BRPI0805515A2

BRPI0805515A2 - portable bulb type hydrokinetic turbine

Info

Publication number: BRPI0805515A2
Application number: BRPI0805515-7A
Authority: BR
Inventors: Brasil Antonio Cesar Pinho Jr; Lucio Benedito Renno Salomon; Els Rudi Henri Van
Original assignee: Eletronorte Sa
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-08-24
Also published as: BRPI0805515B1

Abstract

Dispositivo caracterizado por gerar energia elétrica a partir de um fluxo de fluido colidindo sobre um rotor que gira sobre um eixo que se liga a um núcleo conversor integrado o qual é fixado em uma dita carcaça por um anel de fixação. Este aparato gera energia de forma sustentável e sem agressões ao meio ambiente. Por ser compacto, é de fácil colocação, e é utilizado, por exemplo, em cursos naturais de rios, não necessitando da construção de barragens e podendo ser mergulhado em locais de diferentes profundidades e portes, gerando energia mesmo com variações na velocidade do escoamento e em baixas vazões.Device characterized by generating electrical energy from a fluid flow colliding with a rotor rotating about an axis that connects to an integrated converter core which is fixed in a said housing by a fixing ring. This apparatus generates energy sustainably and without harming the environment. Because it is compact, it is easy to install, and is used, for example, in natural river courses, not requiring the construction of dams and can be plunged in different depths and sizes, generating energy even with variations in flow velocity and at low flow rates.

Description

"TURBINA HIDROCINÉTICA DO TIPO BULBO PORTÁTIL""HYDROKINETIC PORTABLE BULB TURBINE"

A presente invenção trata-se de uma turbina hidrocinética geradora deenergia elétrica, movida pelo fluxo de um fluido, o qual pode ser a águaproveniente da correnteza de rios, mares ou outras correntezas que geraenergia de forma sustentável e sem agressões ao meio ambiente. A turbina éde fácil colocação, não necessita da construção de barragens e pode sermergulhada em locais de diferentes profundidades e portes, podendo gerarenergia mesmo com variações na velocidade do escoamento e em baixas vazões.The present invention is an electric energy generating hydrokinetic turbine, driven by the flow of a fluid, which may be water coming from rivers, seas or other currents that generate energy sustainably and without harming the environment. The turbine is easy to install, does not require the construction of dams and can be immersed in places of different depths and sizes, and can generate energy even with variations in flow velocity and low flow rates.

O uso da energia cinética gerada por corpos d'água pode serconsiderado uma das primeiras formas de utilização de energia renovável pelohomem, através do emprego de rodas d'água ou outros dispositivos maisrudimentares. Entretanto, devido à evolução tecnológica, tais máquinas foramsendo gradativamente substituídas e grandes projetos foram desenvolvidosutilizando a hidroeletricidade, através do desenvolvimento de turbinashidráulicas mais eficientes. Tais dispositivos permitiram o desenvolvimento desistemas hidrelétricos de grande e médio porte, com alta taxa de eficiência deconversão de energia. No entanto, impactos ambientais e sociais consideráveisocorrem nas bacias hidrológicas exploradas, além do que, limitam-se ematender comunidades com grandes demandas energéticas.The use of kinetic energy generated by bodies of water can be considered as one of the first forms of renewable energy use by man, through the use of water wheels or other more rudimentary devices. However, due to technological evolution, such machines were gradually being replaced and large projects were developed using hydroelectricity through the development of more efficient hydraulic turbines. Such devices allowed the development of large and medium-sized hydroelectric systems with high energy conversion efficiency ratio. However, considerable environmental and social impacts occur in the exploited hydrological basins, in addition to limiting communities with high energy demands.

A dificuldade de acesso às comunidades afastadas, o alto nível dedispersão das populações rurais, o tamanho das propriedades e a baixa rendafamiliar contribuem para que seja técnica e economicamente inadequadodisponibilizar eletricidade por meio da extensão da rede elétrica convencional(Costa e col., Análise econômica comparativa da eletrificação rural comercial efotovoltaica. Revista Eletricidade Moderna, 315, 2002). Diante deste fato,outras opções devem ser consideradas para atender as necessidadesenergéticas destes grupos. Comumente, em países em desenvolvimento,comunidades pequenas e remotas são localizadas ao longo de rios com águacorrente. Por isso, sistemas hidrocinéticos, com baixo impacto ambiental naconversão de energia e com baixo custo operacional podem representar umaexcelente alternativa de geração de energia sustentável, que utilizaria acorrenteza dos rios ou correntes de água em geral, sem a necessidade deconstrução de barragens e formação de reservatórios.The difficulty of access to remote communities, the high level of dispersal of rural populations, the size of properties and the low family income contribute to making it technically and economically inadequate to make electricity available through the extension of the conventional grid (Costa et al., Comparative economic analysis). of rural commercial and photovoltaic electrification (Revista Eletricidade Moderna, 315, 2002). Given this fact, other options must be considered to meet the energy needs of these groups. Commonly, in developing countries, small and remote communities are located along rivers with flowing water. Therefore, hydrokinetic systems with low environmental impact on energy conversion and low operating costs can represent an excellent alternative to sustainable energy generation, which would use the current of rivers or streams in general, without the need for dam construction and reservoir formation. .

A exploração de pequenas máquinas hidrocinéticas não édefinitivamente um novo conceito, entretanto, a literatura técnica sobre aconcepção, projeto e uso de turbinas hidrocinéticas é limitada. Basicamente,estes equipamentos podem ser classificados em dois tipos: turbinas de eixovertical, com eixo perpendicular ao fluxo das águas; e turbinas de eixo axial,com eixo na direção do fluxo de água, a última também conhecida por turbinado tipo bulbo.Exploration of small hydrokinetic machines is definitely not a new concept, however, the technical literature on the design, design and use of hydrokinetic turbines is limited. Basically, these equipments can be classified in two types: eixovertical turbines, with axis perpendicular to the water flow; and axial axis turbines, with axis in the direction of water flow, the latter also known as bulb turbine.

As classificações internacionais de patentes que relatam este tipo deinvenção são F03B3/00; F03B3/04; F03B1/00; F03B11/00; F03B13/10;F03B13/00. Algumas patentes e notificações internacionais apresentamequipamentos com o propósito de geração de energia através da utilização decorrentes de água.International patent classifications for this type of invention are F03B3 / 00; F03B3 / 04; F03B1 / 00; F03B11 / 00; F03B13 / 10; F03B13 / 00. Some international patents and notifications present equipment for the purpose of water-based energy generation.

No documento PI0507012-0 foi proposta uma turbina hidrocinética deeixo vertical, na qual as pás giram em um plano paralelo ao solo.In document PI0507012-0 a vertical axis hydrokinetic turbine was proposed, in which the blades rotate in a plane parallel to the ground.

Preferencialmente utilizada quando se necessita aproveitar a energia cinéticade um fluxo cuja direção pode mudar com o tempo como, por exemplo, nossistemas de aproveitamento de fluxos das marés.Preferably used when kinetic energy needs to be harnessed from a stream whose direction can change over time, such as our tidal stream harnessing systems.

Os documentos de patente PI0604476-0 e PI0605885-0 apresentamduas estruturas de turbina hidráulica compostas por eixos transversais no qualse apoiam várias rodas, semelhantes às rodas d'água, as quais sãomovimentadas pelo curso natural dos rios e transformam essa energia emenergia elétrica. As mesmas permitem a geração durante 24 horas e aindapermitem vários arranjos por serem constituídas por módulos, a primeira delaspodendo ter até 36 variações.Patent documents PI0604476-0 and PI0605885-0 disclose two hydraulic turbine structures composed of transverse shafts supporting several wheels, similar to waterwheels, which are moved by the natural course of rivers and transform this energy into electrical energy. They allow 24-hour generation and still allow various arrangements as they consist of modules, the first of which can have up to 36 variations.

No documento de patente PI8801483-0 tem-se uma pequena usinahidrelétrica que aproveita o fluxo natural de rios perenes ou regularestransformando também a energia cinética das águas em energia elétricaatravés de vários aparatos.In patent document PI8801483-0 there is a small hydroelectric plant that takes advantage of the natural flow of perennial or regular rivers also transforming the kinetic energy of water into electrical energy through various apparatuses.

A patente PI0603901-4 trata de um grupo gerador hidrocinético acionadopor uma turbina axial, com rotores múltiplos, instalados em um eixo flexívelpara o fim de aproveitamento hidrocinético de corredeiras. O sistema estáapoiado a flutuadores visando sua sustentação e como o eixo é flexível, essesistema permite a adequação do mesmo ao curso d'água.PI0603901-4 deals with a multi-rotor axial turbine-driven hydrokinetic generator set installed on a flexible shaft for the purpose of hydrokinetic use of rapids. The system is supported by floats for its support and as the axis is flexible, this system allows its adaptation to the watercourse.

O documento PI0601595-6 também se refere a uma turbina hidráulicatipo hidrocinética, que utiliza a energia cinética do fluxo hídrico de cursosd'água e a transforma em energia elétrica, composta por um rotor axial de duaspás com grade cônica de proteção frontal, estator com pás diretrizes e difusorcônico.Document PI0601595-6 also refers to a hydrokinetic-type hydraulic turbine, which uses the kinetic energy of watercourse water flow and transforms it into electrical energy, consisting of a two-bladed axial rotor with front protection grille, stator with blades guidelines and diffusorconic.

As patentes PI0604476-0 e PI0605885-0 apesar de utilizarem o fluxonatural das águas para geração de energia elétrica possuem o inconvenientede serem constituídas por um aparato de grande monta, onde mesmo comapenas um módulo, seu transporte é demasiadamente difícil. Além disso, asmesmas necessitam de dois apoios para suas estruturas, utilizando as duasmargens de um rio, por exemplo, restringem o uso das mesmas a rios comleitos estreitos, além de causar impactos consideráveis nas margens ondeforem instaladas.The patents PI0604476-0 and PI0605885-0, despite using the natural flow of water for power generation, have the disadvantage that they consist of a large apparatus, where even with only one module, its transport is too difficult. In addition, they need two supports for their structures, using the two banks of a river, for example, restrict their use to narrow rivers, and cause considerable impacts on the banks where they are installed.

A exemplo da patente supracitada, a patente PI8801483-0, também setrata de um grande aparato contendo em seu sistema transformadores ecabines de proteção, aumentando consideravelmente seu impacto ambiental eseu custo operacional, além de impossibilitar sua portabilidade. Esse problematambém ocorre com a patente PI0603901-4 que apesar de se moldar ao cursodo rio não é portátil e causa um grande impacto ambiental, uma vez que ocupatodo o fluxo do rio em um trecho com o seu aparato.Like the aforementioned patent, the PI8801483-0 patent also has a large apparatus containing in its system transformers and protection cabins, considerably increasing its environmental impact and its operational cost, besides making its portability impossible. This problem also occurs with the patent PI0603901-4 which although molding to the river course is not portable and causes a great environmental impact, since it occupies all the flow of the river in a section with its apparatus.

Por sua vez, as patentes PI0601595-6 e PI0507012-0 apresentamsistemas hidrocinéticos que possuem a restrição de somente poderem serutilizados em locais que apresentem fluidos com grandes profundidades devidoao seu tamanho.A presente invenção tem como objetivo notadamente evitar osinconvenientes das estruturas supracitadas apresentando uma turbina simples,com novos conceitos estruturais e hidrodinâmicos. O atual pedido de patentepossui alta eficiência, pois mesmo pequeno, em comparação aos aparatos jáexistentes, o mesmo gera, quando utilizado em um rio, por exemplo, energiasuficiente para aproximadamente dez casas de ribeirinhos.In turn, the patents PI0601595-6 and PI0507012-0 disclose hydrokinetic systems which have the restriction that they can only be used in places with fluid depths due to their size. simple, with new structural and hydrodynamic concepts. The current patent application has high efficiency because even small compared to the existing apparatus, it generates, when used in a river, for example, enough energy for approximately ten houses of riverside.

Foi possível explorar uma alta eficiência na relação tamanho/geração daturbina hidrocinética, objeto da presente patente, podendo-se utilizar a mesmaem rios, mares e outras porções de líquidos de baixa profundidade e ainda sertransportada com facilidade.It was possible to exploit a high efficiency in the size / generation ratio of hydrokinetic turbine, object of the present patent, being able to use it in rivers, seas and other portions of low depth liquids and still be easily transported.

Além disso, a mesma não necessita de grandes aparatos para inseri-la,como, por exemplo em um leito de um rio, pois por possuir pequenasdimensões e pouca massa, basta um pequeno espaço em apenas umamargem do rio para fazer e manter essa inserção, diminuindo em grande parteo impacto ambiental gerado pelos aparatos descritos nas patentes anteriores.In addition, it does not need large apparatus to insert it, such as in a riverbed, because it has small dimensions and little mass, just a small space in only one bank of the river to make and maintain this insertion, greatly reducing the environmental impact generated by the apparatus described in the previous patents.

A descrição que se segue e as figuras associadas, tudo dado a título deexemplo não limitativo, farão compreender bem a invenção.The following description and associated figures, all by way of non-limiting example, will make the invention well understood.

A figura 01 apresenta uma vista isométrica da turbina com seus sistemasacoplados;Figure 01 presents an isometric view of the turbine with its coupled systems;

A figura 02 apresenta uma vista lateral em corte da turbina visandomelhor identificação do rotor (8) da dita turbina;Fig. 2 is a cross-sectional side view of the turbine for better identification of said turbine rotor (8);

A figura 03 apresenta a turbina em vista isométrica explodida,identificando alguns de seus componentes individualmente;Figure 03 presents the turbine in exploded isometric view, identifying some of its components individually;

A figura 04 mostra um componente da turbina, chamado difusor (2), emvista lateral;Figure 04 shows a component of the turbine, called diffuser (2), side view;

A figura 05 mostra o difusor (2) em vista isométrica;Figure 05 shows the diffuser (2) in isometric view;

A figura 06 apresenta o difusor (2) em vista frontal;Fig. 06 shows the diffuser (2) in front view;

A figura 07 mostra o difusor (2) em vista lateral;Figure 07 shows the diffuser (2) in side view;

A figura 08 apresenta a carcaça (4), o núcleo conversor integrado (6) eparte do rotor (8), numa vista isométrica;Fig. 08 shows the housing (4), the integrated converter core (6) and the rotor part (8) in an isometric view;

A figura 09 apresenta a carcaça (4) da turbina em vista lateral;A figura 10 mostra uma vista lateral do núcleo conversor integrado (6)com o rotor (8) acoplado no mesmo;Figure 09 shows the turbine housing (4) in side view Figure 10 shows a side view of the integrated converter core (6) with the rotor (8) coupled thereto;

A figura 11 apresenta apenas o núcleo conversor integrado (6);Figure 11 shows only the integrated converter core (6);

A figura 12 apresenta o núcleo conversor integrado (6) acoplado ao rotor(8) em corte no intuito de visualizar os componentes internos do núcleoconversor integrado (6) e do dito rotor (8);Figure 12 shows the integrated converter core (6) coupled to the rotor (8) in section in order to visualize the internal components of the integrated converter core (6) and said rotor (8);

A figura 13 mostra uma vista isométrica do rotor (8) da turbina comdetalhe às pás compreendidas pelo mesmo;Figure 13 shows an isometric view of the rotor (8) of the detailed blade turbine comprised therein;

A figura 14 mostra uma vista frontal do rotor (8) da turbina;Figure 14 shows a front view of the turbine rotor (8);

A figura 15 mostra uma vista lateral do rotor (8) da turbina;Figure 15 shows a side view of the turbine rotor (8);

A figura 16 apresenta o anel de fixação (10) da turbina e o rotor (8),ambos em perspectiva isométrica;Figure 16 shows the turbine mounting ring (10) and rotor (8), both in isometric perspective;

A figura 17 mostra o anel de fixação (10) em vista frontal, com detalhe àshastes compreendidas pelo mesmo;Figure 17 shows the locking ring (10) in front view, in detail to the rods comprised therein;

Em conformidade ao apresentado nas figuras 01 e 02 observa-se aturbina com seus componentes acoplados, dando uma visão geral da invenção.In accordance with what is shown in figures 01 and 02 is observed the disturbance with its coupled components, giving an overview of the invention.

Já na figura 03 temos as partes da turbina de forma explodidaevidenciando como é feita a montagem da mesma. São facilmente identificadosna supracitada figura: o difusor (2), a carcaça (4), o núcleo conversor integrado(6), o rotor da turbina (8), o anel de fixação (10) e as braçadeiras de fixação (12).Already in figure 03 we have the parts of the turbine exploded showing how it is assembled. The above figure is easily identified: the diffuser (2), the housing (4), the integrated converter core (6), the turbine rotor (8), the clamping ring (10) and the clamping clamps (12).

As ditas braçadeiras de fixação (12) podem ser produzidas em qualquermaterial que confira resistência mecânica suficiente para comprimir a carcaça(4) e seja resistente à oxidação, visto que a turbina e sua carcaça (4) podementrar em contato com a água. As braçadeiras servem para auxiliar noposicionamento da turbina no escoamento do fluido em questão, e na fixação eunião das duas partes da carcaça, no caso da mesma ser bipartida.Said clamping brackets (12) may be produced in any material which provides sufficient mechanical strength to compress the housing (4) and is resistant to oxidation, as the turbine and its housing (4) may come into contact with water. The clamps are intended to assist in positioning the turbine in the flow of the fluid in question, and in fixing and joining the two parts of the housing, if it is split.

A partir das figuras 1, 2 e 3, torna-se possível compreender melhor ofuncionamento da presente invenção, uma vez que o fluxo do fluido adentra aturbina pelo núcleo conversor (6) alcançando as pás do rotor (8) e fazendo asadquirirem um movimento rotatório, transformando assim a energia cinética dofluido em potência de eixo, a qual é transmitida pelo eixo (14) ao núcleoconversor, o qual converte a energia em forma de potência de eixo em energiaelétrica por meio de seu gerador elétrico (6).From figures 1, 2 and 3, it is possible to better understand the operation of the present invention, as the flow of fluid enters the turbine through the converter core (6) reaching the rotor blades (8) and causing them to rotate. , thus transforming the fluid kinetic energy into axis power, which is transmitted by the axis (14) to the converter core, which converts the energy in the form of axis power into electrical energy through its electric generator (6).

Na figura 04, visualiza-se o difusor assimétrico (2) acoplado à carcaça(4). Esse acoplamento é feito por qualquer recurso que permita tal fixação.Figure 04 shows the asymmetric diffuser (2) coupled to the housing (4). This coupling is made by any feature that allows such attachment.

As figuras de 05 a 07 apresentam o difusor assimétrico (2) em váriasvistas. O mesmo foi projetado assimetricamente no intuito de favorecer autilização da turbina em correntes de água com menores profundidades. Paraisso o mesmo é levemente achatado na parte superior e inferior, o que podeser visto de maneira mais clara na figura 05. Para profundidades maiores pode-se utilizar ainda uma carcaça de maiores dimensões e simétrica visando ummaior aproveitamento do fluxo de água vertical.Figures 05 to 07 show the asymmetric diffuser (2) in several views. The same was designed asymmetrically in order to favor the use of turbine in water currents with lower depths. To this end it is slightly flattened at the top and bottom, which can be seen more clearly in figure 05. For larger depths a larger and symmetrical casing can be used for a better use of the vertical water flow.

O ângulo de abertura do difusor (02) pode variar numa faixa de 4 a 15°,sendo preferencialmente utilizado um ângulo com abertura próximo de 15°.The opening angle of the diffuser 02 may vary within a range of 4 to 15 °, preferably an opening angle of about 15 ° is used.

Esse difusor (2) deve ser fabricado de material resistente a impactosprovenientes de detritos do rio, no caso da mesma ser adotada para este fim,bem como resistente à oxidação provocada pelos componentes da água oufluido onde a mesma está parcialmente inserida. A título de exemplo não-limitativo, citamos a fabricação com fibra de carbono ou fibra de vidro eacabamento com pintura automotiva, a qual confere a resistência mecânica e aproteção contra oxidação adequada.This diffuser (2) shall be made of material resistant to impacts from river debris, if adopted for this purpose, as well as resistant to oxidation caused by water or fluid components where it is partially inserted. By way of non-limiting example, we cite carbon fiber or fiberglass fabrication and automotive paint finish which provides mechanical strength and proper oxidation protection.

A figura 08 mostra a carcaça (4) em conjunto com a núcleo conversorintegrado (6) e o rotor (8) visando apresentar uma idéia de dimensões eformatos dos mesmos. A carcaça (4) deve possui uma dimensão tal quecomporte o giro do rotor (8) sem que aja atrito entre o rotor (8) e a carcaça (4).Já as dimensões do núcleo conversor integrado (6) devem variar de 10 a 30%do diâmetro do rotor (8) e as dimensões do rotor (8) devem variar conforme aprofundidade do leito. Para vazões de até 2 m/s o diâmetro do rotor (8) nãodeve ser maior que 800 mm, no entanto para vazões superiores a 2 m/s nãoexistem limitações quanto ao tamanho do rotor, desde que o mesmo estejaadequado a boa técnica, conferindo boa relação de potência útil / peso.Já a figura 09 apresenta a carcaça (4) em vista lateral com rasgos (42)que servem para acoplamento dos seus dois lados, completando uma rotaçãointeira envolvendo todo o sistema do rotor, conferindo proteção e estabilidade.Esses rasgos foram inseridos a título de exemplo não-limitativo, podendo-seutilizar, em substituição, qualquer outro meio de acoplamento e/ou fixação, eainda podendo-se construir a dita carcaça em peça única ou divida, e casodividida, também pode ser fixada com qualquer elemento que forneça a junçãoadequada às partes, conferindo resistência mecânica e resistência à oxidação,conforme já citado.Figure 08 shows the housing (4) together with the integrated converter core (6) and the rotor (8) in order to present an idea of their dimensions and shapes. The housing (4) must be such that it rotates the rotor (8) without friction between the rotor (8) and the housing (4). The dimensions of the integrated converter core (6) must vary from 10 to 30% of rotor diameter (8) and rotor dimensions (8) should vary with bed depth. For flow rates up to 2 m / s the rotor diameter (8) should not be larger than 800 mm, however for flow rates greater than 2 m / s there are no limitations on the rotor size, provided that the technique is appropriate and good useful power / weight ratio.Figure 09 shows the housing (4) in side view with slots (42) that serve as coupling on both sides, completing a complete rotation involving the entire rotor system, providing protection and stability. slots have been inserted by way of non-limiting example, and any other means of coupling and / or fixing may be used instead, and the housing may be constructed in one piece or split, and if divided, it may also be fixed with any element that provides the proper joint to the parts, imparting mechanical strength and oxidation resistance, as already mentioned.

Com vistas à melhora do projeto hidrodinâmico, a supracitada carcaça(4) pode ser obtida num movimento de rotação em torno do seu eixo, podendoser, portanto, perfilada, o que ocasiona uma redução de perda de carga a partirdessa geometria apropriada para indução do escoamento.In order to improve the hydrodynamic design, the aforementioned casing (4) can be obtained in a rotational motion about its axis and can therefore be profiled, which causes a reduction in pressure loss from this appropriate flow induction geometry. .

Na figura 10 observa-se a conexão do núcleo conversor integrado (6)com o rotor da turbina (8). Essa conexão pode ser feita utilizando-se qualquerrecurso de fixação. Uma maneira que pode ser citada é o encaixe ou atémesmo o chavetamento de uma estrutura na outra.Figure 10 shows the connection of the integrated converter core (6) with the turbine rotor (8). This connection can be made using any fastening feature. One way that can be cited is to snap or even key one frame to another.

A figura 11 apresenta o núcleo conversor integrado (6) separadamentede todo o conjunto da turbina. Esse núcleo (6) possui a função de proteçãopara o gerador e para o conjunto de transmissão, evitando vibrações desses eo contato direto dos mesmos com a água ou fluido em questão. A título deexemplo não-limitativo a mesma foi dividida em quatro partes unidas porqualquer recurso de fixação e vedadas por qualquer recurso de vedação.Figure 11 shows the integrated converter core (6) separately from the entire turbine assembly. This core (6) has the protection function for the generator and the transmission set, avoiding vibrations of these and their direct contact with the water or fluid in question. By way of non-limiting example it has been divided into four parts joined by any fastening feature and sealed by any sealing feature.

Na figura 12 é apresentado o núcleo conversor integrado (6) em corte,evidenciando seus componentes internos. É ilustrado o gerador elétrico (62)comumente encontrado no mercado, dois mancais de rolamentos (64 e 68), osquais podem ser substituídos por qualquer elemento que permita a rotação doeixo (14) eliminando o atrito com partes fixas. A título de exemplo não-limitativo, preferencialmente pode-se usar mancais de rolamento cônicos, osquais ainda auxiliam a estrutura no caso de haver tensões axiais.Ainda na figura 12 temos um conjunto de transmissão ou multiplicação(66), necessário para elevar a rotação do eixo (14) ligado ao rotor (8), para queo gerador (62), já conhecido, possa operar fornecendo energia. A multiplicaçãopode ocorrer nas razões de 1:8 a 1:20, dependendo da velocidade doescoamento em questão, pois a razão não pode ser muito alta a ponto depermitir o vencimento da inércia da engrenagem ou conjunto de engrenagemem qualquer conjunto mecânico de multiplicação, sendo que a título deexemplo não-limitativo, preferencialmente na proporção de 1:16 utilizandosistema de engrenagem por planetária.Figure 12 shows the integrated converter core (6) in section, showing its internal components. Illustrated is the electric generator (62) commonly found on the market, two bearing housings (64 and 68), which can be replaced by any element that allows shaft rotation (14) to eliminate friction with fixed parts. By way of non-limiting example, preferably tapered roller bearings can be used, which still assist the structure in case of axial stresses. Still in figure 12 we have a transmission or multiplication assembly (66), necessary to increase the rotation. shaft 14 coupled to the rotor 8 so that the known generator 62 can operate by supplying power. Multiplication may occur at ratios from 1: 8 to 1:20, depending on the velocity in question, as the ratio cannot be too high to allow the inertia of the gear or gear set to expire on any mechanical multiplication set. by way of non-limiting example, preferably in the ratio of 1:16 using the gear system per planetary.

O item identificado na figura 12 com o número (61), aqui denominado decone, constitui-se apenas de um prolongamento do núcleo conversor integrado(6), podendo possuir qualquer forma geométrica.The item identified in figure 12 with the number (61), here called decone, is merely an extension of the integrated converter core (6) and can have any geometric shape.

As figuras de 13 a 15 apresentam várias vistas do rotor da turbina (8), oqual nas figuras, a título de exemplo não-limitativo, apresentam 4 pás, noentanto podem apresentar de 2 a 6 pás, sendo que preferencialmente sãousadas 4 ou 6 pás. As pás podem ser fabricadas de qualquer materialresistente a impactos, bem como resistente à oxidação provocada pela água nocaso de ser utilizada para este fim. A título de exemplo não-limitativo, a mesmapode ser confeccionada de material plástico, ou polimérico, bem como demadeira ou fibra de carbono que contenha ou não epóxi.Figures 13 to 15 show various views of the turbine rotor (8), which in the figures, by way of non-limiting example, have 4 blades, however they may have from 2 to 6 blades, preferably 4 or 6 blades are preferably used. . The blades may be made of any impact resistant material as well as resistant to oxidation caused by water which may be used for this purpose. By way of non-limiting example, it may be made of plastic or polymeric material, as well as wood or carbon fiber containing or not epoxy.

Além disso, a título de exemplo não-limitativo, as pás supracitadaspodem ter seu rendimento melhorado a partir de otimizações computacionaiscomo as realizadas por algoritmos genéticos.In addition, by way of non-limiting example, the above blades may have improved yields from computational optimizations such as those performed by genetic algorithms.

Na figura 16 estão representados o anel de fixação (10) e o rotor daturbina (8) para facilitar a localização exata de onde se insere o dito anel defixação (10). Já na figura 17 tem-se uma visão frontal do anel de fixação (10),onde se podem ver claramente os tirantes de sustentação, as quais podem sersimétricos ou não, e o apoio em formato circular, dentro do qual passará o eixo(14) de conversão de energia mecânica em elétrica.Figure 16 shows the retaining ring (10) and the daturbine rotor (8) to facilitate the exact location of said defixing ring (10). Already in figure 17 there is a frontal view of the fixing ring (10), where you can clearly see the support rods, which may or may not be symmetric, and the circular shaped support into which the shaft will pass (14). ) of mechanical to electrical energy conversion.

O anel de fixação (10) é uma peça fixa e deve ser confeccionado de ummaterial tal que confira rigidez e massa suficiente para que a turbina afunde epossa resistir a algum detrito ou trombas cTáguas, o que pode ocorrerprincipalmente nos rios. O anel de fixação (10) também pode ser constituído, atítulo de exemplo não limitativo, de metal fundido ou de plástico injetado (emuma só parte) ou pode ser dividido em quantas partes forem necessárias,usando-se quaisquer recursos de fixação entre os mesmos e quaisquerangulação entre um tirante e outro.The retaining ring (10) is a fixed part and must be made of such material as to provide sufficient rigidity and mass for the turbine to sink and resist any debris or water fallout, which may occur mainly in rivers. The locking ring (10) may also be made, by way of non-limiting example, of molten metal or injected plastic (in one part) or may be divided into as many parts as necessary using any securing means therebetween. and any angulation between one rod and another.

Entre o eixo (14) e o anel de fixação (10) se encontra também umelemento que permita a rotação do eixo com reduzido atrito, que a título deexemplo não-limitativo citamos um mancai de rolamento do tipo cônico (64).Between the shaft (14) and the clamping ring (10) there is also an element that allows the rotation of the shaft with reduced friction, which by way of non-limiting example we cite a conical bearing (64).

Claims

1.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE", characterized by generating electrical energy from a fluid-solidifying flow on a rotor (8) rotating about an axis (14) that connects to an integrated converter core (6), which is fixed to a housing (4) by a retaining ring (10), and the housing (4) still has a housing for a diffuser (2) responsible for accelerating fluid flow in the inter turbine, minimizing turbulence and minimizing the detachment of the layer. limit on the output of the apparatus;

2.) "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to claim 1, characterized in that the housing (4) has a dimension such that it rotates without rotating (8) between the two and the integrated converter core (6) has a dimension varying from 10 to 30% of the size of the rotor (8);

3.) PAPER BULB HYDROKINETIC TURBINE "according to any one of claims 1 to 2 characterized in that the carcass (4) is profiled with a view to improving the induction of drift and reducing the pressure drop;

4. A "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the housing (4) is composed of at least one part;

5.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the housing (4) is composed of one piece;

6. A "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the housing (4) comprises more than one part;

7.) "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to claim 4, characterized in that the shell parts (4) are joined by any element allowing such a joint and may have slots (42) to facilitate such joining;

8.) "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to claim 6, characterized in that the carcass parts (4) are joined by any element allowing such a joint and may have tears (42) to facilitate such joining;

9.) "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it has fixing brackets (12) which aid in the continuous positioning in the fluid and in the carcass fixing, especially if it is composed. multi-part;

10.) "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 9, characterized in that its diffuser (2) is symmetrical or not;

11.) "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 9, characterized in that its diffuser (2) is symmetrical;

12. A "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 9, characterized in that its spudger (2) is asymmetric;

13.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 12, characterized in that its diffuser (2) has an opening angle in a range of 4 to 15 °;

14.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 12, characterized in that its diffuser (2) has an opening angle in a range of 8 to 15 °;

15.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 12, characterized in that its diffuser (2) has an opening angle of approximately 15 °;

16.) "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it has in its integrated converter core (6) an electric generator commonly found on the market (62), two rotating elements (64 and 68), a multiplier assembly (66) and a cone (61), the latter being only an extension of the integrated converter core (6) which can assume any geometric shape;

17.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the rotating elements (64 and 68) are bearings with bearings;

18.) "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the multiplication set (66) may occur at ratios 1: 8 to 1:20 for better adaptation to the speed of the fluid in question;

19.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the multiplication set (66) can occur in ratios of -1: 16 to 1:20 for better speed adaptation of the fluid in question;

20.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the multiplication assembly (66) is made by planetary gear;

A "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 20, characterized in that it has a rotor (8) with 2 to 6 blades;

A "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 20, characterized in that it has a rotor (8) with 4 to 6 blades;

23.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 22, characterized in that its rotor (8) has blades with adjustable mounting angles for different fluid flow situations;

24.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 23, characterized in that it has the rotor blades with computationally optimized profiles;

25.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 24, characterized in that the rotor blades are computationally optimized by genetic algorithms;

A "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 25, characterized in that it comprises a locking ring (10) with any detentant amount and any angles between the tie rods;

27.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 26, characterized in that it comprises a locking ring (10) divided into as many parts as necessary, using any means of attachment between the parts;

A "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 27, characterized in that it comprises a locking ring (10) containing a rotating element between the same and the turbine shaft (14);

29.) "PORTABLE BULB TYPE HYDROKINETIC TURBINE" according to claim 28, characterized in that the retaining ring element is a rolling bearing;

A "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to any one of claims 1 to 29, characterized in that it comprises rotor (8), shaft (14), integrated converter core (6), housing (4), retaining ring (10), diffuser (2) and mounting brackets (12) made of oxidation-resistant materials and of sufficient mechanical strength to withstand shocks carried by fluid-moving debris such as: twigs, stones, bottles, among others;

31.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to claims 1 to 30, characterized in that the fluid which blows with the blades is water;

32.) "PORTABLE BULB HYDROKINETIC TURBINE" according to claims 1 to 31, characterized in that the fluid which blows with the paddles is water from a river;