MXPA96004833A - Turbina hidraulica de reaccion - Google Patents

Abstract

La presente invención serefiere a una turbina hidráulica de reacción, caracterizada porque incluye un cilindro herméticamente sellado longitudinal, el cilindro tiene un redio, una porción media, paneles laterales circulares conectados en cada uno de sus dos extremos, una superficie exterior y una superficie interior, en donde cada panel lateral tiene un redio más grande que el del cilindro, y una pluralidad de paletas espaciadas regularmente, conectadas axialmente a la superfice exterior del cilindro,cada paleta comprende una superficie interna curvada como un medio cilindro definido por un diámetro igual a una direrencia entre el radio de los panel laterales y el radio del cilindro;y una superficie externa curvada en forma currentilínea que se extiende desde la superficie interna de la paleta hasta la superficie interna de lsiguiente paleta, en donde una proporción del radio del cilindro al radio del panel lateral se define entre 4:5 y 4:6.

Description

TURBINA HIDRÁULICA DE REACCIÓN ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención La presente invención se relaciona en general a turbinas de reacción empleadas para convertir la energía de una corriente circulante en energía mecánica de una flecha rotatoria y más particularmente a una mejora en la configuración de paletas de estas turbinas, para reducir efectivamente la resistencia hidráulica que actúa en las paletas de una turbina, cuando las paletas se ponen dentro o salen del agua, mejorando de esta manera la eficiencia operacional de las turbinas hidráulicas de reacción. Descripción de la Técnica Previa Diferentes a las ruedas hidráulicas por gravedad y las turbinas hidráulicas de impulso, las turbinas hidráulicas de reacción casi por completo nada tienen que ver con la carga de agua por gravedad, sino que convierten la energía de una flujo de corriente por ejemplo de las olas o un río, en energía mecánica de una flecha rotatoria. Una turbina hidráulica de reacción se instala en una forma tal que la sección inferior de la rueda de paletas se hunde en agua de manera tal que la rueda de paletas se gira por la energía de una corriente circulante en la misma dirección que la corriente. En turbinas hidráulicas de reacción típicas, la eficiencia operacional puede mejorarse, ya sea al incrementar la fuerza rotativa de la flecha giratoria o al incrementar la cantidad de agua que actúa en las paletas. En este caso, la fuerza rotativa de la flecha giratoria puede incrementarse al agrandar el radio entre el cubo y la flecha giratoria de la rueda de paletas, mientras que la cantidad de agua que actúa en las paletas se incrementa al agrandar el área de intersección vertical de cada aspa o al agrandar el ancho de la rueda de paletas. En una turbina hidráulica de reacción típica, las paletas se conectan radialmente al cubo de la rueda de paletas. En este aspecto la corriente circulante de las olas o del rio se reúne en ángulos rectos con las paletas en la porción más inferior de la rueda de paletas en agua, de manera tal que la energía de la corriente de circulación pueda aplicarse efectivamente a las paletas. Sin embargo, la energía de la corriente en circulación no actúa en las paletas en porciones de la rueda de paletas, en donde la rueda de paletas se coloca dentro o fuera del agua. Cuando las paletas entran o salen del agua, las paletas son paralelas a la superficie del agua, de manera tal que una fuerte resistencia hidráulica actúa en las paletas. La resistencia hidráulica que actúa en las paletas en el estado anterior, desvia sensiblemente una parte de la energía hidráulica efectiva que se obtiene por las paletas colocadas en la porción más baja de la rueda de paletas. Por lo tanto, las turbinas de reacción típicas tienen eficiencia operacional inferior.

COMPENDIO DE LA NVENCIÓN Por lo tanto, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar una turbina hidráulica de reacción, en donde pueden superarse los problemas anteriores y que tiene paletas mejoradas estructuralmente adecuadas para reducir efectivamente la resistencia hidráulica que actúa en las paletas, cuando las paletas se ponen dentro o salen del agua, mejorando de esta manera la eficiencia operacional de las turbinas hidráulicas de reacción. A fin de lograr el objetivo anterior, una turbina hidráulica de reacción de acuerdo con la modalidad preferida de esta invención comprende un cilindro hermético longitudinal flanqueado por paneles laterales opuestos de una forma circular y que se proporciona con un panel auxiliar de una forma circular configurada transversalmente en una porción media del cilindro, el cilindro tiene un radio en la proporción 4 : 5 a un radio de cada panel lateral, y una pluralidad de paletas regularmente espaciadas, conectadas axialmente a la superficie exterior del cilindro, cada aspa tiene una superficie interna curvada por medio círculo suministrado por un diámetro igual a una diferencia entre el radio de cada panel lateral y el radio del cilindro y una superficie externa de una curva currentilínea que se extiende desde la punta de cada aspa en el circuncírculo de cada panel lateral a un circulo inscrito del cilindro dentro de una distancia igual al paso de las paletas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los anteriores y otros objetivos, características y otras ventajas de la presente invención serán más claramente comprendidos a partir de la siguiente descripción detallada, que se toma en conjunto con los dibujos acompañantes, en donde: La Figura 1 es una vista en perspectiva que muestra la configuración de la turbina hidráulica de reacción de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención; La Figura 2 es una vista seccional de la turbina hidráulica de reacción de la Figura 1; y La Figura 3 es una vista seccional que muestra la operación de la turbina hidráulica de reacción de la Figura 1. DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La turbina hidráulica de reacción de acuerdo con la modalidad preferida de esta invención se ilustra en las Figuras 1 a 3. En la misma forma que se describió para la técnica previa, la turbina hidráulica de reacción se emplea para convertir la energía de una corriente circulante por ejemplo de las olas o río en energía mecánica de una flecha giratoria. Como se ilustra en las Figuras 1 a 3, la turbina hidráulica de reacción 1 de esta invención incluye un cilindro hermético longitudinal la, que está flanqueado por ambos paneles laterales 1' de una forma circular. Un panel auxiliar 1" de una forma circular se coloca transversalmente en la porción media del cilindro la, de manera tal que los tres paneles 1' y 1" sean paralelos entre sí. En la turbina anterior, se prefiere el ajustar la relación de radio CP del cilindro la al radio CA de cada panel lateral 1' como 4:5 a 4:6. Una pluralidad de paletas 2 se conectan axialmente a la superficie exterior del cilindro la, de manera tal que las paletas están espaciadas a intervalos regulares. En cada aspa 2, la sección transversal de la superficie que actúa en el agua o la superficie interna 3 es un medio círculo proporcionado por el diámetro PA, que es igual a una diferencia entre el radio CA de cada panel lateral 1' y el radio CP del cilindro la. Mientras tanto, la superficie externa 3' de cada aspa 2 tiene una curva currentilínea que se extiende desde la punta del aspa 2 colocada en el circuncírculo A del panel lateral l' al circulo inscrito B del cilindro ÍA dentro de la distancia PP' igual al paso de las paletas 2. En los dibujos, el número de referencia 4 denota la flecha giratoria de la turbina, 5 denota un cojinete de la flecha giratoria, 6 denota una columna de soporte, 7 denota un peso de equilibrio, 7' denota un alambre que se extiende desde el peso al cojinete, 8 denota una columna guía para dirigir el peso, 9 denota un flotador, 10 denota un ancla, 11 denota una cable de anclaje. El efecto operacional de la turbina hidráulica de reacción anterior se describirá a continuación.

Como se ilustra en la Figura 3 , la turbina 1 se instala en el flotador 9, al asentar giratoriamente la flecha rotatoria 4 de la turbina 1 en los cojinetes 5 que se sostienen por las columnas de soporte 6. La profundidad de hundimiento de la turbina anterior 1 en agua, puede ser ajustable de acuerdo con la profundidad del agua. Esto es, la turbina 1 junto con los cojinetes 5 pueden moverse verticalmente respecto a las columnas de soporte 6 del flotador 9 al ajustar los contrapesos 7. El flotador anterior 9 se sostiene por las anclas 10 en las cuerdas 11, que se dejan caer del flotador 9 en el agua, evitando de esta manera que el flotador 9 se aleje. La turbina en el estado anterior se gira por la corriente circulante del agua, convirtiendo de esta manera la energía de la corriente circulante en la energía mecánica de la flecha giratoria 4. Como se describió anteriormente, la superficie interna 3 de cada aspa 2 tiene una curva de medio círculo, mientras que la superficie externa 3' de cada aspa 2 tiene una curva currentilínea. Debido a las superficies diseñadas específicamente anteriores 3 y 3' de cada aspa 2, las paletas 2 en la porción de RW son colocadas suavemente en el agua con una porción inferior de la superficie externa 3' que se coloca en el agua antes que la porción superior de la superficie 3 ' . Por lo tanto, cuando las paletas 2 se ponen dentro del agua en la porción RW, la resistencia hidráulica que actúa en la superficie externa 3' de cada aspa 2, casi es despreciable.

Por otro lado, cuando las paletas 2 salen del agua en la porción LW, la superficie interna 3 de cada aspa 2 se dirige hacia abajo, y la porción inferior de la superficie externa 3' sale del agua antes que la porción superior de la superficie 3'. Por lo tanto, cuando las paletas 2 salen del agua en la porción LW, la resistencia hidráulica que actúa en las paletas casi es despreciable. Además, el cilindro la de la turbina 1 se sella herméticamente, de manera tal que el agua no se introduce en el cilindro la, mientras que 1 turbina 1 se gira por la corriente circulante. Por lo tanto, la turbina anterior 1 está libre de resistencia hidráulica provocada por introducción de agua dentro del cilindro la. En la porción más inferior de la turbina 1 hundida en el agua, la superficie interna 3 de cada aspa 2 se reúne en ángulos rectos con la corriente circulante, de manera tal que la energía de la corriente circulante se concentra efectivamente sobre la superficie interna curvada 3 , incrementando de esta manera la fuerza rotativa de la turbina 1. Como se describió anteriormente, la presente invención proporciona una turbina hidráulica de reacción mejorada estructuralmente, que de preferencia se emplea para convertir la energía de una corriente circulante por ejemplo de olas o un rio en la energía mecánica de una flecha giratoria. En la turbina anterior, las paletas tienen una configuración diseñada específicamente, adecuada no solo para reducir la resistencia hidráulica que actúa en las paletas, sino también para concentrar la energía de la corriente circulante sobre las paletas. Estos, la superficie interna de cada aspa tiene una sección curva semi-circular, que está dirigida en ángulos rectos hacia arriba o hacia abajo, cuando las paletas se ponen dentro o salen del agua. La superficie externa de cada aspa tiene una sección currentilínea, que se coloca suavemente dentro o se saca del agua, estando de esta manera casi completamente libre de resistencia hidráulica, cuando las paletas se ponen en o salen del agua. Mientras tanto, en la porción más inferior de la turbina en el agua, la energía de la corriente circulante se concentra efectivamente sobre la superficie interna curvada de cada aspa. La resistencia hidráulica despreciable que actúa en las paletas no desvia la energía obtenida por las paletas en la porción más inferior de la turbina. La turbina anterior de esta manera tiene una alta eficiencia operacional y de preferencia se emplea como una fuente de energía efectiva. Otra ventaja de la turbina anterior reside en que las paletas son estructuralmente más fuertes que las paletas de la técnica previa, de manera tal que la vida útil esperada de la turbina es prolongada notablemente. Aunque las modalidades preferidas de la presente invención se han descrito para propósitos ilustrativos, aquéllos con destreza en la técnica apreciarán que son posibles diversas modificaciones, adiciones y substituciones sin apartarse del alcance y espíritu de la invención como se describe en las reivindicaciones acompañantes.

Claims (1)

REIVINDICACIONES

1.- Turbina hidráulica de reacción, caracterizada porque comprende: un cilindro hermético longitudinal flanqueado por paneles laterales opuestos de una forma circular y que se proporciona con un panel auxiliar de una forma circular colocada transversalmente en una porción media del cilindro, el cilindro tiene un radio con relación 4:5 a un radio de cada panel lateral; y una pluralidad de paletas espaciadas regularmente, conectadas axialmente a la superficie exterior del cilindro, cada aspa tiene una superficie interna curvada con un semi-círculo suministrado por un diámetro igual a una diferencia entre el radio de cada panel lateral y el radio del cilindro y una superficie externa de una curva currentilínea que se extiende de la punta de cada aspa en el circuncírculo de cada panel lateral a un círculo inscrito del cilindro, dentro de una distancia igual al paso de las paletas.