ITMI20121662A1 - Modulo, sistema e metodo per generare energia elettrica all'interno di una tubazione - Google Patents
Modulo, sistema e metodo per generare energia elettrica all'interno di una tubazione Download PDFInfo
- Publication number
- ITMI20121662A1 ITMI20121662A1 IT001662A ITMI20121662A ITMI20121662A1 IT MI20121662 A1 ITMI20121662 A1 IT MI20121662A1 IT 001662 A IT001662 A IT 001662A IT MI20121662 A ITMI20121662 A IT MI20121662A IT MI20121662 A1 ITMI20121662 A1 IT MI20121662A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- module
- pipe
- turbine
- electric machine
- rotating electric
- Prior art date
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 9
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 235000009854 Cucurbita moschata Nutrition 0.000 description 1
- 240000001980 Cucurbita pepo Species 0.000 description 1
- 235000009852 Cucurbita pepo Nutrition 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 235000020354 squash Nutrition 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
- F01D1/04—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially axially
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
- F01D25/285—Temporary support structures, e.g. for testing, assembling, installing, repairing; Assembly methods using such structures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/728—Onshore wind turbines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Description
DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“MODULO, SISTEMA E METODO PER GENERARE ENERGIA ELETTRICA ALL'INTERNO DI UNA TUBAZIONEâ€
La presente invenzione riguarda un modulo per generare energia elettrica all’interno di una tubazione, in particolare in una tubazione in fase di posa.
Nel settore del trasporto degli idrocarburi à ̈ noto installare delle tubazioni subacquee sul letto di un corpo d’acqua. Le tubazioni subacquee, una volta posate trasportano gli idrocarburi lungo percorsi di centinaia di chilometri. In particolare, le tubazioni del tipo sopra identificato sono generalmente costruite a bordo di un natante di posa, e sono varate nel corpo d’acqua fino a posarle sul letto del corpo d’acqua stesso.
La costruzione e il varo delle tubazioni sono realizzati tramite differenti natanti di posa strutturati per realizzare rispettivi metodi di posa, i quali sono selezionati in funzione della profondità del fondale. Un natante di posa, particolarmente adatto per fondali relativamente bassi, presenta una linea di assemblaggio sostanzialmente orizzontale per costruire la tubazione e una rampa di varo per realizzare un varo cosiddetto a S, il quale prende il nome dalla forma assunta dalla tubazione fra il natante di posa e il letto del corpo d’acqua. Un altro tipo di natante di posa, particolarmente adatto per fondali profondi, à ̈ strutturato per giuntare spezzoni di tubo lungo una linea di assemblaggio sostanzialmente verticale e presenta una rampa di varo per realizzare un varo cosiddetto a J che prende anch’esso il nome dalla forma assunta dalla tubazione fra il natante di posa e il letto del corpo d’acqua.
In entrambi i casi, la tubazione à ̈ sollecitata a flessione lungo il tratto che si estende fra il natante di posa e il letto del corpo d’acqua. Di fatto, la tubazione forma una curva nel caso di posa a J e due curve nel caso di posa a S. Ovviamente nella fase di varo fino alla messa in esercizio della tubazione, la tubazione à ̈ vuota e la pressione esterna, in particolare a profondità molto elevata, à ̈ molto maggiore della pressione che regna all’interno della tubazione. Si ricorda che le tubazioni possono essere posate fino a una profondità di 3.000 metri sotto il livello del mare. Di conseguenza, curve brusche associate alla differenza di pressione fra esterno e interno della tubazione possono causare lo schiacciamento e la rottura della tubazione. La rottura della tubazione determina l’allagamento della tubazione stessa. Questo evento à ̈ particolarmente dannoso per una serie di motivi. In particolare, almeno una parte della tubazione à ̈ irrimediabilmente danneggiata e deve essere rimossa e sostituita. Inoltre, lo svuotamento della tubazione allagata à ̈ un procedimento costoso e che richiede molto tempo.
Per minimizzare questi inconvenienti à ̈ noto disporre almeno un tappo all’interno della tubazione, di avanzare tale tappo all’interno della tubazione, e di espandere il tappo in modo da impedire l’allagamento della porzione di tubazione a monte del tappo in caso di rottura della tubazione.
Sono note diverse tecniche per avanzare il tappo nella tubazione. Ad esempio, dai documenti US 4,498,811 e WO 03/042594 à ̈ noto tirare il tappo tramite un cavo, il quale à ̈ alloggiato all’interno del tubo ed à ̈ azionato da un verricello disposto a bordo del natante di posa. Un’altra tecnica, nota come il termine “pigging†, prevede di spingere il tappo tramite aria in pressione alimentata da una stazione di pompaggio preferibilmente disposta in corrispondenza di un terminale della tubazione. Il documento WO 2007/040403 mostra appunto un tappo, il quale à ̈ avanzato all’interno della tubazione tramite la differenza di pressione a valle e a monte del tappo.
Un’ulteriore tecnica per avanzare il tappo prevede di associare al tappo un veicolo motorizzato, il quale però richiede una sorgente di energia autonoma come mostrato nei documenti US 3,837,214 e US 3,978,678.
Ciascuna delle tecniche di avanzamento del tappo sopra identificate presenta dei punti a favore e dei punti a sfavore rispetto alle altre tecniche in termini di precisione di posizionamento del tappo, di autonomia di esercizio, di costi e di complessità di realizzazione e di installazione.
In particolare, il veicolo motorizzato ha dato prova di essere particolarmente performante per tubazioni che si estendono lungo tratti particolarmente brevi per i quali non à ̈ necessaria una grande autonomia di energia.
Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un modulo che sia in grado di produrre energia elettrica all’interno della tubazione in modo da svincolare il veicolo motorizzato da una scorta di energia elettrica e ne renda agevole l’impiego anche per percorsi particolarmente lunghi.
Secondo la presente invenzione à ̈ realizzato un modulo per generare energia elettrica in una tubazione, in particolare in una tubazione in fase di posa sul letto di un corpo d’acqua, il modulo comprendendo una turbina configurata per intercettare un flusso di aria alimentato in una direzione di avanzamento all’interno della tubazione; e una macchina elettrica rotante, la quale à ̈ collegata alla turbina, à ̈ disposta attorno alla turbina, ed à ̈ configurata per produrre energia elettrica.
Grazie alla presente invenzione, il modulo à ̈ in grado di produrre energia elettrica all’interno della tubazione con una macchina elettrica rotante di diametro relativamente grande e, quindi, particolarmente efficiente anche a basso numero di giri.
Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione, il modulo à ̈ configurato per essere avanzato all’interno della tubazione nella direzione di avanzamento.
In questo modo à ̈ possibile produrre energia elettrica in qualsiasi punto della tubazione senza la necessità di collegare il modulo con cavi elettrici a una postazione disposta in prossimità di un’estremità della tubazione. Preferibilmente la turbina à ̈ una turbina assiale.
Questo tipo di turbina ha mostrato di essere particolarmente efficiente anche per flussi di aria relativamente esigui anche in considerazione del fatto che generare elevati flussi di aria nella tubazione avrebbe un costo molto elevato.
Preferibilmente, il modulo comprende un canale anulare, nel quale à ̈ alloggiata la turbina.
Incanalare il flusso di aria in corrispondenza della turbina accresce l’efficienza della turbina.
Preferibilmente, la macchina elettrica rotante à ̈ disposta all’esterno del canale anulare.
Questa soluzione non espone la macchina elettrica a possibili contaminanti contenuti nel flusso di aria.
Preferibilmente, il canale anulare à ̈ del tipo convergente/divergente, in modo da definire una sezione trasversale minima; la turbina essendo disposta in corrispondenza della sezione trasversale minima.
In questo modo, à ̈ possibile accelerare il flusso di aria in corrispondenza della turbina e accrescere l’efficienza della turbina.
Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione, la turbina comprende una pluralità di palette statoriche; e una pluralità di palette rotoriche disposte a valle della pluralità di palette statoriche nella direzione di avanzamento.
Anche questa soluzione permette di ottimizzare l’efficacia della turbina.
Preferibilmente, la macchina elettrica rotante à ̈ disposta attorno alle palette rotoriche.
Questa soluzione permette di collegare direttamente le palette rotoriche al rotore della macchina elettrica.
Secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione il modulo comprende un telaio configurato per essere inserito e avanzato all’interno della tubazione e per supportare la turbina e la macchina elettrica rotante.
Il telaio ha la funzione di carrello e di supporto della turbina e della macchina elettrica.
Preferibilmente, il modulo comprende una pluralità di corpi volventi configurati per essere disposti a contatto della tubazione e supportati dal telaio, preferibilmente in modo elastico.
In pratica il telaio di forma sostanzialmente cilindrica à ̈ spaziato dalla tubazione dai corpi volventi che ne agevolano l’avanzamento nella direzione di avanzamento.
Secondo una preferita forma di attuazione, il modulo comprende un anello sigillante, il quale à ̈ supportato dal telaio, ed à ̈ selettivamente espandibile per impedire l’eventuale flusso di aria fra il telaio e la tubazione.
L’anello sigillante permette di concentrare il flusso di aria nella zona in cui à ̈ disposta la turbina senza dispersioni.
Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione, il telaio comprende una struttura tubolare, e una struttura assiale disposta all’interno della struttura tubolare in modo da definire un canale anulare del tipo convergente/divergente.
La posizione relativa e le rispettive forme della struttura cilindrica e della struttura assiale consentono di realizzare un canale anulare del tipo convergente/divergente in cui la sezione trasversale minima ha un diametro relativamente elevato.
Preferibilmente, la struttura tubolare e la struttura assiale sono collegate fra loro da razze che si estendono all’interno del canale anulare.
Le due parti del telaio sono saldamente collegate fra loro.
Preferibilmente la struttura tubolare à ̈ configurata per alloggiare la macchina elettrica rotante e per proteggerla dagli agenti esterni.
Preferibilmente, la struttura assiale supporta in modo girevole parte della turbina e parte della macchina elettrica rotante.
La presente invenzione à ̈ inoltre relativa a un sistema per produrre energia elettrica in una tubazione.
In accordo con la presente invenzione à ̈ realizzato, un sistema per produrre energia elettrica all’interno di una tubazione, in particolare una tubazione subacquea in fase di posa, il sistema comprendendo una tubazione, una stazione di pompaggio collegata con la tubazione e configurata per alimentare un flusso di aria all’interno della tubazione in una direzione di avanzamento; e un modulo per intercettare il flusso di aria e generare energia elettrica per mezzo della turbina accoppiata alla macchina elettrica rotante.
Grazie alla presente invenzione à ̈ possibile trasferire energia da una postazione disposta all’estremità di una tubazione in un punto qualsiasi della tubazione in modo relativamente semplice ed efficace.
La presente invenzione à ̈ inoltre relativa, a un metodo per produrre energia elettrica all’interno di una tubazione.
In accordo con la presente invenzione à ̈ fornito un metodo per produrre energia elettrica all’interno di una tubazione, in particolare una tubazione subacquea in fase di posa, il metodo comprendendo le fasi di alimentare un flusso di aria all’interno di una tubazione in una direzione di avanzamento; e generare energia elettrica tramite un modulo, il quale à ̈ disposto all’interno della tubazione per intercettare il flusso di aria.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di suoi esempi non limitativi di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:
- la figura 1 à ̈ una vista in pianta, con parti asportate per chiarezza, di un natante di posa nella fase di varo una tubazione in un corpo d’acqua;
- la figura 2 Ã ̈ una vista in elevazione in sezione, con parti asportate per chiarezza, del natante di posa della figura 1;
- la figura 3 Ã ̈ una vista in sezione laterale, con parti asportate per chiarezza e in scala ingrandita, di un particolare della figura 2;
- la figura 4 Ã ̈ una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione, di un modulo realizzato in accordo con la presente invenzione; e
- la figura 5 Ã ̈ una vista in sezione, con parti asportate per chiarezza e in scala ingrandita, del modulo della figura 4.
Con riferimento alla figura 1, con 1 à ̈ indicato nel suo complesso un natante di posa mentre vara una tubazione 2 in un corpo d’acqua 3. La tubazione 2 in corso di costruzione à ̈ progressivamente varata dal natante di posa 1 nel corpo d’acqua 3 e si estende fra una stazione di pompaggio 4 a terra e il natante di posa 1.
Nella figura 2 Ã ̈ raffigurato un natante di posa 1 per il varo a S, beninteso che la presente invenzione trova applicazione anche quando la tubazione 2 Ã ̈ varata con natanti di posa configurati per il varo a J.
Il natante di posa 1 à ̈ raffigurato in modo schematico e comprende una struttura galleggiante 5 che supporta una rampa di varo 6 parzialmente immersa nel corpo d’acqua 3 per guidare, in parte, la tubazione 2 in uscita dalla struttura galleggiante 5; e una unità di controllo 7 configurata per controllare le operazioni di varo.
Nel caso illustrato nelle figure allegate, la tubazione 2 assume la caratteristica configurazione a S fra il natante di posa 1 e il letto 8 del corpo d’acqua 3, e forma due curve 9 e 10. La tubazione 2 à ̈ supportata dalla rampa di varo 6 in corrispondenza della curva 9, mentre à ̈ libera in corrispondenza della curva 10, la quale à ̈ disposta in prossimità del letto 8 o meglio del punto di atterraggio 11 della tubazione 2 sul letto 8. Il punto di atterraggio 11 si sposta da sinistra verso destra nella figura 2 in funzione dell’avanzamento del natante di posa 1 in una direzione D1.
All’interno della tubazione 2 à ̈ alloggiato un veicolo motorizzato 12 configurato per otturare la tubazione 2 in caso di allagamento della stessa per cause accidentali. Le probabili zone di rottura e, quindi, di allagamento della tubazione 2 sono identificate nella parte sospesa fra il natante di posa 1 e il letto 8. Di conseguenza, il veicolo 12 ha la funzione di impedire l’allagamento della porzione di tubazione 2 disposta sul letto 8. Per questo motivo, il veicolo 12 viene progressivamente avanzato all’interno della tubazione 2 in una direzione di avanzamento D2 man mano il natante di posa 1 avanza nella direzione D1. Le definizioni “a monte†e “a valle†si riferiscono appunto alla direzione di avanzamento D2.
Con riferimento alla figura 3, il veicolo 12 à ̈ configurato per avanzare nella direzione di avanzamento D2 e comprende una pluralità di moduli 13, 14, 15, 16, i quali presentano una forma grossomodo cilindrica, sono disposti in successione nella direzione di avanzamento D2, sono collegati in modo snodato fra loro e sono configurati per rotolare lungo la parete della tubazione 2. Preferibilmente, ciascuno dei moduli 13, 14, 15, e 16 à ̈ strutturato e configurato per svolgere una funzione specifica:
- il modulo 13 ha la funzione di generare energia elettrica;
- il modulo 14 à ̈ configurato per immagazzinare e gestire l’energia elettrica prodotta dal modulo 13; - il modulo 15 à ̈ provvisto di ruote motorizzate e frenanti per avanzare e arrestare il veicolo 12; - il modulo 16 ha la funzione di tappo e presenta camere espandibili (non illustrate nelle figure allegate) configurate per aderire alla superficie interna della tubazione 2 e otturare la tubazione 2 all’occorrenza.
In alternativa, tutti i moduli 13, 14, 15 e 16 possono essere motorizzati. Inoltre, il veicolo 12 può comprendere un numero di moduli diverso da quello descritto.
Inoltre, il veicolo 12 Ã ̈ preferibilmente equipaggiato con un sistema di telecomunicazione in modo da poter essere controllato a distanza ad esempio dal natante di posa 1 (figura 2).
Con riferimento alla figura 4, il modulo 13 comprende una turbina 17 configurata per intercettare un flusso di aria alimentato nella direzione di avanzamento D2 all’intero della tubazione 2; e una macchina elettrica rotante 18 collegata alla turbina 17. In pratica, la turbina 17 trasforma in energia cinetica di rotazione, l’energia del flusso d’aria, mentre la macchina elettrica rotante 18 trasforma l’energia cinetica di rotazione in energia elettrica.
Con riferimento alla figura 2, il flusso di aria à ̈ generato dalla stazione di pompaggio 4, la quale à ̈ in comunicazione diretta con un’estremità della tubazione 2. La stazione di pompaggio 4 à ̈ configurata per realizzare una lieve sovrapressione all’interno della tubazione 2 in modo da generare il flusso d’aria che percorre l’intera tubazione 2 in fase di costruzione. La sovrapressione generata dalla stazione di pompaggio 4 à ̈ relativamente bassa e compresa preferibilmente fra 0,2 e 0,5 bar.
Il modulo 13 presenta un canale anulare 19 del tipo convergente/divergente e che quindi presenta una sezione trasversale minima, dove il flusso di aria raggiunge la velocità massima. La turbina 17 à ̈ disposta nel canale anulare 19 in corrispondenza della sezione trasversale minima.
La turbina 17 à ̈ preferibilmente una turbina assiale con un asse di rotazione A e comprende una pluralità di palette statoriche 20; e una pluralità di palette rotoriche 21 disposte a valle della pluralità di palette statoriche 20 nella direzione di avanzamento D2.
La macchina elettrica rotante 18 presenta una forma anulare, ed à ̈ disposta attorno alle palette rotoriche 21.
La macchina elettrica rotante 18 comprende un rotore 22 e uno statore 23. Il rotore 22 à ̈ fissato direttamente all’estremità distale delle palette rotoriche 21. La macchina elettrica rotante 18 à ̈ disposta all’esterno del canale anulare 19 in modo da non essere investita dal flusso di aria.
Da un punto di vista strutturale il modulo 13 comprende un telaio 24, il quale à ̈ configurato per essere inserito e avanzato all’interno della tubazione 2 e per supportare la turbina 17 e la macchina elettrica rotante 18, e all’interno del quale si estende il canale anulare 19.
Per ridurre la resistenza all’avanzamento all’interno della tubazione 2 il modulo 13 comprende una pluralità di corpi volventi 25 configurati per essere disposti a contatto della tubazione 2 e supportati dal telaio 24, preferibilmente in modo elastico, in particolare realizzando il collegamento fra i corpi volventi 25 e il telaio 24 con blocchi di elastomero 26.
Siccome i corpi volventi 25 distanziano il telaio 24 dalla tubazione 2, il modulo 13 comprende un anello sigillante 27 selettivamente espandibile per impedire che il flusso di aria fluisca all’esterno del telaio 24.
Il modulo 13 presenta anche un deflettore anulare 28 montato sul telaio 24 per incanalare nel canale anulare 19 il flusso d’aria che fluisce nella tubazione 2.
Il modulo 13 comprende inoltre un ulteriore deflettore anulare 29 montato sul telaio 24 per guidare il flusso in uscita da canale anulare 19.
I deflettori anulari 28 e 29 sono realizzati preferibilmente in gomma o in materiali aventi caratteristiche similari alla gomma.
Il telaio 24 comprende una struttura tubolare 30, e una struttura assiale 31 disposta all’interno della struttura tubolare 30. La struttura tubulare 30 e la struttura assiale 31 sono conformate in modo da definire il canale anulare 19 convergente/divergente. In particolare, la struttura tubolare 30 presenta una faccia interna 32 a forma di tubo di venturi. Per ulteriormente accrescere la velocità del fluido nella zona centrale, la struttura assiale 31 presenta una superficie esterna 33 a forma di ogiva in corrispondenza della sezione minima della superficie interna 32.
La struttura tubolare 30 e la struttura assiale 31 sono collegate fra loro da razze 34 che si estendono all’interno del canale anulare 19 a valle della turbina 17.
La struttura tubolare 30 presenta un vano 35 di forma anulare disposto attorno alla pluralità di palette rotoriche 21 e configurato per alloggiare la macchina elettrica rotante 18.
La pluralità di palette statoriche 20 si estendono dalla struttura assiale 31 alla struttura tubolare 30 e preferibilmente sono fissate sia alla struttura tubolare 30, sia alla struttura assiale 31.
Le palette rotoriche 21 sono supportate in modo girevole dalla struttura assiale 31.
Il telaio 24 à ̈ collegato al modulo 14, il quale comprende un telaio 36. Nella fattispecie illustrata, il collegamento à ̈ realizzato fra la struttura assiale 31 e il telaio 36 per mezzo di un tubo 37 articolato sia alla struttura assiale 31 sia al telaio 36.
Il modulo 14 comprende un deflettore 38 configurato per deviare verso il canale anulare compreso il flusso di aria in uscita dal canale anulare 19 all’esterno del telaio 36.
Nella fattispecie illustrata nella figura 5, la macchina elettrica rotante 18 à ̈ di tipo a doppio traferro assiale e comprende due parti attive 39 statoriche, le quali sono definite, per esempio, da avvolgimenti elettrici rispettive guide magnetiche e sono montate sulla struttura tubolare 30 all’interno del vano 35, e due parti attive rotoriche 40, le quali sono definite, per esempio, da magneti permanenti e rispettive guide magnetiche montati su un cerchione solidale alle estremità distali delle palette rotoriche 21.
Il modulo 13 comprende un dispositivo di controllo 41 della macchina elettrica rotante 18. Il dispositivo di controllo 41 à ̈ collegato alle parti attive 39 e gestisce la trasmissione dell’energia elettrica fra la macchina elettrica rotante 18 e il modulo 14 (figura 4) adibito allo stoccaggio dell’energia elettrica.
La struttura tubolare 30 alloggia il dispositivo di controllo 41 e parte dei cavi di collegamento 42 fra le parti attive 39 e il modulo 14 (figura 4). I cavi di collegamento 42 sono alloggiati anche all’interno di almeno una delle razze 34, della struttura assiale 31, e del tubo 37.
La struttura assiale 31 presenta al proprio interno un mozzo 43 di supporto delle palette rotoriche 21 e una coppia di cuscinetti 44 configurati per supportare il mozzo 43 rispetto alla struttura assiale 31.
Con riferimento alla figura 2, l’energia elettrica viene prodotta tramite il sistema che comprende la tubazione 2, la stazione di pompaggio 4, e il modulo 13.
In uso, la stazione di pompaggio 4 realizza una sovrapressione compresa fra 0,2 e 0,5 bar all’interno della tubazione 2. La sovrapressione determina un flusso d’aria nella direzione di avanzamento D2, il flusso di aria investe la turbina 17 (figura 4), la quale si pone in rotazione attorno all’asse A e ruota il rotore 22 (figura 5) della macchina elettrica rotante 18, la quale produce energia elettrica nello statore 23.
Con riferimento alla figura 4, in fase di avvio della turbina 17 potrebbe essere necessario pilotare la macchina elettrica rotante 18 tramite il dispositivo di controllo 41 in modo che operi come motore anziché come generatore e fornisca alla turbina 17 l’energia necessaria al suo avviamento.
Preferibilmente, la turbina 17 una volta avviata non viene mai arrestata indipendentemente dal fatto che la turbina 17 sia in una fase di avanzamento o in una fase di sosta. È evidente che la turbina 17 sarà in grado di generare più energia elettrica nelle fasi di sosta per due motivi:
- nelle fasi di sosta del modulo 13 la velocità relativa del flusso d’aria rispetto alla turbina 17 à ̈ maggiore della velocità relativa fra il flusso d’aria e la turbina 17 nelle fasi di avanzamento;
- nelle fasi di sosta à ̈ possibile impedire il trafilamento del flusso d’aria all’esterno del telaio 24 e convogliare completamente il flusso di aria all’interno del canale anulare 19.
Il fatto di disporre la macchina elettrica rotante 18 all’esterno della turbina 17 consente di massimizzare le dimensioni della macchina elettrica rotante 18, di realizzare nella macchina elettrica rotante 18 molte espansioni polari e di avere un buon rendimento della macchina elettrica rotante 18 anche per velocità di rotazione della turbina 17 relativamente basse.
È evidente infine che alla presente invenzione possono essere apportate varianti alla forma di attuazione descritta senza peraltro uscire dall’ambito di protezione delle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione trova inoltre applicazione anche per veicoli configurati per essere avanzati all’interno di tubazioni per svolgere operazioni di pulizia, collaudo, ispezione, e manutenzione.
Claims (20)
- RIVENDICAZIONI 1. Un modulo per generare energia elettrica in una tubazione, in particolare in una tubazione in fase di posa sul letto di un corpo d’acqua, il modulo (13) comprendendo una turbina (17) configurata per intercettare un flusso di aria alimentato in una direzione di avanzamento (D2) all’interno della tubazione (2); e una macchina elettrica rotante (18), la quale à ̈ collegata alla turbina (17), à ̈ disposta attorno alla turbina (17), ed à ̈ configurata per produrre energia elettrica.
- 2. Un modulo come rivendicato nella rivendicazione 1, e configurato per essere selettivamente avanzato all’interno della tubazione (2) nella direzione di avanzamento (D2).
- 3. Un modulo come rivendicato nella rivendicazione 1, o 2, in cui la turbina (17) Ã ̈ una turbina assiale.
- 4. Un modulo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, e comprende un canale anulare (19); la turbina (17) essendo disposta nel canale anulare (19).
- 5. Un modulo come rivendicato nella rivendicazione 4, in cui la macchina elettrica rotante (18) à ̈ disposta all’esterno del canale anulare (19).
- 6. Un modulo come rivendicato nella rivendicazione 4 o 5, in cui il canale anulare (19) Ã ̈ del tipo convergente/divergente, in modo da definire una sezione trasversale minima; la turbina (17) essendo disposta in corrispondenza della sezione trasversale minima.
- 7. Un modulo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la turbina (17) comprende una pluralità di palette statoriche (20); e una pluralità di palette rotoriche (21) disposte a valle della pluralità di palette statoriche (20) nella direzione di avanzamento (D2).
- 8. Un modulo come rivendicato nella rivendicazione 7, in cui la macchina elettrica rotante (18) Ã ̈ disposta attorno alle palette rotoriche (21).
- 9. Un modulo come rivendicato nella rivendicazione 8, in cui la macchina elettrica rotante (18) comprende un rotore (22) fissato all’estremità distale delle palette rotoriche (21).
- 10. Un modulo come rivendicato in una qualsiasi fra le precedenti rivendicazioni, e comprendente un telaio (24) configurato per essere inserito e avanzato all’interno della tubazione (2) e per supportare la turbina (17) e la macchina elettrica rotante (18).
- 11. Un modulo come rivendicato nella rivendicazione 10, e comprendente una pluralità di corpi volventi (25) configurati per essere disposti a contatto della tubazione (2) e supportati dal telaio (24), preferibilmente in modo elastico.
- 12. Un modulo come rivendicato nella rivendicazione 10 o 11, e comprendente un anello sigillante (27), il quale à ̈ supportato dal telaio (24), ed à ̈ selettivamente espandibile per impedire l’eventuale flusso di aria fra il telaio (24) e la tubazione (2).
- 13. Un modulo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 12, in cui il telaio (24) comprende una struttura tubolare (30), e una struttura assiale (31) disposta all’interno della struttura tubolare (30) in modo da definire un canale anulare (19) del tipo convergente/divergente.
- 14. Un modulo come rivendicato nella rivendicazione 13, in cui la struttura tubolare (30) e la struttura assiale (31) sono collegate fra loro da razze (34) che si estendono all’interno del canale anulare (19).
- 15. Un modulo come rivendicato nella rivendicazione 13 o 14, in cui la struttura tubolare (30) Ã ̈ configurata per alloggiare la macchina elettrica rotante (18).
- 16. Un modulo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 15, e comprendente un dispositivo di controllo (41) della macchina elettrica rotante (18); il dispositivo di controllo (41) essendo alloggiato nella struttura tubolare (30).
- 17. Un modulo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 16, in cui la struttura assiale (31) supporta in modo girevole parte della turbina (17) e parte della macchina elettrica rotante (18).
- 18. Un sistema per produrre energia elettrica all’interno di una tubazione, in particolare una tubazione subacquea in fase di posa, il sistema comprendendo una tubazione (2), una stazione di pompaggio (4) collegata con la tubazione (2) e configurata per alimentare un flusso di aria all’interno della tubazione (2) in una direzione di avanzamento (D2); e un modulo (13) realizzato in accordo con una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni per intercettare il flusso di aria e generare energia elettrica per mezzo della turbina (17) accoppiata alla macchina elettrica rotante (18).
- 19. Un sistema come rivendicato nella rivendicazione 18, e comprendente un veicolo (12), il quale à ̈ configurato per avanzare all’interno della tubazione (2) e comprende il detto modulo (13).
- 20. Un metodo per produrre energia elettrica all’interno di una tubazione, in particolare una tubazione subacquea in fase di posa, il metodo comprendendo le fasi di alimentare un flusso di aria all’interno di una tubazione (2) in una direzione di avanzamento (D2); e generare energia elettrica tramite un modulo (13), il quale à ̈ realizzato in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 17, ed à ̈ disposto all’interno della tubazione (2) per intercettare il flusso di aria.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT001662A ITMI20121662A1 (it) | 2012-10-04 | 2012-10-04 | Modulo, sistema e metodo per generare energia elettrica all'interno di una tubazione |
PCT/IB2013/059122 WO2014054030A1 (en) | 2012-10-04 | 2013-10-04 | Module, system and method for generating electric power inside a pipeline |
EP13803242.0A EP2917567A1 (en) | 2012-10-04 | 2013-10-04 | Module, system and method for generating electric power inside a pipeline |
US14/433,232 US9581040B2 (en) | 2012-10-04 | 2013-10-04 | Module, system and method for generating electric power inside a pipeline |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT001662A ITMI20121662A1 (it) | 2012-10-04 | 2012-10-04 | Modulo, sistema e metodo per generare energia elettrica all'interno di una tubazione |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ITMI20121662A1 true ITMI20121662A1 (it) | 2014-04-05 |
Family
ID=47226261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
IT001662A ITMI20121662A1 (it) | 2012-10-04 | 2012-10-04 | Modulo, sistema e metodo per generare energia elettrica all'interno di una tubazione |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9581040B2 (it) |
EP (1) | EP2917567A1 (it) |
IT (1) | ITMI20121662A1 (it) |
WO (1) | WO2014054030A1 (it) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2961671A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | Stargreen Power Corporation | Energy system with co2 extraction |
CN109177739A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-01-11 | 黄河科技学院 | 一种新能源汽车动力管理系统 |
DE102019113385A1 (de) * | 2019-05-20 | 2020-11-26 | Rosen Swiss Ag | Stop & Go-Molch |
CN112082091A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-15 | 刘振中 | 一种气液运输管道用中段加速装置 |
US12098697B2 (en) * | 2023-02-13 | 2024-09-24 | Vincent Loccisano | Method and apparatus for constructing a ringed airfoil |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3837214A (en) * | 1973-01-30 | 1974-09-24 | Halliburton Co | Self-propelled pipeline plug |
DE19608369A1 (de) * | 1996-03-05 | 1997-09-11 | Popescu Mioara | Strömungskraftanlage |
WO2007086814A1 (fr) * | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Stanislav Ivanovich Gusak | Machine électrique pour installations électriques à écoulement de fluide via un tuyau |
WO2010032087A2 (en) * | 2008-09-17 | 2010-03-25 | Ridas Matonis | Vertical pipe power plant and turbine therefore |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3546474A (en) * | 1968-08-29 | 1970-12-08 | Avco Corp | Method of and apparatus for electrohydraulic transmission of power |
US3978678A (en) | 1975-10-14 | 1976-09-07 | Hydrotech International, Inc. | Method and apparatus for plugging a pipeline |
US4498811A (en) | 1982-02-17 | 1985-02-12 | Mcdermott Incorporated | Underwater pipeline sealing apparatus |
DE3612498A1 (de) * | 1986-04-14 | 1987-10-29 | Norske Stats Oljeselskap | Selbstfahrendes fahrzeug fuer rohrleitungen |
US5797421A (en) * | 1994-01-12 | 1998-08-25 | Schlumberger Industries, Inc. | Dry hydrant siphon assembly |
CN1636111B (zh) * | 2001-09-17 | 2010-05-26 | 净流有限合伙企业 | 水力涡轮发电机装置 |
NO20015555L (no) | 2001-11-13 | 2003-05-14 | Plugging Specialists Int | Fremgangsmåte og anordning for å sikre rörledning under legging |
US6781253B2 (en) * | 2002-03-26 | 2004-08-24 | Edwin Newman | Converting ocean energy into electrical energy using bourdon tubes and cartesian divers |
NO325436B1 (no) | 2005-10-04 | 2008-05-05 | Tdw Offshore Services As | Fremgangsmate og pluggtog for posisjonering ved onsket posisjon i en rorledning |
FR2922272A1 (fr) * | 2007-10-11 | 2009-04-17 | Frederic Carre | Aerogenerateur a deux rotors successifs |
US8294290B2 (en) * | 2008-08-18 | 2012-10-23 | Aratec Engenharia Consultoria E Representacoes Ltda | Immersed magnet ring secured to radially outermost ends of hydraulic turbine blades and gap between rotor and stator filled with water |
NO328834B1 (no) * | 2008-09-12 | 2010-05-25 | Fras Technology As | Fluidanalysesystem og metode for drift av et analysesystem |
US20100066089A1 (en) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | Bruce Best | Subsea turbine with a peripheral drive |
EP2567087A2 (en) * | 2010-05-04 | 2013-03-13 | Craig Douglas Shrosbree | Flow-based energy transport and generation device |
EP2734728A2 (en) * | 2011-07-22 | 2014-05-28 | Syed Mohammed Ghouse | An improved free floatfng wave energy converter |
US20130062881A1 (en) * | 2011-09-14 | 2013-03-14 | Chevron U.S.A. Inc. | System, apparatus and method for generating power in a fluid conduit |
GB2503250B (en) * | 2012-06-20 | 2015-05-27 | Verderg Ltd | Apparatus for converting energy from fluid flow |
-
2012
- 2012-10-04 IT IT001662A patent/ITMI20121662A1/it unknown
-
2013
- 2013-10-04 US US14/433,232 patent/US9581040B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-10-04 EP EP13803242.0A patent/EP2917567A1/en not_active Withdrawn
- 2013-10-04 WO PCT/IB2013/059122 patent/WO2014054030A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3837214A (en) * | 1973-01-30 | 1974-09-24 | Halliburton Co | Self-propelled pipeline plug |
DE19608369A1 (de) * | 1996-03-05 | 1997-09-11 | Popescu Mioara | Strömungskraftanlage |
WO2007086814A1 (fr) * | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Stanislav Ivanovich Gusak | Machine électrique pour installations électriques à écoulement de fluide via un tuyau |
WO2010032087A2 (en) * | 2008-09-17 | 2010-03-25 | Ridas Matonis | Vertical pipe power plant and turbine therefore |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9581040B2 (en) | 2017-02-28 |
WO2014054030A1 (en) | 2014-04-10 |
EP2917567A1 (en) | 2015-09-16 |
US20150252684A1 (en) | 2015-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ITMI20121662A1 (it) | Modulo, sistema e metodo per generare energia elettrica all'interno di una tubazione | |
TWI437163B (zh) | 水流發電系統 | |
JP5675243B2 (ja) | 水中または水上構造体用プロペラシステム | |
US7939960B2 (en) | Aerial wind power generating system using floating body | |
US20070022935A1 (en) | Unmanned submersible vehicle with on-board generating capability | |
CN104832748A (zh) | 大流速长距离管道自适应巡检器 | |
US8985967B2 (en) | Source of power in a hydrocarbon well facility | |
GB201300768D0 (en) | Method and apparatus for energy generation | |
CN104081603A (zh) | 电缆组件保持设备 | |
RU2015101200A (ru) | Внутренняя облицовка трубопроводов, проходящих в морские сооружения | |
CN105620689A (zh) | 一种船用救生圈 | |
ITMI20110565A1 (it) | Metodo e sistema di posa di una tubazione sul letto di un corpo d'acqua | |
KR102499657B1 (ko) | 유체의 흐름으로부터 에너지를 전환하기 위한 방법 및 시스템 | |
ITTO20120494A1 (it) | Veicolo subacqueo, utilizzabile ad esempio per esplorazioni subacquee | |
CN204647724U (zh) | 大流速长距离管道自适应巡检器 | |
CN208684100U (zh) | 一种圆盘牵引机 | |
CN213846079U (zh) | 管道穿线器用推进装置 | |
KR20170123951A (ko) | 오일확산 방지장치 | |
JP4769919B2 (ja) | 弁体回転発電装置 | |
JP2012251524A (ja) | 移動式水力発電装置 | |
JP4156015B2 (ja) | パイプライン埋設方法 | |
CN108678139B (zh) | 组合式双驱水下涵洞检修装置 | |
KR20100093318A (ko) | 조류발전장치 | |
JP2016112950A (ja) | 船舶構造 | |
GB1047735A (en) | Arrangements for the transfer of fresh water from one location on the earth's surface to another at a different latitude, for the purpose of irrigation, with pumping energy derived from the effect of the earth's rotation about the polar axis |