BR112019004687B1 - Turbina de fluido de precessão - Google Patents

Abstract

Uma turbina de fluido de precessão, compreendendo um reservatório de fluido (8) com uma abertura de fluido de entrada (3) e com uma abertura de fluido de saída (4). No reservatório de fluido (8), entre a abertura de fluido de entrada (3) e a abertura de fluido de saída (4), um bocal de estator (1) é arranjado. No bocal de estator (1), um rotor de rolamento sem pá (2) é arranjado sendo consistido por um corpo de formato rotacional com um eixo (9), o rotor de rolamento (2) sendo montado em um dispositivo de apoio (6) que permite rolamento giratório do rotor (2) na parede interna do bocal de estator (1). O rotor de rolamento (2) é interconectado com um gerador de corrente elétrica (7) por meio de um mecanismo (5). No reservatório de fluido (8), acima do rotor (2), uma câmara de ar (10) é arranjada de modo que fique aberta na extremidade do fundo, o eixo (9) de rotor (2) alcançando dita câmara de ar (10). O gerador de corrente elétrica (7), o qual é interconectado com o eixo (9) de rotor (2) por meio do mecanismo (5), é arranjado na câmara de ar (10).

Description

Campo da Técnica

[001] A invenção refere-se a uma turbina de fluido de precessão compreendendo um reservatório de fluido com uma abertura de fluido de entrada e com uma abertura de fluido de saída, e no reservatório de fluido, entre a abertura de fluido de entrada e a abertura de fluido de saída, um bocal de estator é arranjado, e no bocal de estator, um rotor de rolamento sem pá é arranjado sendo consistido por um corpo de formato rotacional com um eixo, o rotor de rolamento sendo montado em um dispositivo de apoio que permite rolamento giratório do rotor na parede interna do bocal de estator, o rotor de rolamento sendo interconectado com um gerador de corrente elétrica por meio de um mecanismo.

Técnica Anterior

[002] Máquinas de fluidos são conhecidas por terem um estator com uma abertura de fluido de entrada e com uma abertura de fluido de saída e, no estator, em um dispositivo de apoio, um rotor de rolamento sem pás é montado, o qual consiste em um corpo que tem um formato rotacional. O dispositivo de apoio é adaptado para permitir rolamento giratório do rotor na parede interna do estator. Após ser fornecido para o estator, o fluido em corrente faz com que o rotor toque na parede interna do estator e comece a rolar de maneira giratória na parede interna do estator. Logo, pelo menos uma parte do eixo do rotor realiza um movimento precessional. Portanto, tais máquinas são, às vezes, chamadas de máquinas de precessão.

[003] A Patente Tcheca no. 284483 e a Patente Europeia EP1015760 B1 descrevem uma máquina de fluido de rolamento que consiste em um reservatório de fluido equipada com um bocal de entrada e pelo menos um de saída, pelo menos um rotor de rolamento que consiste em um corpo que tem um formato rotacional montado na área do bocal de saída em um dispositivo de apoio. O rotor de rolamento é montado de uma maneira tal que o permite rolar livremente ao longo da parede interna do bocal de saída.

[004] As máquinas de fluido, de acordo com a Patente Europeia EP1082538 B1, com as Patentes Tchecas no. 294708 e no. 302361, e com os modelos de utilidade tchecos no. 7606, no. 17908 e no. 18890 são com base nos mesmos princípios.

[005] Uma desvantagem comum de todas as máquinas/turbinas de rolamento ou de precessão é que elas não lidam com as perdas causadas pelo movimento precessional do eixo no fluido ou com uma proteção simples e confiável do gerador de corrente elétrica contra a entrada de água.

Descrição da Invenção

[006] O problema mencionado acima é resolvido por uma turbina de fluido de precessão compreendendo um reservatório de fluido com uma abertura de fluido de entrada e com uma abertura de fluido de saída, e no reservatório de fluido, entre a abertura de fluido de entrada e a abertura de fluido de saída, um bocal de estator é arranjado, e no bocal de estator, um rotor de rolamento sem pá é arranjado sendo consistido por um corpo de formato rotacional com um eixo, o rotor de rolamento sendo montado em um dispositivo de apoio que permite rolamento giratório do rotor na parede interna do bocal de estator, o rotor de rolamento sendo interconectado com um gerador de corrente elétrica por meio de um mecanismo de acordo com a invenção, o princípio em que no reservatório de fluido, acima do rotor, uma câmara de ar é arranjada de modo que fique aberta na extremidade do fundo, o eixo de rotor alcançando dita câmara de ar. Na câmara de ar, um gerador de energia elétrica é arranjado de modo que fique interconectado com o eixo de rotor por meio de um mecanismo.

[007] Uma vantagem do projeto com base na invenção é que o gerador de corrente elétrica pode ser arranjado abaixo do nível da água sem a exigência de um isolamento de alto custo contra a entrada de água. Uma outra vantagem é um aumento considerável da eficácia da turbina de fluido de precessão devido ao fato de que uma parte substancial do eixo de rotor e o mecanismo completo interconectando o rotor de rolamento com o gerador de corrente elétrica trabalham na câmara de ar, o que significa que seus movimentos não são prejudicados pelo fluido em fluxo.

[008] Na modalidade preferida, uma linha de fornecimento de ar pressurizado é conectada à câmara de ar e na borda do fundo da câmara de ar, um sensor de nível de fluido pode ser arranjado para controlar o fornecimento de ar pressurizado.

[009] Em uma outra modalidade preferida, a linha de fornecimento de ar pressurizado é conectada a um compressor.

[0010] Em uma modalidade preferida, tubulação de fornecimento é conectada à abertura de entrada, de modo que a turbina possa ser operada em um gradiente de qualquer altura.

[0011] Se a turbina for instalada em uma corrente de rio, um adaptador pode ser preferivelmente conectado à abertura de entrada, cuja abertura de entrada é alargada e orientada contra a corrente do rio, a abertura de entrada do reservatório de fluido sendo orientada a jusante.

[0012] Para influenciar positivamente a funcionalidade do rotor e para aumentar a estabilidade da turbina, a quantidade de fluido na parte do fundo do reservatório de fluido deve ser, preferivelmente, maior do que na parte do topo. Isso significa que em uma modalidade preferida, a câmara de ar fica mais estreita na direção do rotor de rolamento.

Breve Descrição dos Desenhos

[0013] A Figura 1 mostra esquematicamente o primeiro exemplo de modalidade da turbina de fluido de precessão de acordo com a invenção. A Figura 2 mostra a modalidade com o fornecimento de ar pressurizado conectado à câmara de ar. A Figura 3 mostra a modalidade com a tubulação de fornecimento conectada à abertura de entrada. A Figura 4 mostra uma modalidade preferida para a instalação em uma corrente de mar ou rio. A Figura 5 mostra uma modalidade com um formato específico da câmara de ar.

Descrição das Modalidades Preferidas

[0014] A turbina de fluido de precessão de acordo com a Figura 1 compreendendo um reservatório de fluido 8 com uma abertura de entrada de fluido 3 e uma abertura de entrada de fluido 4. Um bocal de estator 1 é arranjado no reservatório de fluido 8 entre a abertura de entrada de fluido 3 e a abertura de saída de fluido 4. No bocal de estator 1, um rotor de rolamento sem pás 2 com um eixo 9 é arranjado. O rotor de rolamento 2 pode ter qualquer formato rotacional.

[0015] O rotor de rolamento 2 é montado em um dispositivo de apoio 6. O dispositivo de apoio pode consistir em qualquer mecanismo conhecido que permita o rolamento giratório do rotor 2 ao longo da parede interna do bocal de estator 1. Na modalidade da Figura 1, o dispositivo de apoio 6 consiste em uma sustentação tipo haste que é firmemente conectado no fundo do rotor 2, e do lado oposto é terminado com uma junta tipo esfera, montada em um suporte 19.

[0016] No reservatório de fluido 8, acima do rotor 2, há uma câmara de ar 10 que fica pelo menos parcialmente imersa no fluido e é aberta em sua extremidade do fundo, então trabalha no princípio de um sino de mergulhador ou caixão. A câmara de ar 10 é suspensa nos braços 16 no reservatório de fluido 8 e um gerador de corrente elétrica 7 é fixado em um esteio 17 na câmara de ar. A corrente elétrica produzida pelo gerador 7 é conduzida pelos condutores de corrente elétrica 20.

[0017] O eixo 9 do rotor 2 alcança a câmara de ar 10.

[0018] O mecanismo 5 interconectando o rotor de rolamento 2 com o gerador de corrente elétrica 7 pode consistir em quaisquer mecanismos conhecidos para conversão do movimento precessional do eixo 9 do rotor de rolamento 2 para o movimento rotacional do eixo 18 do gerador de corrente elétrica 7, por exemplo o mecanismo de manivela mostrado esquematicamente.

[0019] O fluido entra no reservatório de fluido 8 por meio da abertura de entrada 3, flui através do bocal de estator 1 e sai por meio da abertura de saída 4. O fluido em fluxo faz com que o rotor 2 role ao longo da parede interna do bocal de estator 1 de uma maneira giratória, isto é, o eixo geométrico 9 do rotor 2 realiza um movimento precessional.

[0020] Uma vez que uma parte substancial do eixo 9 do rotor 2 e o mecanismo completo 5 se movem na câmara de ar 10, seus movimentos não são prejudicados pelo fluido em fluxo. O resultado de tal projeto é um aumento substancial da eficácia da turbina de fluido de processamento. Adicionalmente, o gerador de corrente elétrica 7 é arranjado do lado de fora do fluido e não requer muitas proteções de alto custo contra a entrada de água, embora fique situado abaixo do nível da água.

[0021] A modalidade da Figura 2 difere da modalidade da Figura 1 pelo fato de que a linha de fornecimento de ar pressurizado 11 é conectada à câmara de ar 10, a linha de fornecimento sendo conectada a um compressor 13, e em que na borda do fundo da câmara de ar 10, um sensor de nível de fluido 12 é arranjado para controlar o fornecimento de ar pressurizado 11. O ar pressurizado fornecido em combinação com o sensor de nível de fluido 12 pode eliminar flutuações do nível na câmara de ar 10 causada por uma possível perda de ar. As outras funções desta modalidade, bem como todas as modalidades descritas abaixo, são análogas à função descrita da modalidade da Figura 1.

[0022] A modalidade da Figura 3 se difere apenas da modalidade 2 pelo fato de que uma tubulação de fornecimento 14 é conectada à abertura de entrada 3, o que torna possível que a turbina trabalhe em um gradiente de qualquer altura.

[0023] A modalidade da Figura 4 diferente da modalidade da Figura 2 pelo fato de que um adaptador 15 é conectado à abertura de entrada 3, cuja abertura de entrada é alargada e orientada contra a corrente de fluido, a abertura de saída 4 do reservatório de fluido 8 sendo orientada a jusante. Esta modalidade é projetada para instalação em uma corrente de água.

[0024] A modalidade da Figura 4 difere da modalidade da Figura 2 pelo fato de que a câmara de ar 10 fica mais estreita na direção do rotor de rolamento 2. Logo, nesta modalidade, a quantidade de fluido na parte do fundo do reservatório de fluido 8 é maior que na sua parte do topo, o que tem um impacto positivo na estabilidade do reservatório de fluido 8 e na função do rotor 2.

[0025] Lista de sinais de referência 1 bocal do estator 2 rotor 3 abertura de entrada 4 abertura de saída 5 mecanismo 6 dispositivo de apoio 7 gerador de corrente elétrica 8 reservatório de fluido 9 eixo 10 câmara de ar 11 fornecimento de ar pressurizado 12 sensor de nível 13 compressor 14 tubulação de fornecimento 15 adaptador 16 braço 17 apoio do gerador 18 eixo do gerador 19 suporte 20 condutores de corrente elétrica

Claims (7)

1. Turbina de fluido de precessão compreendendo um reservatório de fluido (8) com uma abertura de fluido de entrada (3) e com uma abertura de fluido de saída (4), e no reservatório de fluido (8), entre a abertura de fluido de entrada (3) e a abertura de fluido de saída (4), um bocal de estator (1) é arranjado, e, no bocal de estator (1), um rotor de rolamento sem pá (2) é arranjado sendo consistido por um corpo de formato rotacional com um eixo (9), o rotor de rolamento (2) sendo montado em um dispositivo de apoio (6) que permite rolamento giratório do rotor (2) na parede interna do bocal de estator (1), o rotor de rolamento (2) sendo interconectado com um gerador de corrente elétrica (7) por meio de um mecanismo (5), caracterizada pelo fato de que, no reservatório de fluido (8), acima do rotor (2), uma câmara de ar (10) é arranjada de modo que fique aberta na extremidade do fundo, o eixo (9) de rotor (2) alcançando a câmara de ar (10), o gerador de corrente elétrica (7), o qual é interconectado com o eixo (9) de rotor (2) por meio do mecanismo (5), sendo arranjado na câmara de ar (10).

2. Turbina de fluido de precessão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma linha de fornecimento de ar pressurizado (11) é conectada à câmara de ar (10).

3. Turbina de fluido de precessão de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que, na borda do fundo da câmara de ar (10), um sensor de nível de fluido (12) é arranjado para controlar o fornecimento de ar pressurizado (11).

4. Turbina de fluido de precessão de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que a linha de fornecimento de ar pressurizado (11) é conectada a um compressor (13).

5. Turbina de fluido de precessão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que uma tubulação de fornecimento (14) é conectada a uma abertura de entrada (3).

6. Turbina de fluido de precessão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que um adaptador (15) é conectado à abertura de entrada (3), cuja abertura de entrada é alargada e orientada contra a corrente de fluido, a abertura de saída (4) do reservatório de fluido (8) sendo orientada a jusante.

7. Turbina de fluido de precessão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a câmara de ar (1) fica mais estreita na direção do rotor de rolamento (2).