivo batente baixo 52A, 52B está compreendido entre 30° e 60°, de preferência igual a 45°.

[078] A inclinação das pás 24 em relação a um plano perpendicular ao eixo longitudinal X apresenta igualmente um valor variável, e se adapta automaticamente ao fluxo da água e à velocidade rotórica, sendo que cada pá é móvel em rotação em torno de seu eixo radial 26, e os meios de limitação 28 permitem evitar um posicionamento ao longo de um plano longitudinal paralelo ao eixo longitudinal X de cada pá 24.

[079] É fácil perceber, assim, que o rotor 14 de acordo com a presente invenção oferece melhor rendimento em todas as faixas das velocidades de rotação, tais como as velocidades rotóricas compreendidas entre 0 e 50 rpm, e qualquer que seja o sentido da corrente.

Claims

1. ROTOR (14) DE TURBINA DE ÁGUAS CORRENTES, orotor (14) sendo próprio para ser acionado em rotação por uma corrente de um líquido, o rotor (14) compreende um anel interno (20), um anel externo (22) e pelo menos uma pá (24) que se estende entre o anel interno (20) e o anel externo (22) ao longo de uma direção radial (R), sendo que os anéis interno (20) e externo (22) estão centrados em um mesmo eixo longitudinal,o rotor (14) compreendendo pelo menos um eixo radial (26) que se estende radialmente entre o anel interno (20) e o anel externo (22), em pelo menos uma pá (24) móvel em rotação em torno de um eixo radial (26) respectivo, o rotor (14) compreendendo meios (28) de limitação do movimento em rotação da pelo menos uma pá (24) em torno de seu eixo radial (26) respectivo, e os meios de limitação (28) comportam, para pelo menos uma pá (24), um batente alto (50A, 50B) disposto sobre o anel externo (22) esendo caracterizado por compreender pelo menos um batente baixo (52A, 52B) disposto sobre o anel interno (20).

2. ROTOR (14), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelos meios de limitação (28) comportarem, para a pelo menos uma pá (24), um primeiro batente (50A, 52A) e um segundo batente (50B, 52B) dispostos sobre pelo menos um anel entre o anel interno (20) e o anel externo (22), sendo o primeiro batente (50A, 52A) associado a um primeiro sentido (S1) da corrente em relação ao rotor (14) e o segundo batente (50B, 52B) associado a um segundo sentido (S2) da corrente em relação ao rotor (14).

3. ROTOR (14), de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelos meios de limitação (28) comportarem, para a pelo menos uma pá (24), um primeiro batente alto (50A) e um segundo batente alto (50B) dispostos sobre o anel externo (22), bem como um primeiro batente baixo (52A) e um segundo batente baixo (52B) dispostos sobre o anel interno (20), sendo os primeiros batentes (50A, 52A) associados ao primeiro sentido da corrente (S1) e os segundos batentes (50B, 52B) associados ao segundo sentido da corrente (S2).

4. ROTOR (14), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 3, caracterizado pelos meios de limitação (28) comportarem, para a pelo menos uma pá (24), um batente alto (50A, 50B) disposto sobre o anel externo (22), a pá (24) apresenta uma posição de repouso na ausência de corrente, e o valor do ângulo (θ1max) entre a posição de repouso e uma posição da pá (24) em apoio contra o batente alto está compreendido entre 10 graus e 30 graus, de preferência igual a 20 graus.

5. ROTOR (14), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizado pelos meios de limitação (28) comportarem, para a pelo menos uma pá (24), um batente baixo (52A, 52B) disposto sobre o anel interno (20), a pá (24) apresenta uma posição de repouso na ausência de corrente, e o valor do ângulo (θ2max) entre a posição de repouso e uma posição da pá (24) em apoio contra o batente baixo (52A, 52B) está compreendido entre 30 graus e 60 graus, de preferência igual a 45 graus.

6. ROTOR (14), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender, para cada pá (24), um eixo radial (26) que se estende radialmente entre o anel interno (20) e o anel externo (22), cada pá (24) é móvel em rotação em torno de seu eixo radial (26) respectivo, e os meios de limitação (28) serem próprios para limitar o movimento em rotação de cada pá (24).

7. ROTOR (14), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 6, caracterizado pelo rotor (14) por compreender uma pluralidade de pás (24), e o número N de pás (24) ser, de preferência, compreendido entre 2 e 20, mais preferivelmente igual a 8.

8. ROTOR (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pela, ou cada, pá (24) apresentar um extradorso (EXT), um intradorso (INT), uma borda de ataque (40) e uma borda de fuga (42), sendo que a borda de ataque (40) é a borda da pá (24) que se estende na direção radial (R) e disposta a montante no sentido do fluxo do líquido ao longo pá (24), e a borda de fuga (42) é a borda da pá (24) oposta à borda de ataque (40) e disposta a jusante no sentido do fluxo do líquido ao longo pá (24),no qual pelo menos uma porção de pelo menos uma pá (24) apresenta, em seção transversal segundo um plano perpendicular à direção radial (R), um perfil (44) que comporta uma parte grossa (46) e uma parte fina (48), sendo que a parte grossa (46) e a parte fina (48) possuem, cada uma, uma espessura máxima (E1, E2) ao longo de uma direção perpendicular ao extradorso (EXT), e a espessura máxima (E1) da parte grossa (46) é pelo menos quatro vezes superior à espessura máxima (E2) da parte fina (48), eno qual o comprimento curvilíneo (L2) da parte fina (48) está compreendido entre 0,1 vez o comprimento (C) da corda entre a borda de ataque (40) e a borda de fuga (42) e 0,9 vez o comprimento (C) da corda, de preferência compreendida entre 0,25 vez o comprimento (C) da corda e 0,9 vez o comprimento (C) da corda.