ITTV20100068A1 - HYDROELECTRIC PLANT WITH ROCKER WITH PARTIAL IMMERSION OF THE CYLINDRICAL ROTOR MODULE WITH HORIZONTAL AXIS AND INTEGRATED CONVEYOR FOR THE PRODUCTION OF ELECTRIC ENERGY FROM FLUENT WATER COURSES WITH LOW ENVIRONMENTAL IMPACT. - Google Patents
HYDROELECTRIC PLANT WITH ROCKER WITH PARTIAL IMMERSION OF THE CYLINDRICAL ROTOR MODULE WITH HORIZONTAL AXIS AND INTEGRATED CONVEYOR FOR THE PRODUCTION OF ELECTRIC ENERGY FROM FLUENT WATER COURSES WITH LOW ENVIRONMENTAL IMPACT. Download PDFInfo
- Publication number
- ITTV20100068A1 ITTV20100068A1 IT000068A ITTV20100068A ITTV20100068A1 IT TV20100068 A1 ITTV20100068 A1 IT TV20100068A1 IT 000068 A IT000068 A IT 000068A IT TV20100068 A ITTV20100068 A IT TV20100068A IT TV20100068 A1 ITTV20100068 A1 IT TV20100068A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- conveyor
- rotor module
- rocker
- hydroelectric plant
- water
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 79
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 title claims description 19
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 238000007654 immersion Methods 0.000 title description 10
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 17
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 9
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 6
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 2
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000003797 telogen phase Effects 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 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
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
- F03B17/062—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
- F03B17/063—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having no movement relative to the rotor during its rotation
-
- 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
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
IMPIANTO IDROELETTRICO CON STRUTTURA BASCULANTE HYDROELECTRIC SYSTEM WITH TILTING STRUCTURE
AD IMMERSIONE PARZIALE DI UN MODULO ROTORE PARTIAL IMMERSION OF A ROTOR MODULE
CILINDRICO AD ASSE ORIZZONTALE CON CONVOGLIATORE INTEGRATO PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA DA CYLINDRICAL WITH HORIZONTAL AXIS WITH INTEGRATED CONVEYOR FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICITY FROM
CORSI D'ACQUA FLUENTE E CON BASSO IMPATTO FLUENT AND LOW IMPACT WATER COURSES
AMBIENTALE ENVIRONMENTAL
[0001 ] Il presente trovato ha per oggetto un impianto idroelettrico mobile ad immersione parziale con modulo rotore cilindrico ad asse orizzontale disposto ortogonalmente alla direzione del fluido in movimento con convogliatore integrato per la produzione di energia elettrica da corsi d'acqua fluente e con basso impatto ambientale. [0001] The present invention relates to a partial immersion mobile hydroelectric plant with cylindrical rotor module with horizontal axis arranged orthogonally to the direction of the moving fluid with integrated conveyor for the production of electricity from flowing watercourses with low impact environmental.
Campo d’applicazione Field of application
[0002] Sono ben note fin dall'antichità macchine motrici basate sulla ruota idraulica ad asse orizzontale che convertono in energia meccanica l’energia cinetica di un fluido in movimento; alcune applicazioni su corso d'acqua canalizzato riguardano, ad esempio, i mulini idraulici per la macinazione dei cereali o altri dispositivi atti a trasformare il moto rotatorio dell'albero della ruota in forma utile per specifiche lavorazioni meccaniche. Un tipo di ruota idraulica adatta a corsi d'acqua privi di salto geodetico o lieve pendenza à ̈ la ruota “a paletta†altrimenti detta “per di sotto†, dove l'acqua spinge le pale parzialmente immerse nella corrente. Esistono applicazioni di questa tecnica anche in mulini natanti installati su imbarcazioni o su chiatte galleggianti ancorate a riva. [0002] Driving machines based on the horizontal axis hydraulic wheel which convert the kinetic energy of a moving fluid into mechanical energy have been well known since ancient times; some applications on canalized watercourses concern, for example, hydraulic mills for grinding cereals or other devices designed to transform the rotary motion of the wheel shaft into a form useful for specific mechanical processes. A type of water wheel suitable for streams without geodetic jump or slight slope is the `` paddle wheel '' otherwise known as `` below '', where the water pushes the partially submerged blades into the current. There are applications of this technique also in floating mills installed on boats or on floating barges anchored to the shore.
[0003] In i inea di principio, le moderne turbine idrauliche si possono considerare sistemi evoluti ad alta efficienza della ruota idraulica, essendo basati sul moto rotatorio di una girante, altrimenti detto rotore, per il tramite di un fluido canalizzato o forzato. Sotto il profilo strutturale, si può affermare come l’elemento essenziale della turbina sia il detto rotore, che può essere costituito da un’elica oppure da una ruota con alette o pale variamente profilate. L’energia meccanica che viene acquisita da detto rotore viene poi trasmessa ad un albero motore il quale viene utilizzato per azionare un generatore elettrico. Turbine del tipo Francis, Kaplan o Pelton, sono note da decenni ed ormai largamente impiegate nel settore delle risorse alternative. Esse come noto, possono disporre d'un rotore il quale à ̈ ad asse verticale, come ad esempio nelle turbine Kaplan con pale elicoidali, come pure ad asse orizzontale come nel caso delle turbine ad azione, la convenzionale turbina Pelton. [0003] In principle, modern hydraulic turbines can be considered advanced systems with high efficiency of the water wheel, being based on the rotary motion of an impeller, otherwise called rotor, by means of a channeled or forced fluid. From a structural point of view, it can be stated that the essential element of the turbine is the said rotor, which can be constituted by a propeller or by a wheel with variously profiled fins or blades. The mechanical energy that is acquired by said rotor is then transmitted to a motor shaft which is used to drive an electric generator. Turbines of the Francis, Kaplan or Pelton type have been known for decades and are now widely used in the alternative resources sector. As is known, they can have a rotor which has a vertical axis, as for example in Kaplan turbines with helical blades, as well as a horizontal axis as in the case of action turbines, the conventional Pelton turbine.
[0004] Una caratteristica che accomuna le convenzionali turbine à ̈ data dal fatto che, sostanzialmente, sfruttano dei salti d’acqua, la cui dimensione e quantità determina la scelta d’una turbina piuttosto che d’un'aitra. Altri sistemi ancora, innovativi rispetto alle soluzioni precedenti, sfruttano il movimento delle onde, delle correnti del mare e/o ciclicamente delle maree, ma si tratta di sistemi poco diffusi ed in ogni caso ancora apparentemente non convenienti sotto il profilo della quantità d’energia prodotta in relazione ai costi e all’impatto ambientale, [0004] A feature that conventional turbines have in common is that they essentially exploit water jumps, the size and quantity of which determines the choice of a turbine rather than an aitra. Still other systems, innovative with respect to the previous solutions, exploit the movement of waves, sea currents and / or cyclically of the tides, but these are not very widespread systems and in any case still apparently not convenient in terms of quantity of energy produced in relation to costs and environmental impact,
[0005] Si può dunque ragionevolmente concludere come di fatto apparecchiature od impianti per produrre energia elettrica tramite lo sfruttamento dell’energia cinetica derivante dal movimento d’una massa d’acqua, siano certamente ben noti e da tempo impiegati. Per altri versi alle nostre latitudini, dei pari note sono le convenzionali canalizzazioni di flussi d’acqua, sia per consentire un razionale e capillare sistema d’irrigazione delle campagne, sia per coadiuvare o sfruttare gli innumerevoli corsi d’acqua; à ̈ quindi nota l'elevata potenzialità di dette canalizzazioni al fine di produrre energia elettrica. [0005] It can therefore be reasonably concluded that in fact equipment or systems for producing electrical energy through the exploitation of the kinetic energy deriving from the movement of a mass of water, are certainly well known and have been in use for some time. In other respects in our latitudes, the conventional canalizations of water flows are equally well known, both to allow a rational and capillary irrigation system in the countryside, and to assist or exploit the innumerable water courses; The high potential of these channels in order to produce electricity is therefore known.
Stato delTarte State of the art
[0006] In generale, sono ben noti diversi dispositivi ed impianti atti a produrre energia elettrica tramite lo sfruttamento dell'energia cinetica derivante dal movimento di una massa d'acqua. In particolare, tra le turbine idrauliche, sono note apparecchiature sostanzialmente semplici, costituite nella loro parte principale da una ruota idraulica, detta anche modulo rotore o girante, connessa ad un generatore elettrico, e da un distributore del flusso, detto anche convogliatore, adatte a piccole o medie potenze, in grado di sfruttare salti geodetici limitati od anche la sola azione spingente effettuata dalla massa d'acqua convogliata. Queste macchine motrici possono lavorare totalmente o parzialmente immerse in un corso di acqua fluente. Al fine di determinare lo stato dell'arte di questa soluzione, Ã ̈ stata condotta una ricerca la quale ha individuato i seguenti documenti anteriori: [0006] In general, various devices and systems suitable for producing electrical energy by exploiting the kinetic energy deriving from the movement of a mass of water are well known. In particular, among the hydraulic turbines, substantially simple apparatuses are known, constituted in their main part by a water wheel, also called rotor or impeller module, connected to an electric generator, and by a flow distributor, also called conveyor, suitable for small or medium powers, able to exploit limited geodetic jumps or even the only pushing action carried out by the mass of water conveyed. These driving machines can work totally or partially immersed in a flowing water course. In order to determine the state of the art of this solution, a research was conducted which identified the following prior documents:
DI : W020070091 55 (Sundermann) DI: W020070091 55 (Sundermann)
D2: CN1 180140 (Chen) D2: CN1 180140 (Chen)
D3: CN2G1 1 5541 5 (Xiaochen) D3: CN2G1 1 5541 5 (Xiaochen)
D4: US20061 08264 (Petrounevitch) D4: US20061 08264 (Petrounevitch)
D5: US6472768 (Darwin) D5: US6472768 (Darwin)
D6: W0200707251 3 (Rossi e al.) D6: W0200707251 3 (Rossi et al.)
[0007] DI suggerisce una soluzione per generare elettricità da un flusso d’acqua in movimento come la marea, un fiume o simile. L’apparecchiatura si compone d’un imboccatura essenzialmente conica d’ingresso del flusso d’acqua con dal lato opposto una via d’uscita del flusso d’acqua con una conformazione contrapposta a quella d’ingresso. In una posizione intermedia tra l’imboccatura conica d’ingresso e la via d’uscita, sono posizionati due rotori affiancati e paralleli, ciascuno composto essenzialmente da un albero ad asse orizzontale al quale albero sono uniti solidalmente quattro braccia orizzontali e radiali con all’estremità fulcrate delle pale orientabili, di modo tale che l’angolo di ciascuna pala rispetto alla direzione del flusso d’acqua sia in modo tale da offrire la più ampia superficie dal lato d’ingresso del flusso d’acqua e la più bassa superficie rispetto al flusso d’acqua in uscita dalla detta apparecchiatura. [0007] DI suggests a solution for generating electricity from a moving stream of water such as a tide, a river or the like. The equipment consists of an essentially conical entrance to the water flow with on the opposite side an outlet for the water flow with a conformation opposite to that of the inlet. In an intermediate position between the conical entry mouth and the exit way, two rotors are positioned side by side and parallel, each essentially composed of a shaft with a horizontal axis to which shaft four horizontal and radial arms are integrally joined with the pivoted extremities of the adjustable blades, so that the angle of each blade with respect to the direction of the water flow is in such a way as to offer the largest surface on the inlet side of the water flow Water and the lowest surface with respect to the flow of water leaving the said equipment.
[0008] D2 descrive una turbina su asse orizzontale ad immersione delie pale, il rotore comprende un albero principale al quale sono calettate le braccia di supporto delle pale, ove l’angolo di ciascuna pala rispetto alla direzione del flusso d’acqua sia in modo tale da offrire la più ampia superficie dal lato d’ingresso del flusso d’acqua e la più bassa superficie rispetto al flusso d’acqua in uscita dalla detta turbina. Il movimento sincrono delle pale à ̈ ottenuto per il tramite di due pignoni calettati all’albero principale e connessi mediante delle cinghie o catene a delle relative corone che movimentano l’albero di supporto di ciascuna pala. [0008] D2 describes a turbine on a horizontal axis immersion of the blades, the rotor comprises a main shaft to which the support arms of the blades are keyed, where the angle of each blade with respect to the direction of the water flow is in such a way as to offer the largest surface on the inlet side of the water flow and the lowest surface with respect to the water flow leaving the turbine. The synchronous movement of the blades is obtained by means of two pinions keyed to the main shaft and connected by means of belts or chains to the relative crowns which move the support shaft of each blade.
[0009] D3 descrive una ruota idraulica a pale, con asse orizzontale disposto ortogonalmente rispetto al flusso d'acqua, del tipo sospeso ad immersione parziale dall'alto, con struttura di supporto e organi di trasmissione esterni al corso d'acqua. E' previsto un sistema di trasmissione dotato di moltiplicatore dei giri ed anche un eventuale convogliatore del flusso sulla ruota. [0009] D3 describes a hydraulic paddle wheel, with a horizontal axis arranged orthogonally with respect to the water flow, of the suspended type with partial immersion from above, with a support structure and transmission members external to the water course. There is a transmission system equipped with a speed multiplier and also a possible flow conveyor on the wheel.
[001 0] D4 propone un sistema modulare integrato per la produzione di energia elettrica da acqua canalizzata, a totale immersione e con efficienza migliorata. Il sistema prevede una carenatura scatolare protettiva che funge da convogliatore e che incorpora internamente un deflettore per deviare il flusso dalle pale controcorrente del rotore. Detto rotore presenta asse verticale e pale parzialmente snodate in modo tale da posizionarsi orizzontalmente in fase di rotazione controcorrente, minimizzando la resistenza, e ritornare in posizione verticale in fase di lavoro. [001 0] D4 proposes an integrated modular system for the production of electricity from canalized water, totally immersed and with improved efficiency. The system includes a protective box-like fairing that acts as a conveyor and which internally incorporates a deflector to divert the flow from the counter-current rotor blades. Said rotor has a vertical axis and partially articulated blades in such a way as to position itself horizontally during counter-current rotation, minimizing resistance, and return to a vertical position during work.
[001 1 ] D5 propone un dispositivo modulare per la produzione di energia elettrica da acqua fluente che integra internamente tutti i componenti, a totale immersione, completamente carenato, compatto, liscio e affusolato, cavo internamente e rastremato a guisa di imbuto in modo tale da convogliare il fluido all'interno attraverso un'ampia imboccatura, protetta da una griglia, verso il condotto di uscita forzata del flusso. Detto condotto forzato presenta una conformazione sostanzialmente cilindrica, dimensioni ridotte e contiene all'interno la girante ad elica con asse disposto longitudinalmente. Il dispositivo può essere collocato in modo non permanente sul fondo di un corso d'acqua per il tramite di un apposito supporto zavorrante e costituisce un'unità di produzione autonoma a basso impatto ambientale, [001 1] D5 proposes a modular device for the production of electricity from running water which internally integrates all the components, totally immersed, completely enclosed, compact, smooth and tapered, internally hollow and tapered in the manner of a funnel in such a way as to convey the fluid inside through a wide opening, protected by a grid, towards the forced flow exit duct. Said forced conduit has a substantially cylindrical conformation, reduced dimensions and contains inside the helical impeller with axis arranged longitudinally. The device can be placed in a non-permanent way on the bottom of a watercourse by means of a special ballasting support and constitutes an autonomous production unit with low environmental impact,
[001 2] D6 propone un impianto idroelettrico galleggiante comprendente una ruota idraulica a parziale immersione delle pale e con convogliatore regolabile integrato. Sono presenti all'entrata del convogliatore elementi atti a prevenire il danneggiamento del rotore da corpi estranei e all'estremità in uscita elementi atti ai bilanciamento dinamico, come ad esempio una zavorra mobile su vite senza fine disposta orizzontalmente. L’intero sistema à ̈ galleggiante ma ancorato ad un punto fisso nello spazio, esterno al corso d'acqua. Il generatore à ̈ di tipo sincrono, à ̈ connesso ad un sistema eli trasmissione con moltiplicatore ed à ̈ gestito da un’unità di controllo elettronico. [001 2] D6 proposes a floating hydroelectric plant comprising a hydraulic wheel with partial immersion of the blades and with integrated adjustable conveyor. There are elements at the inlet of the conveyor to prevent damage to the rotor by foreign bodies and at the outlet end elements suitable for dynamic balancing, such as a mobile ballast on a worm screw arranged horizontally. The entire system is floating but anchored to a fixed point in space, outside the watercourse. The generator is of the synchronous type, is connected to a transmission system with multiplier and is managed by an electronic control unit.
[00T 3] Da tutto quanto sopra esposto à ̈ pertanto ragionevole ritenere noto un dispositivo complesso atto a convertire l’energia cinetica dell’acqua in movimento in energia meccanica, ove l’energia meccanica cosi prodotta alimenta un generatore elettrico, composto sostanzialmente da: [00T 3] From all the above it is therefore reasonable to consider a complex device known to convert the kinetic energy of moving water into mechanical energy, where the mechanical energy thus produced powers an electric generator, composed substantially from:
• una struttura di supporto esterna al corso d'acqua, anche con elementi verticali, orizzontali e con un sistema a scorrimento atto a calare il rotore dall'alto con immersione parziale e controllata; • un modulo rotore ad immersione parziale, con asse orizzontale e ortogonale al flusso, a pale fisse, che integra il generatore e gli organi di trasmissione; â € ¢ a support structure external to the watercourse, also with vertical and horizontal elements and with a sliding system designed to lower the rotor from above with partial and controlled immersion; â € ¢ a partial immersion rotor module, with horizontal axis and orthogonal to the flow, with fixed blades, which integrates the generator and the transmission components;
• un sistema dì trasmissione con moltiplicatore; â € ¢ a transmission system with multiplier;
• un’unità dì controllo con sensori; â € ¢ a control unit with sensors;
• una carenatura di protezione; â € ¢ a protective fairing;
• un insieme di deflettori atti a convogliare con maggiore efficienza il flusso verso il rotore; â € ¢ a set of deflectors designed to convey the flow towards the rotor more efficiently;
• un insieme di elementi atti ad impedire l'entrata di animali o corpi estranei all'interno del sistema; â € ¢ a set of elements designed to prevent animals or foreign bodies from entering the system;
• un sistema di galleggiamento per l'intero sistema, con pale parzialmente immerse. â € ¢ a buoyancy system for the entire system, with partially submerged blades.
Inconvenienti Drawbacks
[001 4] In generale, gli impianti idroelettrici di carattere stabile ad aita efficienza comportano opere fisse costose ed altamente impattanti sull’ambiente, come ad esempio sbarramenti, modifiche degli alvei e condotte forzate; le soluzioni di carattere non stabile, invece, sono solitamente meno impattanti ma di scarsa potenza e poco efficienti. In particolare, le soluzioni sopra descritte a limitato impatto ambientale e con ruote idrauliche ad efficienza migliorata presentano, a parere del richiedente, alcuni inconvenienti. Nelle soluzioni DI e D2, ad esempio, si rileva che il sistema di movimentazione delie pale nella turbina a doppia rotazione, sia essa ad asse verticale oppure orizzontale, al fine di conseguire la massima esposizione della loro superficie rispetto alla direzione del flusso d’acqua, prevede un sistema di trasmissione del moto estremamente complesso e costoso il quale, trattandosi d’organi di movimentazione esposti all’azione dell’acqua, si rivela ancor di più soggetto ad usura e malfunzionamenti. In D2, inoltre, non sono previsti deflettori o convogliatori e nemmeno sistemi per incrementare la portata del flusso, quali ad esempio sbarramenti. Si possono quindi considerare sistemi stabili ad efficienza incrementata del rotore ma complessi e migliorabili per quanto concerne i dispositivi di controllo del flusso ed anche le strutture di supporto ed installazione. [001 4] In general, hydroelectric plants of a stable nature with high efficiency involve fixed works that are expensive and have a high impact on the environment, such as for example barriers, modifications of river beds and penstocks; solutions of an unstable nature, on the other hand, are usually less impactful but of low power and inefficient. In particular, the solutions described above with limited environmental impact and with hydraulic wheels with improved efficiency have, in the applicant's opinion, some drawbacks. In solutions DI and D2, for example, it is noted that the blade movement system in the double rotation turbine, whether vertical or horizontal, in order to achieve maximum exposure of their surface with respect to the direction of the flow of water, provides for an extremely complex and expensive motion transmission system which, being moving parts exposed to the action of water, is even more subject to wear and malfunctions. Furthermore, in D2 there are no deflectors or conveyors and no systems to increase the flow rate, such as for example barriers. It is therefore possible to consider stable systems with increased rotor efficiency but complex and improvable as regards the flow control devices and also the support and installation structures.
[001 5] D3 suggerisce un sistema stabile ad altezza regolabile dove il rotore à ̈ ad asse orizzontale e di tipo sospeso, viene calato dall’alto e posizionato all'altezza più favorevole secondo il flusso reale, prevedendo strutture di supporto a sviluppo verticale, ad esempio pilastro singolo con braccio a sbalzo o pilastri multipli e travi di tipo carroponte, particolarmente ingombranti e impattanti dal punto di vista ambientale, dove anche gli organi di trasmissione non sono integrati. Nonostante il carattere stabile dell’impianto, inoltre, non sono previsti particolari dispositivi o interventi per incrementare la potenza ma solo un eventuale convogliatore. [001 5] D3 suggests a stable system with adjustable height where the rotor has a horizontal axis and a suspended type, it is lowered from the top and positioned at the most favorable height according to the real flow, providing support structures with vertical development , for example single pillar with cantilever arm or multiple pillars and overhead crane beams, particularly bulky and impacting from an environmental point of view, where even the transmission components are not integrated. In addition, despite the stable nature of the system, no particular devices or interventions are envisaged to increase the power but only a possible conveyor.
[001 6] D4 e D5 descrivono due diversi sistemi integrati e modulari ad immersione totale, a basso impatto ambientale e carattere non stabile, con rotore verticale a pale snodate ad efficienza migliorata oppure orizzontale ad elica su condotto forzato, connessi ad un generatore tramite un organo di trasmissione del moto, i quali possono raggiungere singoiarmente potenze limitate. [001 6] D4 and D5 describe two different integrated and modular total immersion systems, with low environmental impact and unstable character, with vertical rotor with jointed blades with improved efficiency or horizontal propeller on a forced duct, connected to a generator via a motion transmission organ, which can individually reach limited powers.
[001 7] Il sistema galleggiante D6 Ã ̈ utilizzabile solamente in corsi d'acqua di dimensioni considerevoli. In generale le soluzioni descritte non migliorano il problema della mancanza di salto geodetico, restando quindi all'interno di sistemi idroelettrici per acqua fluente, non conformati secondo la morfologia dell'alveo e non operanti incrementi di dislivello tra la massa d'acqua entrante ed uscente. [001 7] The D6 floating system can only be used in watercourses of considerable size. In general, the solutions described do not improve the problem of the lack of geodetic jump, thus remaining within hydroelectric systems for flowing water, not conformed according to the morphology of the riverbed and not operating increases in height between the incoming and outgoing water mass. .
[001 8] Tutto ciò considerato à ̈ ragionevole la necessità delle imprese del settore d’individuare delle soluzioni innovative ed in grado di superare almeno i problemi poc’anzi rilevati. [001 8] All this considered, it is reasonable that companies in the sector need to identify innovative solutions capable of overcoming at least the problems that have just been identified.
del of the
[001 9] Questi ed altri scopi, sono raggiunti con la presente innovazione secondo le caratteristiche di cui alle annesse rivendicazioni, risolvendo i problemi esposti mediante un impianto idroelettrico mobile a basso impatto ambientale (10) per corsi d’acqua fluente (1 10), costituito da una struttura di sostegno (101 , 401 ) fissata sulle rive opposte del corso d acqua e da una struttura basculante a bilanciere (400) che supporta un modulo rotore (200) costituito da una ruota idraulica di conformazione cilindrica ad asse orizzontale (201 ) con relativi generatore (203), organi di trasmissione (204) e controllo, e che integra un convogliatore opportunamente sagomato (300). In fase operativa di funzionamento dell’impianto, il convogliatore ed il modulo rotore vengono immersi nell’alveo del corso d’acqua, realizzando uno sbarramento atto a formare un salto geodetico in grado di incrementare la forza di azionamento sulla ruota idraulica. In fase non operativa il sistema viene sollevato completamente. [001 9] These and other purposes are achieved with the present innovation according to the characteristics of the attached claims, solving the problems set out by means of a mobile hydroelectric plant with low environmental impact (10) for flowing water courses (1 10 ), consisting of a support structure (101, 401) fixed on the opposite banks of the watercourse and a rocker rocker structure (400) which supports a rotor module (200) consisting of a cylindrical hydraulic wheel with horizontal axis (201) with relative generator (203), transmission (204) and control members, and which integrates a suitably shaped conveyor (300). During the operational phase of the plant, the conveyor and the rotor module are immersed in the riverbed of the water course, creating a barrier capable of forming a geodetic jump capable of increasing the driving force on the water wheel. In the non-operational phase the system is raised completely.
Scopi Aims
[0020] In tal modo, attraverso il notevole apporto creativo il cui effetto costituisce un immediato e non trascurabile progresso tecnico, sono conseguiti diversi e ragguardevoli scopi. [0020] In this way, by means of the considerable creative contribution whose effect constitutes an immediate and not negligible technical progress, various and considerable aims are achieved.
[0021 ] In linea di principio, la soluzione oggetto del presente trovato prevede la realizzazione di un vero e proprio impianto idroelettrico ad alta efficienza, senza i costi, gli interventi sull'alveo, gli sbarramenti fissi e l'alto impatto ambientale che tipicamente queste opere comportano. Le opere fisse previste sono estremamente contenute, esterne a! corso d’acqua e limitate praticamente ad un plinto di appoggio e fissaggio su ciascuna delle due sponde opposte. L’installazione à ̈ quindi semplice e veloce. Con specifico riferimento alla salvaguardia ambientale, la soluzione oggetto del presente trovato consente lo sfruttamento intensivo di corsi d’acqua naturali o artificiali senza ricorrere ad alcuna modifica della morfologia esistente. In particolare, il sistema ben si adatta a canali artificiali di irrigazione e/o dì scolo, ai fiumi con modeste pendenze ed ai torrenti di montagna. [0021] In principle, the solution object of the present invention provides for the construction of a real high-efficiency hydroelectric plant, without the costs, interventions on the riverbed, fixed barriers and the high environmental impact that typically these works involve. The fixed works foreseen are extremely limited, external to! water course and practically limited to a support and fixing plinth on each of the two opposite banks. Installation is therefore quick and easy. With specific reference to environmental protection, the solution object of the present invention allows the intensive exploitation of natural or artificial watercourses without resorting to any modification of the existing morphology. In particular, the system is well suited to artificial irrigation and / or drainage canals, rivers with modest slopes and mountain streams.
[0022] La soluzione oggetto del presente trovato permette di aumentare l’energia cinetica delle masse d’acqua che fluiscono naturalmente attraverso canali naturali o artificiali che usualmente vengono lasciati a cielo aperto e che sono caratterizzati da pendenze contenute. Lo sbarramento integrato al convogliatore permette di creare temporaneamente un salto geodetico superiore. [0022] The solution object of the present invention makes it possible to increase the kinetic energy of the masses of water which flow naturally through natural or artificial channels which are usually left in the open air and which are characterized by contained slopes. The barrier integrated into the conveyor allows you to temporarily create a higher geodetic leap.
[0023] Con riferimento alla salvaguardia ambientale, la soluzione oggetto del presente trovato consente di liberare completamente e velocemente il corso d’acqua in caso di necessità o convenienza, come nei caso di eventi eccezionali, malfunzionamenti o atti vandalici, oppure ad intervalli temporali stabiliti consentendo il passaggio della fauna acquatica in entrambi i sensi di direzione. [0023] With reference to environmental protection, the solution object of the present invention allows to completely and quickly free the water course in case of necessity or convenience, as in the case of exceptional events, malfunctions or acts of vandalism, or at time intervals established allowing the passage of aquatic fauna in both directions.
[0024] Con riferimento alla salvaguardia ambientale, la soluzione oggetto del presente trovato consente il deflusso naturale dei detriti evitando la necessità di complessi e poco affidabili sistemi di rimozione e smaltimento; in particolare, nel caso di installazione in corsi a carattere torrentizio, consente la possibilità di lasciar passare detriti pericolosi quali sassi, tronchi, terriccio. [0024] With reference to environmental protection, the solution object of the present invention allows the natural flow of debris avoiding the need for complex and unreliable removal and disposal systems; in particular, in the case of installation in torrential courses, it allows the possibility of letting dangerous debris pass through such as stones, logs, soil.
[0025] Con riferimento alla salvaguardia ambientale, la soluzione oggetto del presente trovato consente l’uso di una ruota idraulica che, per le specifiche caratteristiche, raggiunge un buon rendimento con un basso regime di rotazione. [0025] With reference to environmental protection, the solution object of the present invention allows the use of a hydraulic wheel which, due to its specific characteristics, achieves good efficiency with a low rotation speed.
[0026] In conclusione, questi vantaggi, hanno il pregio non trascurabile, di conseguire un impianto idroelettrico mobile a basso impatto ambientale, a basso costo e di semplice realizzazione, con un buon contenuto tecnologico. [0026] In conclusion, these advantages have the not negligible advantage of obtaining a mobile hydroelectric plant with low environmental impact, low cost and simple to build, with a good technological content.
[0027] Questi ed altri vantaggi appariranno dalla successiva particolareggiata descrizione d’alcune soluzioni preferenziali di realizzazione con l'aiuto dei disegni schematici allegati i cui particolari d’esecuzione non sono da intendersi limitativi ma solo ed esclusivamente esemplificativi. [0027] These and other advantages will appear from the following detailed description of some preferred embodiment solutions with the help of the enclosed schematic drawings whose execution details are not to be intended as limiting but only and exclusively exemplary.
Contenuto dei disegni Contents of the drawings
1 La Figura 1 Ã ̈ una vista assonometrica del sistema sollevato, in fase di riposo, con scocca parziale e ruota visibile. 1 Figure 1 is an axonometric view of the raised system, in the rest phase, with partial body and visible wheel.
2 La Figura 2 Ã ̈ una vista assonometrica del sistema abbassato, in fase di lavoro, con scocca parziale e ruota visibile. 2 Figure 2 is an axonometric view of the lowered system, during work, with partial body and visible wheel.
3 La Figura 3 Ã ̈ una vista in sezione assonometrica trasversale del sistema sollevato, in fase di riposo. 3 Figure 3 is a cross-sectional view of the raised system, in the resting phase.
4 La Figura 4 Ã ̈ una vista in sezione assonometrica trasversale dei sistema abbassato, in fase di lavoro. 4 Figure 4 is a cross-sectional view of the lowered system, in the work phase.
5 La Figura 5 Ã ̈ una vista in sezione trasversale del sistema sollevato, in fase di riposo. 5 Figure 5 is a cross-sectional view of the raised system, at rest.
6 La Figura 6 Ã ̈ una vista in sezione trasversale del sistema abbassato, in fase di lavoro. 6 Figure 6 is a cross-sectional view of the lowered system during work.
7 La Figura 7 Ã ̈ una vista frontale del sistema sollevato, in fase di riposo, con scocca parziale e ruota visibile. 7 Figure 7 is a front view of the raised system, in the rest phase, with partial body and visible wheel.
8 La Figura 8 Ã ̈ una vista frontale del sistema abbassato, in fase di lavoro, con scocca parziale e ruota visibile. 8 Figure 8 is a front view of the system lowered, during work, with partial body and wheel visible.
9 La Figura 9 à ̈ una vista assonometrica del rotore a più sezioni, con pale tra loro sfalsate. 9 Figure 9 is an axonometric view of the rotor in several sections, with blades offset from each other.
10 La Figura 10 Ã ̈ una vista particolareggiata in sezione trasversale di un sistema otturatore a lame. 10 Figure 10 is a detailed cross-sectional view of a blade shutter system.
1 1 La Figura 1 1 Ã ̈ una vista particolareggiata in sezione trasversale di un sistema otturatore a cuscino. 1 1 Figure 1 1 is a detailed cross-sectional view of a cushion shutter system.
Pratica esecuzione del trovato Practical execution of the invention
[0028] La presente innovazione, si riferisce ad un impianto idroelettrico mobile a basso impatto ambientale (10) per corsi d’acqua fluente (1 10), costituito principalmente da una struttura di sostegno basculante con movimento a bilanciere (400), fissata sulle due rive opposte (1 01 , 1 14), unita ad un modulo rotore integrato (200) con ruota idraulica cilindrica ad asse orizzontale (201 ) e con relativo convogliatore (300). In fase operativa, il convogliatore (300) ed il modulo rotore (200) vengono parzialmente immersi nell’alveo (1 1 3) del corso d’acqua fluente ( 1 10) (Figg. 2 e 4), realizzando uno sbarramento provvisorio atto a formare un salto geodetico tra il livello dell'acqua a monte ( 1 1 2a) ed il livello a valle ( 1 1 2 b ) ; detto salto consente di incrementare la potenza idraulica e, di conseguenza, la potenza elettrica del generatore (203). Nei periodi programmati di inattività per consentire il deflusso dei detriti ed il naturale passaggio della fauna acquatica, ed anche nei casi di emergenza per avaria, pulizia o manutenzione, l'insieme costituito dal convogliatore (300) e dal modulo rotore (200) viene sollevato ad una distanza di sicurezza al di sopra del livello superficiale dell'acqua (1 1 2), liberando completamente l'alveo (1 1 3) (Figg. 1 e 3). [0028] The present innovation refers to a mobile hydroelectric plant with low environmental impact (10) for flowing water courses (1 10), consisting mainly of a tilting support structure with rocker movement (400), fixed on the two opposite banks (1 01, 1 14), combined with an integrated rotor module (200) with a cylindrical horizontal axis water wheel (201) and with relative conveyor (300). In the operating phase, the conveyor (300) and the rotor module (200) are partially immersed in the riverbed (1 1 3) of the flowing water (1 10) (Figs. 2 and 4), creating a barrier provisional to form a geodetic gap between the upstream water level (1 1 2a) and the downstream level (1 1 2 b); said jump allows to increase the hydraulic power and, consequently, the electric power of the generator (203). In the scheduled periods of inactivity to allow the flow of debris and the natural passage of the aquatic fauna, and also in cases of emergency due to damage, cleaning or maintenance, the assembly consisting of the conveyor (300) and the rotor module (200) is raised at a safe distance above the surface level of the water (1 1 2), completely freeing the riverbed (1 1 3) (Figs. 1 and 3).
[0029] La struttura che sostiene l'intero sistema à ̈ formata da un supporto trasversale fisso (401 ), disposto orizzontalmente in posizione pressoché ortogonale à i corso d’acqua fluente (1 1 0) e fissato rigidamente a due basamenti ( 101 ) ricavati sulle rive opposte (1 14) in modo tale da non ingombrare l'alveo di scorrimento ( 1 1 3) (Figg. 3, 4 e 7). Detto supporto trasversale (401 ) presenta conformazione sostanzialmente allungata a guisa di trave e può indifferentemente avere struttura monolitica o scomposta; é realizzato in materiale adatto a resistere alle sollecitazioni, all'usura ed alla corrosione come, a titolo di esempio non limitativo, in acciaio. I detti basamenti (101 ) sono sostanzialmente dei plinti di ancoraggio di tipo convenzionale, di dimensioni contenute, e possono essere realizzati, a titolo di esempio non limitativo, in calcestruzzo armato o acciaio. In una configurazione alternativa, il supporto trasversale fisso (401 ) può essere sostituito da due elementi orizzontali di sostegno e connessione, non uniti tra loro e a sbalzo, i quali vincolano a cerniera separatamente la struttura basculante (400) ai due basamenti (101 ) sulle rive opposte (1 14); questa soluzione consente di occupare meno spazio nella parte centrale dell'impianto ed, eventualmente, collocarvi altri elementi quali, ad esempio, dei contrappesi. [0029] The structure that supports the entire system is made up of a fixed transverse support (401), arranged horizontally in an almost orthogonal position with the flowing water course (1 1 0) and rigidly fixed to two bases ( 101) obtained on the opposite banks (1 14) so as not to obstruct the flow bed (1 1 3) (Figs. 3, 4 and 7). Said transversal support (401) has a substantially elongated conformation like a beam and can indifferently have a monolithic or split structure; It is made of material suitable to withstand stress, wear and corrosion such as, by way of non-limiting example, steel. The said bases (101) are substantially anchoring plinths of a conventional type, of limited size, and can be made, by way of non-limiting example, of reinforced concrete or steel. In an alternative configuration, the fixed transverse support (401) can be replaced by two horizontal support and connection elements, not joined together and cantilevered, which hinge separately the tilting structure (400) to the two bases (101) on the opposite banks (1 14); this solution makes it possible to occupy less space in the central part of the system and, possibly, to place other elements there such as, for example, counterweights.
[0030] il modulo rotore (200) à ̈ montato, in corrispondenza dell’asse di rotazione della ruota idraulica (201 ), sull’estremità di due bracci oscillanti (403), per il tramite degli organi di trasmissione (204); detti elementi (200, 403) uniti tra loro formano una sorta di struttura basculante a bilanciere (400) (Figg. 1 e 5) la quale à ̈, a sua volta, incernierata attorno al medesimo asse di rotazione del convogliatore (300) sulla struttura fissa formata dal supporto trasversale (401 ) ancorato ai basamenti a riva (101 ) (Fig. 1 e 2). [0030] the rotor module (200) is mounted, at the rotation axis of the hydraulic wheel (201), on the end of two oscillating arms (403), by means of the transmission components (204) ; said elements (200, 403) joined together form a sort of rocker rocker structure (400) (Figs. 1 and 5) which is, in turn, hinged around the same axis of rotation of the conveyor (300) on the fixed structure formed by the transverse support (401) anchored to the shore bases (101) (Fig. 1 and 2).
[0031 ] Alla estremità opposta rispetto al modulo rotore (200), al bilanciere (400, 403) à ̈ fissato un contrappeso (402). Detto contrappeso ha la funzione di garantire il naturale sollevamento dell'insieme costituito dal modulo rotore (200) e dal convogliatore (300). Un sistema idraulico di movimentazione, per il tramite di martinetti (206), consente di sollevare e di abbassare il sistema a comando (Figg. 5 e 6). Per garantire l’innalzamento del convogliatore (300) e del modulo rotore (200), à ̈ previsto un dispositivo di sicurezza che, in caso di interruzione dell’alimentazione dei sistemi di comando e di controllo provoca l’esclusione dei martinetti (206) e quindi l’azione diretta del contrappeso (402). In un’alternativa configurazione realizzativa il contrappeso (402) può non essere integrato al bilanciere (400, 403) ma, a titolo di esempio non limitativo, unito indirettamente per il tramite di funi e carrucole. [0031] At the opposite end with respect to the rotor module (200), a counterweight (402) is fixed to the balance wheel (400, 403). Said counterweight has the function of ensuring the natural lifting of the assembly consisting of the rotor module (200) and the conveyor (300). A hydraulic movement system, by means of jacks (206), allows the system to be raised and lowered on command (Figs. 5 and 6). To ensure the raising of the conveyor (300) and the rotor module (200), a safety device is provided which, in the event of a power failure of the command and control systems, causes the exclusion of the jacks (206) and therefore the direct action of the counterweight (402). In an alternative embodiment configuration, the counterweight (402) may not be integrated with the rocker arm (400, 403) but, by way of non-limiting example, indirectly joined by means of ropes and pulleys.
[0032] It modulo rotore (200) costituisce un'unità operativa di conversione dell'energia cinetica del fluido in movimento (1 10) in energia meccanica, per il tramite del moto rotatorio della ruota idraulica (201 ), ed anche, contestualmente, in energia elettrica per il tramite degli organi di trasmissione del moto (204) connessi al generatore elettrico (203). I dispositivi sopra descritti (201 , 203, 204) sono integrati in un modulo di conformazione compatta a sviluppo longitudinale, di forma sostanzialmente cilindrica e con asse orizzontale, dove l'elemento principale à ̈ costituito dalla detta ruota idraulica (201 ) (Figg. 1 , 2 e 8); gli organi di trasmissione (204) sono connessi lateralmente all'asse di rotazione delia ruota (201 ); il generatore elettrico (203) à ̈ direttamente connesso ai detti organi di trasmissione (204) e posizionato in adiacenza. Detto modulo rotore (200) à ̈ protetto nella parte superiore da una scocca rigida (205) ad esso integrata. [0032] The rotor module (200) constitutes an operational unit for converting the kinetic energy of the moving fluid (1 10) into mechanical energy, by means of the rotary motion of the water wheel (201), and also, at the same time, in electrical energy through the motion transmission members (204) connected to the electrical generator (203). The devices described above (201, 203, 204) are integrated in a module of compact conformation with longitudinal development, substantially cylindrical in shape and with a horizontal axis, where the main element is constituted by the said hydraulic wheel (201) (Figs. 1, 2 and 8); the transmission members (204) are laterally connected to the axis of rotation of the wheel (201); the electric generator (203) is directly connected to said transmission members (204) and positioned adjacent. Said rotor module (200) is protected in the upper part by a rigid body (205) integrated with it.
[0033 ] La ruota idraulica (201 ) à ̈ costituita da un cilindro dal quale escono a sbalzo delle pale fisse (202) che si sviluppano continue lungo tutta la sua lunghezza. In una configurazione alternativa del trovato, per migliorare la continuità di movimento e la sìlenziosità della ruota idraulica (201 ), le pale (202) anziché svilupparsi in direzione parallela all’asse di rotazione, possono svilupparsi in direzione inclinata od anche a spirale; un’alternativa particolarmente favorevole, dai costi contenuti, à ̈ costituita dallo sviluppo parallelo e discontinuo delle pale (202), a più sezioni fra loro sfalsate (Fig. 9). Compito essenziale della ruota (201 ) e delle pale (202) à ̈ quello di creare, insieme alla sede concava del convogliatore (305), delle cavità chiuse entro cui l’acqua che attraversa l’impianto deve per forza passare. In questo modo, la pressione esercitata dall’acqua fluente ( 1 10) sulle pale (202) a causa del salto creato dal convogliatore (300, 304, 1 1 2a, 1 1 2b) determina una efficace rotazione delia ruota (201 ) e di conseguenza l’azionamento del generatore (203) (Fig. 4 e 6). [0033] The water wheel (201) consists of a cylinder from which fixed blades (202) project continuously along its entire length. In an alternative configuration of the invention, in order to improve the continuity of movement and the silence of the water wheel (201), the blades (202), instead of developing in a direction parallel to the axis of rotation, can develop in an inclined direction or even spiral; a particularly favorable alternative, with contained costs, is the parallel and discontinuous development of the blades (202), with several staggered sections (Fig. 9). The essential task of the wheel (201) and the blades (202) is to create, together with the concave seat of the conveyor (305), closed cavities into which the water that passes through the system must necessarily pass. In this way, the pressure exerted by the flowing water (1 10) on the blades (202) due to the jump created by the conveyor (300, 304, 1 1 2a, 1 1 2b) determines an effective rotation of the wheel (201) and consequently the activation of the generator (203) (Fig. 4 and 6).
[0034] Il generatore elettrico (203), ad esempio un alternatore, può essere vantaggiosamente collegato alla ruota idraulica (201 ) per il tramite di convenzionali organi di trasmissione (204) con anche eventuali dispositivi ausiliari alla rotazione ed al controllo della velocità quale, a titolo di esempio non limitativo, un moltiplicatore di giri ad ingranaggi. Il moto rotatorio della ruota idraulica (201 ) viene così trasmesso al generatore elettrico (203) con un regime di rotazione ottimale. [0034] The electric generator (203), for example an alternator, can be advantageously connected to the hydraulic wheel (201) by means of conventional transmission members (204) with also possible auxiliary devices for rotation and speed control such as, by way of non-limiting example, a gear multiplier. The rotary motion of the water wheel (201) is thus transmitted to the electric generator (203) with an optimal rotation speed.
[003 5] Attorno alla ruota idraulica (201 ) viene posizionata una scocca rigida (205) con la funzione di copertura, isolamento e protezione dagli spruzzi (Figg. 2, 5 e 6). In particolare, la trasmissione del rumore può ulteriormente essere limitata rivestendo detta scocca (205) con un materiale acusticamente isolante. Detta scocca rigida di protezione (205) à ̈ integrata al modulo rotore (200) ed à ̈ sollevabile per ispezione o manutenzione essendo incernierata alla medesima struttura basculante a bilanciere (400) che supporta il detto modulo rotore (200). [003 5] A rigid body (205) is positioned around the water wheel (201) with the function of covering, isolating and protecting against splashes (Figs. 2, 5 and 6). In particular, the noise transmission can be further limited by covering said body (205) with an acoustically insulating material. Said rigid protection body (205) is integrated into the rotor module (200) and can be raised for inspection or maintenance as it is hinged to the same rocker arm structure (400) that supports the said rotor module (200).
[0036] Il convogliatore (300) à ̈ costituito sostanzialmente da un corpo di forma complessa, sagomato in modo tale da ostruire l’alveo (1 1 3) a monte, e da raccogliere e forzare il flusso d’acqua attraverso l’apertura (302) verso la ruota idraulica (201 ) inviluppata a valle dentro la relativa concavità (305), Detto convogliatore (300) à ̈ vincolato per i tramite di bracci laterali al supporto trasversale fisso (401 ), il quale funge da perno di rotazione, ed anche alla struttura basculante (400), e conseguentemente al modulo rotore (200), alla quale si accoppia in modo non fisso (Figg. 1 e 2). [0036] The conveyor (300) is substantially constituted by a complex-shaped body, shaped in such a way as to obstruct the riverbed (1 1 3) upstream, and to collect and force the flow of water through the € ™ opening (302) towards the hydraulic wheel (201) enveloped downstream inside the relative concavity (305). rotation pin, and also to the pivoting structure (400), and consequently to the rotor module (200), to which it is coupled in a non-fixed way (Figs. 1 and 2).
[0037] Detto convogliatore (300), quando à ̈ immerso entro l'alveo (1 1 3) in posizione di lavoro, cioà ̈ quando la struttura basculante (400) à ̈ abbassata (Figg. 2, 4, 6 e 8), realizza uno sbarramento tale da ridurre la sezione utile al passaggio del fluido in movimento ( 1 10); tale riduzione provoca un innalzamento del livello dell’acqua a monte del convogliatore (1 12a) ed una accelerazione della corrente d’acqua che lo attraversa nell'apposita imboccatura (302) (Fig. 6). A valle di detta imboccatura (302), attraverso la quale il flusso d’acqua ( 1 10) viene costretto, il convogliatore (300) presenta una concavità (305) totalmente immersa e conformata a guisa di guscio entro cui gira la ruota idraulica. In corrispondenza di detta concavità (305) la luce libera fra la sua superficie interna e la punta delle pale (202) à ̈ minima; altrettanto minima à ̈ la luce libera tra i fianchi della ruota idraulica (201 ) ed i bracci del convogliatore (300). [0037] Said conveyor (300), when it is immersed in the bed (1 1 3) in the working position, that is when the tilting structure (400) is lowered (Figs. 2, 4, 6 and 8) , creates a barrier such as to reduce the section useful for the passage of the moving fluid (11); this reduction causes a rise in the water level upstream of the conveyor (1 12a) and an acceleration of the current of water that passes through it in the appropriate opening (302) (Fig. 6). Downstream of said opening (302), through which the flow of water (1 10) is forced, the conveyor (300) has a concavity (305) totally immersed and shaped like a shell within which the water wheel rotates . In correspondence with said concavity (305) the free span between its internal surface and the tip of the blades (202) is minimal; equally minimal is the clearance between the sides of the water wheel (201) and the conveyor arms (300).
[003 8] In corrispondenza dell’imboccatura (302) à ̈ collocata una griglia (303) con la funzione di intercettare e trattenere eventuali detriti o corpi ingombranti trasportati dall'acqua fluente (1 10). Detta griglia (303) à ̈ costituita, in una configurazione realizzativa preferenziale, da una serie di lame o di tubi disposti a pettine; lo spazio fra le lame o i tubi à ̈ sufficientemente limitato da impedire il passaggio di corpi con dimensioni tali da causare il blocco della ruota idraulica (201 ) qualora vadano ad interporsi fra il convogliatore (300, 305) e le pale (202). In fase operativa, detta griglia (303) à ̈ disposta in posizione inclinata sotto la superficie dell’acqua (1 1 2) in modo tale da favorire l’accumulo di eventuali corpi sospesi nella parte bassa dell’alveo davanti al convogliatore (300). Per effetto di questa disposizione della griglia (303), il peso dei corpi sospesi e la pressione dell’acqua in movimento ( 1 10) favoriscono la spontanea pulizia della griglia (303) durante l’innalzamento del convogliatore (300) (Fig. 6). [003 8] In correspondence of the mouth (302) there is a grid (303) with the function of intercepting and retaining any debris or bulky bodies carried by the flowing water (1 10). Said grid (303) is constituted, in a preferential embodiment configuration, by a series of blades or tubes arranged in a comb; the space between the blades or pipes is sufficiently limited to prevent the passage of bodies with dimensions such as to cause the blockage of the water wheel (201) if they come between the conveyor (300, 305) and the blades (202). In the operational phase, said grid (303) is placed in an inclined position under the surface of the water (1 1 2) in such a way as to favor the accumulation of any suspended bodies in the lower part of the riverbed in front of the conveyor (300). As a result of this arrangement of the grid (303), the weight of the suspended bodies and the pressure of the moving water (1 10) favor the spontaneous cleaning of the grid (303) during the raising of the conveyor (300) (Fig . 6).
[0039] Il convogliatore (300), parimenti alla struttura basculante (400), à ̈ incernierato al supporto trasversale fisso (401 ) in modo tale da ruotare su di un asse orizzontale e sostanzialmente ortogonale al corso d’acqua fluente ( 1 10) in modo tale da raggiungere la posizione operativa quando à ̈ abbassato e parzialmente immerso, oppure la posizione non operativa quando à ̈ totalmente sollevato al di sopra della superficie dell'acqua (1 12) (Figg. 5 e 6). [0039] The conveyor (300), like the tilting structure (400), is hinged to the fixed transversal support (401) in such a way as to rotate on a horizontal axis and substantially orthogonal to the flowing water (1 10 ) in such a way as to reach the operating position when it is lowered and partially immersed, or the non-operating position when it is totally raised above the surface of the water (1 12) (Figs. 5 and 6).
[0040] Sotto al convogliatore (300), all’opposto rispetto la concavità (305), à ̈ integrato un sistema otturatore (304) atto a completare lo sbarramento dell'alveo (1 1 3), cioà ̈ ad ostruire lo scorrimento dell'acqua (1 10) anche nella porzione di alveo (1 1 3) non occupata dalla ruota idraulica (201 ) e dal convogliatore (300) parzialmente immersi, in posizione di lavoro (Figg. 4, 6, 8). In Lina preferenziale configurazione realizzativa detto sistema otturatore à ̈ di tipo a lamelle (304a), dove due o più lame complanari e radenti scendono all'interno di apposite guide fino ad occupare tutto lo spazio libero al di sotto del convogliatore (Fig. 10). In una configurazione alternativa lo stesso scopo può essere ottenuto per il tramite di un cuscino d’acqua (304b) che viene riempito o vuotato a seconda delle necessità (Fig. 1 1 ); questa seconda soluzione risulta adatta soprattutto nel caso in cui la superficie dell'alveo ( 1 13) à ̈ irregolare, come ad esempio in presenza di ciottoli. [0040] Under the conveyor (300), opposite to the concavity (305), an obturator system (304) is integrated to complete the barrier of the riverbed (1 1 3), that is to obstruct the flow water (1 10) also in the portion of the river bed (1 1 3) not occupied by the partially submerged water wheel (201) and conveyor (300), in the working position (Figs. 4, 6, 8). In a preferential construction configuration, said shutter system is of the type with blades (304a), where two or more coplanar and grazing blades descend inside special guides until they occupy all the free space under the conveyor (Fig. 10) . In an alternative configuration, the same purpose can be achieved by means of a water cushion (304b) which is filled or emptied according to needs (Fig. 1 1); this second solution is especially suitable in the case in which the surface of the river bed (1 13) is irregular, such as in the presence of pebbles.
[0041 ] L’estremità del convogliatore (300) al di sopra dell’imboccatura (302) forma un elemento protettivo a guisa di paraurti (301 ) con la funzione di impedimento ad eventuali corpi galleggianti, quali ad esempio rami spezzati o tronchi, di danneggiare l'impianto stesso (10) (Fig. 6). Esternamente a detto elemento paraurti (301 ), in prossimità della superficie dell’acqua (1 12), à ̈ collocato un sensore di collisione che attiva l’innalzamento automatico del sistema (200, 300). [0041] The end of the conveyor (300) above the opening (302) forms a protective element like a bumper (301) with the function of preventing any floating bodies, such as broken branches or trunks , to damage the system itself (10) (Fig. 6). Externally to said bumper element (301), near the surface of the water (1 12), there is a collision sensor which activates the automatic raising of the system (200, 300).
[0042] Il corpo del convogliatore (300, 301 ) viene costruito cavo con camere d’aria interne atte a ridurne il peso ed a favorire il parziale galleggiamento. Questa caratteristica risulta coadiuvante nelle operazioni di movimentazione del sistema (200. 300, 400, 206, 402) ed anche nel mantenimento della migliore posizione di lavoro. [0042] The body of the conveyor (300, 301) is constructed hollow with internal air chambers designed to reduce its weight and favor partial buoyancy. This characteristic is an aid in the handling operations of the system (200, 300, 400, 206, 402) and also in maintaining the best working position.
[0043] Durante l’innalzamento del modulo rotore (200), il bilanciere (400), per il tramite di appositi agganci (404) vincolati ai bracci oscillanti (403), trascina nel suo movimento anche il convogliatore (300) (Figg. 1 , 2 e 5). Viceversa, durante l’abbassamento del sistema, una volta che il convogliatore (300) ha raggiunto la sua posizione operativa, cioà ̈ parzialmente sommerso, il bilanciere (400) continua la sua rotazione fino a portare la ruota idraulica (201 ) in posizione di lavoro all’interno della concavità (305) (Fig. 6). L'allontanamento della ruota idraulica (201 ) dalla concavità (305) all’interno del convogliatore (300), durante la fase di innalzamento, favorisce l’evacuazione di eventuali corpi estranei che, oltrepassata la griglia (303), si interpongono fra le pale (202) e la concavità stessa (305). Ulteriore scopo del movimento relativo di avvicinamento e di distacco della ruota (201 ) dal convogliatore (300, 305) à ̈ quello di consentire, in fase di sollevamento, un veloce livellamento dell’acqua davanti e dietro al convogliatore (1 1 2a, 1 1 2b) in quanto viene a mancare l’ostruzione determinata dalle pale (202) mentre, in fase di discesa, la graduale messa in presa della ruota idraulica (201 ) evita l’eccessiva sollecitazione dei componenti. [0043] During the raising of the rotor module (200), the rocker arm (400), by means of special hooks (404) attached to the oscillating arms (403), also drags the conveyor (300) in its movement (Figs . 1, 2 and 5). Conversely, during the lowering of the system, once the conveyor (300) has reached its operating position, i.e. partially submerged, the rocker arm (400) continues its rotation until the hydraulic wheel (201) is in position inside the concavity (305) (Fig. 6). The removal of the water wheel (201) from the concavity (305) inside the conveyor (300), during the raising phase, favors the evacuation of any foreign bodies which, after passing the grid (303), interpose themselves between the blades (202) and the concavity itself (305). A further purpose of the relative movement of approaching and detaching the wheel (201) from the conveyor (300, 305) is to allow, during the lifting phase, a quick leveling of the water in front of and behind the conveyor (1 1 2a, 1 1 2b) as there is no obstruction caused by the blades (202) while, during the descent phase, the gradual engagement of the hydraulic wheel (201) avoids excessive stress on the components.
[0044] L’impianto à ̈ dotato di un sistema elettronico di controllo con sensore di livello per mantenere il modulo rotore (200) ed il convogliatore (300) ad una altezza ottimale; detto sistema elettronico gestisce, inoltre, le diverse informazioni relative al funzionamento dell’impianto quali, ad esempio, il numero di giri della ruota idraulica (201 ) e l’energia prodotta. Per garantire il regolare passaggio della fauna acquatica in entrambe le direzioni del corso d’acqua, vengono programmati dei sollevamenti ad intervalli prestabiliti. [0044] The plant is equipped with an electronic control system with level sensor to keep the rotor module (200) and the conveyor (300) at an optimal height; this electronic system also manages the various information relating to the operation of the system such as, for example, the number of revolutions of the water wheel (201) and the energy produced. To ensure the smooth passage of the aquatic fauna in both directions of the water course, lifts are scheduled at pre-established intervals.
[0045] Il sistema può prevedere una passerella posta fra le rive (1 1 4) preferibilmente a monte del sistema ed in prossimità . Da questa passerella sono accessibili, per controllo e manutenzione, la ruota idraulica (201 ), il convogliatore (300) e la griglia (303). [0045] The system can provide a walkway placed between the banks (1 1 4) preferably upstream of the system and in proximity. From this gangway, the hydraulic wheel (201), the conveyor (300) and the grid (303) are accessible for inspection and maintenance.
[0046] Nel caso l’alveo (1 1 3) presenti superfici esposte alla corrente eccessivamente erodibili per tipologia, conformazione o compattezza dei materiali ed anche per i vortici creati dall’immersione e dall'emersione del convogliatore, à ̈ possibile prevedere il rivestimento del fondo e degli argini (1 1 5) in corrispondenza de! tratto coinvolto dal convogliatore (300) utilizzando, a titolo di esempio non limitativo, calcestruzzo armato con rete elettrosaldata. Questo intervento comporta un minimo impatto ambientale, limita le manutenzioni, preserva la sezione utile dell’alveo (1 1 3) ed il corretto funzionamento del convogliatore (300) e del relativo sistema otturatore (304). [0046] If the riverbed (1 1 3) has surfaces exposed to the current that are excessively erodible due to the type, conformation or compactness of the materials and also due to the vortices created by the immersion and emergence of the conveyor, it is possible to foresee the lining of the bottom and of the embankments (1 1 5) in correspondence of the section involved by the conveyor (300) using, by way of non-limiting example, reinforced concrete with electro-welded mesh. This intervention involves a minimum environmental impact, limits maintenance, preserves the useful section of the riverbed (1 1 3) and the correct functioning of the conveyor (300) and the relative shutter system (304).
Legenda Legend
(10) impianto idroelettrico mobile a basso impatto ambientale (101 ) basamento di ancoraggio a riva (10) mobile hydroelectric plant with low environmental impact (101) anchor base on the shore
(1 1 0) acqua fluente, fluido in movimento (1 1 0) flowing water, fluid in motion
(1 1 1 ) direzione del flusso (1 1 1) flow direction
(1 1 2) livello superficiale dell'acqua fluente (1 1 2) surface level of flowing water
( 1 1 2a) livello a monte (1 1 2a) upstream level
(1 1 2b) livello a valle (1 1 2b) downstream level
(1 1 3) alveo, sede dello scorrimento dell'acqua (1 1 3) riverbed, seat of the water flow
( 1 14) riva (1 14) shore
(1 1 5) argine (1 1 5) embankment
(200) modulo rotore integrato (200) integrated rotor module
(201 ) ruota idraulica cilindrica ad asse orizzontale (201) cylindrical water wheel with horizontal axis
(202) pala (202) shovel
(203) generatore elettrico (203) electric generator
(204) organi dì trasmissione (204) transmission organs
(205) scocca rigida protettiva (205) rigid protective shell
(206) martinetto, sistema idraulico di movimentazione (300) convogliatore (206) jack, hydraulic movement system (300) conveyor
(301 ) elemento paraurti (301) bumper element
(302) imboccatura di entrata dell’acqua (302) water inlet
(303) griglia protettiva (303) protective grille
(304) sistema otturatore, dispositivo di “sbarramento†(304a) sistema otturatore a lamelle (304) shutter system, `` barrier '' device (304a) leaf shutter system
(304b) sistema otturatore a cuscino d’acqua (304b) water cushion shutter system
(305) concavità , sede concava di alloggiamento della ruota idraulica (400) struttura di sostegno basculante con movimento a bilanciere, altrimenti detto “bilanciere†(305) concavity, concave seat for housing the water wheel (400) pivoting support structure with rocker arm movement, otherwise known as â € œ rocker armâ €
(401 ) supporto trasversale fisso (401) fixed transverse support
(402) contrappeso (402) counterweight
(403) braccio oscillante del bilanciere (403) rocker arm swing
(404) elemento di aggancio tra convogliatore e braccio oscillante (404) coupling element between conveyor and oscillating arm
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITTV2010A000068A IT1399997B1 (en) | 2010-04-28 | 2010-04-28 | HYDROELECTRIC PLANT WITH ROCKER WITH PARTIAL IMMERSION OF THE CYLINDRICAL ROTOR MODULE WITH HORIZONTAL AXIS AND INTEGRATED CONVEYOR FOR THE PRODUCTION OF ELECTRIC ENERGY FROM FLUENT WATER COURSES WITH LOW ENVIRONMENTAL IMPACT. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITTV2010A000068A IT1399997B1 (en) | 2010-04-28 | 2010-04-28 | HYDROELECTRIC PLANT WITH ROCKER WITH PARTIAL IMMERSION OF THE CYLINDRICAL ROTOR MODULE WITH HORIZONTAL AXIS AND INTEGRATED CONVEYOR FOR THE PRODUCTION OF ELECTRIC ENERGY FROM FLUENT WATER COURSES WITH LOW ENVIRONMENTAL IMPACT. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITTV20100068A1 true ITTV20100068A1 (en) | 2011-10-29 |
| IT1399997B1 IT1399997B1 (en) | 2013-05-09 |
Family
ID=43218465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ITTV2010A000068A IT1399997B1 (en) | 2010-04-28 | 2010-04-28 | HYDROELECTRIC PLANT WITH ROCKER WITH PARTIAL IMMERSION OF THE CYLINDRICAL ROTOR MODULE WITH HORIZONTAL AXIS AND INTEGRATED CONVEYOR FOR THE PRODUCTION OF ELECTRIC ENERGY FROM FLUENT WATER COURSES WITH LOW ENVIRONMENTAL IMPACT. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT1399997B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202100021137A1 (en) * | 2021-08-04 | 2023-02-04 | Brennero Innovazioni Tecnologiche Srl | HYDRAULIC TURBINE |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE342602C (en) * | ||||
| US4636141A (en) * | 1985-08-28 | 1987-01-13 | Raymond Sedlacek | Hydroelectric device |
| GB2186917A (en) * | 1985-05-13 | 1987-08-26 | Naomi Kikuchi | Ocean and river water power generator |
| DE19932337A1 (en) * | 1999-07-10 | 2001-01-11 | Reinhold K Gold | Toothed roller water wheel comprises a rotating roller positioned on a rigid axis, guiding pipes for receiving the axis on its outer sides, and a current generator |
| FR2879679A1 (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-23 | Pierre Camard | Hydroelectric power plant for use in waterway, has turbine placed between two hollow floating caissons that permit to immerse lower part of turbine and is connected by longitudinal aprons, where turbine has blades of helical shape |
| US20080203729A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-08-28 | Zajchowski Thomas T | Floating power generation device and system |
| WO2010000957A2 (en) * | 2008-06-04 | 2010-01-07 | Isi | Inlet device for environmentally-friendly hydraulic turbine machine |
-
2010
- 2010-04-28 IT ITTV2010A000068A patent/IT1399997B1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE342602C (en) * | ||||
| GB2186917A (en) * | 1985-05-13 | 1987-08-26 | Naomi Kikuchi | Ocean and river water power generator |
| US4636141A (en) * | 1985-08-28 | 1987-01-13 | Raymond Sedlacek | Hydroelectric device |
| DE19932337A1 (en) * | 1999-07-10 | 2001-01-11 | Reinhold K Gold | Toothed roller water wheel comprises a rotating roller positioned on a rigid axis, guiding pipes for receiving the axis on its outer sides, and a current generator |
| FR2879679A1 (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-23 | Pierre Camard | Hydroelectric power plant for use in waterway, has turbine placed between two hollow floating caissons that permit to immerse lower part of turbine and is connected by longitudinal aprons, where turbine has blades of helical shape |
| US20080203729A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-08-28 | Zajchowski Thomas T | Floating power generation device and system |
| WO2010000957A2 (en) * | 2008-06-04 | 2010-01-07 | Isi | Inlet device for environmentally-friendly hydraulic turbine machine |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202100021137A1 (en) * | 2021-08-04 | 2023-02-04 | Brennero Innovazioni Tecnologiche Srl | HYDRAULIC TURBINE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1399997B1 (en) | 2013-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6547753B2 (en) | Coast protection and wave energy generation system | |
| US7503744B1 (en) | Undershot impulse jet driven waterwheel having an automatically adjustable radial gate for optimal hydroelectric power generation and water level control | |
| CA2770390C (en) | Shaft power plant | |
| US8648487B2 (en) | Shaft power plant | |
| US20090175723A1 (en) | Undershot impulse jet driven water turbine having an improved vane configuration and radial gate for optimal hydroelectric power generation and water level control | |
| SK500172009A3 (en) | Floating water wheel especially a multifunction power generator | |
| CA2527217A1 (en) | Low head, dynamic variable pitch, submersible hydro generator | |
| GB2488809A (en) | Buoyant weir | |
| EP2119907A1 (en) | The chain of micro cascade-functioning hydroelectric plants the generator-turbines in cascade | |
| KR101040450B1 (en) | Equipment to generate electricity utilizing construction of bridge | |
| ITTV20100068A1 (en) | HYDROELECTRIC PLANT WITH ROCKER WITH PARTIAL IMMERSION OF THE CYLINDRICAL ROTOR MODULE WITH HORIZONTAL AXIS AND INTEGRATED CONVEYOR FOR THE PRODUCTION OF ELECTRIC ENERGY FROM FLUENT WATER COURSES WITH LOW ENVIRONMENTAL IMPACT. | |
| US9683541B2 (en) | Energy generating unit | |
| RU144821U1 (en) | OPERATIONAL WATER DISCHARGE (OPTIONS) | |
| RU2451824C2 (en) | Hydraulic power plant | |
| KR20050003976A (en) | Float type hydraulic power generator | |
| CN205532998U (en) | Simple and convenient tail water power generation facility | |
| Eichenberger | The first commercial piano key weir in Switzerland | |
| CN102691282B (en) | Non-dam high-power power generation system in big river | |
| US938989A (en) | Water-motor. | |
| EP3390809B1 (en) | Hydroelectric power plant | |
| IT201600112969A1 (en) | System for obtaining electricity from a wave motion. | |
| KR20230050029A (en) | Tide power generation device using tidal current induction hydraulic pipeline and tidal power generation tube turbine | |
| RU126021U1 (en) | CONVEYOR TYPE HYDRO POWER PLANT | |
| CN202577251U (en) | No dam type high power generating system device for large river | |
| KR101314968B1 (en) | Elrctricity generating system using water |