ES2600921T3 - Central eléctrica de pozo - Google Patents

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Abstract

Central eléctrica de pozo (1) para la generación de corriente a través de conversión de energía de un flujo de descarga entre aguas de cabecera (2) y aguas de cola (8), que comprende - un pozo vertical (7), cuya corona del pozo (10) forma un plano de entrada (11) paralelo al suelo, que se extiende por debajo del nivel del agua (3) del agua de cabecera, en el que el pozo (7) está abierto hacia arriba y está cerrado en si extremo inferior con un fondo (9), - una unidad (15) formada por una turbina (16) y una máquina eléctrica (17), en la que la unidad (15) está dispuesta completamente debajo del agua en el pozo (7), y en la que la turbina (16) está dispuesta para la circulación horizontal del agua, - una salida (24) conectada en la turbina (16), que representa un canal de circulación cerrado y conduce a través de un paso (28) en el pozo (7) hacia la cola de agua (6), y - una estructura de presa (30) entre la cabecera del agua (2) y la cola de agua (6), - en la que una primera área de la sección transversal horizontal del pozo (7) es esencialmente mayor que una segunda área de la sección transversal vertical, requerida por la pala de la turbina (19), - caracterizada porque en la estructura de la presa (30) o sobre la pared lateral (8) del pozo vertical (7) está dispuesta al menos una compuerta (23) rebosada permanentemente.

Description

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la invención.
Las figuras 1 y 3 muestran el primer ejemplo de realización de la central eléctrica de pozo 1. En este caso, se puede ver una cabecera de agua 2 con nivel de cabecera de agua 3 y plano del suelo de la cabecera de agua 4. Entre el nivel de la cabecera de agua 3 y el plano de suelo de la cabecera de agua 4 se extiende una profundidad de la cabecera de agua 5. Un poco más profunda que la cabecera de agua 2 está dispuesta la cola de agua 6. La central eléctrica de pozo 1 provecha la altura de caída entre la cabecera de agua 2 y la cola de agua 6 para la generación de energía eléctrica.
A tal fin, la central eléctrica de pozo 1 comprende un pozo vertical 7, que está constituido por paredes laterales verticales 8 y por un fondo 9. El fondo 9 del pozo vertical 7 está dispuesto horizontal. Desde este fondo 9 se extienden en dirección vertical hacia arriba las paredes laterales 8. Las paredes laterales 8 terminan enrasadas planas con un canto superior del pozo o bien corona del pozo 10. Esta corona del pozo 10 define un plano de entrada horizontal 11 del pozo 7. Una profundidad ligera del pozo 34 se define por este plano de entrada horizontal 11 hasta el canto superior del fondo 9. El plano de entrada horizontal 11 se encuentra claramente por debajo del nivel de la cabecera de agua 3 y alrededor de un saliente 33 más alto que el plano del suelo de la cabecera de agua
4.
Sobre el lado lateral 8 del pozo 7 se encuentra una unidad dispuesta horizontal, que está constituida por una turbina 16 con un eje de turbina (45), una máquina eléctrica 17, configurada como generador, y un aparato de guía 18. La turbina 16 está conectada fijamente en este caso con la pared lateral 8. Junto a la turbina 16 se encuentra directamente el aparato de guía 18 y junto al aparato de guía 18 se encuentra directamente la máquina eléctrica 17. Componente esencial de la turbina 16 es un rotor de turbina 19 dispuesto vertical con un diámetro del rotor de la turbina 20. Un eje de rotación (eje de la turbina 45) del rotor de turbina 19 así como un eje de anclaje de la máquina eléctrica están coaxiales entre sí y horizontales.
El lado abierto superior del pozo 7 está provisto con un rastrillo 21 dispuesto horizontal. Este rastrillo 21 se encuentra en el plano de entrada horizontal 11. Por lo demás, para la limpieza del rastrillo 21 está prevista una limpieza del rastrillo 22 dentro del pozo debajo del agua. En la prolongación de una pared lateral 8 del pozo 7 se encuentra una compuerta 23, que posibilita una conexión entre la cabecera del agua 2 y la cola del agua 6 eludiendo el pozo 7 y especialmente eludiendo la unidad 15. La compuerta 23 se describe en detalle en las figuras 10 a 12.
La unidad 15 fijada en la pared lateral 8 se encuentra directamente en un paso redondo circular 28 en la pared lateral 8. De esta manera se puede conectar la unidad 15 a través de una salida 24 que forma un canal de circulación con la cola de agua 6. A tal fin, la salida 24 comprende un cono 25, en el que se conecta un tubo de aspiración o bien un tubo flexible de aspiración 27. El cono 25 encaja en el paso 28 y está conectado herméticamente con una salida de la turbina 16. A través de este cono 25 circula la corriente directamente al tubo flexible de aspiración 27.
Las figuras 2 y 3 muestran de la misma manera el primer ejemplo de realización. En la vista en planta superior según la figura 3, se representa una sección A, como se muestra en la figura 1, así como una sección B según la figura 2. En las figuras 2 y 3 se puede ver bien que el pozo 7 está directamente adyacente con una pared lateral vertical 8 en una estructura de presa 30. La figura 3 muestra un área de la sección transversal del pozo 7 (primera área de la sección transversal), que se define por una primera longitud lateral ligera 31 y una segunda longitud lateral ligera 32 del pozo 7. El área de la sección transversal del pozo 7 es, por lo tanto, el producto de la primera longitud lateral 31 y la segunda longitud lateral 32. A parte de una constricción pequeña del pozo 7 a través de un apéndice debajo de una compuerta 23, aquí la primera área de la sección transversal es igual a la altura de la corona del pozo 10 y a la altura del eje de la turbina 45. Un área de la sección transversal vertical requerida por el rotor de la turbina 19 (segunda área de la sección transversal) se calcula a través del diámetro del rotor de la turbina 19 representado en la figura 1. El área de la sección transversal ocupada por el rotor de la turbina 19 dentro de la turbina 16 es, por lo tanto, el producto de la mitad del diámetro del rotor de la turbina 20 al cuadrado y Pi. En la presente invención es decisivo ahora que el área de la sección transversal del pozo 7 sea esencialmente mayor que el área de la sección transversal requerida por el rotor de la turbina 19. De esta manera, la velocidad de circulación del agua en el plano del rastrillo es muy reducida y solamente se acelera inmediatamente delante de la turbina 16, con lo que, por una parte, se reduce la carga de material pesado y el material flotante del pozo 7 y, por otra parte, los peces pueden pasar por la central eléctrica de pozo 1 sobre la compuerta 23 sin pasar por la turbina.
El agua circula a través de la dirección de entrada 29 representada en las figuras 1, 2 y 3 desde tres lados sobre el plano de entrada horizontal 11 hasta el pozo 7. A través del aparato de guía 18 se conduce el agua en dirección horizontal sobre el rotor de la turbina 19. En la salida de la turbina, el agua circula sobre el cono 25 y el agua abandona la central eléctrica de pozo 1 a través del tubo flexible de aspiración 27 y circula hasta la cola de agua 6. El movimiento de rotación en el rotor de la turbina 19 se convierte en corriente eléctrica a través de la máquina eléctrica 17. En este caso, la unidad 15 completa se asienta en el pozo 7 y, por lo tanto, completamente debajo del agua. Por consiguiente, no es necesaria ninguna refrigeración adicional de la unidad 15. La corriente eléctrica
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generada se conduce hacia fuera a través de una conexión de cable no representada.
Las figuras 4, 5 y 6 muestran un segundo ejemplo de realización de la central eléctrica de pozo 1. Los componentes iguales o funcionales iguales se describen en el segundo ejemplo de realización con los mismos signos de referencia que en el primer ejemplo de realización.
En oposición al primer ejemplo de realización, el segundo ejemplo de realización muestra una variante con pozo vertical semi-redondo 7 así como con rastrillo 21 dispuesto vertical.
En las figuras 4 y 5 se puede ver bien que aquí el rastrillo 21 está previsto vertical como prolongación de la pared lateral vertical semi-redonda del pozo 7. En este caso, los rastrillos 21 se extienden desde la corona del pozo 10 hasta al menos la pared de la cabecera de agua 3. Por razones de seguridad, la caja 7 completa está cubierta con la cobertura 35 a la altura del nivel de la cabecera de agua.
La figura 6 muestra una configuración semi-redonda del pozo vertical 17, en la que el lado recto de la caja semiredonda 7 está unido con la estructura de presa 30. Esto se muestra especialmente en la figura 4, según la cual la pared lateral vertical 8 pasa exactamente a partir del plano de entrada horizontal 11 integralmente en la estructura de presa 30. Un área de la sección transversal (primera área de la sección transversal) del pozo 7 se define a través del radio 36. De esta manera, el área de la sección transversal del pozo 7 se calcula aquí como la mitad de producto del radio 36 al cuadrado y Pi.
En el segundo ejemplo de realización, están previstas dos compuertas 23 en el lateral del pozo 7. La carga pesada aportada a través de la cabecera de agua permanece flotando y resbala a lo largo de la forma semicircular hacia las compuertas 23. De este modo se evita que la turbina 18 aspire demasiada carga pesada.
Las figuras 7 a 9 muestran un tercer ejemplo de realización de la central eléctrica de poco. Los componentes iguales
o bien funcionales iguales están designados en el primero, segundo y tercer ejemplos de realización con los mismos signos de referencia.
El tercer ejemplo de realización es exactamente igual que el segundo ejemplo de realización con un pozo vertical semi-redondo 7, dos compuertas laterales 23 y rastrillo 21 dispuesto vertical con barras horizontales.
Como característica adicional, en el tercer ejemplo de realización, fuera del pozo 7 o bien fuera de las paredes verticales del pozo 8 a lo largo de zona la zona semi-redonda está configurado un canal de lavado o bien una acanaladura de lavado 37. Esta acanaladura de lavado 37 conduce desde una compuerta 23 alrededor del pozo 7 hacia otra compuerta 23. En este caso, el canal de lavado 37 está dispuesto alrededor de una profundidad 38 del canal de lavado debajo de la cabecera de agua 4. Para la recogida de la carga pesad no sólo sirve ya de esta manera, en el tercer ejemplo de realización, el saliente 33, sino también la profundidad del canal de lavado 38. Durante la apertura de las compuertas 23 a ambos lados del poco 7 aparece una corriente de lavado 39 en la acanaladura de lavado 37 hacia ambas compuertas 23.
Hay que indicar especialmente que las diferentes propiedades de los tres ejemplos de realización se pueden combinar. Así, por ejemplo, en cada uno de los tres ejemplos de realización se prefiere una disposición horizontal como también vertical del rastrillo, una geometría redonda o poligonal del poco, una o varias compuertas 23 y/o una acanaladura de lavado 27.
A continuación se presentan con la ayuda de las figuras 10, 11 y 12, dos variantes diferentes de la compuerta 23. Para todos los tres ejemplos de realización se pueden aplicar con ventaja ambas variantes de las compuertas.
La figura 10 muestra una primera variante de la compuerta 23. Como se ha mostrado en los diferentes ejemplos de realización, la compuerta 23 puede estar dispuesta o bien sobre una pared lateral 8 del pozo vertical 7 o en la estructura de presa 30. La compuerta 23 está desplazada en el estado cerrado, como se muestra en la figura 10, un poco hacia abajo frente al nivel de la cabecera de agua 3, de manera que resulta un rebosamiento 41 permanente. Por lo demás, la compuerta 23 es giratoria en la primera variante, de manera que el rebosamiento 41 es regulable.
En la zona inferior de la compuerta 23 se ve que un canto inferior de la compuerta 23 se encuentra aproximadamente a la misma altura del rastrillo 21 o bien de la cubierta 35. Para garantizar una circulación inferior 42 entre la compuerta 23 y el pozo 7 o bien la estructura de presa 30, está previsto aquí un cierre integrado 43. Este cierre integrado 43 es una parte pivotable en la zona inferior de la compuerta 23. El rebosamiento 41 exactamente igual que la circulación inferior 42 son conexiones directa del agua desde la cabecera de agua 2 hacia la cola de agua 8 eludiendo el pozo 7 así como eludiendo la unidad 15 generadora de corriente.
Las figuras 11 y 12 muestra una segunda variante de la compuerta 23. En la figura 11 se muestra la compuerta 23 en el estado cerrado, estando desplazado aquí de nuevo el canto superior de la compuerta 23 un poco hacia abajo frente del nivel de la cabecera de agua 3, de manera que resulta un rebosamiento 41 constante. En esta segunda variante no está previsto ningún cierre integrado 43. En su lugar, la compuerta 23 está alojada aquí de forma
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