ITMI20130135A1 - Macchina idraulica volumetrica per reti idriche in pressione. - Google Patents

Macchina idraulica volumetrica per reti idriche in pressione.

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ITMI20130135A1
ITMI20130135A1 IT000135A ITMI20130135A ITMI20130135A1 IT MI20130135 A1 ITMI20130135 A1 IT MI20130135A1 IT 000135 A IT000135 A IT 000135A IT MI20130135 A ITMI20130135 A IT MI20130135A IT MI20130135 A1 ITMI20130135 A1 IT MI20130135A1
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IT
Italy
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water
hydraulic machine
crankshaft
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cavity
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IT000135A
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Franco Pinna
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Brigaglia Alberto
Franco Pinna
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Description

DESCRIZIONE
“Macchina idraulica volumetrica per reti idriche in pressioneâ€
La presente invenzione concerne una macchina idraulica volumetrica per reti idriche in pressione.
I generatori idroelettrici in commercio sfruttano la forza di pressione delle condotte di acqua per far ruotare delle turbine e produrre energia elettrica. Affinché il generatore idroelettrico a turbina sia efficiente nel produrre corrente elettrica à ̈ necessario da un lato incrementare la velocità del flusso d'acqua sulle pale o sulle eliche della turbina, d'altro lato realizzare delle pale o delle eliche della turbina in una geometria che risulti quanto più efficace possibile.
Le condotte delle reti degli acquedotti hanno pressioni del flusso di acqua che variano fortemente nel corso del tempo a causa di fattori meteorologici e di utilizzo da parte della popolazione o delle industrie.
Nel brevetto IT2011TV0045A1 descrive una turbina volumetrica a palette in grado di sfruttare la pressione in eccesso delle reti degli acquedotti per produrre energia elettrica.
Detta turbina viene applicata svantaggiosamente alle sole reti degli acquedotti con pressione e portata elevata. Inoltre dette palette di detta turbina sono soggette svantaggiosamente a usura causata dai minerali presenti nell'acqua.
Detta turbina volumetrica perde efficacia nel tempo risultando svantaggiosamente fragile, dato che dette palette sono spinte da rispettive molle a compressione contro una parete interna di un cilindro di contenimento del fluido per incrementarne la pressione.
Detta turbina non à ̈ in grado di regolare il flusso d'acqua di eccesso in modo efficace, dato che un forte incremento subitaneo del flusso d'acqua in ingresso rischia di rompere il meccanismo della turbina.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una macchina idraulica volumetrica ad alta efficienza che sfrutti l'energia cinetica in eccesso delle reti degli acquedotti in un'ampia gamma di valori di pressione e portata.
Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una macchina idraulica volumetrica che risulti solida e durevole nel tempo resistendo anche a grandi variazioni subitanee del flusso d'acqua nella rete.
In accordo con l'invenzione tali scopi sono raggiunti con macchina idraulica volumetrica per reti idriche in pressione, caratterizzata dal fatto di comprendere un cassetto di distribuzione rotante solidale con un albero a gomiti che gira intorno a un asse, detto cassetto di distribuzione rotante à ̈ rotabilmente montato su una base di distribuzione che comprende una pluralità di cavità rispettivamente connesse a una pluralità di condotte di cui una condotta di uscita connessa con l'uscita nella rete idrica, le altre condotte rimanenti di detta pluralità di condotte connesse ognuna rispettivamente con una sola di una pluralità di camere di un monoblocco che monta solidalmente detta base di distribuzione, detto monoblocco comprendendo una camera centrale e almeno una coppia di ulteriori camere, l'interno di detta camera centrale essendo atto a permettere la rotazione dell'acqua messa in movimento da detto albero a gomiti impegnante almeno una coppia di bielle, ognuna di dette bielle montante un pistone ognuno dei quali detti pistoni varia il volume di una di detta coppia di ulteriori camere.
Queste ed altre caratteristiche della presente invenzione saranno rese maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata in un suo esempio di realizzazione pratica illustrato a titolo non limitativo nei disegni allegati, in cui:
la Figura 1 mostra una vista in prospettiva di una macchina idraulica volumetrica; la Figura 2 mostra una vista laterale di un esempio di realizzazione pratica della macchina idraulica volumetrica accoppiata con un dispositivo esistente per la generazione di corrente elettrica;
la Figura 3 mostra una vista in sezione assiale di Figura 2;
la Figura 4 mostra una vista in sezione assiale di un coperchio;
la Figura 5 mostra una vista in sezione assiale di un cassetto di distribuzione rotante;
la Figura 6 mostra una vista in sezione assiale di una base di distribuzione;
la Figura 7 mostra una vista frontale del coperchio;
la Figura 8 mostra una vista frontale del cassetto di distribuzione rotante;
la Figura 9 mostra una vista frontale della base di distribuzione;
la Figura 10 mostra una vista in sezione del coperchio secondo la linea X-X di Figura 4;
la Figura 11 mostra una vista in sezione del cassetto di distribuzione rotante secondo la linea XI-XI di Figura 5;
la Figura 12 mostra una vista in sezione della base di distribuzione secondo la linea XII-XII di Figura 6;
la Figura 13 mostra una vista in pianta frontale di un cassetto di distribuzione rotante in una prima fase di funzionamento;
la Figura 14 mostra una vista in sezione secondo la linea XIV -XIV di Figura 13; la Figura 15 mostra una vista in sezione secondo la linea XV -XV di Figura 14, dove la sezione à ̈ rappresentata dal tratteggio a linee oblique;
la Figura 16 mostra una vista in pianta frontale di un monoblocco secondo la presente invenzione nella prima fase di funzionamento;
la Figura 17 mostra una vista in pianta frontale del cassetto di distribuzione rotante in una seconda fase di funzionamento;
la Figura 18 mostra una vista in sezione secondo la linea XVIII-XVIII di Figura 17;
la Figura 19 mostra una vista in sezione secondo la linea XIX-XIX di Figura 18, dove la sezione à ̈ rappresentata dal tratteggio a linee oblique;
la Figura 20 mostra una vista in pianta frontale del monoblocco secondo la presente invenzione nella seconda fase di funzionamento;
la Figura 21 mostra una vista in pianta frontale del cassetto di distribuzione rotante in una terza fase di funzionamento;
la Figura 22 mostra una vista in sezione secondo la linea XXII-XXII di Figura 21 ; la Figura 23 mostra una vista in sezione secondo la linea XXIII-XXIII di Figura 22, dove la sezione à ̈ rappresentata dal tratteggio a linee oblique;
la Figura 24 mostra una vista in pianta frontale del monoblocco secondo la presente invenzione nella terza fase di funzionamento;
la Figura 25 mostra una vista in pianta frontale del cassetto di distribuzione rotante in una quarta fase di funzionamento;
la Figura 26 mostra una vista in sezione secondo la linea XXVI-XXVI di Figura 25;
la Figura 27 mostra una vista in sezione secondo la linea XXVII-XXVII di Figura 26, dove la sezione à ̈ rappresentata dal tratteggio a linee oblique;
la Figura 28 mostra una vista in pianta frontale del monoblocco secondo la presente invenzione nella quarta fase di funzionamento;
la Figura 29 mostra una vista in pianta frontale del cassetto di distribuzione rotante in una quinta fase di funzionamento;
la Figura 30 mostra una vista in sezione secondo la linea XXX-XXX di Figura 29; la Figura 31 mostra una vista in sezione secondo la linea XXXI-XXXI di Figura 30, dove la sezione à ̈ rappresentata dal tratteggio a linee oblique;
la Figura 32 mostra una vista in pianta frontale del monoblocco secondo la presente invenzione nella quinta fase di funzionamento;
la Figura 33 mostra una vista in pianta frontale del cassetto di distribuzione rotante in una sesta fase di funzionamento;
la Figura 34 mostra una vista in sezione secondo la linea XXXIV-XXXIV di Figura 33;
la Figura 35 mostra una vista in sezione secondo la linea XXXV-XXXV di Figura 34, dove la sezione à ̈ rappresentata dal tratteggio a linee oblique;
la Figura 36 mostra una vista in pianta frontale del monoblocco secondo la presente invenzione nella sesta fase di funzionamento.
Con riferimento alle figure sopra elencate si noterà una macchina idraulica 1 per reti idriche in pressione comprendente un coperchio 2 a forma di cupola che si chiude sopra una base di distribuzione 3 cilindrica.
Detta base di distribuzione 3 Ã ̈ montata a sua volta sopra un monoblocco 4 comprendente un corpo cilindrico centrale 40 e due braccia: un primo braccio 41 e un secondo braccio 42 disposti a 120° tra di loro.
Come mostrato in Figura 3 sopra detta base di distribuzione 3 Ã ̈ rotabilmente montato un cassetto di distribuzione rotante 6, che si trova all'interno del coperchio 2.
Sulla sommità della cupola di detto coperchio 2 si apre una flangia di ingresso 21 per l'acqua derivante da una rete idrica di acquedotto (non mostrata nelle figure). Attraverso detta flangia di ingresso 21 passa un asse V che attraversa dalla parte frontale alla parte posteriore l'intera macchina idraulica 1 come mostrato in particolare nelle Figure 2 e 3.
Come mostrato in Figura 3 detto coperchio 2 racchiude sopra la base di distribuzione 3 una camera frontale 20 che funge vantaggiosamente da bacino collettore per l'acqua che entra da detta flangia di ingresso 21.
Come mostrato in Figura 9 detta base di distribuzione 3 comprende tre cavità frontali: una prima cavità 30, una seconda cavità 31 ed una terza cavità 32 distribuite radialmente intorno un foro passante 22 da cui passa l'asse V. Una quarta cavità 33 à ̈ scavata all'interno della base di distribuzione 3 come mostrato in Figura 12.
Da ognuna di dette cavità 30-33 si dipartono rispettivamente quattro flange: una prima flangia 35, una seconda flangia 36, una terza flangia 37 ed una quarta flangia 38 in connessione con rispettive quattro condotte, di cui le prime tre mostrate in Figura 1 : una prima condotta 50, una seconda condotta 51 ed una terza condotta 52 connesse con il monoblocco 4 ed una quarta condotta di uscita 53 (Figura 13) che riporta l'acqua nella rete idrica.
Come mostrato in Figura 9 la prima cavità 30, la seconda cavità 31 e la terza cavità 32 sono disposte a 120° tra di loro, mentre la quarta cavità 33 à ̈ scavata all'intemo di detta base di distribuzione 3 nello spicchio di cilindro tra la prima cavità 30 e la terza cavità 32.
Detta quarta cavità 33 presenta una forma ad ampolla con una prima porzione 331 tubolare a forma di collo la cui prima estremità à ̈ in connessione con la quarta flangia 38 e la seconda estremità à ̈ in connessione con una seconda porzione 332 circolare a forma di fondo di ampolla della quarta cavità 33. Il centro di detta seconda porzione 332 à ̈ in corrispondenza del centro nel foro passante 22 come mostrato in Figura 12.
Detto foro passante 22 della base di distribuzione 3 permette il passaggio lungo l'asse V di un albero a gomiti 7 come mostrato in Figura 3.
Detto foro passante 22 à ̈ sagomato secondo tre diversi spessori radiali come mostrato in Figura 6: un foro frontale 221 di raggio maggiore rispetto a due altre spessori radiali: un foro mediano 222 e un foro posteriore 223. Il foro frontale 221 à ̈ largo quanto la seconda porzione 332 della quarta cavità 33 in modo di farvi passare l'acqua. Come mostrato in Figura 3 il foro mediano 222 del foro passante 22 racchiude una guaina di tenuta 23 tra il foro passante 22 e l'albero a gomiti 7 in modo di non far passare l'acqua tra la base di distribuzione 3 e il monoblocco 4. Il foro posteriore 223 racchiude cuscinetti 24 per far ruotare l'albero a gomiti 7.
Come mostrato in Figura 8 detto cassetto di distribuzione rotante 6 comprende un'apertura passante 61 della stessa forma e dimensioni delle cavità 30-32 della base di distribuzione 3, un vano posteriore 62 (Figura 11) e un foro passante di connessione 63.
Detta apertura passante 61 à ̈ atta a selezionare una quantità di acqua che può passare in un certo intervallo temporale in una sola delle rispettive aperture 30, 31, 32 della base di distribuzione 3 mentre il cassetto rotante 6 gira intorno all'asse V.
Come mostrato in Figura 11 detto vano posteriore 62 comprende due porzioni: una prima porzione di sezione 621 con la stessa forma e dimensioni delle cavità 30-32 della base di distribuzione 3 ed una seconda porzione centrale 622 di forma circolare della stessa forma e dimensioni della seconda porzione 332 della quarta cavità 33 della base di distribuzione 3.
Detto foro passante di connessione 63 permette l'albero a gomiti 7 di essere montato solidalmente con detto cassetto rotante 6.
Come mostrato in Figura 3 detta base di distribuzione 3 Ã ̈ montata sopra il corpo cilindrico centrale 40 del monoblocco 4.
Come mostrato in Figura 16 detto corpo cilindrico centrale 40 comprende una camera centrale 45 collegata a una prima flangia posteriore 55 in corrispondenza dela prima flangia 35 e detta prima flangia posteriore 55 connessa al primo condotto 50 per l'acqua.
Detto primo braccio 41 e detto secondo braccio 42 sono posti in corrispondenza rispettivamente con le flange 36 e 37 frontali.
Dette braccia 41 e 42 comprendono rispettivamente una prima camera 46 e una seconda camera 47 collegate rispettivamente a una seconda flangia posteriore 56 e ad una terza flangia posteriore 57. A loro volta la seconda flangia posteriore 56 à ̈ connessa con il secondo condotto 51 alla seconda cavità 31, mentre la terza flangia posteriore 57 à ̈ connessa con il terzo condotto 52 alla terza cavità 32 della base di distribuzione 3.
Come mostrato in Figura 3 detto corpo cilindrico centrale 40 ha un foro passante posteriore 25 che permette il passaggio lungo l'asse V dell'albero a gomiti 7.
Detto foro passante posteriore 25 Ã ̈ sagomato secondo due diversi spessori radiali come mostrato in Figura 3: un primo foro posteriore 251 e un secondo foro posteriore 252. Il primo foro posteriore 251 ha le stesse dimensioni dell'albero a gomiti 7, mentre il secondo foro posteriore 252 Ã ̈ atto a racchiudere cuscinetti 28 atti a far ruotare detto albero a gomiti 7.
Un coperchio posteriore 8 delle stesse dimensioni del corpo cilindrico centrale 40 chiude la parte posteriore del monoblocco 4. Detto coperchio posteriore 8 comprende un altro foro passante posteriore 26 sagomato in modo tale da far passare l'albero a gomiti 7. Detto altro foro passante posteriore 26 Ã ̈ sagomato con una rientranza 261 atta a contenere una guarnizione di tenuta 29.
Come mostrato in Figura 16 detta camera centrale 45 Ã ̈ separata dalla prima camera 46 e dalla seconda camera 47.
Entro la prima camera 46 del primo braccio 41 scorre un primo pistone 91 atto a muoversi in due versi avanti e indietro della direzione della lunghezza della prima camera 46 stessa. Detto primo pistone 91 Ã ̈ connesso tramite una biella 93 all'albero a gomiti 7.
Entro la seconda camera 47 del secondo braccio 42 scorre un secondo pistone 92 atto a muoversi in due versi avanti e indietro della direzione della lunghezza della seconda camera 47 stessa. Detto secondo pistone 92 Ã ̈ connesso tramite una biella 94 all'albero a gomiti 7.
Detto albero a gomiti 7 girando entro i fori passanti 22, 25 e 26 Ã ̈ in grado di muovere avanti e indietro i due pistoni 91 e 92.
Come mostrato nelle Figure 2 e 3 una porzione dell'albero a gomiti 7 esce dall'altro foro passante posteriore 26 ed à ̈ atto ad essere separabilmente connesso con un mandrino 10 per connetterlo a un variatore di giri 11 come mostrato in Figura 2. Detto variatore di giri 11 può essere connesso tramite ad esempio un volano 12 e un altro mandrino 13 ad un generatore di energia elettrica 14.
Per quanto concerne il funzionamento della macchina idraulica 1 descriviamo il percorso dell'acqua mentre la macchina idraulica 1 à ̈ già piena d'acqua.
Dalla rete idrica si immette l'acqua nella flangia di ingresso 21 come mostrato in Figura 1. L'acqua passa all'interno della camera frontale 20 la cui forma a cupola rallenta vantaggiosamente la velocità dell'acqua della condotta di ingresso (non mostrata nelle figure) della rete idrica contribuendo ad evitare fenomeni distruttivi legati a sovrappressioni come ad esempio il fenomeno del cosiddetto colpo d'ariete.
La forma a cupola di detta camera frontale 20 contribuisce vantaggiosamente a creare un bacino per l'acqua nei brevi intervalli di tempo in cui l'apertura passante 61, ruotando sull'asse V, non combacia con alcuna cavità 30-32, impedendo quindi il passaggio dell'acqua.
Mentre l'apertura passante 61 ruota intorno all'asse V scoprendo in successione una sola delle cavità 30-32 alla volta nel corso del tempo, si possono evidenziare sostanzialmente sei diverse fasi di lavoro della macchina idraulica 1.
Dette sei fasi di lavoro formano un ciclo della macchina idraulica 1.
Nella prima fase di lavoro della macchina idraulica 1 mostrata nelle Figure 13-16 si evidenzia il fatto che il cassetto di distribuzione rotante 6 abbia l'apertura passante 61 in corrispondenza della terza cavità 32 della base di distribuzione 3. Detta prima posizione dell'apertura passante 61 consente all'acqua che si trova nella camera frontale 20 di passare nella terza cavità 32 della base di distribuzione 3.
L'acqua passa attraverso la terza flangia 37 della base di distribuzione 3 e si trova a percorrere il terzo condotto 52 fino a passare attraverso la terza flangia posteriore 57 del monoblocco 4 come mostrato in Figura 16 entrando nella seconda camera 47 del secondo braccio 42 del monoblocco 4 e spingendo il secondo pistone 92 verso la camera centrale 45 del monoblocco 4.
Le bielle 93 e 94 vengono spostate dall'azione del secondo pistone 92 imprimendo vantaggiosamente un movimento rotatorio all'albero a gomiti 7. Nel contempo il moto delle due bielle 93 e 94 insieme a quello dell'albero a gomiti 7 imprimono un moto rotatorio all'acqua presente nella camera centrale 45 spingendola a passare attraverso la prima flangia posteriore 55 del monoblocco 4 nel primo condotto 50 fino alla prima flangia 35 della base di distribuzione 3 e a trovarsi nella prima cavità 30, come mostrato in Figura 15.
Il vano posteriore 62 del cassetto di distribuzione rotante 6 à ̈ posizionato in corrispondenza della prima cavità 30 e della quarta cavità 33 della base di distribuzione 3 come mostrato in Figura 15.
L'acqua si trova ad entrare, tramite il vano posteriore 62 nel foro frontale 221 del foro passante 22 della base di distribuzione 3, come mostrato in Figura 15. L'acqua entra nella quarta cavità 33 della base di distribuzione 3 e finisce nel condotto di uscita 53 tramite la quarta flangia 38 per essere restituita vantaggiosamente in pressione alla rete idrica.
La macchina idraulica 1 utilizza infatti solo una parte dell'energia cinetica dell'acqua della rete idrica, consentendo quindi di re-immettere vantaggiosamente in rete l'acqua utilizzata per produrre energia elettrica con una parziale perdita di pressione.
Nell'intervallo di tempo successivo alla descrizione della prima fase di lavoro della macchina idraulica 1 , il cassetto di distribuzione rotante 6 Ã ̈ girato intorno all'asse V grazie all'azione dell'albero a gomiti 7 passando nella seconda fase di lavoro della macchina idraulica 1 mostrata nelle Figure 17-20.
In detta seconda fase di lavoro della macchina idraulica 1 si evidenzia il fatto che il cassetto di distribuzione rotante 6 abbia l'apertura passante 61 in corrispondenza della seconda cavità 31 della base di distribuzione 3.
Detta seconda posizione dell'apertura passante 61 consente all'acqua che si trova nella camera frontale 20 di passare nella seconda cavità 31.
L'acqua passa attraverso la seconda flangia 36 della base di distribuzione 3 e si trova a percorrere il secondo condotto 51 fino a passare attraverso la seconda flangia posteriore 56 del monoblocco 4 come mostrato in Figura 20 entrando nella prima camera 46 del primo braccio 41 del monoblocco 4. L'acqua spinge quindi il primo pistone 91 verso la camera centrale 45 del monoblocco 4.
Detto primo pistone 91 spinge la prima biella 93 che a sua volta imprime una forza all'albero a gomiti 7 contribuendo a farlo ruotare alfintemo della camera centrale 45.
L'albero a gomiti 7 mentre ruota, imprime una spinta alla seconda biella 94 che fa muovere il secondo pistone 92 verso il terzo condotto 52.
L'acqua presente nella seconda camera 47 del secondo braccio 42 del monoblocco 4 viene quindi spinta verso la terza flangia posteriore 57 del monoblocco 4 iniziando ad entrare nel terzo condotto 52.
Nel contempo il moto delle due bielle 93 e 94 insieme a quello dell'albero a gomiti 7 imprimono vantaggiosamente un moto rotatorio all'acqua presente nella camera centrale 45 del monoblocco 4 spingendola a passare attraverso la prima flangia posteriore 55 del monoblocco 4 nel primo condotto 50 fino alla prima flangia 35 della base di distribuzione 3 e a trovarsi nella prima cavità 30, come mostrato in Figura 19.
Il vano posteriore 62 del cassetto di distribuzione rotante 6 à ̈ posizionato in corrispondenza della prima cavità 30 e della quarta cavità 33 della base di distribuzione 3 come mostrato in Figura 19.
L'acqua di trova ad entrare, tramite il vano posteriore 62 del cassetto di distribuzione rotante 6 nel foro frontale 221 del foro passante 22 della base di distribuzione 3, come mostrato in Figura 19. L'acqua entra nella quarta cavità 33 della base di distribuzione 3 e finisce nel condotto di uscita 53 tramite la quarta flangia 38 per essere restituita vantaggiosamente in pressione alla rete idrica.
Nell'intervallo di tempo successivo alla descrizione della seconda fase di lavoro della macchina idraulica 1, il cassetto di distribuzione rotante 6 Ã ̈ girato intorno all'asse V grazie all'azione dell'albero a gomiti 7 passando nella seconda fase di lavoro della macchina idraulica 1 mostrata nelle Figure 21-24.
In detta terza fase di lavoro della macchina idraulica 1 si evidenzia il fatto che il cassetto di distribuzione rotante 6 abbia l'apertura passante 61 in corrispondenza della seconda cavità 31 della base di distribuzione 3.
Detta seconda posizione dell'apertura passante 61 consente all'acqua che si trova nella camera frontale 20 di passare ancora nella seconda cavità 31 della base di distribuzione 3 come nella seconda fase di lavoro.
L'acqua passa attraverso la seconda flangia 36 della base di distribuzione 3 e si trova a percorrere il secondo condotto 51 fino a passare nella seconda flangia posteriore 56 del monoblocco 4 come mostrato in Figura 24 entrando nella prima camera 46 del primo braccio 41 del monoblocco 4 riempiendola completamente fino a termina corsa del primo pistone 91 verso la camera centrale 45 del monoblocco 4.
Detto primo pistone 91 fino a termine corsa continua a spingere la prima biella 93 che a sua volta imprime una forza all'albero a gomiti 7 e contribuisce a farlo ruotare all'interno della camera centrale 45.
Mentre l'albero a gomiti 7 ruota, continua a imprimere una spinta alla seconda biella che fa muovere il secondo pistone 92 verso il terzo condotto 52.
L'acqua presente nella seconda camera 47 del monoblocco 4 viene quindi spinta verso la terza flangia posteriore 57 del monoblocco 4 continuando ad entrare nel terzo condotto 52.
L'acqua presente in detto terzo condotto 52 passa attraverso la terza flangia 37 della base di distribuzione 3 come mostrato in Figura 23 e passa nella terza cavità 32 della base di distribuzione 3.
Come mostrato in Figura 23 il vano posteriore 62 del cassetto di distribuzione rotante 6 à ̈ posizionato in corrispondenza della terza cavità 32 e della quarta cavità 33 della base di distribuzione 3.
L'acqua di trova ad entrare, tramite il vano posteriore 62 del cassetto di distribuzione rotante 6 nel foro frontale 221 del foro passante 22 della base did distribuzione 3, come mostrato in Figura 23. L'acqua entra nella quarta cavità 33 e finisce nel condotto di uscita 53 tramite la quarta flangia 38 della base di distribuzione 3 per essere restituita vantaggiosamente in pressione alla rete idrica.
Nell'intervallo di tempo successivo alla descrizione della terza fase di lavoro della macchina idraulica 1, il cassetto di distribuzione rotante 6 Ã ̈ girato intorno all'asse V grazie all'azione dell'albero a gomiti 7 passando nella quarta fase di lavoro della macchina idraulica 1 mostrata nelle Figure 25-28.
In detta quarta fase di lavoro della macchina idraulica 1 si evidenzia il fatto che il cassetto di distribuzione rotante 6 abbia l'apertura passante 61 in corrispondenza della prima cavità 30 della base di distribuzione 3.
Detta quarta posizione delfapertura passante 61 consente all'acqua che si trova nella camera frontale 20 di passare nella prima cavità 30 della base di distribuzione 3.
L'acqua passa attraverso la prima flangia 35 della base di distribuzione 3 e si trova a percorrere il primo condotto 50 del monoblocco 4 fino a passare attraverso la prima flangia posteriore 55 del monoblocco 4 come mostrato in Figura 28.
L'acqua entra nella camera centrale 40 del monoblocco 4 dal primo condotto 50 e contribuisce vantaggiosamente ad imprimere un moto rotatorio all'albero a gomiti 7 che muove le due bielle 93 e 94 come mostrato in Figura 28.
Vantaggiosamente detta macchina idraulica 1 non installa alcun terzo pistone dato che il moto rotatorio dell'acqua insieme in modo sinergico con la forza di inerzia dell'albero a gomiti 7, che stava già girando come à ̈ stato descritto nelle precedenti prima, seconda e terza fase di lavoro, continuano a spingere la seconda biella 94, come se svolgessero le funzioni di un terzo pistone. Detta seconda biella 94 a propria volta spinge il secondo pistone 92 verso la terza condotta 52 come nella terza fase di lavoro della macchina idraulica 1.
L'acqua presente nella seconda camera 47 del secondo braccio 42 del monoblocco 4 continua a defluire verso la terza condotta 52.
Nel contempo il moto rotatorio dell'acqua insieme in modo sinergico con la forza di inerzia dell'albero a gomiti 7 che fino a detta terza fase di lavoro della macchina idraulica 1 stavano trascinando la prima biella 93, iniziano a spingere la prima biella 93, come se svolgessero le funzioni di un terzo pistone, in modo di invertire il moto del primo pistone 91, che era arrivato a fine corsa durante la terza fase di lavoro della macchina idraulica 1 , verso la seconda condotta 51.
Detto primo pistone 91 comincia a spingere l'acqua che riempiva la prima camera 46 del monoblocco 4 verso la seconda condotta 51 stessa.
L'acqua presente nella prima camera 46 viene quindi spinta verso la seconda flangia posteriore 56 del monoblocco 4 continuando ad entrare nel secondo condotto 51.
L'acqua presente in detto secondo condotto 51 passa attraverso la seconda flangia 36 della base di distribuzione 3 come mostrato in Figura 27 e passa nella seconda cavità 31 della base di distribuzione 3.
Come mostrato in Figura 27 il vano posteriore 62 del cassetto di distribuzione rotante 6 à ̈ posizionato in corrispondenza della seconda cavità 31 e della quarta cavità 33 della base di distribuzione 3.
L'acqua di trova ad entrare, tramite il vano posteriore 62 del cassetto di distribuzione rotante 6 nel foro frontale 221 del foro passante 22, come mostrato in Figura 27. L'acqua entra nella quarta cavità 33 della base di distribuzione 3 e finisce nel condotto di uscita 53 tramite la quarta flangia 38 della base di distribuzione 3 per essere restituita vantaggiosamente in pressione alla rete idrica.
Nell'intervallo di tempo successivo alla descrizione della quarta fase di lavoro della macchina idraulica 1, il cassetto di distribuzione rotante 6 Ã ̈ girato intorno all'asse V grazie all'azione dell'albero a gomiti 7 passando nella quinta fase di lavoro della macchina idraulica 1 mostrata nelle Figure 29-32.
In detta quinta fase di lavoro della macchina idraulica 1 si evidenzia il fatto che il cassetto di distribuzione rotante 6 abbia l'apertura passante 61 in corrispondenza della prima cavità 30 della base di distribuzione 3 analogamente a detta quarta fase di lavoro.
Detta quinta posizione dell'apertura passante 61 consente all'acqua che si trova nella camera frontale 20 di passare ancora nella prima cavità 30 come in detta quarta fase di lavoro.
L'acqua passa attraverso la prima flangia 35 della base di distribuzione 3 e si trova a percorrere il primo condotto 50 fino a passare attraverso la prima flangia posteriore 55 del monoblocco 4 come mostrato in Figura 32 entrando nella camera centrale 40 del monoblocco 4.
In analogia con la quarta fase di lavoro della macchina idraulica 1 l'acqua continua ad entrare nella camera centrale 40 del monoblocco 4 dal primo condotto 50 contribuendo vantaggiosamente ad imprimere un moto rotatorio all'albero a gomiti 7 che muove le due bielle 93 e 94 come mostrato in Figura 32.
Il moto rotatorio dell'acqua insieme in modo sinergico con la forza di inerzia dell'albero a gomiti 7, che stava già girando come à ̈ stato descritto nelle precedenti prima, seconda, terza e quarta fase di lavoro, continuano a spingere la seconda biella 94 che a propria volta spinge il secondo pistone 92 verso la terza condotta 52 fino a fine corsa.
L'acqua defluisce completamente dalla seconda camera 47 del secondo braccio 42 del monoblocco 4 verso la terza condotta 52.
Nel contempo il moto rotatorio dell'acqua insieme in modo sinergico con la forza di inerzia dell'albero a gomiti 7 continuano a spingere la prima biella 93 come nella quarta fase di lavoro della macchina idraulica 1. Detta prima biella 93 continua a spingere il primo pistone 91 verso la seconda condotta 51 spingendovi dentro l’acqua attraverso la seconda flangia posteriore 56 del monoblocco 4.
L'acqua presente in detto secondo condotto 51 passa attraverso la seconda flangia 36 della base di distribuzione 3 come mostrato in Figura 31 e passa nella seconda cavità 31 della base di distribuzione 3.
Come mostrato in Figura 31 il vano posteriore 62 del cassetto di distribuzione rotante 6 à ̈ posizionato in corrispondenza della seconda cavità 31 e della quarta cavità 33 della base di distribuzione 3.
L'acqua di trova ad entrare, tramite il vano posteriore 62 del cassetto di distribuzione rotante 6 nel foro frontale 221 del foro passante 22 della base di distribuzione 3, come mostrato in Figura 31. L'acqua entra nella quarta cavità 33 della base di distribuzione 3 e finisce nel condotto di uscita 53 tramite la quarta flangia 38 per essere restituita vantaggiosamente in pressione alla rete idrica.
Nell'intervallo di tempo successivo alla descrizione della quinta fase di lavoro della macchina idraulica 1, il cassetto di distribuzione rotante 6 Ã ̈ girato intorno all'asse V grazie all'azione dell'albero a gomiti 7 passando nella seconda fase di lavoro della macchina idraulica 1 mostrata nelle Figure 33-36.
In detta sesta fase di lavoro della macchina idraulica 1 si evidenzia il fatto che il cassetto di distribuzione rotante 6 abbia l'apertura passante 61 in corrispondenza della terza cavità 32 della base di distribuzione 3 come in detta prima fase di lavoro della macchina idraulica 1.
Detta sesta posizione dell'apertura passante 61 consente all'acqua che si trova nella camera frontale 20 di passare ancora nella terza cavità 32 della base di distribuzione 3.
L'acqua passa attraverso la terza flangia 37 della base di distribuzione 3 e si trova a percorrere il terzo condotto 52 fino a passare attraverso la terza flangia posteriore 57 del monoblocco 4 come mostrato in Figura 36 entrando nella seconda camera 47 e spingendo il secondo pistone 92 verso la camera centrale 45 del monoblocco 4.
Detto secondo pistone 92 spinge la seconda biella 94 che a sua volta imprime una forza all'albero a gomiti 7 contribuendo a farlo ruotare all'intemo della camera centrale 45.
L'albero a gomiti 7 mentre ruota, imprime una spinta alla prima biella 93 che continua a far muovere il primo pistone 91 verso il secondo condotto 51 come nella precedente detta quinta fase di lavoro della macchina idraulica.
L'acqua presente nella prima camera 46 del primo braccio 41 del monoblocco 4 viene quindi spinta verso la seconda flangia posteriore 56 del monoblocco 4 entrando nel secondo condotto 51.
Nel contempo il moto delle due bielle 93 e 94 insieme a quello dell'albero a gomiti 7 imprimono vantaggiosamente in modo sinergico un moto rotatorio all'acqua presente nella camera centrale 45 spingendola a rimanere nel primo condotto 50, come mostrato in Figura 36.
Come mostrato in Figura 35 il vano posteriore 62 à ̈ posizionato in corrispondenza della seconda cavità 31 della base di distribuzione 3, da cui sta entrando l'acqua dal secondo condotto 51, e con la quarta cavità 33 della base di distribuzione 3.
L'acqua di trova ad entrare, tramite il vano posteriore 62 del cassetto di distribuzione rotante 6 nel foro frontale 221 del foro passante 22 della base di distribuzione 3, come mostrato in Figura 19. L'acqua entra nella quarta cavità 33 e finisce nel condotto di uscita 53 tramite la quarta flangia 38 della base di distribuzione 3 per essere restituita vantaggiosamente in pressione alla rete idrica.
Nelintervallo di tempo successivo alla descrizione della sesta fase di lavoro della macchina idraulica 1, il cassetto di distribuzione rotante 6 à ̈ girato intorno all'asse V grazie all'azione dell'albero a gomiti 7 passando di nuovo nella prima fase di lavoro della macchina idraulica 1 già descritta sopra e riprendendo vantaggiosamente il ciclo di detta macchina idraulica 1.
Le dimensioni della camera frontale 20, delle cavità 30-33, del vano posteriore 62, delle camere 45-47 e dei condotti 50-52 sono tarate per far funzionare la macchina idraulica 1 in sincronia ed ottenere la rotazione dell'albero a gomito 7 per convertire l'energia cinetica dell'acqua in pressione della rete idrica in energia meccanica utile a far ruotare il mandrino 10 rotabilmente connesso con il variatore di giri 11 come mostrato in Figura 2 e far ruotare l'altro mandrino 13 per trasmettere il movimento al generatore di energia elettrica 14.
Detto variatore di giri 11 consente vantaggiosamente di aumentare ulteriormente l'efficienza della macchina idraulica 1 a seconda della portata e della pressione della rete idrica.
Alternativamente si può estrarre energia meccanica al posto di energia elettrica sostituendo al generatore di energia elettrica 14 un altro dispositivo per compiere operazioni meccaniche.
Una ulteriore alternativa consente di connettere la macchina idraulica 1 direttamente a un generatore di energia elettrica 14 o ad altro dispositivo atto a compiere operazioni meccaniche.
Ancora una ulteriore alternativa consiste nell'aumentare le dimensioni della macchina idraulica 1 aumentando il numero di coppie di pistoni 91-92 presenti nel monoblocco 4. Secondo detta alternativa la macchina idraulica 1 per funzionare in sincronia, aumenta in funzione del numero di coppie di pistoni 91-92 anche: il numero delle cavità 30-33 della base di distribuzione 3; il numero dei condotti 50-52 tra la base di distribuzione 3 e il monoblocco 4 ed il numero delle aperture 61 e dei vani posteriori 62 del cassetto di distribuzione rotante 6. Sempre in detta alternativa si può pensare a un coperchio 2 con una camera frontale 20 di dimensioni più elevate.
Vantaggiosamente la macchina idraulica 1 secondo la presente invenzione sfrutta una parte dell'energia cinetica dell'acqua in pressione che scorre nella rete idrica consentendo di produrre efficientemente energia elettrica.
Un altro vantaggio consiste nel fatto che l'acqua, una volta passata all'interno della macchina idraulica 1 subisce dei cali di pressione moderati e controllabili, può quindi essere utilmente re-immessa nella rete idrica.
Ancora un altro vantaggio della presente invenzione à ̈ il fatto che detta macchina idraulica 1 consente di produrre energia elettrica in un ampia gamma di valori di pressione e portata della rete idrica, consentendo di usare vantaggiosamente detta macchina idraulica 1 anche in presenza di flussi d'acqua di relativamente bassa portata o pressione.
Un ulteriore vantaggio consiste nel fatto che la macchina idraulica 1 può anche essere utilizzata per regolare la pressione della rete idrica utilizzando la potenza in eccesso per produrre energia elettrica. Detta macchina idraulica 1 può quindi sostituirsi a vasche di dissipazione già presenti sulla rete idrica.
Ancora un ulteriore vantaggio consiste nel fatto che detta macchina idraulica 1 può funzionare anche in presenza di sovrappressioni considerevoli o subitanee grazie alla forma a cupola della camera frontale 20 del coperchio 2.
Un vantaggio ancora consiste nel fatto che detta macchina idraulica 1 risulti solida e durevole nel tempo con pezzi che subiscono poca usura nel corso del tempo.
Un ulteriore vantaggio consiste nel fatto che detta macchina idraulica 1 funzioni con i soli due pistoni 91 e 92, dato che il moto rotatorio dell'acqua presente nella camera centrale 45 del monoblocco 4 e l'ingresso dell'acqua dal primo condotto 50 alla camera centrale 45, insieme in modo sinergico con la forza d'inerzia dell'albero a gomiti 7 e delle bielle 93 e 94, svolgono le funzioni di un terzo pistone.
Un ancora ulteriore vantaggio della presente invenzione à ̈ quello che la macchina idraulica 1 può funzionare sia in linea con la rete idrica secondo l'asse V, sia in verticale rispetto al terreno.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina idraulica volumetrica per reti idriche in pressione (1), caratterizzata dal fatto di comprendere un cassetto di distribuzione rotante (6) solidale con un albero a gomiti (7) che gira intorno a un asse (V), detto cassetto di distribuzione rotante (6) à ̈ rotabilmente montato su una base di distribuzione (3) che comprende una pluralità di cavità (30-33) rispettivamente connesse a una pluralità di condotte (50-53) di cui una condotta di uscita (53) connessa con l'uscita nella rete idrica, le altre condotte (50-52) rimanenti di detta pluralità di condotte (50-53) connesse ognuna rispettivamente con una sola di una pluralità di camere (45-47) di un monoblocco (4) che monta solidalmente detta base di distribuzione (3), detto monoblocco (4) comprendendo una camera centrale (45) e almeno una coppia di ulteriori camere (46-47), l'interno di detta camera centrale (45) essendo atto a permettere la rotazione dell'acqua messa in movimento da detto albero a gomiti (7) impegnante almeno una coppia di bielle (93, 94), ognuna di dette bielle (93, 94) montante un pistone (91, 92) ognuno dei quali detti pistoni (91, 92) varia il volume di una di detta coppia di ulteriori camere (46-47).
  2. 2. Macchina idraulica (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta base di distribuzione (3) comprende almeno tre cavità (30-32) disposte a intervalli regolari tra di loro (30-32) secondo una simmetria centrale rispetto all'asse (V) ed almeno una quarta cavità (33) comprendente un foro frontale (221).
  3. 3. Macchina idraulica (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detta quarta cavità (33) comprende almeno una prima porzione (331) essendo tubolare ed essendo in connessione con detta condotta di uscita (53) nella rete idrica ed una seconda porzione (332) essendo a forma circolare attraverso la quale (332) passa detto asse (V) e detta seconda porzione (332) comprende detto foro frontale (221).
  4. 4. Macchina idraulica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, caratterizzata dal fatto che detto cassetto di distribuzione rotante (6) comprende almeno un'apertura passante (61) atta a selezionare una di dette almeno tre cavità (30-32) ed un vano posteriore (62) in comunicazione con detta quarta cavità (33) e detto vano posteriore (62) atto a selezionare almeno una delle rimanenti di dette almeno tre cavità (30-32).
  5. 5. Macchina idraulica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, caratterizzata dal fatto che detto monoblocco (4) comprende un corpo cilindrico centrale (40) che individua al proprio interno detta camera centrale (45) comprendendo una prima flangia posteriore (55) in connessione con detta prima condotta (50) e detto monoblocco (4) comprendendo almeno una coppia di braccia (41, 42), ognuna di dette braccia (41, 42) comprende rispettivamente una camera (46-47) di detta coppia di ulteriori camere (46-47), dette ulteriori camere (46-47) connesse rispettivamente a una seconda condotta (51) e a una terza condotta (52) disposte secondo detta simmetria centrale rispetto all'asse (V) di dette almeno tre cavità (30-32) di detta base di distribuzione (3).
  6. 6. Macchina idraulica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che un coperchio (2) a forma di cupola à ̈ solidalmente connesso a detta base di distribuzione (3) racchiudendo una camera frontale (20) connessa con detto cassetto di distribuzione rotante (6), sulla sommità della cupola di detto coperchio (2) si apre una flangia di ingresso (21) per l'acqua della rete idrica.
  7. 7. Macchina idraulica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto albero a gomiti (7) Ã ̈ solidalmente connesso a detto cassetto di distribuzione rotante (6) attraverso un foro passante di connessione (63) e detto albero a gomiti (7) Ã ̈ rotabilmente connesso a detta base di distribuzione (3) attraverso un foro passante (22) che comprende detto foro frontale (221) e detto albero a gomiti (7) Ã ̈ rotabilmente connesso con detto monoblocco (4) attraverso un foro passante posteriore (25).
  8. 8. Macchina idraulica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto albero a gomiti (7) Ã ̈ separabilmente connesso lungo detto asse (V) con un generatore di corrente elettrica (14) o con un altro dispositivo per compiere operazioni meccaniche.
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