BR202021012214Y1

BR202021012214Y1 - HYDROELECTRIC PLANT WITH HORIZONTAL HYDRAULIC TURBINE AND VESSEL WITH TIPPING RAMPS

Info

Publication number: BR202021012214Y1
Application number: BR202021012214-0U
Authority: BR
Inventors: Pantaleão Theodocio Athanasio
Original assignee: Pantaleão Theodocio Athanasio
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2022-10-04
Also published as: BR202021012214U2

Abstract

USINA HIDRELÉTRICA COM TURBINA HIDRÁULICA HORIZONTAL E EMBARCAÇÃO COM RAMPAS BASCULANTES. Refere-se o presente modelo ao campo técnico de geradores de energia hidrelétrica, mais especificamente a uma usina hidrelétrica (1) com turbina hidráulica horizontal (2) e embarcação (3) com rampas basculantes, que converte a energia cinética da água em corrente horizontal sem necessidade de represamento, em energia mecânica de eixo, por meio de mecanismos internos que controlam a posição das suas pás. O modelo apresenta como novidade: uma turbina hidráulica horizontal (2) com pás móveis (2D) que se posicionam perpendicularmente aos sentidos do fluxo d'água, onde por meio de engrenagens e demais elementos, oferecem o giro constante do eixo para a produção de energia elétrica de forma ininterrupta; sendo a turbina embarcada centralmente em um chassi (3A) de uma embarcação (3), composta por dois flutuadores (3B) e duas rampas basculantes (3D laterais / inferiores, que direcionam e potencializam o fluxo da água corrente até as pás móveis da turbina, e ao mesmo tempo, elas nivelam a altura da estrutura flutuante, protegendo as pás da turbina em casos de vazantes dos rios.HYDROELECTRIC PLANT WITH HORIZONTAL HYDRAULIC TURBINE AND VESSEL WITH TIPPING RAMPS. This model refers to the technical field of hydroelectric power generators, more specifically to a hydroelectric power plant (1) with a horizontal hydraulic turbine (2) and a vessel (3) with tilting ramps, which converts the kinetic energy of the water into a horizontal current without the need for damming, in shaft mechanical energy, by means of internal mechanisms that control the position of its blades. The model features a novelty: a horizontal hydraulic turbine (2) with movable blades (2D) that are positioned perpendicular to the water flow directions, where, by means of gears and other elements, they offer the constant rotation of the axis for the production of uninterrupted electricity; the turbine being centrally shipped on a chassis (3A) of a vessel (3), consisting of two floats (3B) and two tilting ramps (3D side / bottom, which direct and enhance the flow of running water to the mobile blades of the turbine , and at the same time, they level the height of the floating structure, protecting the turbine blades in case of river ebbs.

Description

Presentation

[0001] Refere-se o presente invento ao campo técnico de geradores de energia hidrelétrica, mais especificamente a uma usina hidrelétrica com turbina hidráulica horizontal e embarcação com rampas basculantes, que converte a energia cinética da água em corrente horizontal sem necessidade de represamento, em energia mecânica de eixo, por meio de mecanismos internos que controlam a posição das suas pás. O invento apresenta como novidade: uma turbina hidráulica horizontal com pás móveis que se posicionam perpendicularmente aos sentidos do fluxo d'água, onde por meio de engrenagens e demais elementos, oferecem o giro constante do eixo para a produção de energia elétrica, de forma ininterrupta; sendo a turbina embarcada centralmente em um chassi de uma embarcação, composta por dois flutuadores e duas rampas laterais / inferiores, que direcionam e potencializam o fluxo da água corrente até as pás móveis da turbina, e ao mesmo tempo, elas nivelam a altura da estrutura flutuante, protegendo as pás da turbina em casos de vazantes dos rios.[0001] The present invention refers to the technical field of hydroelectric power generators, more specifically to a hydroelectric plant with a horizontal hydraulic turbine and a vessel with tilting ramps, which converts the kinetic energy of water into a horizontal current without the need for damming, in shaft mechanical energy, through internal mechanisms that control the position of its blades. The invention presents as a novelty: a horizontal hydraulic turbine with movable blades that are positioned perpendicular to the water flow directions, where by means of gears and other elements, they offer the constant rotation of the axis for the production of electric energy, in an uninterrupted way ; the turbine being centrally mounted on a vessel's chassis, consisting of two floats and two lateral/lower ramps, which direct and enhance the flow of running water to the turbine's mobile blades, and at the same time, they level the height of the structure floating, protecting the turbine blades in case of river ebbs.

state of the art

[0002] Entre as turbinas hidráulicas, amplamente conhecidas e que funcionam com alguma diferença natural de nível, se encontram: a turbina hidráulica de Pelton, a turbina de Francis e a turbina de Kaplan.[0002] Among the hydraulic turbines, widely known and which work with some natural difference in level, are: the Pelton hydraulic turbine, the Francis turbine and the Kaplan turbine.

[0003] A turbina hidráulica de Pelton, funciona à pressão atmosférica e é constituída por uma roda e um ou mais injetores, cuja função é transformar a energia de pressão do escoamento em energia cinética, orientando esse mesmo escoamento para a roda. Os jatos de água provenientes dos injetores ao chocarem com as pás do rotor (em forma de dupla colher) geram os impulsos fazendo que a roda se mova.[0003] The Pelton hydraulic turbine works at atmospheric pressure and consists of a wheel and one or more injectors, whose function is to transform the pressure energy of the flow into kinetic energy, directing that same flow to the wheel. When the jets of water from the injectors collide with the rotor blades (in the form of a double spoon), they generate impulses causing the wheel to move.

[0004] A turbina hidráulica de Francis, funciona com fluxo radial de fora para dentro. Neste tipo de turbina, a água sob pressão entra por um duto circular de secção decrescente, onde é desviada por um conjunto de pás estáticas para um rotor central. A água atravessa a parede lateral do rotor, empurrando outro conjunto de pás fixas no mesmo, e sai pela base do rotor com pressão e velocidade muito reduzidas. A potência mecânica extraída da água é transmitida pelo rotor a um eixo fixado na base oposta. Estas turbinas são as mais comuns em usinas hidrelétricas por sua flexibilidade e eficiência.[0004] Francis' hydraulic turbine works with radial flow from outside to inside. In this type of turbine, water under pressure enters through a circular duct of decreasing section, where it is diverted by a set of static blades to a central rotor. The water crosses the side wall of the rotor, pushing another set of blades fixed on it, and exits through the base of the rotor with very low pressure and speed. The mechanical power extracted from the water is transmitted by the rotor to a shaft fixed on the opposite base. These turbines are the most common in hydroelectric power plants due to their flexibility and efficiency.

[0005] A turbina hidráulica de Kaplan, é adequada para operar em quedas de até 60m, sendo a única diferença entre a turbina de Francis o rotor. Este assemelha-se a um propulsor de navio (similar a um hélice). Um servomotor montado normalmente dentro do cubo do rotor, é responsável pela variação do ângulo de inclinação das pás. O óleo é injetado por um sistema de bombeamento localizado fora da turbina, e conduzido até o rotor por um conjunto de tubulações rotativas que passam por dentro do eixo. O acionamento das pás é conjugado ao das palhetas do distribuidor, de modo que para uma determinada abertura do distribuidor, corresponde um determinado valor de inclinação das pás do rotor.[0005] Kaplan's hydraulic turbine is suitable for operating at drops of up to 60m, the only difference between the Francis turbine being the rotor. This resembles a ship's thruster (similar to a propeller). A servomotor normally mounted inside the rotor hub is responsible for varying the angle of inclination of the blades. The oil is injected by a pumping system located outside the turbine, and conducted to the rotor by a set of rotating pipes that pass inside the shaft. The activation of the blades is combined with that of the distributor vanes, so that for a given opening of the distributor, a certain value of inclination of the rotor blades corresponds.

[0006] Como é do conhecimento dos técnicos no assunto, no mercado atual existem uma série de geradores de energia hidrelétrica de uso em fio d'água, cada qual com suas estruturas e disposições de turbinas. Entre estes exemplos, podemos citar: a US8,106,527 B1; BR 112016008014-9 B1; e a MU9001534-7 Y1.[0006] As experts in the field know, in the current market there are a series of run-of-river hydroelectric power generators, each with its structures and turbine arrangements. Among these examples, we can mention: the US8,106,527 B1; BR 112016008014-9 B1; and MU9001534-7 Y1.

[0007] A US8,106,527 B1 descreve um gerador de energia hidrelétrica, instalado em uma corrente de vento ou água, onde a pressão hidráulica faz com que o motor hidráulico gire, girando o gerador, gerando eletricidade que é transferida para uma rede elétrica para distribuição. Este invento prevê a instalação do sistema de geração de energia em uma corrente de água, o qual é fixado em um suporte, que não acompanha os movimentos de cheias ou vazantes de rios, ao contrário do invento proposto, que é disposto sobre uma estrutura flutuante que acompanha os movimentos de subida e descida dos rios.[0007] US8,106,527 B1 describes a hydroelectric power generator, installed in a stream of wind or water, where hydraulic pressure causes the hydraulic motor to turn, turning the generator, generating electricity that is transferred to a power grid for distribution. This invention foresees the installation of the energy generation system in a stream of water, which is fixed on a support, which does not follow the movements of floods or ebbs of rivers, unlike the proposed invention, which is arranged on a floating structure that accompanies the ups and downs of rivers.

[0008] A BR 112016008014-9 B1 descreve e reivindica um sistema de geração de energia hidrelétrica e de turbina em tubulação, que gera eletricidade a partir de um fluido que passa por uma tubulação e rotaciona uma turbina de hélices. Este invento necessita de barreiras para o armazenamento e transferência da água, por meio de tubulações, até um local disposto abaixo. Neste percurso á água passa e gira as turbinas para a geração de energia. Sendo portanto, completamente diferenciado do invento proposto.[0008] BR 112016008014-9 B1 describes and claims a hydroelectric power generation system and a pipe turbine, which generates electricity from a fluid that passes through a pipe and rotates a propeller turbine. This invention needs barriers for the storage and transfer of water, through pipes, to a place arranged below. In this path the water passes and turns the turbines for power generation. Therefore, it is completely different from the proposed invention.

[0009] A MU9001534-7 Y1descreve e reivindica um dispositivo para geração de energia hidrelétrica a fio d'água, formado por uma boia com flutuabilidade sobre a superfície de águas de rios; onde é preso na face superior um gerador de energia elétrica, conectado a um eixo de rotação vertical, que sustenta na face inferior, um rotor de palhetas, que giram na velocidade da passada da água, que é potencializada por uma caixa oca com extremidades cônicas, que envolvem o rotor. Este invento possui um elemento de ancoragem, que permite ao flutuador acompanhar os movimentos de descida e subida dos rios.[0009] MU9001534-7 Y1 describes and claims a device for generating run-of-river hydroelectric power, formed by a buoy with buoyancy on the surface of river water; where an electrical energy generator is attached to the upper face, connected to a vertical rotation axis, which supports a vane rotor on the lower face, which rotate at the speed of the water flow, which is potentiated by a hollow box with conical ends , which surround the rotor. This invention has an anchoring element, which allows the float to follow the movements of descent and ascent of the rivers.

Improvements or differentials presented

[0010] A usina hidrelétrica com turbina hidráulica horizontal de fluxo bidirecional, embarcada em flutuador com rampas direcionais e niveladoras, do pedido proposto foi desenvolvida para se diferenciar dos demais geradores de energia hidrelétrica encontrados no atual estado da técnica. Sendo as principais diferenças ou melhorias: - uma turbina horizontal com pás móveis e dispositivos de inversão, que permitem a rotação das pás, permitindo o posicionamento das pás de forma perpendicular ao fluxo d'água por todo o tempo que ela fica mergulhada, conseguindo assim, um rendimento muito bom ao transformar a energia cinética da água em energia mecânica de eixo; - o movimento relativo entre o rotor e as pás ocorre de forma sincronizada, que é obtido por múltiplas manivelas sincronizadas, sendo duas por pás dispostas uma em cada extremidade de cada pá, e assim, consegue-se um desempenho mais robusto, durável, de menor custo e menor impacto ambiental; - a embarcação possui duas rampas direcionadoras, que canalizam e potencializam o volume e a velocidade de passagem da água sobre as pás horizontais da turbina, e assim, melhorando a sua capacidade de rotação e de geração de energia; e - as mesmas rampas possuem a função de acompanhar os movimentos de enchente e vazante, além de oferecerem proteção das pás da turbina, quando o rio se encontra em baixa profundidade.[0010] The hydroelectric power plant with horizontal hydraulic turbine of bidirectional flow, embarked on a float with directional and leveling ramps, of the proposed order was developed to differentiate itself from other hydroelectric power generators found in the current state of the art. The main differences or improvements being: - a horizontal turbine with movable blades and inversion devices, which allow the rotation of the blades, allowing the positioning of the blades perpendicular to the water flow for the entire time it is immersed, thus achieving , a very good performance when transforming the kinetic energy of the water into mechanical energy of the shaft; - the relative movement between the rotor and the blades occurs in a synchronized way, which is obtained by multiple synchronized cranks, two per blade arranged one at each end of each blade, and thus, a more robust, durable performance is achieved. lower cost and lower environmental impact; - the vessel has two directional ramps, which channel and enhance the volume and speed of water passing over the horizontal blades of the turbine, thus improving its capacity for rotation and power generation; and - the same ramps have the function of accompanying the flood and ebb movements, in addition to offering protection to the turbine blades, when the river is at low depth.

Revelation of the invention

[0011] O presente invento trata-se de um equipamento gerador de energia hidrelétrica, que trabalha no fio d'água / sem barragem, sendo compreendido por uma usina hidrelétrica composta por uma turbina hidráulica horizontal em formato de carretel, que trabalha em submersão parcial, ou seja, com o nível da água coincidindo com o centro do carretel, disposta simetricamente centrada sobre o chassi de uma embarcação, dotada de dois flutuantes e duas rampas que potencializam a passagem de água para dentro da embarcação, confrontando-a na maior quantidade possível com as pás, sendo a turbina horizontal, formada por: - um eixo-guia giratório em seu centro, envolto por um tubo horizontal conectados em suas extremidades, a dois discos dentados / engrenagem ou elos / corrente fixa para transmissão de saída da potência mecânica; - um número de quatro ou mais pás, em formato arcado na área mecânica dos fluídos, também conhecido como perfil de cambagem, para maximizar a força de arrasto quando em contato com a água corrente; - um conjunto de manivelas, que controla individualmente a angulação da pá correspondente; um multi-acoplador para cada disco e acoplado a todas as manivelas, com a função de garantir a uniformidade angular das pás; - um mestre-excêntrico para cada extremidade do eixo-guia, que, ao serem rotaci- onados, posicionam as guias-excêntricas com os anéis deslizantes que determinam a posição dos furos centrais dos multi-acopladores; - dois moto-redutores de angulação, conectados aos pinhões correspondentes, pelo sistema pinhão-coroa, que definem a posição de cada mestre excêntrico por dentes ou elos de corrente na circunferência externa do mestre-excêntrico, e que permitem o comando simultâneo e o livre posicionamento das pás, para extrair a energia nos dois sentidos da corrente da maré (enchente e vazante); - pinhões presentes nas pontas dos multiplicadores de rotação, que recebem a energia mecânica ao ligarem-se aos dentes de engrenagem ou elos de corrente da circunferência externa dos discos, passa pelos multiplicadores de rotação e chega a geradores elétricos conectados a eles, que a convertem em energia elétrica; e - gavetas bases das extremidades, que sustentam todo o conjunto.[0011] The present invention is a hydroelectric power generating equipment, which works on the run-of-river / without a dam, comprising a hydroelectric plant composed of a horizontal hydraulic turbine in the shape of a reel, which works in partial submersion , that is, with the water level coinciding with the center of the spool, arranged symmetrically centered on the chassis of a vessel, equipped with two floats and two ramps that enhance the passage of water into the vessel, confronting it in the greatest amount possible with the blades, the turbine being horizontal, formed by: - a rotating guide shaft in its center, surrounded by a horizontal tube connected at its ends, to two toothed discs / gear or links / fixed chain for power output transmission mechanics; - a number of four or more blades, arched in the fluid mechanics area, also known as a camber profile, to maximize the drag force when in contact with running water; - a set of cranks, which individually controls the angulation of the corresponding blade; a multi-coupler for each disc and coupled to all the cranks, with the function of guaranteeing the angular uniformity of the blades; - a master-eccentric for each end of the guide shaft, which, when rotated, position the eccentric-guides with the sliding rings that determine the position of the central holes of the multi-couplers; - two angling motor-reducers, connected to the corresponding pinions, by the pinion-crown system, which define the position of each eccentric master by means of teeth or chain links on the outer circumference of the eccentric-master, and which allow simultaneous and free control positioning of the blades, to extract energy in both directions of the tidal current (ebb and flood); - pinions present at the ends of the rotation multipliers, which receive the mechanical energy when connecting to the gear teeth or chain links of the external circumference of the discs, passes through the rotation multipliers and reaches electrical generators connected to them, which convert it in electrical energy; and - base drawers at the ends, which support the entire set.

[0012] De acordo com o invento, a guia-excêntrica poderá ser substituída por duas rodas fixadas no mestre-excêntrico que orientam a posição do multi-acoplador através de seu furo central.[0012] According to the invention, the eccentric-guide can be replaced by two wheels fixed to the eccentric-master that guide the position of the multi-coupler through its central hole.

[0013] A embarcação lhe confere mobilidade, versatilidade, proteção contra elevação e rebaixamento naturais do nível da água. A embarcação também mantém a altura relativa entre a turbina e o nível da água e filtra ondulações da sua superfície.[0013] The vessel gives it mobility, versatility, protection against natural rise and fall in the water level. The vessel also maintains the relative height between the turbine and the water level and filters surface ripples.

[0014] De acordo com o invento, a usina poderá conter unidades desta máquina numa instalação sequencial modular, formando uma barreira que aumenta o potencial de extração de energia da água.[0014] According to the invention, the plant may contain units of this machine in a modular sequential installation, forming a barrier that increases the potential for extracting energy from water.

[0015] Cada gaveta da base da turbina suporta o eixo em uma extremidade. Nela ficam fixados os amplificadores de rotação, que recebem potência mecânica pelos pinhões e fica também fixado o moto-redutor que opera a angulação das pás através da atuação sobre o mestre-excêntrico, sendo cada amplificador de rotação acoplado ao gerador elétrico correspondente.[0015] Each turbine base drawer supports the shaft at one end. The rotation amplifiers are fixed to it, which receive mechanical power through the pinions, and the geared motor is also fixed, which operates the angulation of the blades by acting on the master-eccentric, each rotation amplifier being coupled to the corresponding electric generator.

[0016] O eixo e os mestres-acopladores, juntos, formam um conjunto solidário que sincronizam manivelas da direita com manivelas da esquerda. Para esse comando chegar do mestre-excêntrico a cada manivela, dentro de um disco, existe o multi- acoplador, com a função de manter todas as manivelas alinhadas entre si e com o mestre-excêntrico, já as manivelas, através de furos do disco, são aparafusadas às pás, em seu centro de giro. Assim o conjunto de uma pá e duas manivelas é solidário, comportando-se como um único corpo. Cada pá, sendo orientada pela esquerda e pela direita com o mesmo ângulo de penetração no fluxo de água, é empurrada com força transformando-se em torque máximo quando passa pelo ponto mais baixo do ciclo. Esse torque é absorvido por pinhões na periferia do disco, através de dentes ou corrente fixada a ele. Os dois discos, acoplados por um tubo central, mantém-se rigidamente unidos, girando e transferindo torque para os pinhões.[0016] The shaft and the master-couplers, together, form a solidary assembly that synchronizes the right cranks with the left cranks. For this command to arrive from the master-eccentric to each crank, inside a disc, there is the multi-coupler, with the function of keeping all the cranks aligned with each other and with the master-eccentric, as for the cranks, through holes in the disc. , are screwed to the blades, at their center of rotation. Thus, the set of a shovel and two handles is solidary, behaving as a single body. Each blade, being oriented left and right with the same angle of penetration into the water flow, is pushed with force transforming into maximum torque as it passes through the lowest point of the cycle. This torque is absorbed by pinions on the periphery of the disk, through teeth or chain attached to it. The two disks, coupled by a central tube, remain rigidly united, rotating and transferring torque to the pinions.

Operation

[0017] O princípio de funcionamento é a força de arrasto da água contra as pás que passam pela parte inferior do ciclo de rotação da turbina. Ao girar o rotor, a força é transmitida pelos discos, causando-lhes um momento que é absorvido por pinhões posicionados sobre os discos. Cada pinhão entrega sua respectiva potência a seu amplificador de rotação, que a disponibiliza ao gerador elétrico correspondente.[0017] The operating principle is the drag force of the water against the blades passing through the lower part of the turbine rotation cycle. When turning the rotor, the force is transmitted by the discs, causing them a moment that is absorbed by pinions positioned on the discs. Each pinion delivers its respective power to its rotation amplifier, which makes it available to the corresponding electric generator.

[0018] O objetivo final do mecanismo que será explicado é manter todas as pás alinhadas durante todo o ciclo, ou seja, todas no mesmo ângulo o tempo todo. Para isso ser possível foi encontrada uma solução mecânica (dentre muitas possíveis) que desempenhasse essa função de forma robusta considerando-se agentes do ambiente, confiável considerando-se manutenção mínima e tempo de operação máxima, economicamente viável para permitir grande escala e, finalmente, de impacto ambiental mínimo.[0018] The final objective of the mechanism that will be explained is to keep all the blades aligned throughout the cycle, that is, all at the same angle at all times. For this to be possible, a mechanical solution was found (among many possible ones) that would perform this function in a robust way considering environmental agents, reliable considering minimum maintenance and maximum operation time, economically viable to allow large scale and, finally, of minimal environmental impact.

[0019] O eixo permanece fixo durante a operação normal. Sua função de giro é necessária apenas quando se deseja alterar o posicionamento das pás, no caso de manutenção, por exemplo. É o eixo que permite o sincronismo entre as manivelas da direita com as manivelas da esquerda. Dessa forma, cada pá tem seu posicionamento controlado pelas suas duas extremidades de forma sincronizada, evitando o esforço de torção da pá. Juntamente com o eixo, o mestre-excêntrico dentro de cada disco também permanece solidário ao eixo e determina, por meio de sua excentricidade, a direção em que estarão apontadas todas as manivelas governadas dentro de cada disco pelo multi-acoplador. Esse conjunto de mecanismos vai possibilitar que todas as pás estejam sempre apontadas na mesma direção, durante todo o giro em torno do eixo.[0019] The axis remains fixed during normal operation. Its turning function is only necessary when you want to change the positioning of the blades, in the case of maintenance, for example. It is the axis that allows the synchronization between the cranks on the right and the cranks on the left. In this way, each blade has its positioning controlled by its two ends in a synchronized way, avoiding the effort of torsion of the blade. Along with the shaft, the master eccentric within each disc also remains integral to the shaft and determines, through its eccentricity, the direction in which all the cranks governed within each disc by the multi-coupler will be pointed. This set of mechanisms will make it possible for all the blades to always be pointed in the same direction, during the entire rotation around the axis.

[0020] A embarcação, possui cinco funções principais: a) - Suportar o peso e manter a turbina sempre mergulhada no mesmo nível, ou seja, com a superfície da água tocando o eixo de giro da turbina; b) - Proteger a turbina em caso de excesso de água no rio, onde a embarcação sobe levando junto a turbina e evitando assim, que a água danifique partes elétricas do sistema, e por outro lado, havendo pouca água no rio, a embarcação assenta no fundo do leito e vai impedir que as pás da turbina batam no fundo do rio; c) - Manter a turbina ancorada em relação ao solo e estável em relação a ondulações na superfície da água; d) - Comportar todo o equipamento elétrico de geração, transformação, controle e transmissão da potência elétrica e todo os sistemas de segurança, iluminação, sinalização, operação, manutenção etc; e e) - Sobrealimentar a turbina através de rampas de concentração que tocam o fundo do rio a montante e a jusante da máquina, permitindo que o máximo de água passe pelas pás.[0020] The vessel has five main functions: a) - Support the weight and keep the turbine always immersed at the same level, that is, with the water surface touching the axis of rotation of the turbine; b) - Protect the turbine in case of excess water in the river, where the vessel goes up taking the turbine with it and thus preventing the water from damaging electrical parts of the system, and on the other hand, with little water in the river, the vessel settles at the bottom of the bed and will prevent the turbine blades from hitting the bottom of the river; c) - Keep the turbine anchored in relation to the ground and stable in relation to ripples on the surface of the water; d) - Contain all electrical equipment for generation, transformation, control and transmission of electrical power and all security systems, lighting, signaling, operation, maintenance, etc.; and e) - Supercharge the turbine through concentration ramps that touch the bottom of the river upstream and downstream of the machine, allowing the maximum amount of water to pass through the blades.

[0021] Os objetivos, vantagens e demais características importantes do invento em apreço poderão ser mais facilmente compreendidas quando lidas em conjunto com os desenhos em anexos, nos quais:[0021] The objectives, advantages and other important characteristics of the present invention may be more easily understood when read in conjunction with the attached drawings, in which:

[0022] A figura 01 representa uma vista em perspectiva da usina hidrelétrica com turbina hidráulica horizontal e embarcação com rampas basculantes.[0022] Figure 01 represents a perspective view of the hydroelectric plant with horizontal hydraulic turbine and vessel with tilting ramps.

[0023] A figura 02 representa uma vista superior da usina hidrelétrica com turbina hidráulica horizontal e embarcação com rampas basculantes.[0023] Figure 02 represents a top view of the hydroelectric plant with horizontal hydraulic turbine and vessel with tilting ramps.

[0024] A figura 03 representa uma vista frontal da usina hidrelétrica com turbina hidráulica horizontal e embarcação com rampas basculantes.[0024] Figure 03 represents a front view of the hydroelectric plant with horizontal hydraulic turbine and vessel with tilting ramps.

[0025] A figura 04 representa uma vista lateral da usina hidrelétrica com turbina hidráulica horizontal e embarcação com rampas basculantes.[0025] Figure 04 represents a side view of the hydroelectric plant with horizontal hydraulic turbine and vessel with tilting ramps.

[0026] A figura 05 representa uma vista frontal evidenciando a posição das rampas em uma situação do rio em aguas rasas.[0026] Figure 05 represents a frontal view showing the position of the ramps in a situation of the river in shallow water.

[0027] A figura 06 representa uma vista frontal evidenciando a posição das rampas em uma situação do rio em aguas fundas.[0027] Figure 06 represents a front view showing the position of the ramps in a situation of the river in deep water.

[0028] A figura 07 representa uma vista em perspectiva da turbina hidráulica horizontal.[0028] Figure 07 represents a perspective view of the horizontal hydraulic turbine.

[0029] A figura 08 representa uma vista explodida da turbina hidráulica horizontal.[0029] Figure 08 represents an exploded view of the horizontal hydraulic turbine.

[0030] A figura 09 representa uma vista em corte da turbina hidráulica horizontal.[0030] Figure 09 represents a cross-sectional view of the horizontal hydraulic turbine.

[0031] A figura 010 representa uma vista lateral da turbina hidráulica horizontal.[0031] Figure 010 represents a side view of the horizontal hydraulic turbine.

[0032] Como se infere nas figuras em anexo que ilustram e integram o presente relatório descritivo do invento em apreço de "Usina Hidrelétrica com Turbina Hidráulica Horizontal e Embarcação com Rampas Basculantes", trata-se de um equipamento gerador de energia hidrelétrica, que trabalha no fio d'água / sem barragem, sendo compreendido por uma usina hidrelétrica (1) composta por uma turbina hidráulica horizontal (2) em formato de carretel, que trabalha em submersão parcial, ou seja, com o nível da água coincidindo com o centro do carretel, disposta simetricamente centrada sobre o chassi (3A) de uma embarcação (3), dotada de dois flutuantes (3B) apoiadas sobre suportes triangulares (3C) e duas rampas basculantes (3D) que potencializam a passagem de água para dentro da embarcação, confrontando-a na maior quantidade possível com as pás da turbina, sendo a turbina hidráulica horizontal (2), formada por: - um eixo-guia giratório (2A) em seu centro, envolto por um tubo horizontal (2B) conectados em suas extremidades, a dois discos dentados (2C) para engrenagem ou com elos, para corrente fixa para transmissão de saída da potência mecânica; - um número preferencial de cinco pás (2D), mas não limitadas a esta quantidade, que apresenta um formato arcado na área mecânica dos fluídos, também conhecido como perfil de cambagem, para maximizar a força de arrasto quando em contato com a água corrente; - um conjunto de manivelas (2E), que controlam individualmente a angulação da pá correspondente; - um multi-acoplador (2F) para cada disco dentado e para o acoplamento de todas as manivelas, com a função de garantir a uniformidade angular das pás; - um mestre-excêntrico (2G) para cada extremidade do eixo-guia, que, ao serem rotacionados, posicionam as guias-excêntricas (2H) com os anéis deslizantes (2I) que determinam a posição dos furos centrais dos multi-acopladores; - dois moto-redutores (2J) de angulação, conectados aos pinhões (2K) correspondentes, pelo sistema pinhão-coroa, que definem a posição de cada mestre excêntrico por dentes ou elos de corrente na circunferência externa do mestre-excêntrico, e que que permitem o comando simultâneo e o livre posicionamento das pás, para extrair a energia nos dois sentidos da corrente da maré enchente e/ou vazante; - pinhões (2L) presentes nas pontas dos multiplicadores de rotação (2M), que recebem a energia mecânica ao ligarem-se aos dentes de engrenagem ou elos de corrente da circunferência externa dos discos, passa pelos multiplicadores de rotação e chega a geradores elétricos (2N) conectados a eles, que a convertem em energia elétrica; e - suportes gavetas bases (2O) das extremidades, que sustentam o conjunto.[0032] As can be seen from the attached figures that illustrate and integrate the present descriptive report of the invention in question of "Hydroelectric Power Plant with Horizontal Hydraulic Turbine and Vessel with Basculating Ramps", it is a hydroelectric power generating equipment, which works in the run-of-river / without dam, comprising a hydroelectric plant (1) composed of a horizontal hydraulic turbine (2) in the form of a spool, which works in partial submersion, that is, with the water level coinciding with the center of the reel, arranged symmetrically centered on the chassis (3A) of a vessel (3), equipped with two floats (3B) resting on triangular supports (3C) and two tilting ramps (3D) that enhance the passage of water into the vessel , confronting it as much as possible with the turbine blades, the horizontal hydraulic turbine (2), consisting of: - a rotating guide shaft (2A) in its center, surrounded by a horizontal tube (2B) connecting two toothed disks (2C) at their ends, for gearing or with links, for fixed chain for transmission of mechanical power output; - a preferred number of five blades (2D), but not limited to this number, which have an arched shape in the fluid mechanics area, also known as camber profile, to maximize the drag force when in contact with running water; - a set of cranks (2E), which individually control the angulation of the corresponding blade; - a multi-coupler (2F) for each toothed disc and for the coupling of all cranks, with the function of guaranteeing the angular uniformity of the blades; - a master-eccentric (2G) for each end of the guide shaft, which, when rotated, position the eccentric-guides (2H) with the sliding rings (2I) that determine the position of the central holes of the multi-couplers; - two angle gearmotors (2J), connected to the corresponding pinions (2K), by the pinion-crown system, which define the position of each eccentric master by means of teeth or chain links on the external circumference of the eccentric master, and that which allow simultaneous command and free positioning of the blades, to extract energy in both directions from the incoming and/or outgoing tide; - pinions (2L) present at the tips of the rotation multipliers (2M), which receive the mechanical energy when connecting to the gear teeth or chain links of the external circumference of the discs, passes through the rotation multipliers and reaches electrical generators ( 2N) connected to them, which convert it into electrical energy; and - base drawer supports (2O) at the ends, which support the assembly.

[0033] De acordo com o invento é compreendido pela quantidade de um ou mais pinhões (2L) por disco (2C).[0033] According to the invention, it is comprised by the amount of one or more pinions (2L) per disc (2C).

[0034] Nas figuras 01, 02, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09 e 010 é demonstrada a usina hidrelétrica (1), onde são evidenciadas: a turbina hidráulica horizontal (2) com o eixo- guia giratório (2A), o tubo horizontal (2B), os discos dentados (2C), as pás (2D), oconjunto de manivelas (2E), o multi-acoplador (2F), o mestre-excêntrico (2G), as guias-excêntricas (2H), os anéis deslizantes (2I), os moto-redutores (2J) com os pinhões (2K), os pinhões (2L) dos multiplicadores de rotação (2M), os geradores elétricos (2N), e os suportes gavetas bases (2O); e a embarcação (3), com o chassi (3A), os dois flutuantes (3B), os suportes triangulares (3C) e as duas rampas basculantes (3D).[0034] In figures 01, 02, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09 and 010 the hydroelectric power plant (1) is shown, where they are highlighted: the horizontal hydraulic turbine (2) with the axis- rotary guide (2A), horizontal tube (2B), toothed discs (2C), blades (2D), crankset (2E), multi-coupler (2F), master-eccentric (2G), eccentric-guides (2H), sliding rings (2I), geared motors (2J) with pinions (2K), pinions (2L) of rotation multipliers (2M), electric generators (2N), and base drawer supports (2O); and the vessel (3), with the chassis (3A), the two floats (3B), the triangular supports (3C) and the two tilting ramps (3D).

[0035] A usina hidrelétrica (1) com turbina hidráulica horizontal (2) e embarcação (3) aqui descrito, não se limitam a estas disposições e configurações, desde que se mantenham as mesmas características preponderantes.[0035] The hydroelectric plant (1) with horizontal hydraulic turbine (2) and vessel (3) described here, are not limited to these provisions and configurations, provided that the same predominant characteristics are maintained.

[0036] Como pode ser percebido nos desenhos e descrição textual, este trabalho se refere a um conceito de turbina com cinco pás e quatro pinhões (dois em cada disco) para extração da potência mecânica. Mas o mesmo conceito se aplicaria perfeitamente a outras quantidades de pás, quatro, cinco, seis, sete, oito, ou mais, com outro número de pinhões (um por disco, por exemplo).[0036] As can be seen in the drawings and textual description, this work refers to a turbine concept with five blades and four pinions (two on each disc) for extracting mechanical power. But the same concept would perfectly apply to other quantities of blades, four, five, six, seven, eight, or more, with another number of pinions (one per disc, for example).

[0037] Há a possibilidade de aplicar este conceito de máquina a uma gama de tamanhos, a depender da disponibilidade do espaço de aplicação e da quantidade de potência desejada. Também se considera possível, pela geometria conceitual, a instalação de uma sequência de máquinas dispostas uma ao lado da outra, formando uma espécie de barreira. Dessa forma modular, pode-se ampliar a capacidade de geração progressivamente.[0037] There is the possibility of applying this machine concept to a range of sizes, depending on the availability of the application space and the desired amount of power. It is also considered possible, due to conceptual geometry, the installation of a sequence of machines arranged side by side, forming a kind of barrier. In this modular way, the generation capacity can be progressively expanded.

[0038] Quanto à mancalização, a descrição não aborda em maiores detalhes a questão por se entender que não é esse o ponto a defender no pedido de patente. Isso é verdade justamente por haver diversas formas disponíveis para mancalizar com eficiência na redução de atritos, como por exemplo rolamentos, buchas deslizantes nos mais diversos materiais etc.[0038] As for mancalization, the description does not address the issue in greater detail because it is understood that this is not the point to be defended in the patent application. This is true precisely because there are several ways available to efficiently reduce friction bearings, such as bearings, sliding bushings in the most diverse materials, etc.

Claims

1 .) "HYDROELECTRIC POWER PLANT WITH HORIZONTAL HYDRAULIC TURBINE AND VESSEL WITH TIPPING RAMPS", it is a hydroelectric power generating equipment, which works on the watercourse / without dam, characterized by comprising a hydroelectric plant (1) composed of a horizontal hydraulic turbine (2) in the form of a spool, which works in partial submersion, that is, with the water level coinciding with the center of the spool, arranged symmetrically centered on the chassis (3A) of a vessel (3), equipped with of two floats (3B) supported on triangular supports (3C) and two tilting ramps (3D) that enhance the passage of water into the vessel, confronting it as much as possible with the turbine blades, the horizontal hydraulic turbine ( 2), formed by: - a rotating guide shaft (2A) in its center, surrounded by a horizontal tube (2B) connected at its ends, to two toothed discs (2C) for gearing or with links, for fixed chain for transmission mechanical power output mission; - a number of four or more blades (2D), arched in the fluid mechanics area, also known as a camber profile, to maximize the drag force when in contact with running water; - a set of cranks (2E), which individually control the angulation of the corresponding blade; - a multi-coupler (2F) for each toothed disc and for the coupling of all cranks, with the function of guaranteeing the angular uniformity of the blades; - a master-eccentric (2G) for each end of the guide shaft, which, when rotated, position the eccentric-guides (2H) with the sliding rings (2I) that determine the position of the central holes of the multi-couplers; - two angle gear motors (2J), connected to the corresponding pinions (2K), by the pinion-crown system, which define the position of each eccentric master by means of teeth or chain links on the external circumference of the eccentric master and allow control simultaneous and free positioning of the blades, to extract energy in both directions of the tidal current (ebb and flood); - pinions (2L) present at the tips of the rotation multipliers (2M), which receive the mechanical energy when connecting to the gear teeth or chain links of the external circumference of the discs, passes through the rotation multipliers and reaches electrical generators ( 2N) connected to them, which convert it into electrical energy; and - base drawer supports (2O) at the ends, which support the assembly.

2.) "HYDROELECTRIC PLANT WITH HORIZONTAL HYDRAULIC TURBINE AND VESSEL WITH TILTING RAMPS", according to claim 1 is characterized in that the turbine contains an amount of one or more pinions (2L) per disc (2C).

3 .) "HYDROELECTRIC PLANT WITH HORIZONTAL HYDRAULIC TURBINE AND VESSEL WITH TIPPING RAMPS", according to claims 1 and 2 is characterized by the installation of a sequence of plants arranged side by side, forming a modular barrier.