BRPI0613008A2 - aparelho para a geraÇço de energia elÉtrica a partir de um fluxo de Água - Google Patents

Abstract

APARELHO PARA A GERAÇçO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DE UM FLUXO DE ÁGUA Um aparelho para a geração de energia elétrica a partir de um fluxo de água, incluindo um alojamento tendo uma entrada de água e uma saída de água, uma primeira turbina (12) montada no alojamento para rotação em torno de um eixo substancialmente vertical, e tendo um eixo de turbina, um conjunto de lâminas verticais (22) e um mecanismo de controle do ângulo das lâminas, uma segunda turbina (14) montada no alojamento, adjacente à primeira turbina, para rotação em torno de um eixo substancialmente vertical, a segunda turbina tendo um eixo de turbina, um conjunto de lâminas verticais (22) e um mecanismo de controle do ângulo das lâminas, o alojamento sendo adaptado para montagem dentro do corpo de água, e sendo configurado de tal forma que um fluxo de água de entrada entre no alojamento através da entrada, e seja principalmente direcionado em dois fluxos motores (34, 36), um para cada turbina, sendo então descarregado pela saída, sendo o ângulo de cada lâmina, relativo ao fluxo de água motor, controlado pelo mecanismo de controle do ângulo das lâminas, de tal forma que uma grande área de superfície da lâmina seja apresentada ao fluxo de água de entrada, de forma a acionar a turbina em uma direção de rotação pré-determinada, e que uma pequena área de superfície da lâmina seja apresentada ao fluxo de água de entrada, em uma direção oposta a de acionamento.

Description

APARELHO PARA A GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DE UMFLUXO DE ÁGUA

A presente invenção se refere a um aparelho para ageração de eletricidade movida por um fluxo de água, talcomo um fluxo de maré ou um fluxo de um rio.

Nos últimos anos tem havido um foco em geração deeletricidade renovável para fornecimento doméstico oucomercial, como uma alternativa às formas tradicionais degeração de eletricidade nos anos recentes. As formastradicionais de geração de eletricidade, por exemplo,termelétricas à base de carvão, liberam grandes quantidadesde gases poluentes, durante produção de eletricidade, taiscomo o dióxido de carbono, para produzir eletricidade.

Eletricidade renovável, aquela gerada pelo sol, vento eágua, é usada em todo o mundo, mas não é amplamenteutilizada em muitos países.

Aqueles que utilizam fluxo de água como sua fonte deenergia para criar eletricidade, muitas vezes necessitam deuma represa, ou estrutura artificial similar, bloqueando ofluxo natural da água. Os custos de implantação erequerimentos de infra-estrutura podem ser substanciais, etambém podem resultar em efeitos adversos ao meio ambiente,por exemplo, sedimentos aumentados devido ao fluxo reduzidoe alagamento à montante da represa.

Sistemas de geração de energia que operam a partir deum fluxo de maré sem o uso de uma represa, ou outraestrutura artificial, estão expostos a uma gama dediferentes fluxos de água ao longo do ciclo de marés.

Alguns sistemas anteriormente propostos para este fim nãosão efetivos às baixas velocidades de água experimentadasdentro do ciclo de marés e, desta forma, podem ser efetivosem, talvez, não mais do. que 50% do ciclo de marés.

A presente invenção procura fornecer um sistema queseja capaz de gerar energia ao longo de uma maior porção dociclo de marés.

Assim sendo, em uma forma da presente invenção, éfornecido um aparelho para a geração de energia elétrica apartir de um fluxo de água, incluindo um alojamento tendouma entrada de água e uma saída de água, uma primeiraturbina montada dentro deste alojamento para rotação emtorno de um eixo substancialmente vertical e tendo um eixode turbina, um conjunto de lâminas verticais, e ummecanismo de controle do ângulo das lâminas, uma segundaturbina montada no alojamento, adjacente à primeiraturbina, para rotação em torno de um eixo substancialmentevertical, a segunda turbina tendo um eixo de turbina, umconjunto de lâminas verticais, e um mecanismo de controledo ângulo das lâminas, o alojamento estando adaptado paraser montado dentro do corpo de água, e sendo de tal formaconfigurado que um fluxo de água entra no alojamentoatravés da entrada, e é principalmente direcionado em doisfluxos motores, um para cada turbina, sendo entãodirecionado à descarga através da saída, o ângulo de cadalâmina, em relação ao fluxo de água motor, sendo controladopelo mecanismo de controle do ângulo das lâminas, de talforma que uma grande área de superfície da lâmina sejaapresentada ao fluxo de água de entrada, para acionamentoda turbina em uma direção de rotação pré-determinada e umapequena área de superfície da lâmina seja apresentada aofluxo de água de entrada em uma direção oposta à direçãomotora.

Da mesma forma, as duas turbinas arranjadas de maneiraadjacente, com os ângulos das lâminas variáveis, permitemque os ângulos das lâminas sejam arranjados de maneira afornecer uma grande área de superfície para efetivoacionamento das turbinas, mesmo em velocidades de fluxoreduzidas que podem ser encontradas durante partes do ciclode marés.

Em uma modalidade preferida, as duas turbinas sãoacopladas para rotação síncrona, em direções opostas, com ofluxo de água de entrada sendo direcionado para a uma parteperiférica exterior de cada turbina, nas quais grandesáreas de superfícies das lâminas são apresentadas ao fluxode água. As duas turbinas são adjacentes em suas partesperiféricas internas, nas quais pequenas áreas desuperfície das lâminas são apresentadas a água de entrada.

Isto não somente minimiza o efeito da água de entrada naspartes periféricas internas (e que age de forma acontrapor-se ao efeito daquela sobre as partes periféricasexternas), mas também age de forma a evitar interferênciadas lâminas entre as duas turbinas, nesta zona.

Preferencialmente, um defletor é fornecido na entradade água para direcionar o fluxo de água de entrada nadireção dos dois fluxos de água motores, direcionados àextremidade externa do alojamento, o aparelho tendo uma oumais chicanas configuradas para restringir o fluxo de águaatravés de uma parte central do alojamento, onde as duasturbinas são adjacentes.

Um fluxo de água motor,direcionado à extremidade externa de cada turbina, permiteque as turbinas recebam mais do fluxo de água de entradacomo um fluxo de água motor.

Preferencialmente, o mecanismo de controle do ângulodas lâminas opera no controle do ângulo das lâminas de talforma que uma pequena área de superfície das lâminas sejaapresentada quando a lâmina está se movendo através daparte central do alojamento, reduzindo forças opositorasque agem na turbina na parte central e de forma a evitarinterferências entre as lâminas das duas turbinas na partecentral.

Em uma modalidade da presente invenção, cada lâmina émontada em uma estrutura de suporte das lâminas da turbinapara pivotamento em torno de um eixo substancialmentevertical e o mecanismo de controle do ângulo das lâminasopera de forma a controlar tal pivotamento das lâminas,durante ao menos parte do seu movimento. Preferivelmente, omecanismo de controle das lâminas compreende um sistema deengrenagens planetárias tendo uma engrenagem planetaacoplada a um eixo de pivotamento de cada lâmina, eacoplada a uma engrenagem sol estacionária, coaxial ao eixoda turbina, onde as lâminas são pivotadas de forma a mudarseus ângulos na medida em que a turbina gira.

Em outra modalidade da presente invenção, o mecanismodo controle do ângulo das lâminas compreende um sistema deguia cooperativo com as lâminas, enquanto a turbina gira.

Preferivelmente, cada lâmina tem um eixo de pivotamentodeslocado em relação a um eixo central da lâmina, e osistema de guia compreende uma guia estacionária conectadapor uma porção interna da lâmina, durante a rotação daturbina ao longo do movimento da lâmina em direção aextremidade externa do alojamento, de forma a controlar oângulo da lâmina durante tal movimento, a porção de bordainterna da lâmina sendo fixada contra a guia, durante talmovimento, por forças atuando na lâmina, como um resultadodo deslocamento do pivotamento.

Mais preferivelmente, após a lâmina ter passadoatravés da extremidade externa do alojamento, ela éliberada do encaixe com a guia e é mantida paralela àdireção do fluxo de água por forças atuando sobre a lâmina,como um resultado do deslocamento do seu pivotamento.

Preferivelmente, a porção interna de cada lâmina incluiroletes encaixáveis com a guia.

Preferivelmente, a guia é, ou forma parte de, umachicana que se estende até a parte central do alojamento,de forma a restringir o fluxo de água por este local. Maispreferivelmente, a guia é de forma geralmente cilíndrica ese estende desde as adjacências da base do alojamento atéuma parte superior do alojamento.

Em outra forma da presente invenção, é fornecido umaparelho, para a geração de energia elétrica a partir de umfluxo de água, incluindo um alojamento tendo uma entrada deágua e uma saída de água, uma turbina montada no alojamentopara rotação em torno de um eixo e tendo um eixo deturbina, um conjunto de lâminas, um mecanismo de controledo ângulo das lâminas, o alojamento sendo adaptado paramontagem dentro do corpo de água, e sendo de tal formaconfigurado que o fluxo de água entre no alojamento atravésda entrada de água, e seja principalmente direcionado em umfluxo motor para a turbina, sendo então direcionado para adescarga através da saída de água, em que o ângulo de cadalâmina com respeito ao fluxo de água motor ser controladopelo mecanismo de controle do ângulo das lâminas, de talforma que uma grande área de superfície da lâmina sejaapresentada ao fluxo de água de entrada para direcionar aturbina em uma direção de rotação pré-determinada, e umapequena área de superfície da lâmina seja apresentada aofluxo de água de entrada em uma direção oposta a direçãomotora.

Em uma versão da presente invenção, o alojamento éconstituído por, e/ou faz parte de, uma estruturaflutuante. Na condição instalado, o aparelho flutuará nocorpo de água, com as turbinas imergidas abaixo dasuperfície.

Em outra versão da presente invenção, o alojamento, nacondição instalado, é ancorada adjacente ao leito de água.

Nesta versão, o alojamento pode incluir um sistema deflutuação que permita ao aparelho flutuar no corpo de água,no local requerido, sendo então afundado no, ou adjacenteao, leito de água naquele local.

Nestas versões, o(s) gerador(es) é(são) posicionado(s)acima do nível da água. Na versão em que o aparelho, em suacondição instalado, flutua no corpo de água, o(s)gerador(es) pode(m) ser suportado(s) pela estruturaflutuante. Na versão na qual o alojamento é afundado nocorpo de água em sua condição instalado, o(s) gerador (es)pode (m) ser suportado (s) por pilares ou torres que seestendem para fora do alojamento, ou, possivelmente, doleito da água, até uma altura maior do que o maior nível dedo corpo de água.

A(s) turbina(s) pode(m) acionar geradores separados ouum único gerador. Preferivelmente, o aparelho tem uma oumais bombas hidráulicas acionadas por cada turbina, sendocada bomba acoplada a um ou mais motores hidráulicos, paraacionamento de um gerador. Outras formas de acionamentoentre a(s) turbina(s) e o(s) gerador(es) podem ser usadasalternativamente, como um acionamento mecânico direto.

Embora o aparelho tenha uma particular utilidade emuma situação de fluxo de marés, ele também tem utilidade emuma situação onde o fluxo é em uma única direção, massujeito a baixas velocidades de fluxo em alguns intervalosdevido às variações sazonais. Quando projetado para umasituação de fluxo de marés, o fluxo de marés periodicamentese reverterá, de tal forma que a entrada e saída se tornaráa entrada e saída na outra direção de fluxo, e as própriaslâminas serão apropriadas para o fluxo bidirecional.

Preferivelmente, o aparelho está na forma modular, detal forma que um sistema de uma capacidade de geraçãorequerida possa ser formado através da montagem de dois oumais módulos, em relação lado a lado.

Modalidades preferidas da presente invenção agoraserão descritas, unicamente com a finalidade deexemplificar, e com referência aos desenhos, nos quais:

A Figura 1 é uma vista posterior de uma modalidade deum aparelho de geração de eletricidade de acordo com ainvenção;

a Figura 2 é uma seção transversal do aparelho degeração de eletricidade da Figura 1;

a Figura 3 é uma vista lateral do aparelho de geraçãode eletricidade da Figura 1;

a Figura 4 é uma vista de uma modalidade do mecanismode controle do ângulo das lâminas, do aparelho de geraçãode eletricidade;

a Figura 5 é uma visão lateral de uma instalaçãoalternativa do aparelho de geração de eletricidade daFigura 1;

a Figura 6 é um seção transversal de um sistema degeração constituído por três formas modulares do aparelhode geração de eletricidade da Figura 1; e

a Figura 7 é uma vista de uma modalidade alternativado mecanismo de controle do ângulo das lâminas do aparelhode geração de eletricidade.

Para facilidade de referência, o aparelho dasmodalidades preferidas será descrito com referência à suaaplicação em um ambiente marinho, em particular em umestuário ou baía marítimo. Entretanto, deve ser entendidoque a invenção não está limitada e é apropriada para uso namaioria das situações em que haja um fluxo natural de água,tal como um rio, estuário não de maré ou outro curso deágua.

Com referência às Figuras 1 a 4, o aparelho de geraçãode eletricidade 10 tem duas turbinas 12, 14, cada uma delasconectada a um gerador 16, 18, as duas turbinas 12, 14estando dentro de um alojamento 20. Na medida em que a águaflui através do alojamento 20, á água atua sobre as lâminas22 das turbinas, impulsionando as turbinas 12, 14 e destaforma gerando eletricidade.

O alojamento 2 0 inclui uma entrada 24, uma saída 26 euma seção de alojamento de turbina 28. Um defletor estásituado dentro da entrada 24, adjacente à seção dealojamento de turbina 28, de forma a dividir o fluxo deágua 32 da entrada, principalmente em dois fluxos de águamotores 34, 36, um fluxo para cada turbina 12, 14. Cadafluxo 34, 36 é direcionado para a parte externa ouextremidade da seção de alojamento de turbina 28, de formaque as turbinas 12, 14 girem em direções opostas. 0 fluxode água, então, sai do alojamento 2 0 através da saída 26,na forma de um fluxo de saída 40. A direção do fluxo paraas partes externas ou extremidades da seção de alojamentode turbina 28, também é ajudada por uma chicanaestacionaria dentro da parte central do alojamento, e queserá descrita mais tarde.

As turbinas 12, 14 giram sincronamente, em direçõesopostas, e são adjacentes umas as outras com o ângulo daslâminas 22 sendo controlado durante a rotação, de forma queas lâminas 22 apresentem uma grande área de superfície aofluxo de água de entrada 32, na direção motora de rotaçãoda turbina, e uma pequena área de superfície ao fluxo deágua de entrada 32, na direção oposta. As lâminas 22 sãouniformemente dispostas em torno de um eixo central, econectadas ao eixo da turbina 44 por meio de uma estruturade suporte das lâminas consistindo de suportes superior einferior 46, entre os quais as lâminas são montadas deforma que cada lâmina também possa girar em relação aosuporte 46, em torno de um eixo vertical central da lâmina.

Um mecanismo de controle do ângulo da lâmina 4 8 é acopladoàs lâminas 22, de tal forma que a rotação das lâminas 22 emrelação ao suporte 46, seja controlada de forma a mudar oângulo da lâmina 22, conforme a turbina gira. As lâminas 22giram em torno dos seus eixos na metade da velocidade derotação do eixo da turbina, de forma que cada lâmina 22está substancialmente perpendicular aos fluxos de águamotores 34, 36, quando próximas da extremidade externa daseção de alojamento de turbina 28, e substancialmenteparalela ao fluxo de água de entrada, quando próxima aocentro da seção de alojamento de turbina 28, e, assim,quando adjacente à lâmina correspondente da outra turbina.A rotação da lâmina 22 permite que uma proporçãosubstancial dos fluxos de água motores 34, 3 6 estejam emcontato com a grande área de superfície apresentada dalâmina 22, próximo do lado externa da seção de alojamentode turbina 28, e que o mínimo fluxo de água esteja emcontato com a pequena área de superfície apresentada dalâmina 22, dentro da parte central da seção de alojamentode turbina 28, que, claramente, provoca uma força naturbina, em oposição à força motora; esta força opositoraé, entretanto, relativamente pequena, como um resultado daconfiguração de fluxo e da configuração de lâmina. Arotação das lâminas 22 também evita a interferência entreas duas turbinas 12, 14, na parte central da seção da seçãode alojamento 28, onde as periferias das duas turbinas sãoimediatamente adjacentes.

O alojamento 2 0 permite a aplicação das turbinas 12,14 no fluxo de água de entrada 32, sem a necessidade deconstrução adicional substancial, tal como uma represa,enquanto captura e direciona o requerido fluxo de água àsturbinas 12, 14. Protetores contra detritos consistindo embarras metálicas que se estendem sobre a entrada 24 e asaída 26, também podem ser acoplados ao alojamento, deforma que as lâminas de turbina 22 sejam protegidas contraestragos por grandes detritos, tais como troncosflutuantes. Animais marinhos maiores, tais como golfinhosou baleias, também ficam restringidos de entrar na seção daturbina pelos protetores contra detritos, reduzindo o riscode ferimentos ou morte desses animais marinhos, e deestrago às turbinas 12, 14.

Na modalidade mostrada, o arranjo da entrada 24 esaída 26, permite que o aparelho 10 seja usado em umasituação de fluxo bidirecional, por exemplo, fluxo demarés. Em tais casos, a entrada 24. em uma direção, tornar-se-á a saída 26, na outra direção, e vice-versa. Da mesmaforma, um segundo defletor 38 é fornecido na saída 26 paradividir e direcionar o fluxo de água quando na direçãooposta, conforme mostrado. Entretanto, a mesma modalidade,com apenas pequenas modificações, será apropriada parafluxo unidirecional, por exemplo, um fluxo de rio.

Uma chicana estacionária 4 9 é posicionada entre ossuportes de lâminas superior e inferior 46, e se estendeverticalmente, substancialmente por todo o comprimento daslâminas, desde perto do eixo central da turbina em direçãoà parte central da seção de alojamento de turbina 28, paraajudar no direcionamento do fluxo de água motor 34, 36 emtorno das partes externas ou extremidades correspondentesda seção de alojamento de turbina 28, e minimizando o fluxoatravés da parte central da seção de alojamento 28.

Nas Figuras, as lâminas 22 são mostradas como painéisplanos, entretanto deve-se entender que isto é parapropósitos meramente ilustrativos, e que a forma real daseção transversal das lâminas 22 é dependente de muitosfatores, e pode variar de acordo com eles.

Conforme descrito anteriormente, o mecanismo decontrole do ângulo das lâminas 4 8 gira as lâminas 22 comrelação a seus suportes 46 e, desta forma, com relação aoeixo principal da turbina 44. A figura 4 mostra umamodalidade do mecanismo de controle do ângulo de lâminas48, onde uma engrenagem sol estacionaria 51 está conectadaa engrenagens planetárias giratórias 52, uma acoplada a umeixo de pivotamento de cada lâmina 22, através de umsistema de ligação 54 apropriado, tal como uma correia,corrente ou uma série de engrenagens. Alternativamente, aengrenagem sol 51 e as engrenagens planetárias 52 podem serintercombinadas diretamente. A relação é tal que as lâminas22 giram completamente em torno de seu eixo verticalcentral uma vez a cada duas rotações completas da turbina.

Na modalidade mostrada, a turbina 12, 14 é conectadaao gerador 16, 18, através de um sistema hidráulicoincluindo uma bomba hidráulica impulsionada pela turbina,acoplada a um motor hidráulico que aciona o gerador 16, 18,mas outros tipos de sistemas motores poderiam serinterpostos entre a turbina e o gerador, e ambas asturbinas podem movimentar um gerador comum. A eletricidadegerada pelo gerador 16, 18 é fornecida a uma rede elétrica,ou a rede de distribuição local, através de cabeamento nãomostrado.

A Figura 3 mostra o aparelho de geração deeletricidade 10 instalado no fundo do mar 55, com pilhas 56para ancorar o aparelho ao fundo do mar. Em uma modalidadepreferida, o aparelho também inclui dispositivos deflutuação adicionais 58, de forma que o aparelho possa serrebocado por uma embarcação até a posição e então, submersoaté o fundo do mar 54. O assoalho do alojamento pode serelevado na seção (designada 57) onde a grande área desuperfície das lâminas é apresentada ao fluxo de água deentrada 32. Isto diminui o vazamento de fluxo de água emvolta do fundo da lâmina e cria um separador de sedimentos59. Quaisquer sedimentos ou areia que entrem no alojamentoserão forçados para fora da seção elevada 57, e para dentrodo separador de sedimentos 59, pela rotação das lâminas 22e fluxo de água 34, 36. Além disso, sedimentos e areiatenderão a se depositar na porção mais baixa do alojamento,quando o fluxo de água for insuficiente para rodar aslâminas da turbina.

Em uma instalação alternativa, mostrada na Figura 5, oaparelho de geração de eletricidade 10, geralmente descritoacima com referência às Figuras 2 e 4, inclui umdispositivo de flutuação 60 tal que o aparelho seja capazde flutuar na, ou próximo à, superfície da água 62. Nestamodalidade, qualquer sedimento e areia que entrem noaparelho podem sair pelas saídas 64, no fundo do aparelhode geração de eletricidade 10. Protetores de detritostambém estão instalados e estendem-se a partir do topo dodispositivo de flutuação 60 até o fundo da entrada e dasaída do aparelho de geração de eletricidade 10, a fim deprevenir que troncos ou grandes animais marinhos entrem nasturbinas.

A Figura 6 mostra um sistema de geração deeletricidade 70 formado por três módulos 72, 74,76, cada umdeles baseado no aparelho 10, anteriormente descrito. Osmódulos 72, 74, 76 têm as mesmas características internasanteriormente descritas para o aparelho de geração deeletricidade mostrado nas Figuras 1 a 5, e o lado externodo alojamento do módulo foi adaptado de forma a serconectado com outros módulos. Isto permite que um sistemade geração de eletricidade seja construído com umadeterminada capacidade, a partir de dois ou mais móduloscolocados lado a lado para ação em paralelo.

A Figura 7 mostra uma modalidade alternativa domecanismo de controle do ângulo das lâminas. Este éilustrado com referência a uma turbina 100, tendo o mesmoprojeto básico daquelas anteriormente descritas, epossuindo quatro lâminas 102a, 102b, 102c, 102d. As lâminas102a, 102b, 102c, 102d são conectadas ao eixo da turbina103 através uma estrutura de suporte das lâminas 104. Cadalâmina se estende substancialmente na altura vertical doalojamento da turbina e é conectada, de forma pivotável, àestrutura de suporte de lâminas 104 na extremidade superiorda lâmina, apenas.

Um mecanismo de controle do ângulo das lâminas 107 éfornecido na forma de uma guia 109, de formato geralmentecilíndrico, estendendo-se desde a base do alojamento atéuma parte superior do alojamento, preferivelmente em umamodalidade quase abaixo da estrutura de suporte 104. A guia109 também assiste o fluxo direcional do fluxo de águamotor 106 em torno da periferia externa da turbina, agindocomo uma chicana, efetivamente bloqueando um fluxo de águasubstancial através da parte central do alojamento daturbina. Roletes 108, ou outros elementos de encaixe deguia, acoplados a uma borda interna de cada lâmina, sãocapazes de viajar ao longo de pelo menos uma porção da guia109, de forma que o ângulo de cada lâmina, em relação aofluxo de água motor 106, é controlado pela guia, ao menospara uma porção da rotação da turbina, especificamente,quando a lâmina está se movendo através da parte externa doalojamento, onde sua grande área de superfície éapresentada ao fluxo de água. 0 ponto de conexão de cadalâmina a estrutura de suporte 104 e, assim, o seu eixo depivotamento, é deslocado do eixo central da lâmina de formaa estar mais próximo da sua borda externa, onde as forçasatuando sobre a lâmina, como resultado do fluxo de água deentrada, tendem a enviesar a lâmina de forma que seusroletes 108 são forçados a se encaixar com a guia 109,enquanto ela se move através da zona de entrada doalojamento em direção a parte externa do alojamento, comomostrado para as lâminas 102d, 102a na Figura 7.

A força do fluxo de água motor 106 nas lâminas acionaa turbina e força os roletes 108 sobre a guia 109, até quesucessivas lâminas estejam na posição mostrada para alâmina 102a. Nesta posição, os roletes 108 são impedidos deum movimento adicional, ao longo da guia 109, por umaporção de restrição 110, na forma de uma protuberância apartir do formato geral da guia 109. O fluxo de água motor106 continua a fornecer uma força de rotação para aturbina, assim que a turbina, e consequentemente aestrutura de suporte das lâminas 104 gira, a lâmina 102a setorna mais inclinada em relação ao fluxo de água como umresultado da restrição em sua borda interna, até um pontotal que a borda interna seja forçada a se soltar da posiçãode restrição 110. A esta altura, a lâmina 102a "dobrará"para uma posição onde a lâmina 102b está substancialmenteparalela ao fluxo de água neste ponto, como resultado doefeito "cata-vento" devido a sua montagem pivotantedeslocada. Na medida em que a turbina gira ainda mais, alâmina vai permanecer substancialmente paralela ao fluxo deágua, como um resultado deste efeito, como mostrada para aslâminas 102b e 102c.

Como as lâminas sucessivas permanecem substancialmenteperpendiculares ao fluxo de água motor 106, quando próximasà extremidade externa da seção de alojamento da turbina100, e substancialmente paralelas ao fluxo de água quandopróximas do centro da seção de alojamento da turbina, eassim quando adjacentes à correspondente lâmina da outraturbina. A rotação da lâmina 102 permite que uma proporçãosubstancial do fluxo de água 106 esteja em contato com alâmina, perto da extremidade ou parte externa da seção dealojamento da turbina, e um mínimo fluxo de água esteja emcontato com a lâmina dentro da parte central da seção dealojamento da turbina. Conforme a lâmina se move em direçãoà zona de entrada, sua exposição ao fluxo de água deentrada faz sua borda interna ser forçada de volta emdireção à guia 109, de forma que os seus roletes 108 seconectem a guia durante a parte subseqüente da sua rotação,conforme mostrado para a lâmina 102d.

Embora as modalidades preferidas tenham sido descritaspara duas turbinas de eixos verticais adjacentes, uma únicaturbina da presente invenção pode ser instalada em umaalojamento, para formar um aparelho de geração deeletricidade.

As modalidades acima da presente invenção foramdescritas tão somente com o objetivo de exemplificação, emodificações e variações podem ser feitas sem que se afastedo conceito inventivo e escopo da invenção descrita.

Claims (20)

1. Aparelho para a geração de energia elétrica apartir de um fluxo de água caracterizado pelo fato decompreender:um alojamento tendo uma entrada de água e uma saída deágua; euma turbina montada no alojamento para rotação emtorno de um eixo e tendo um eixo de turbina e um conjuntode lâminas,o alojamento sendo adaptado para montagem dentro de umcorpo de água, e sendo de tal forma configurado de modo queágua flua para dentro do alojamento através da entrada eseja principalmente direcionada em um fluxo motor para aturbina^ e sendo então direcionada para descarga pelasaída,em que a turbina é provida com um mecanismo decontrole do ângulo das lâminas, configurado para controlaros ângulos das lâminas em relação ao fluxo motor, de modoque cada lâmina rotaciona em torno de um respectivo eixo, àmetade da velocidade rotacional do eixo da turbina, segundoo qual uma grande área de superfície de lâmina éapresentada para entrada de fluxo de água para operar aturbina em uma direção predeterminada de rotação e umapequena área de superfície de lâmina é apresentada para aentrada de fluxo de água em uma direção oposta à direção deoperação.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o mecanismo de controle doângulo das lâminas compreende um sistema de engrenagemepicíclico tendo engrenagens planetárias, cada uma ligada aum eixo pivô de um eixo respectivo da lâmina, e umaengrenagem estacionária, coaxial com o eixo da turbina, como qual as engrenagens planetárias são engajadas, em que aslâminas são pivotadas para mudar os seus ângulos conforme aturbina gira.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que a engrenagem estacionária éuma engrenagem sol.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que ainda compreende um sistemade ligação através do qual a engrenagem sol é engajada comas engrenagens planetárias.

5. Aparelho, de acordo comcaracterizado pelo fato de que ocompreende uma corrente.

6. Aparelho, de acordo comcaracterizado pelo fato de que ocompreende uma correia.

7. Aparelho, de acordo comcaracterizado pelo fato de que ocompreende uma série de engrenagens.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2 ou 3,caracterizado pelo fato de que a engrenagem estacionária eas engrenagens planetárias são intercombinadas diretamente.

9. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8,caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma guiaestacionária disposta de forma a restringir o fluxo de águaatravés da parte central do alojamento.

10. Aparelho para a geração de energia elétrica apartir de um fluxo de água caracterizado pelo fato deincluir:um alojamento tendo uma entrada de água e uma saída deágua,uma primeira turbina montada no alojamento pararotação em torno de um primeiro eixo e tendo um eixo deturbina e um conjunto de lâminas que se estendem geralmenteparalelo aos primeiros eixos,uma segunda turbina montada no alojamento, adjacente àprimeira turbina, para rotação em torno de um segundo eixo,o segundo eixo sendo substancialmente paralelo ao primeiroeixo, a segunda turbina tendo um eixo de turbina e umconjunto de lâminas que se estendem geralmente paralelo aosegundo eixo,o alojamento sendo adaptado para ser montado dentro docorpo de água, e sendo configurado de tal forma que umfluxo de água de entrada entre no alojamento através daentrada, e seja principalmente direcionado em dois fluxosmotores, um para cada turbina, sendo então descarregadopela saída,em que cada turbina é provida com um mecanismo decontrole do ângulo das lâminas para controlar o ângulo decada uma de suas lâminas em relação ao fluxo de água motor,de modo que cada lâmina rotaciona em torno de um respectivoeixo, à metade da velocidade rotacional do eixo da turbina,segundo o qual uma grande área de superfície de lâmina éapresentada para entrada de fluxo de água para operar aturbina em uma direção predeterminada de rotação e umapequena área de superfície de lâmina é apresentada para aentrada de fluxo de água em uma direção oposta à direção deoperaçao.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que as duas turbinas sãoacopladas para rotação síncrona em direções opostas, com ofluxo de água de entrada sendo direcionado para uma parteperiférica exterior de cada turbina, na qual a grande áreade superfície da lâmina seja apresentada ao fluxo de água.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de que um defletor é fornecido naentrada de água para direcionar o fluxo de água de entradanos dois fluxos motores de água, em direção a parteperiférica, o aparelho tendo uma ou mais chicanasconfiguradas para restringir o fluxo de água através de umaparte central do alojamento, onde as duas turbinas sãoadjacentes.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de que cada mecanismo de controledo ângulo das lâminas opera de forma a controlar o ângulodas lâminas de tal forma que uma pequena área de superfíciede lâmina seja apresentada quando a respectiva lâmina estáse movendo através da parte central do alojamento,reduzindo as forças opostas atuando na turbina em sua partecentral, e evitando interferência entre as lâminas das duasturbinas na parte central.

14. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 10, 11, 12 ou 13, caracterizado pelo fato deque o primeiro e segundo eixos são substancialmenteverticais.

15. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,- 11, 12, 13 ou 14, caracterizado pelo fato de serconfigurado para operação em uma situação de fluxobidirecional, em que a entrada e a saída em uma direção,opera como a saída e entrada respectivamente na outradireção.

16. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,- 11, 12, 13, 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que o eixode rotação de cada lâmina é um eixo central em torno de quea lâmina é uniformemente disposta.

17. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,- 11, 12, 13, 14, 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que oalojamento é carregado por e/ou forma parte de umaestrutura de flutuação.

18. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,- 11, 12, 13, 14, 15, 16 ou 17, caracterizado pelo fato deque o alojamento na condição instalado é ancorado de formaadjacente ao leito de água.

19. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,- 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 ou 18, caracterizado pelo fatode que tem uma ou mais bombas hidráulicas acionadas pela oupor cada turbina, a ou cada bomba sendo acoplada a um oumais motores hidráulicos acionados para mover um gerador.

20. Aparelho para gerar eletricidade, de acordo comqualquer uma das reivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5,- 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 OU 19,caracterizado pelo fato de que o aparelho é em formamodular de modo que um sistema com uma capacidade degeração requerida possa ser formado pela montagem de doisou mais dos módulos, lado a lado, para operar em paralelo.