ES3040308T3 - Fluid turbine assembly and method of actuation of a fluid turbine - Google Patents

Fluid turbine assembly and method of actuation of a fluid turbine

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ES3040308T3 ES21729032T ES21729032T ES3040308T3 ES 3040308 T3 ES3040308 T3 ES 3040308T3 ES 21729032 T ES21729032 T ES 21729032T ES 21729032 T ES21729032 T ES 21729032T ES 3040308 T3 ES3040308 T3 ES 3040308T3
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Franco Tommasini
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Gaia Turbine Sa
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Abstract

Un conjunto de turbina de fluido (1), que comprende: - al menos un eje de rotación principal (2) configurado para girar alrededor de un eje de rotación longitudinal (X), - un rotor principal (3) que comprende una porción central y una porción exterior, estando el rotor principal (3) instalado en el eje de rotación principal (2) de tal manera que el eje de rotación principal (2) gira con el rotor principal (3), - un conjunto de entrada (4) para un fluido, estando dicho conjunto de entrada (4) configurado para impulsar el fluido hacia el rotor principal (3), donde dicho conjunto de entrada (4) comprende un conducto Venturi (5) que comprende una primera entrada (5a) configurada para conectarse y ser alimentada con una fuente de fluido primario presurizado, y una segunda entrada (5b) configurada para sumergirse y arrastrar fluido desde una fuente de fluido secundario (6) hacia el rotor (3) bajo el efecto de arrastre causado por el fluido que fluye en dicha primera entrada (5a). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Conjunto de turbina de fluido y método de accionamiento de una turbina de fluido
Campo de la técnica
La presente invención se refiere al campo de la turbomaquinaria y se refiere en detalle a un conjunto de turbina de fluido mejorado.
La presente invención se refiere además a un método de accionamiento de una turbina.
Antecedentes de la técnica
Las turbinas se usan para varias aplicaciones, incluyendo la producción de energía eléctrica. Muchas turbinas conocidas en la actualidad son turbinas de fluido y aprovechan un cabezal hidráulico o piezométrico para hacer que un rotor se mueva, en particular, rote alrededor de un eje. De acuerdo con el tipo específico de aplicación, el rotor puede estar acoplado a un generador, en particular, un generador eléctrico, que es adecuado para producir corriente eléctrica mientras el rotor lo fuerza a rotar.
Las turbinas de fluido se dividen en dos categorías principales: turbinas de impulso y turbinas de reacción. Las turbinas de impulso aprovechan sustancialmente todo el cabezal piezométrico para producir la rotación del rotor y, por lo tanto, generar par. Las turbinas de reacción, al contrario, desarrollan un par reaccionando a la presión o masa del fluido. Se sabe además que muchas turbinas pueden ser de tipo híbrido y combinan los principios operativos de una turbina de impulsión y de una turbina de reacción.
El documento US2840341 divulga una turbina con elementos activos y reactivos. En el documento US2840341 el rotor es accionado por la fuerza reactiva del fluido que sale de boquillas sustancialmente tangenciales y en donde el fluido que sale reacciona contra un segundo rotor para provocar la rotación del mismo.
Se sabe que las turbinas tienen varios problemas de eficiencia. Algunos problemas de eficiencia se han resuelto mediante algunos tipos de turbinas que se pueden usar convenientemente en caso de que exista la necesidad de cargas hidráulicas altas (como en el caso de las plantas hidroeléctricas alpinas, con ruedas Pelton) a caudales relativamente bajos, o cuando existe la necesidad de gestionar caudales más altos con cargas hidráulicas más bajas (este último caso, viendo, de preferencia, el uso de una rueda Francis como preferencia), o - además - cuando los caudales relevantes deben gestionarse con cargas hidráulicas muy bajas (este último caso, viendo, de preferencia, el uso de una turbina Kaplan como solución preferida).
El documento US 8.946.922 B2 divulga un generador hidroeléctrico de flujo inverso para corrientes que fluyen naturalmente de cuerpos de agua tales como ríos y corrientes costeras de océanos. El generador hidroeléctrico está provisto de una tubería forzada sustancialmente sumergida provista de una transición tipo Venturi en la que las boquillas de aire alimentan aire al agua, acelerando el agua por una pluralidad de tuberías de alivio hasta la superficie del agua.
El documento GB 418065 A divulga una turbina provista de un receptáculo tubular conectado a una boquilla divergente de un inyector, suministrada con vapor por una primera tubería y con agua por una segunda tubería.
Sin embargo, las turbinas conocidas aún tienen problemas de eficiencia; este inconveniente es especialmente notable cuando la turbina gestiona caudales significativamente variables.
Por lo tanto, el propósito de la presente divulgación es divulgar una turbina y un método de accionamiento de una turbina de fluido que resuelve los inconvenientes mencionados anteriormente.
Sumario
El objeto de la presente invención se divulga en el presente documento en varios aspectos, presentados en lo sucesivo en el presente documento. Los aspectos se pueden combinar entre sí en cualquier forma adecuada, y/o se pueden combinar con la descripción detallada y/o con las reivindicaciones adjuntas.
Dispositivo de turbina
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se divulga en el presente documento un conjunto de turbina de fluido como se define en la reivindicación 1.
Para los fines de la presente divulgación, con "fluido" se entenderá cualquier fluido, en particular agua, o se entenderá cualquier gas.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el fluido comprende agua.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la fuente de fluido primaria es una fuente de agua primaria. De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la fuente de fluido secundario es una fuente de agua secundaria. De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la fuente de agua secundaria (6) es una fuente de agua no presurizada.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la fuente de agua secundaria (6) es una piscina de drenaje, en particular, una piscina de drenaje de una planta hidroeléctrica.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conducto Venturi (5) está configurado para ser alimentado de tal manera que al menos la segunda entrada (5b) está situada por debajo de un nivel de fluido de dicha fuente de fluido secundario (6), y/o el conducto Venturi (5) está configurado de tal manera que, en uso, la segunda entrada (5b) arrastra únicamente fluido desde la fuente de fluido secundario (6).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el nivel de fluido es un nivel de agua.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conducto Venturi (5) está configurado para ser alimentado de tal manera que al menos la primera entrada (5a) está situada por debajo de un nivel de fluido de dicha fuente de fluido primario presurizado, y/o el conducto Venturi (5) está configurado de tal manera que, en uso, la primera entrada (5a) arrastra únicamente fluido desde la fuente de fluido primario presurizado.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conjunto de turbina de fluido (1) comprende una fuente de fluido secundario (6) configurada para alimentar fluido a la segunda entrada (5b) del conducto Venturi (5) haciendo que el fluido alcance dicha segunda entrada (5b).
El conducto Venturi (5) está sustancialmente alineado, en particular, alineado axialmente, con el árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la segunda entrada (5b) rodea de manera anular al menos una parte de la primera entrada (5a) y/o tiene forma de tipo embudo, opcionalmente en donde dicha forma de tipo embudo está configurada para extraer fluido de alrededor, en particular, perimetralmente alrededor, de al menos una porción de la primera entrada (5a).
La primera entrada (5a) está sustancialmente alineada, en particular, alineada axialmente, con el árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conducto Venturi (5) comprende una salida (5u) alimentada durante su uso por la primera y la segunda entrada (5a, 5b).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conjunto de turbina de fluido (1) está configurado para ser alimentado por un depósito de fluido, en particular por un depósito de fluido dispuesto a una altitud superior a la altitud a la que está dispuesto el conjunto de turbina de fluido, y/o está configurado para ser alimentado por una tubería forzada donde, en uso, se hace que el agua procedente de un depósito fluya hacia el conjunto de entrada (4).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la fuente de fluido primario presurizado comprende un depósito de fluido y/o comprende al menos una parte de una tubería forzada alimentada por un depósito de fluido.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el depósito de fluido está dispuesto a una altitud superior a la altitud a la que está dispuesto el conjunto de turbina de fluido.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conjunto de turbina de fluido (1) está configurado para reutilizar al menos parcialmente el fluido descargado por el rotor principal (3) o usado para alimentar dicho rotor principal (3), opcionalmente en la fuente de fluido secundario (6), para alimentar dicha primera entrada (5a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la segunda entrada (5b) está configurada para ser alimentada por una piscina de drenaje, en particular por una piscina de drenaje de una planta hidroeléctrica.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la piscina de drenaje se alimenta a través de dicha tubería forzada.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la segunda entrada (5b) está configurada para ser alimentada por agua descargada desde al menos el rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor principal (3) está configurado para descargar el fluido, opcionalmente agua, en dicha fuente de fluido secundario (6).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor principal (3) es un rotor alimentado centralmente, y/o el conjunto de entrada (4) está configurado para alimentar fluido al rotor principal (3) desde la porción central del mismo.
El rotor principal (3) comprende una pluralidad de brazos huecos (3a) dispuestos al menos parcialmente a lo largo de una dirección radial, realizando dicha pluralidad de brazos huecos (3a) una pluralidad de conductos de distribución de fluido configurados para permitir, en uso, la distribución de fluido desde la porción central del rotor principal (3) a la porción exterior del rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la pluralidad de brazos huecos (3a) está configurada para distribuir el fluido uniformemente a lo largo de una pluralidad de direcciones, estando asociada cada dirección a al menos uno de dichos brazos huecos (3a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor principal (3) está configurado para distribuir fluido al menos parcialmente por medio de una fuerza centrífuga sobre dicho fluido debido a la rotación del rotor principal (3) alrededor del eje de rotación longitudinal (X), en particular, estando configurado para distribuir fluido al menos parcialmente por medio de una fuerza centrífuga sobre dicho fluido debido a la rotación de los brazos huecos (3a) del rotor principal (3) alrededor de dicho eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, cada brazo de la pluralidad de brazos huecos (3a) comprende una porción central y una porción distal (3d) posicionada sustancialmente en la porción exterior del rotor principal (3), estando dispuesta dicha porción distal en una dirección sustancialmente inclinada con respecto a una dirección radial y a dicho eje de rotación longitudinal (X), estando configurada opcionalmente para dirigir, en uso, fluido a una dirección predeterminada para provocar la rotación del rotor principal (3) por medio de una fuerza de reacción.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la porción distal (3d) tiene una sección transversal de un primer tamaño y la porción central tiene una sección transversal de un segundo tamaño, siendo el primer tamaño menor que el segundo tamaño, estando configurada dicha porción distal para aumentar una velocidad (s) de flujo de fluido de salida para el fluido que sale del rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la porción distal (3d) constituye una boquilla de salida para el brazo hueco (3a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la dirección sustancialmente inclinada con respecto a una dirección radial está dispuesta sustancialmente en un plano de rotación del rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor principal (3) está configurado para rotar en un plano que es sustancialmente horizontal.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la porción distal (3d) está orientada sustancialmente hacia atrás con respecto a una dirección de rotación del rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor principal (3) comprende un distribuidor central (7) que comprende una abertura de entrada (7a) y una pluralidad de salidas (7b) conectadas en una conexión estanca a los fluidos, cada una con un brazo respectivo de dicha pluralidad de brazos huecos (3a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el distribuidor central (7) está configurado para distribuir fluido desde la abertura de entrada (7a) a la pluralidad de salidas (7b) por medio de una redirección del fluido proporcionado al rotor principal (3) desde una dirección axial asociada a la abertura de entrada (7a) a una pluralidad de direcciones sustancialmente radiales asociadas a la pluralidad de salidas (7b), en donde la dirección axial es sustancialmente paralela a la dirección del eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la abertura de entrada (7a) del distribuidor central (7) está conectada a la salida (5u) del conducto Venturi (5), estando opcionalmente conectada directamente a la salida (5u) del conducto Venturi (5).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el distribuidor central (7) está conectado rígidamente con la pluralidad de brazos huecos (3a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conjunto de turbina de fluido (1) comprende un rotor secundario (10), estando dicho rotor secundario (10) configurado para ser alimentado por el fluido procedente del rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) está configurado para rotar en un plano que es sustancialmente horizontal.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) está configurado para descargar dicho fluido en la fuente de fluido secundario (6), opcionalmente para descargar dicho fluido directamente en la fuente de fluido secundario (6).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conjunto de turbina de fluido (1) comprende un árbol de rotación auxiliar (2x) acoplado operativamente a y, en uso, puesto en rotación, por dicho rotor secundario (10).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el árbol de rotación auxiliar (2x) rota alrededor de un eje que es paralelo a dicho eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el árbol de rotación auxiliar (2x) es coaxial con el árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el árbol de rotación auxiliar (2x) es hueco y comprende un orificio pasante configurado para alojar parte del árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el orificio pasante está alineado axialmente con el eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) es un rotor anular que está situado fuera del rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) está centrado en dicho eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) está situado sustancialmente en un mismo plano en el que está situado el rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) y el rotor principal (3) son al menos parcialmente coplanarios.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) está configurado para rotar libremente desde el rotor principal (3) y/o con respecto al rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) comprende una pluralidad de palas (10b) que definen, cada una, una superficie de impacto (10s) para el fluido que llega, en uso, desde el rotor principal (3), que fluye opcionalmente, en uso, desde la pluralidad de brazos huecos (3a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la superficie de impacto (10s) define una pared sustancialmente curva que se extiende principalmente en un plano que es sustancialmente ortogonal al plano de rotación del rotor secundario (10) y está configurada para desviar un flujo de fluido a lo largo de una trayectoria sustancialmente curva que se extiende al menos parcialmente radialmente con respecto al eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) está configurado y diseñado para rotar, en uso, en una dirección opuesta a una dirección de rotación del rotor principal (3), en particular debido a una fuerza que el fluido que procede, en uso, desde el rotor principal (3), que fluye opcionalmente, en uso, desde la pluralidad de brazos huecos (3a), provoca en la pluralidad de palas (10b), opcionalmente en la superficie de impacto (10s) de la pluralidad de palas (10b).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) está configurado para rotar independientemente y/o libremente con respecto al rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) comprende al menos un disco de soporte (10f) en el que dicha pluralidad de palas (10b) están conectadas rígidamente.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor secundario (10) comprende un primer y un segundo disco de soporte (10f), en el que dicha pluralidad de palas (10b) están conectadas rígidamente.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conjunto de turbina de fluido (1) está configurado para conectarse a un primer generador (20) a su vez conectado al árbol de rotación principal (2), y/o el conjunto de turbina de fluido (1) está configurado para conectarse a un primer generador (20) a su vez conectado al rotor principal (3), para transferir par desde el árbol de rotación principal (2) y/o desde el rotor principal (3) al primer generador (20).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conjunto de turbina de fluido (1) está configurado para conectarse a un segundo generador (30) a su vez conectado al árbol de rotación auxiliar (2x), y/o el conjunto de turbina de fluido (1) está configurado para conectarse a un segundo generador (30) a su vez conectado al rotor secundario (10).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conjunto de turbina de fluido (1) comprende dicho primer generador (20) y/o dicho segundo generador (30).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la primera entrada (5a) del conducto Venturi (5) comprende una porción ahusada que comprende una sección transversal interior de un tamaño progresivamente reducido cuando se acerca a un extremo del mismo.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el primer generador (20) está instalado coaxialmente en el árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, cada brazo de la pluralidad de brazos huecos (3a) se extiende principalmente a lo largo de una dirección que está inclinada, en particular inclinada hacia arriba, con respecto al plano en el que rota el rotor principal (3), y/o se extiende a lo largo de una dirección que no es ortogonal con respecto a dicho eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conducto Venturi (5) comprende al menos uno, preferiblemente una pluralidad de, elementos de accionamiento de fluido (5d) dispuestos aguas abajo de la primera entrada (5a) y/o aguas abajo de la segunda entrada (5b), estando dichos elementos de accionamiento de fluido (5d) configurados para mantener un flujo de fluido laminar y/o no arremolinado.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, los elementos de accionamiento de fluido (5d) se extienden paralelos entre sí y/o tienen al menos un lado que entra en contacto con la pared interior del conducto Venturi (5).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, los elementos de accionamiento de fluido (5d) se desarrollan radialmente desde una pared interior del conducto Venturi (5).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, los elementos de accionamiento de fluido (5d) tienen una extensión de desarrollo principal paralela al eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conducto Venturi (5) comprende un elemento de prevención de retorno de flujo (5v), dispuesto sustancialmente en correspondencia a la segunda entrada (5b), opcionalmente, teniendo el elemento de prevención de retorno de flujo (5v) una pluralidad de elementos laminares que definen en general una forma sustancialmente helicoidal o de vórtice.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el elemento de prevención de retorno de flujo (5v) sobresale sustancialmente hacia fuera de la segunda entrada (5b).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el distribuidor central (7) comprende una cavidad interior y una superficie de dirección de flujo (7d) que sobresale hacia dentro, opcionalmente centralmente, en la cavidad interior; estando dicha superficie de dirección de flujo (7d) configurada para ayudar a la redirección del fluido procedente de la abertura de entrada (7a) a la pluralidad de salidas (7b) a lo largo de una trayectoria curva.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la superficie de dirección de flujo (7d) es una superficie abovedada o puntiaguda.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la superficie de dirección de flujo (7d) está provista de un punto de vértice, opcionalmente en una porción inferior de la misma.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la superficie de dirección de flujo (7d) es sustancialmente un sólido de revolución, opcionalmente realizado en un eje de revolución que coincide con el eje de rotación (X) del árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la superficie de dirección de flujo (7d) tiene una forma lateral que está situada en una línea recta y/o asume la forma de un cono o cono truncado.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la superficie de dirección de flujo (7d) tiene una forma lateral curva.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, dicha forma lateral curva se extiende al menos principalmente sin puntos no diferenciables, y/o tiene una derivada que disminuye en valor absoluto mientras se mueve desde una porción de dicha superficie de dirección de flujo (7d) con una sección transversal mayor a una porción de dicha superficie de dirección de flujo superficie (7d) con una sección transversal inferior.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la pluralidad de salidas (7b) y la abertura de entrada (7a) se comunican con dicha cavidad interior.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el distribuidor central (7) se realiza como un elemento de única pieza, o integral.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el distribuidor central (7) comprende al menos una primera porción (7'), que lleva la superficie de dirección de flujo (7d) y una segunda porción (7"), que lleva la pared lateral que aloja la abertura de entrada (7a) y la pluralidad de salidas (7b).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la primera porción (7') está dispuesta sustancialmente en la parte superior del distribuidor central (7) y/o es una porción de cierre superior del distribuidor central (7).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la primera porción (7') está conectada de manera extraíble a la segunda porción (7") por medio de una pluralidad de elementos de conexión, comprendiendo opcionalmente dichos elementos de conexión tornillos.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la primera porción (7') comprende una porción de reborde (7f) configurada para permitir la conexión con la segunda porción (7").
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la segunda porción (7") comprende una porción de acoplamiento, provista de orificios (7w') configurados para alojar al menos parcialmente los elementos de conexión.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la porción de reborde (7f) está provista de una pluralidad de orificios (7w); estando dispuestos los orificios (7w) de la porción de reborde (7f) de tal manera que coincidan con los orificios (7w') correspondientes dispuestos en la porción de acoplamiento de la segunda porción (7").
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la porción de acoplamiento de la segunda porción (7") es sustancialmente plana.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, los orificios de la primera porción (7') tienen ejes respectivos que son paralelos al eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, los orificios de la segunda porción (7'') tienen ejes respectivos que son paralelos al eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conjunto de turbina de fluido (1) comprende un dispositivo de detección de par (70), estando dicho dispositivo de detección de par (70) configurado para detectar el par en el árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el dispositivo de detección de par (70) está instalado coaxialmente con el árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conjunto de turbina de fluido (1) comprende además un bastidor de soporte (50) configurado para sostener al menos dicho rotor principal (3) y/o dicho árbol de rotación principal (2) a una altura predeterminada.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el bastidor de soporte (50) comprende al menos una placa de soporte (50p) y al menos un montante (50l) conectado a dicha placa de soporte (50p), opcionalmente, una pluralidad de montantes (50l) conectados a dicha placa de soporte (50p).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el al menos un montante (50l) está conectado rígidamente a dicha placa de soporte (50p), opcionalmente, estando la pluralidad de montantes (50l) conectados rígidamente a dicha placa de soporte (50p).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, dicha placa de soporte (50p) está dispuesta en un plano sustancialmente paralelo, opcionalmente que coincide con el plano en el que el rotor principal (3) está configurado para rotar.
Método de accionamiento
De acuerdo con la presente invención, se divulga un método de accionamiento de una turbina de fluido como se define en la reivindicación 12.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de alimentar el fluido a un conducto Venturi (5) sumergiendo el conducto Venturi (5) en el fluido, es de manera que al menos la segunda entrada (5b) está situada por debajo de un nivel de fluido de dicha fuente de fluido secundario (6) y/o es de manera que la segunda entrada (5b) arrastra únicamente fluido desde dicha fuente de fluido secundario (6).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de alimentar el fluido a un conducto Venturi (5) sumergiendo el conducto Venturi (5) en el fluido, es de manera que al menos la primera entrada (5a) está situada por debajo de un nivel de fluido de dicha fuente de fluido primario presurizado y/o es de manera que la primera entrada (5a) arrastra únicamente fluido desde dicha fuente de fluido primario presurizado.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende llenar y/o mantener llena la fuente de fluido secundario (6) con fluido, de tal manera que el fluido contenido en la fuente de fluido secundario (6) alcance al menos la segunda entrada (5b), opcionalmente la segunda entrada (5b) y la primera entrada (5a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, alimentar la primera entrada (5a) con la fuente de agua primaria presurizada es una etapa de alimentar la primera entrada (5a) por un depósito de fluido y/o por al menos parte de una tubería forzada alimentada por un depósito de fluido.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, alimentar la primera entrada (5a) comprende alimentar dicha entrada (5a) con un fluido procedente de una fuente de agua dispuesta a una altitud superior a la altitud a la que está instalado el conjunto de turbina de fluido (1).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, alimentar la primera entrada (5a) comprende alimentar dicha entrada con un fluido que fluye en una tubería forzada, en donde la tubería forzada es alimentada por dicha fuente de agua primaria presurizada y/o constituye al menos en parte y/o actúa como una fuente de agua primaria presurizada.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende descargar el fluido proporcionado al rotor principal (3) a través del conjunto de entrada (4) en dicha fuente de fluido secundario (6).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende al menos parcialmente reutilizar el fluido descargado por el rotor principal (3) para alimentar la segunda entrada (5b) con el fluido descargado por el rotor principal (3), opcionalmente para alimentar la segunda entrada (5b) con el fluido descargado por el rotor principal (3) en dicha fuente de fluido secundario (6).
El método comprende alinear sustancialmente el conducto Venturi (5) con el árbol de rotación principal (2), en particular, alinear axialmente sustancialmente el conducto Venturi (5) con el árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la segunda entrada (5b) rodea de manera anular al menos una parte de la primera entrada (5a) y/o tiene una forma de tipo embudo.
Alimentar el fluido al conducto Venturi (5) comprende extraer fluido de alrededor, en particular, perimetralmente alrededor, de al menos una porción de la primera entrada (5a).
Alinear sustancialmente el conducto Venturi (5) con el árbol de rotación principal (2) hace que la primera entrada (5a) esté sustancialmente alineada, en particular, para que esté sustancialmente alineada axialmente, al árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, alimentar el fluido al conducto Venturi (5) provoca la alimentación de una salida (5u) del conducto Venturi (5) por medio de, y con fluido procedente de, la primera y la segunda entrada (5a, 5b).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de proporcionar fluido al conjunto de entrada (4) provoca la etapa de hacer rotar un rotor principal (3) alimentando dicho rotor principal (3) centralmente y/o desde la porción central del mismo.
El rotor principal (3) comprende una pluralidad de brazos huecos (3a) dispuestos al menos parcialmente a lo largo de una dirección radial, realizando dicha pluralidad de brazos huecos (3a) una pluralidad de conductos de distribución de fluido, y proporcionar fluido al rotor principal (3) por medio del conjunto de entrada (4) provoca la distribución de fluido desde la porción central del rotor principal (3) a la porción exterior del rotor principal (3) por medio de la pluralidad de brazos huecos (3a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, proporcionar fluido al rotor principal (3) por medio del conjunto de entrada (4) provoca una distribución uniforme de fluido a lo largo de una pluralidad de direcciones a través de dichos brazos huecos (3a), estando asociada cada dirección a al menos uno de dichos brazos huecos (3a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la rotación del rotor principal (3) alrededor de dicho eje de rotación longitudinal (X) provoca una distribución de fluido realizada al menos parcialmente por medio de una fuerza centrífuga ejercida sobre el fluido por la rotación del rotor principal (3), en particular por la rotación de la pluralidad de brazos huecos (3a) del rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, dicha rotación provoca una extracción de fluido desde la porción central del rotor principal (3) a la porción exterior del rotor principal (3) y, opcionalmente, desde dicho conducto Venturi (5).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la distribución de fluido desde la porción central del rotor principal (3) a la porción exterior del rotor principal (3) por medio de la pluralidad de brazos huecos (3a) comprende dirigir el fluido a una dirección predeterminada para provocar la rotación del rotor principal (3) por medio de una fuerza de reacción, siendo dicha dirección predeterminada una dirección sustancialmente inclinada con respecto a una dirección radial y a dicho eje de rotación longitudinal (X) y siendo una dirección a lo largo de la cual está dispuesta cada porción distal (3d) de cada brazo de la pluralidad de brazos huecos (3a), estando dispuesta dicha porción distal fuera de una porción central de cada brazo de la pluralidad de brazos huecos (3a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende aumentar una velocidad (s) de flujo de fluido de salida para el fluido que sale del rotor principal (3) haciendo que el fluido pase a través de una porción distal (3d) que tiene una sección transversal de un primer tamaño, teniendo la porción central una sección transversal de un segundo tamaño, siendo el primer tamaño menor que el segundo tamaño.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende hacer que el fluido salga de al menos una boquilla de salida del rotor principal (3), constituyendo la porción distal de cada brazo hueco (3a) una boquilla de salida.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende hacer que el fluido salga de dicha porción distal (3d) haciendo que el rotor principal (3) rote en una dirección que es opuesta a una dirección hacia atrás a lo largo de la que está alineada la porción distal (3d).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el rotor principal (3) comprende un distribuidor central (7) que comprende una abertura de entrada (7a) y una pluralidad de salidas (7b) conectadas en una conexión estanca a los fluidos, cada una con un brazo respectivo de dicha pluralidad de brazos huecos (3a) y proporcionar fluido al rotor principal (3) provoca la alimentación de la abertura de entrada (7a) del distribuidor central (7) y una redirección del fluido proporcionado al rotor principal (3) desde una dirección axial asociada a la abertura de entrada (7a) a una pluralidad de direcciones sustancialmente radiales asociadas a la pluralidad de salidas (7b), en donde la dirección axial es sustancialmente paralela a la dirección del eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la alimentación de la abertura de entrada (7a) del distribuidor central (7) se proporciona por la salida (5u) del conducto Venturi (5), opcionalmente se proporciona directamente por la salida (5u) del conducto Venturi (5).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende conectar rígidamente el distribuidor central (7) a la pluralidad de brazos huecos (3a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende una etapa de hacer rotar un rotor secundario (10) del conjunto de turbina de fluido (1) alimentando el rotor secundario (10) con fluido procedente del rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende una etapa de descarga del fluido usado para alimentar el rotor secundario (10) en la fuente de fluido secundario (6), y opcionalmente comprende una etapa de descarga del fluido usado para alimentar el rotor secundario (10) directamente en la fuente de fluido secundario (6).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende poner en rotación un árbol de rotación auxiliar (2x) acoplado operativamente a dicho rotor secundario (10).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, poner en rotación el árbol de rotación auxiliar (2x) implica hacer que dicho árbol de rotación auxiliar (2x) rote alrededor de un eje que es paralelo a dicho eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, poner en rotación el árbol de rotación auxiliar (2x) implica hacer que dicho árbol de rotación auxiliar (2x) rote coaxialmente con el árbol de rotación principal (2), siendo dicho árbol de rotación auxiliar (2x) hueco y comprendiendo un orificio pasante configurado para alojar parte del árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende alinear axialmente el orificio pasante con el eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de hacer que un rotor secundario (10) del conjunto de turbina de fluido (1) rote hace que el rotor secundario (10), que es un rotor anular que está situado fuera del rotor principal (3), rote fuera del rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de hacer rotar un rotor secundario (10) del conjunto de turbina de fluido (1) provoca una rotación del rotor secundario (10) en un eje de rotación que está centrado en dicho eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de hacer rotar un rotor secundario (10) del conjunto de turbina de fluido (1) provoca una rotación del rotor secundario (10) en un plano sustancialmente igual en el que está situado el rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de hacer rotar un rotor secundario (10) del conjunto de turbina de fluido (1) provoca una rotación del rotor secundario (10) de manera al menos parcialmente coplanar con el rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de hacer que el rotor secundario (10) rote comprende hacer que el rotor secundario (10) rote libremente desde el rotor principal (3) y/o con respecto al rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de hacer rotar un rotor secundario (10) del conjunto de turbina de fluido (1) alimentando el rotor secundario (10) con fluido procedente del rotor principal (3) es una etapa de hacer rotar un rotor secundario (10) del conjunto de turbina de fluido (1) alimentando el rotor secundario (10) con fluido que fluye desde la pluralidad de brazos huecos (3a) del rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de hacer rotar un rotor secundario (10) del conjunto de turbina de fluido (1) hace que el fluido procedente del rotor principal (3), que fluye opcionalmente desde la pluralidad de brazos huecos (3a) del rotor principal (3), impacte una pluralidad de palas (10b) del rotor secundario (10), definiendo cada pala de la pluralidad de palas (10b) una superficie de impacto para el fluido procedente del rotor principal (3), opcionalmente para el fluido que fluye, en uso, desde la pluralidad de brazos huecos (3a).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el fluido que impacta la pluralidad de palas (10b) impacta contra una superficie de impacto (10s) que define una pared sustancialmente curva que se extiende principalmente en un plano que es sustancialmente ortogonal al plano de rotación del rotor secundario (10) y se desvía a lo largo de una trayectoria sustancialmente curva que se extiende al menos parcialmente radialmente con respecto al eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de hacer rotar un rotor secundario (10) del conjunto de turbina de fluido (1) hace que dicho rotor secundario (10) rote en una dirección que es opuesta a la dirección de rotación del rotor principal (3), debido a una fuerza que el fluido procedente, en uso, desde el rotor principal (3), que fluye opcionalmente, en uso, desde la pluralidad de brazos huecos (3a), provoca en la pluralidad de palas (10b), opcionalmente en la superficie de impacto (10s) de la pluralidad de palas (10b).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de hacer que un rotor secundario (10) del conjunto de turbina de fluido (1) rote implica hacer que dicho rotor secundario (10) rote independientemente y/o libremente del rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende una etapa de transferencia de par desde el árbol de rotación principal (2) y/o desde el rotor principal (3), a un primer generador (20) conectado a su vez al árbol de rotación principal (2) y/o al rotor principal (3).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende una etapa de transferencia de par desde el árbol de rotación auxiliar (2x) y/o desde el rotor secundario (10), a un segundo generador (30) conectado a su vez al árbol de rotación auxiliar (2x) y/o al rotor secundario (10).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, alimentar la primera entrada (5a) con una fuente de fluido primario presurizado hace que el fluido aumente su velocidad al pasar a una porción ahusada de la primera entrada (5a) del conducto Venturi (5), en donde la porción ahusada comprende una sección transversal interior de un tamaño progresivamente reducido cuando se acerca a un extremo de la misma.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de transferencia de par desde el árbol de rotación principal (2) y/o desde el rotor principal (3), a un primer generador (20) conectado a su vez al árbol de rotación principal (2) y/o al rotor principal (3), es una etapa en la que el par se transfiere coaxialmente desde el árbol de rotación principal (2) al primer generador (20).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, la etapa de distribución de fluido desde la porción central del rotor principal (3) a la porción exterior del rotor principal (3) por medio de la pluralidad de brazos huecos (3a) implica distribuir fluido a lo largo de una dirección que está inclinada, en particular inclinada hacia arriba, con respecto al plano en el que rota el rotor principal (3), y/o a lo largo de una dirección que no es ortogonal con respecto a dicho eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende redirigir el fluido que entra en el distribuidor central (7) a través de su abertura de entrada (7a) a la pluralidad de salidas (7b) a través de una superficie de dirección de flujo (7d) del distribuidor central (7), sobresaliendo dicha superficie de dirección de flujo (7d) hacia dentro, opcionalmente centralmente, en la cavidad interior del distribuidor central (7).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, redirigir el fluido que entra en el distribuidor central (7) a través de su abertura de entrada (7a) a la pluralidad de salidas (7b) a través de una superficie de dirección de flujo (7d) comprende redirigir el flujo del fluido que entra en el distribuidor central (7) a lo largo de una trayectoria curva.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, redirigir el fluido que entra en el distribuidor central (7) comprende hacer que dicho fluido fluya al menos parcialmente en contacto sustancial con una superficie abovedada o puntiaguda de la superficie de dirección de flujo (7d).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, redirigir el fluido que entra en el distribuidor central (7) comprende hacer que dicho fluido entre en contacto al menos parcialmente con un punto de vértice de la superficie de dirección de flujo (7d).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, redirigir el fluido que entra en el distribuidor central (7) comprende hacer que dicho fluido fluya al menos parcialmente en contacto sustancial con la superficie de dirección de flujo (7d) que es un sólido de revolución, opcionalmente realizado en un eje de revolución que coincide con el eje de rotación (X) del árbol de rotación principal (2).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, redirigir el fluido que entra en el distribuidor central (7) comprende hacer que dicho fluido entre en contacto al menos parcialmente con una pared de la superficie de dirección de flujo (7d) que tiene una forma que está situada en una línea recta y/o adopta la forma de un cono o cono truncado.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, redirigir el fluido que entra en el distribuidor central (7) comprende hacer que dicho fluido entre en contacto al menos parcialmente con una pared de la superficie de dirección de flujo (7d) que tiene una forma lateral curva.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el método comprende disponer al menos el rotor principal (3) y/o dicho árbol de rotación principal (2) a una altura predeterminada desde un plano inferior sosteniendo al menos dicho rotor principal (3) y/o dicho árbol de rotación principal (2) a una altura predeterminada desde dicho plano inferior.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, disponer al menos el rotor principal (3) y/o el árbol de rotación principal (2) a una altura predeterminada desde dicho plano inferior comprende conectar al menos el rotor principal (3) y/o el árbol de rotación principal (2) a un bastidor de soporte (50), comprendiendo dicho bastidor de soporte (50) al menos una placa de soporte (50p) y al menos un montante (50l) conectado a dicha placa de soporte (50p), opcionalmente, una pluralidad de montantes (50l) conectados a dicha placa de soporte (50p).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, alimentar el fluido al conducto Venturi (5) comprende hacer que dicho fluido fluya a través de al menos uno, preferiblemente una pluralidad de, elementos de accionamiento de fluido (5d) dispuestos aguas abajo de la primera entrada (5a) y/o aguas abajo de la segunda entrada (5b), estando dichos elementos de accionamiento de fluido (5d) configurados para mantener un flujo de fluido laminar y/o no arremolinado, estando los elementos de accionamiento de fluido (5d) dispuestos opcionalmente paralelos al eje de rotación longitudinal (X).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, alimentar el fluido al conducto Venturi (5) comprende hacer que dicho fluido fluya a través de al menos uno, preferiblemente una pluralidad de, elementos de accionamiento de fluido (5d) que se extienden paralelos entre sí y/o tienen al menos un lado que entra en contacto con la pared interior del conducto Venturi (5).
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, alimentar el fluido al conducto Venturi (5) comprende hacer que dicho fluido fluya a través de un elemento de prevención de retorno de flujo (5v), dispuesto sustancialmente en correspondencia a la segunda entrada (5b), opcionalmente, teniendo el elemento de prevención de retorno de flujo (5v) una pluralidad de elementos laminares que definen en general una forma sustancialmente helicoidal o de vórtice.
Planta de central hidroeléctrica
La presente divulgación se refiere además a una central hidroeléctrica, que comprende al menos un depósito de fluido, una tubería forzada conectada al depósito de fluido, una piscina de drenaje para recoger el agua extraída del depósito de fluido a través de la tubería forzada, en donde la central hidroeléctrica comprende un conjunto de turbina de fluido (1) de acuerdo con uno o más de los aspectos descritos en el presente documento.
De acuerdo con un aspecto no limitante adicional, el conjunto formado por el depósito de fluido y la tubería forzada realiza la fuente de fluido primario presurizado y la piscina de drenaje realiza la fuente de fluido secundario.
Figuras
Algunas realizaciones particulares y no limitantes de la turbina de fluido divulgada en este punto se presentan en la siguiente descripción detallada. La descripción detallada hace referencia a las figuras adjuntas, a continuación en el presente documento se proporciona una breve descripción de las mismas.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una turbina de fluido de acuerdo con la presente divulgación. La figura 2 muestra una vista en perspectiva de una turbina de fluido de acuerdo con la presente divulgación, sin una carcasa protectora, para permitir que el lector vea los componentes que están situados en la carcasa protectora.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de parte de la turbina de fluido de acuerdo con la presente divulgación, vista desde una parte inferior de la misma.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva de un conjunto de engranajes de la turbina de fluido, concebido para permitir que el par se transfiera a un dispositivo auxiliar, por ejemplo, un generador eléctrico. La figura 4 muestra además un rotor principal de la turbina y un rotor secundario, que está situado fuera del rotor principal y alimentado en uso por el rotor principal.
La figura 5 muestra una sección parcial en perspectiva de parte de la turbina de fluido de la presente divulgación. La figura 6 muestra una vista en perspectiva de un distribuidor central y de un rotor principal de la turbina de fluido de acuerdo con la presente divulgación.
La figura 7 muestra una vista en perspectiva de un detalle de una porción de extremo de un brazo hueco del rotor principal, que realiza una boquilla para hacer que en uso el fluido impacte una superficie de impacto de una pluralidad de palas que son parte de un rotor adicional que está situado fuera del rotor principal.
La figura 8 muestra una sección parcial en perspectiva del conjunto de entrada, distribuidor central y brazos huecos del rotor principal.
La figura 9 muestra una sección de una realización opcional específica del conjunto de entrada.
La figura 10 muestra una vista en sección de la realización opcional del conjunto de entrada, tomándose la vista en sección en un plano ortogonal a un eje de rotación longitudinal X del dispositivo mostrado en la figura 9. La figura 11 muestra una sección parcial en perspectiva de un distribuidor central del conjunto de turbina de fluido, en una realización en la que dicho distribuidor central está dividido en una primera y una segunda porción conectadas entre sí.
Descripción detallada
En la figura 1, el número de referencia 1 identifica un conjunto de turbina de fluido.
El conjunto de turbina de fluido 1 comprende una carcasa protectora, identificada por el número de referencia 1c, que, en una realización preferida y no limitante, es sustancialmente tubular con sección transversal circular. El conjunto de turbina de fluido 1, como se describirá en más detalle en lo sucesivo en el presente documento, está configurado para estar al menos parcialmente sumergido en un fluido y, por lo tanto, la carcasa protectora 1c está al menos parcialmente sumergida una vez que la turbina está operativa. En una realización preferida, aunque no limitante, el fluido descrito en el presente documento es agua o comprende agua. Sin embargo, se pretende que el fluido pueda comprender un gas, que se sabe que es un fluido sin un volumen propio definido y que es compresible.
El conjunto de turbina de fluido 1 de acuerdo con la presente divulgación comprende al menos un árbol de rotación principal 2, que rota alrededor de un eje de rotación longitudinal X, que en las figuras adjuntas, y en una construcción real, está dispuesto sustancialmente de manera vertical.
El conjunto de turbina de fluido 1 comprende además un rotor principal 3; el rotor principal 3 comprende una porción central y una porción exterior, y está instalado en el árbol de rotación principal 2 de tal manera que se ponga el árbol de rotación principal 2 en rotación con el rotor principal 3. En particular, se observa que el rotor principal 3 está fijado en el árbol de rotación principal 2 de tal manera que rote sólidamente con el mismo. La porción exterior del rotor principal 3 circunscribe un diámetro que es significativamente mayor que el diámetro que circunscribe la porción central del rotor principal 3. Preferiblemente, el rotor principal 3 rota en un plano que es sustancialmente horizontal.
La turbina de fluido 1 divulgada en el presente documento se puede configurar para que radique en un tanque de fuente de fluido secundario y, para este fin, puede estar provista de una pluralidad de montantes de soporte 50l. Los montantes 50l, en una realización preferida y no limitante, son cuatro y están dispuestos a una distancia predeterminada del eje de rotación longitudinal para proporcionar una estabilidad adecuada para el conjunto de turbina de fluido 1.
En una realización, que es la realización mostrada en las figuras adjuntas, el conjunto de turbina de fluido 1 comprende además un bastidor de soporte 50 configurado para sostener el rotor principal 3 a una altura predeterminada desde un plano inferior en el que el conjunto de turbina de fluido 1 está configurado para permanecer. En una realización, el bastidor de soporte 50 comprende:
- al menos una placa de soporte 50p,
- al menos un montante 50l, preferiblemente una pluralidad de montantes 50l.
La placa de soporte 50p sostiene al menos el rotor principal 3 y está dispuesta en un plano sustancialmente paralelo, opcionalmente coincidiendo, con el plano en el que rota el rotor principal 3. El al menos un montante 50l está fijado rígidamente sobre la placa de soporte 50p. En la realización mostrada en las figuras adjuntas, hay cuatro montantes que soportan el rotor principal 3; de manera evidente, el número de montantes no deberá considerarse limitante.
Un elemento técnico particular del conjunto de turbina de fluido de acuerdo con la presente divulgación reside en un conjunto de entrada 4 para fluido, estando dicho conjunto de entrada 4 configurado para conducir fluido al rotor principal 3. El conjunto de entrada 4 está contenido en la carcasa protectora, al menos parcialmente.
Dicho conjunto de entrada 4 comprende un conducto Venturi 5 que a su vez comprende:
- una primera entrada 5a configurada para conectarse a, y para ser alimentada en uso con, una fuente de fluido primario presurizado, y
- una segunda entrada 5b configurada para sumergirse en, y para arrastrar fluido desde, una fuente de fluido secundario 6 al rotor 3 bajo el efecto de arrastre provocado por el fluido que fluye en dicha primera entrada 5a.
En particular, la fuente de agua primaria presurizada puede ser una fuente de agua presurizada. En una realización, la fuente de agua presurizada puede comprender un depósito de agua dispuesto a una altitud superior a la altitud a la que está dispuesto el conjunto de turbina de fluido, y/o puede comprender una tubería forzada donde, en uso, el agua procedente de un depósito se hace fluir hacia el conjunto de entrada.
La fuente de fluido secundario puede ser, en particular, una fuente de agua secundaria, una piscina de drenaje de una central hidroeléctrica. Por lo tanto, tal piscina de drenaje se alimenta de manera evidente, aunque indirectamente, por la tubería forzada. En una realización, por tanto, la segunda entrada 5b está configurada para ser alimentada por agua descargada desde al menos el rotor principal 3, y el rotor principal 3 está configurado para descargar el fluido, opcionalmente agua, en dicha fuente de fluido secundario 6.
Por lo tanto, está claro que la presente divulgación se refiere además a una central hidroeléctrica, que comprende al menos un depósito de fluido, una tubería forzada conectada al depósito de fluido, una piscina de drenaje para recoger el agua extraída del depósito de fluido a través de la tubería forzada, en donde la central hidroeléctrica comprende un conjunto de turbina de fluido 1. El conjunto formado por el depósito de fluido y la tubería forzada realiza la fuente de fluido primario presurizado y la piscina de drenaje realiza la fuente de fluido secundario 6. El depósito de fluido es un depósito de agua natural o artificial (si el caso se puede proporcionar o definir al menos parcialmente por medio de una barrera) y el depósito de fluido está dispuesto a una altitud superior a la altitud a la que está dispuesto sustancialmente el conjunto de turbina. Preferiblemente, la turbina está dispuesta sustancialmente a la altura de la piscina de drenaje.
Se observa que las figuras adjuntas a la presente descripción se refieren a una realización en donde, además del rotor principal 3 también está presente un rotor secundario 10. Se observa que la presencia de este rotor secundario 10 no es obligatoria para los fines de la presente divulgación. Por tanto, aunque la siguiente porción de la descripción se referirá a una realización específica de la invención que tiene el rotor secundario 10, dicho elemento técnico no se deberá considerar una característica esencial de la invención. Preferiblemente, el rotor secundario 10 está configurado para rotar en un plano que es sustancialmente horizontal. Por lo tanto, el rotor principal 3 y el rotor secundario 10 rotan en planos paralelos o incluso en un mismo plano.
El conjunto de entrada 4 alimenta el rotor secundario 10 indirectamente: como será más claro al leer la siguiente parte de la descripción, el rotor secundario 10 se alimenta por el fluido proporcionado por, y que sale de, el rotor principal 3. Por lo tanto, el método de accionamiento divulgado en el presente documento comprende una etapa de hacer que un rotor secundario 10 de la turbina de fluido 1 rote alimentando el rotor secundario 10 con fluido procedente del rotor principal 3.
Por tanto, en términos generales, un método de accionamiento de un conjunto de turbina de fluido 1 comprende: - una etapa de fabricación de un rotor principal 3 que comprende una porción central y una porción exterior, estando el rotor principal 3 instalado en un árbol de rotación 2 que rota alrededor de un eje de rotación longitudinal X, de tal manera que se ponga el árbol de rotación principal 2 en rotación con el rotor principal 3, rotar proporcionando fluido al rotor principal 3 desde un conjunto de entrada 4 para fluido;
- una etapa de proporcionar fluido al conjunto de entrada 4, de tal manera que el conjunto de entrada 4 conduce, en uso, fluido al rotor principal 3, comprendiendo la etapa de proporcionar fluido alimentar el fluido a un conducto Venturi 5 del conjunto de entrada 4 alimentando una primera entrada 5a con una fuente de fluido presurizado, y alimentando una segunda entrada 5b con fluido arrastrado desde una fuente de fluido secundario 6 en tal de manera que el fluido arrastrado desde la fuente de fluido secundario 6 por la segunda entrada 5b se puede conducido al rotor 3 bajo el efecto de arrastre provocado por el fluido que fluye en dicha primera entrada 5a.
De manera coherente con los párrafos anteriores, alimentar la primera entrada 5a con una fuente de fluido presurizado puede comprender, en particular, alimentar la primera entrada 5a con una fuente de agua presurizada y, en más detalle, puede comprender alimentar la primera entrada 5a con agua procedente de un depósito de agua dispuesto a una altitud superior a la altitud a la que está instalado el conjunto de turbina de fluido, y/o comprende alimentar agua a la primera entrada 5a con una tubería forzada donde, en uso, se hace fluir el agua procedente de un depósito.
Asimismo, alimentar la segunda entrada 5b con fluido arrastrado desde una fuente de fluido secundario 6 comprende alimentar la segunda entrada 5b con agua arrastrada desde una fuente de agua secundaria 6 que, en una realización, puede ser una piscina de drenaje de una central hidroeléctrica.
Se puede observar además que, en uso, el conjunto de turbina de fluido 1 descrito en el presente documento se puede configurar para descargar el fluido que ha alimentado el rotor principal 3 en la fuente de fluido secundario. En particular, el conjunto de turbina de fluido 1 se puede configurar para descargar el agua que ha alimentado el rotor principal 3 en la fuente de agua secundaria. Por tanto, el conjunto de turbina de fluido 1 descrito en el presente documento se puede configurar ventajosamente para reutilizar al menos parcialmente el fluido descargado, en particular, el agua descargada, para alimentar el conducto Venturi 5 en la segunda entrada 5b. Esto implica que el método de accionamiento del conjunto de turbina de fluido 1, en particular, de accionamiento del conjunto de turbina hidráulica 1, comprende reutilizar un fluido descargado, en particular, un agua descargada, usada para alimentar el rotor principal 3, para alimentar el conducto Venturi 5 en la segunda entrada 5b.
En una realización, el método mencionado anteriormente comprende una etapa de descargar el fluido (en particular, el agua) usado para poner el rotor principal 3 en rotación a la fuente de fluido secundario 6, y comprende reutilizar al menos parte del agua descargada del rotor principal 3 para alimentar la segunda entrada 5b.
Por lo tanto, está claro que la primera entrada 5a está configurada para ser alimentada por un depósito de agua, en particular por un depósito de agua dispuesto a una altitud superior a la altitud a la que está dispuesto el conjunto de turbina de fluido, y/o está configurado para ser alimentado por una tubería forzada donde, en uso, el agua procedente de un depósito se hace fluir a la primera entrada 5a y que la segunda entrada 5b está configurada para ser alimentada por una piscina de drenaje, en particular por una piscina de drenaje de una planta hidroeléctrica.
La reutilización de parte del agua usada para poner en rotación el rotor principal 3 ayuda a ahorrar agua y, por lo tanto, hace que la operación de la presente turbina sea más ecológica.
El solicitante ha concebido una forma particular de accionamiento para el conjunto de turbina de fluido 1 por medio de un conducto Venturi 5 que, en uso, está sustancialmente sumergido. El conducto Venturi 5 está configurado de tal manera que se alimenta únicamente por medio de fluido, sin arrastrar aire no deseado. Esto significa que la segunda entrada 5b está situada por debajo de un nivel de fluido de la fuente secundaria 6 y/o esto significa que, en uso, la segunda entrada arrastra únicamente fluido desde dicha fuente de fluido secundario 6.
En cualquier caso, incluso si la primera entrada 5a es alimentada por una fuente de fluido primario presurizado y, por lo tanto, existe menos riesgo de que dicha primera entrada 5a arrastre aire no deseado, es preferible que esta primera entrada 5a únicamente arrastre fluido desde la fuente de fluido primario presurizado. Esto puede significar que también la primera entrada 5a está situada por debajo del nivel de fluido de la fuente de fluido primario presurizado. Esto puede significar además que todo el conjunto de entrada 4 puede estar situado por debajo del nivel de fluido de la fuente de fluido secundario 6.
El solicitante ha descubierto que tal configuración ayuda a lograr un alto nivel de eficiencia para la turbina de fluido divulgada en el presente documento.
El tanque de fuente de fluido secundario constituye una fuente de fluido secundario 6 para el conjunto de turbina de fluido 1, y tal fuente de fluido secundario está configurada para alimentar fluido a la segunda entrada 5b del conducto Venturi 5 haciendo que el fluido alcance dicha segunda entrada 5b. Por lo tanto, el accionamiento del conjunto de turbina divulgado en el presente documento comprende además una etapa de proporcionar fluido en o a la fuente de fluido secundario 6, y, en particular, puede comprender llenar o mantener llena la fuente de fluido secundario 6 con fluido de tal manera que el fluido contenido en la fuente de fluido secundario 6 alcanza al menos la segunda entrada 5b y, preferiblemente también el nivel de la primera entrada 5a.
Aunque esta característica específica no debe considerarse obligatoria, como se puede observar a partir de las figuras adjuntas, el conducto Venturi 5 está sustancialmente alineado, en particular, alineada axialmente, con el árbol de rotación principal 2. En más detalle, la primera entrada 5a está sustancialmente alineada, en particular, alineada axialmente, con el árbol de rotación principal 2. Esto permite reducir las caídas de presión cuando se alimenta el rotor principal 3 con fluido.
La segunda entrada 5b rodea anularmente al menos una parte de la primera entrada 5a y/o tiene una forma de tipo embudo; la forma de tipo embudo está configurada para extraer fluido de alrededor, en particular, perimetralmente alrededor, de al menos una porción de la primera entrada 5a. Esto permite tener una extracción uniforme de fluido de toda la superficie que rodea la parte del conducto que realiza la primera entrada 5a. Una rejilla puede estar presente en la segunda entrada 5b para evitar que, en uso, las partes sólidas puedan ser absorbidas por el conducto Venturi 5 y queden atascadas en el mismo o en el rotor principal 3.
El conducto Venturi 5 comprende una salida 5u alimentada en uso por la primera y la segunda entrada 5a, 5b. En uso, sustancialmente, la salida 5u recibe el fluido de la fuente de fluido presurizado que alimenta la primera entrada 5a y también recibe el fluido que se extrae de la segunda entrada 5b debido al efecto Venturi.
En uso, por tanto, cuando se opera el conjunto de turbina de fluido 1, alimentar el fluido al conducto Venturi 5 provoca una extracción de fluido de alrededor, en particular, perimetralmente alrededor, de al menos una porción de la primera entrada 5a, y tal alimentación del fluido al conducto Venturi 5 provoca la alimentación de la salida 5u del conducto Venturi 5 por medio de, y con fluido procedente de, la primera y la segunda entrada 5a, 5b.
En una realización, la primera entrada 5a del conducto Venturi 5 comprende una porción ahusada que comprende una sección transversal interior de un tamaño progresivamente reducido cuando se acerca a un extremo del mismo. Alimentar la primera entrada 5a con una fuente de fluido presurizado hace que el fluido aumente su velocidad (mientras reduce su presión) al pasar a la porción ahusada de la primera entrada 5a del conducto Venturi 5.
El solicitante notó que el efecto de tal conducto Venturi 5 aumenta significativamente la eficiencia de cualquier turbina, incluso si es del tipo de un único rotor, y en particular aumenta la eficiencia de una turbina de rotor simple o doble alimentada centralmente, especialmente cuando la turbina es una turbina de reacción.
Volviendo a la divulgación del rotor principal 3, se puede observar que este último es un rotor alimentado centralmente, y esto significa que el conjunto de entrada 4 está configurado para alimentar fluido al rotor principal 3 desde la porción central del mismo. El rotor principal 3 distribuye por lo tanto fluido a su porción externa y esto se debe a una combinación de efectos: la presión procedente de la fuente de fluido presurizado y/o de la fuente de fluido auxiliar 6, y el efecto de arrastre que la rotación del rotor principal 3 provoca en el fluido presente en el mismo, que, como quedará más claro a partir de la siguiente parte de la descripción, extrae fluido de la porción central del rotor principal 3 y lo conduce a salir de una pluralidad de boquillas dispuestas en un extremo perimetral de la pluralidad de brazos huecos 3a del rotor principal 3.
Para lograr el efecto técnico mencionado anteriormente, el rotor principal 3 comprende una pluralidad de brazos huecos 3a dispuestos al menos parcialmente a lo largo de una dirección radial. La dirección radial se considera con respecto al eje de rotación longitudinal X. La pluralidad de brazos huecos 3a realiza una pluralidad de conductos de distribución de fluido configurados para permitir, en uso, la distribución de fluido desde la porción central del rotor principal 3 a la porción exterior del rotor principal 3.
En otras palabras, en uso, la etapa de proporcionar el fluido al conjunto de entrada 4 provoca la etapa de hacer que el rotor principal 3 rote alimentando dicho rotor principal 3 desde la porción central del mismo.
Como el rotor principal 3 comprende una pluralidad de brazos huecos 3a dispuestos al menos parcialmente a lo largo de una dirección radial, realizando dicha pluralidad de brazos huecos 3a una pluralidad de conductos de distribución de fluido, el suministro de fluido al rotor principal 3 por medio del conjunto de entrada 4, y, en particular, a través del conducto Venturi 5, provoca la distribución del fluido desde la porción central del rotor principal 3 a la porción exterior del rotor principal 3 por medio de la pluralidad de brazos huecos 3a, y esta distribución se realiza al menos parcialmente por medio de una fuerza centrífuga ejercida sobre el fluido por la rotación del rotor principal 3, en particular por la rotación de la pluralidad de brazos huecos 3a del rotor principal 3. Esta rotación provoca, por lo tanto, una extracción de fluido desde la porción central del rotor principal 3 a la porción exterior del rotor principal 3 y, por lo tanto, también desde el conducto Venturi 5. Tal extracción provoca una depresión al menos en la segunda entrada 5b suficiente para ganar la diferencia de altura desde la segunda entrada 5b (o, por tanto, desde el nivel de fluido de la fuente de fluido secundario 6) hasta la altura del rotor principal.
Como se muestra claramente en las figuras adjuntas, cada brazo de la pluralidad de brazos huecos 3a comprende una porción central y una porción distal 3d posicionada sustancialmente en la porción exterior del rotor principal 3. La porción distal está dispuesta en una dirección sustancialmente inclinada con respecto a una dirección radial y al eje de rotación longitudinal X, estando configurada para dirigir, en uso, el fluido en una dirección predeterminada para provocar la rotación del rotor principal 3 por medio de una fuerza de reacción.
Preferiblemente, aunque en una extensión no limitante, la pluralidad de brazos huecos 3a están configurados para distribuir el fluido uniformemente a lo largo de una pluralidad de direcciones, estando asociada cada dirección a al menos uno de dichos brazos huecos 3a. Cada dirección de la pluralidad de direcciones está sustancialmente inclinada con respecto a la dirección a lo largo de la cual está situado el eje de rotación principal.
Esto significa que cada brazo de tal pluralidad de brazos huecos 3a está provisto de una misma sección transversal, opcionalmente, del mismo diámetro, de tal manera que dicho diámetro permita un caudal másico que sea equivalente para cada brazo de la pluralidad de brazos huecos 3a. Se observa que los brazos huecos 3a están igualmente distribuidos a lo largo de los 360° del plano cenital del rotor principal 3. El solicitante observa que el uso de la expresión "estar asociado a al menos uno de dichos brazos huecos 3a" significa que, en al menos una realización, el rotor principal 3 puede tener una pluralidad de brazos huecos superpuestos, por ejemplo, una pluralidad de parejas de brazos huecos superpuestos 3a, en donde cada pareja comprende dos brazos huecos que están configurados para distribuir fluido a lo largo de una dirección sustancialmente igual.
Por lo tanto, en una realización, la dirección sustancialmente inclinada con respecto a una dirección radial que tiene cada porción distal 3d, está dispuesta sustancialmente en un plano de rotación del rotor principal 3 y la porción distal 3d está orientada sustancialmente hacia atrás con respecto a una dirección de rotación del rotor principal 3.
Como se observará por las figuras adjuntas, en una realización preferida y no limitante, la porción distal 3d tiene una sección transversal de un primer tamaño y la porción central tiene una sección transversal de un segundo tamaño, siendo el primer tamaño menor que el segundo tamaño. El propósito de la reducción de la sección transversal es permitir aumentar la velocidad (s) de flujo de fluido de salida para el fluido que sale del rotor principal 3. Esta reducción de la sección transversal coopera por lo tanto con la fuerza centrífuga de la rotación del rotor principal 3 para acelerar el flujo de fluido que sale de cada uno de los brazos huecos 3a.
Cabe señalar que, preferiblemente, cada uno de los brazos huecos 3a tiene una sección transversal circular y, por lo tanto, el primer tamaño puede ser realmente un primer diámetro y el segundo tamaño puede ser realmente un segundo diámetro. Por lo tanto, el uso de un conducto circular para realizar los brazos huecos 3a no es obligatorio y la forma representada de los brazos huecos 3a no debe considerarse como limitante.
El rotor principal 3 comprende un distribuidor central 7 que comprende una abertura de entrada 7a y una pluralidad de salidas 7b conectadas en una conexión estanca a los fluidos, cada una con un brazo respectivo de dicha pluralidad de brazos huecos 3a. En detalle, la abertura de entrada 7a está dispuesta en una porción inferior del distribuidor central 7 y la pluralidad de salidas 7b está dispuesta a una altura mayor que la altura a la que, en uso, está situada la abertura de entrada 7a; la pluralidad de salidas 7b está dispuesta radialmente en una pared lateral del distribuidor central.
En uso, por lo tanto, cuando se proporciona fluido al rotor principal 3, hay una alimentación de la abertura de entrada 7a del distribuidor central 7 y una redirección del fluido proporcionado al rotor principal 3 desde una dirección axial asociada a la abertura de entrada 7a a una pluralidad de direcciones sustancialmente radiales asociadas a la pluralidad de salidas 7b; la dirección axial es sustancialmente paralela a la dirección del eje de rotación longitudinal X.
Aunque esta característica no debe considerarse como limitante, la forma de las salidas 7b coincide con la forma de la cavidad de los brazos huecos 3a. En las figuras adjuntas, dado que los brazos huecos 3a tienen una sección transversal circular, también la forma de las salidas 7b tiene una sección transversal circular.
En una realización preferida, no limitante, el distribuidor central 7 está cerrado hacia arriba y está provisto de una superficie de dirección de flujo 7d que sobresale hacia dentro en la cavidad interior 7c del distribuidor central 7. Esta superficie de dirección de flujo, cuando se corta en cualquier plano paralelo al eje de rotación longitudinal X tiene la porción más sobresaliente sustancialmente alineada con el eje de rotación longitudinal X, y si se corta en un plano que está situado en el eje de rotación longitudinal X subraya un perfil en forma de cúspide centrado en el eje de rotación longitudinal X. En una realización, la forma asumida por la sección de la superficie de dirección de flujo 7d puede ser sustancialmente de tipo gaussiano. Resulta que - debido a la presencia de la superficie de dirección de flujo 7d - la cavidad interior del distribuidor central 7 adopta una forma sustancialmente anular.
Por lo tanto, en uso, cuando el fluido procedente de la salida 5u del conducto Venturi 5 impacta la superficie de dirección de flujo 7d, impacta centralmente una pared de perfil sustancialmente puntiaguda que dirige el fluido a lo largo de un perfil curvo hacia las salidas 7b del distribuidor central 7. De nuevo, esto ayuda a reducir las caídas de presión y velocidad del fluido y, por lo tanto, ayuda a obtener una alta eficiencia energética del conjunto de turbina de fluido 1.
La superficie de dirección de flujo 7d puede ser una superficie abovedada o puntiaguda; la superficie de dirección de flujo 7d tiene un punto de vértice inferior que está centrado en el eje de rotación X. La superficie de dirección de flujo 7d es sustancialmente la superficie de un sólido de revolución, realizado por medio de una revolución a lo largo de un eje que coincide con el eje de rotación X.
En una realización, no mostrada en las figuras adjuntas, la superficie de dirección de flujo 7d tiene una forma lateral que está situada en una línea recta y, por lo tanto, adopta la forma de un cono o cono truncado. En otra realización, que se muestra en las figuras adjuntas, la superficie de dirección de flujo 7d tiene una forma lateral que es curva, en particular, que se extiende principalmente sin puntos no diferenciables. Las figuras adjuntas muestran el sólido de revolución que tiene secciones transversales que se reducen progresivamente mientras se mueve a lo largo del eje de rotación X desde una altura más alta a una altura más baja. La derivada de la curva definida por la superficie lateral disminuye en valor absoluto mientras se mueve desde las porciones con mayor sección transversal a la porción con menor sección transversal. En particular, la sección transversal mencionada anteriormente es la sección transversal definida por la pared exterior perimetral de la superficie de dirección de flujo 7d.
Como se muestra en las figuras adjuntas, la abertura de entrada 7a del distribuidor central 7 está conectada a la salida 5u del conducto Venturi 5 y, de acuerdo con la realización específica mostrada en las figuras adjuntas, está directamente conectada a la salida 5u del conducto Venturi 5.
En una realización, el distribuidor central 7 se puede realizar como una única pieza, o elemento integral. En otra realización, mostrada en las figuras adjuntas, el distribuidor central 7 se realiza en dos piezas:
- una primera porción 7', que lleva la superficie de dirección de flujo 7d, y
- una segunda porción 7", que lleva las paredes laterales que alojan la abertura de entrada 7a y la pluralidad de salidas 7b.
En la realización de las figuras adjuntas, la primera porción 7' está dispuesta sustancialmente en la parte superior del distribuidor central 7 y, por lo tanto, realiza una porción de cierre superior del distribuidor central.
Se observa además que la primera porción está conectada de manera extraíble a la segunda porción por medio de una pluralidad de elementos de conexión (no mostrados en las figuras adjuntas). Esos elementos de conexión pueden comprender tornillos. Para este fin, la primera porción 7' comprende una porción de reborde 7f configurada para permitir la conexión con la segunda porción 7". La porción con reborde 7f está provista de una pluralidad de orificios 7w dispuestos a una distancia predeterminada uno con respecto al otro, y los orificios de la porción con reborde 7f están dispuestos de tal manera que coincidan con los orificios 7w' dispuestos en una porción de acoplamiento 7y de la segunda porción. La porción de acoplamiento de la segunda porción es sustancialmente plana. Los orificios 7w de la primera porción 7' y de la segunda porción 7" tienen ejes respectivos que son paralelos al eje de rotación longitudinal X.
En su parte superior, la primera porción 7' comprende un rebaje anular 7r, alineado axialmente en el eje de rotación X, que está limitado, en su parte inferior, por una pared de soporte dispuesta en un plano sustancialmente ortogonal al eje de rotación X.
La pared de soporte está provista de una pluralidad de orificios configurados para coincidir con los orificios de una placa inferior 2m o reborde del árbol de rotación principal 2. La placa inferior 2m o reborde se extiende en un plano que es sustancialmente ortogonal a la dirección definida por el eje de rotación X. La placa inferior 2m o reborde está provista de una pared inferior sustancialmente plana que se extiende en un plano que es sustancialmente ortogonal a la dirección definida por el eje de rotación X.
Los orificios de la placa inferior 2m y de la pared de soporte están alineados axialmente con el eje de rotación X, y preferiblemente están igualmente espaciados a lo largo de todo el desarrollo acimutal de la pared de soporte.
Una vez que el árbol de rotación principal 2 se ensambla en la primera porción 7', la pared inferior de la placa inferior 2m o reborde entra en contacto con la pared de soporte del rebaje 7r y los elementos de conexión, en particular, se introducen tornillos o pernos en los orificios de la placa inferior 2m para pasar por los mismos y alcanzar, e introducirse parcialmente en, los orificios presentes en la pared de soporte.
Preferiblemente, aunque en una extensión no limitante, los orificios mencionados anteriormente están provistos de una sección transversal circular. Esta forma específica no debe concebirse como limitante.
El distribuidor central 7 está conectado rígidamente con la pluralidad de brazos huecos 3a; esta conexión rígida permite realizar una estructura de rotor principal 3 muy sólida.
En una realización preferida y no limitante, la estructura del rotor principal 3, y, en particular, del distribuidor central 7 y de los brazos huecos 3a se realiza, en particular, se realiza completamente, en metal. Esto permite tener una resistencia apropiada para soportar las fuerzas relevantes que desarrolla el conjunto de turbina de fluido 1 de la presente divulgación en uso.
Como ya se anticipó en la parte anterior de la descripción, una realización particular y no limitante del conjunto de turbina de fluido 1 de la presente divulgación comprende además un rotor secundario identificado por el número de referencia 10 y que está configurado para ser alimentado por el fluido procedente de, y en particular pulverizado por, el rotor principal 3. El conjunto de turbina de fluido 1 comprende además un árbol de rotación auxiliar 2x que está acoplado operativamente al rotor secundario 10 y se pone en rotación, en particular sólidamente, por medio de este último rotor secundario 10.
En una configuración específica y no limitante, el rotor principal 3 está configurado para descargar fluido a la fuente de fluido secundario 6 a través del rotor secundario. Esto implica que es en realidad el rotor secundario 10 el que, eventualmente, descarga el fluido usado para su rotación a la fuente de fluido secundario. Por lo tanto, está claro que el método descrito en el presente documento comprende descargar el fluido usado para poner el rotor secundario 10 en rotación en la fuente de fluido secundario 6.
Como se muestra claramente, por ejemplo, en la figura 5, el árbol de rotación auxiliar 2x es coaxial con el árbol de rotación principal y es hueco. En detalle, el árbol de rotación auxiliar 2x comprende un orificio pasante, alineado axialmente con la dirección de extensión principal 2x del árbol de rotación auxiliar, que está configurado para alojar parte del árbol de rotación principal 2. El orificio pasante está alineado axialmente con el eje de rotación longitudinal X.
En uso, puede haber una rotación del árbol de rotación principal 2 con respecto al árbol de rotación auxiliar 2x, que puede rotar libremente con respecto al primero.
Como se muestra en las figuras adjuntas, en una realización, este rotor secundario 10 es anular y se está situado fuera del rotor principal 3. Los dos rotores 3, 10 rotan sustancialmente de manera coplanaria alrededor de un mismo eje que corresponde al eje de rotación longitudinal X del rotor principal 3. Esto significa que el rotor secundario 10 está centrado en dicho eje de rotación longitudinal X. Cuando se alimenta fluido al rotor principal 3, el fluido que sale de la porción distal 3d de cada uno de los brazos huecos 3a se dirige al rotor secundario 10 y lo obliga a rotar.
Por lo tanto, está claro que una realización específica y no limitante del método de accionamiento descrito anteriormente comprende además poner en rotación un árbol de rotación auxiliar 2x de la turbina, en donde el árbol de rotación auxiliar 2x está acoplado operativamente y, en particular, conectado directamente, a dicho rotor secundario 10. Poner en rotación el árbol de rotación auxiliar 2x implica hacer que el árbol de rotación auxiliar 2x rote alrededor de un eje que es paralelo a dicho eje de rotación longitudinal X.
Esto hace que el rotor secundario 10, que es un rotor anular que está situado fuera del rotor principal 3, rote fuera del rotor principal 3. Más precisamente, la etapa de hacer rotar el rotor secundario 10 de la turbina de fluido 1 provoca una rotación del rotor secundario 10 en un eje de rotación que está centrado en el eje de rotación longitudinal X y, en la realización específica mostrada en las figuras adjuntas, provoca una rotación del rotor secundario 10 en un plano sustancialmente igual en el que está situado el rotor principal 3. Aunque esto no debe considerarse de manera limitante, la etapa de hacer rotar un rotor secundario 10 de la turbina de fluido 1 provoca una rotación del rotor secundario 10 al menos parcialmente coplanar con el rotor principal 3.
El rotor secundario 10 comprende una pluralidad de palas 10b que definen, cada una, una superficie de impacto 10s para el fluido procedente, en uso, desde el rotor principal 3 y, en particular, para el fluido que fluye, en uso, de la pluralidad de brazos huecos 3a. Esto significa que, en uso, cuando se hace rotar el rotor secundario 10 por medio del fluido procedente del rotor principal 3, este fluido impacta las palas 10b del rotor secundario 10 impactando la superficie de impacto y, por lo tanto, se redirige posteriormente desde allí.
Aunque la superficie de impacto 10s puede asumir varias formas, en una realización preferida y no limitante, la superficie de impacto 10s define una pared sustancialmente curva que se extiende principalmente en un plano que es sustancialmente ortogonal al plano de rotación del rotor secundario 10 y está configurada para desviar un flujo de fluido a lo largo de una trayectoria sustancialmente curva que se extiende al menos parcialmente radialmente con respecto al eje de rotación longitudinal X. Esto no se deberá considerar como limitante, ya que, en otra realización (no mostrada en las figuras adjuntas), la superficie de impacto 10s puede adoptar una forma sustancialmente plana. Una porción exterior 10p de cada una de las palas está dispuesta sustancialmente ortogonalmente con respecto a la superficie de impacto 10s.
En uso, por tanto, cuando el rotor secundario 10 de la turbina de fluido 1 se pone en rotación por el fluido que fluye desde la pluralidad de brazos huecos 3a del rotor principal 3, este fluido impacta la pluralidad de palas 10b del rotor secundario 10, de tal manera que cada pala de la pluralidad de palas 10b define una superficie de impacto para el fluido procedente del rotor principal 3, en particular para el fluido que fluye, en uso, de la pluralidad de brazos huecos 3a. Más precisamente, el fluido que impacta la pluralidad de palas 10b impacta a una superficie de impacto 10s que define una pared sustancialmente curva que se extiende principalmente en un plano que es sustancialmente ortogonal al plano de rotación del rotor secundario 10 y se desvía a lo largo de una trayectoria sustancialmente curva que se extiende al menos parcialmente radialmente con respecto al eje de rotación longitudinal X.
Debido a la fuerza de reacción que se crea en la superficie de impacto 10s de cada una de las palas, por lo tanto, está claro que la etapa de hacer rotar un rotor secundario 10 de la turbina de fluido 1 hace que dicho rotor secundario 10 rote en una dirección que es opuesta a la dirección de rotación del rotor principal 3. Por lo tanto, está claro que el rotor secundario 10 está configurado para rotar en una dirección que es opuesta a la dirección de rotación del rotor principal 3.
Las figuras adjuntas, y en particular al menos la figura 3 y la figura 5, muestran una realización particular del rotor secundario 10 provisto de un primer disco de soporte 10f y de un segundo disco de soporte 10f; el propósito de esos dos primeros y segundos discos de soporte 10f es conectar entre sí las varias palas 10b del rotor secundario 10 de tal manera que adopten una respectiva distancia y/o posición fija específica. Se observa en el presente documento que la presencia de dos discos de soporte 10f no se considerará obligatoria. De hecho, al menos un disco de soporte 10f puede ser suficiente para lograr el efecto técnico de hacer que las diversas palas 10b se vinculen entre sí para asumir una respectiva distancia y/o posición fija específica. En este último caso, el único disco de soporte 10f puede estar dispuesto en la parte superior del rotor secundario 10, es decir, por encima de las palas 10b, o en la parte inferior del rotor secundario 10, es decir, por debajo de las palas 10b.
Las figuras 9 and 10 muestran una realización particular del conducto Venturi 5. Esta realización particular está concebida con el propósito de aumentar la estabilidad del flujo de fluido aguas abajo de la primera entrada 5a y la segunda entrada 5b. De hecho, el solicitante observó que, debido a la rotación del rotor principal 3 y del distribuidor central 7, esta rotación puede hacer que el flujo de fluido hacia el conducto Venturi 5 adopte un vórtice o una trayectoria helicoidal que, a su vez, puede causar una reducción de eficiencia energética. Para este fin, el solicitante concibió al menos una realización del conducto Venturi 5 que comprende al menos uno, preferiblemente una pluralidad de, elementos de accionamiento de fluido 5d dispuestos aguas abajo de la primera entrada 5a y/o aguas abajo de la segunda entrada 5b. Los elementos de accionamiento de fluido 5d están configurados para mantener un flujo de fluido laminar y/o no arremolinado.
En la configuración específica divulgada en las figuras 9 y 10, los elementos de conducción de fluido 5d se extienden paralelos entre sí y/o tienen al menos un lado que entra en contacto con la pared interior del conducto Venturi 5. Esta configuración no debe considerarse como limitante, ya que otras configuraciones para los elementos de accionamiento de fluido 5d pueden ser útiles para evitar la trayectoria de remolino o vórtice o helicoidal mencionada anteriormente y, por lo tanto, pueden ser útiles para mantener el flujo laminar.
Específicamente, en otra realización mostrada en las figuras 10 y 11, los elementos de accionamiento de fluido 5d se desarrollan radialmente desde una pared interior del conducto Venturi 5, y los elementos de accionamiento de fluido 5d tienen una extensión de desarrollo principal paralela al eje de rotación longitudinal X. Se considera con lo mismo que los elementos de accionamiento de fluido 5d únicamente pueden tener un desarrollo radial desde la pared interior del conducto Venturi 5 sin ser sustancialmente paralelos al eje de rotación longitudinal X.
Se observa además que la realización de las figuras 10 y 11 muestra además la presencia de un elemento de prevención de retorno de flujo 5v en el conducto Venturi 5. Este elemento de prevención de retorno de flujo 5v puede estar presente con los elementos de accionamiento de fluido 5d, o puede ser parte de otra realización del conducto Venturi 5 que no tiene elementos de accionamiento de fluido 5d dispuestos en el mismo.
En detalle, el elemento de prevención de retorno de flujo 5v está dispuesto sustancialmente en correspondencia con la segunda entrada 5b y comprende preferiblemente una pluralidad de elementos laminares que definen en general una forma sustancialmente helicoidal o de vórtice. Esta forma contrasta con el flujo inverso del fluido en caso de bajas velocidades de rotación para el rotor principal 3 y que se puede originar por la disposición sustancialmente vertical del conducto Venturi. El elemento de prevención de retorno de flujo 5v sobresale sustancialmente hacia fuera de la segunda entrada 5b.
El rotor secundario 10 está instalado, en particular está fijado, en un reborde 35, que está configurado para soportar el rotor secundario 10. Este reborde 35 tiene forma de anillo y está centrado en el eje de rotación longitudinal X. El reborde 35 rota sólidamente con el rotor secundario 10. El reborde 35 se realiza preferiblemente en metal. El reborde 35 está conectado al árbol de rotación auxiliar 2x.
En la realización mostrada en las figuras adjuntas, el reborde 35 está instalado al menos parcialmente por encima del rotor secundario 10. Esto significa que el rotor secundario 10 y el reborde 35, en al menos una realización preferida no limitante, rotan en dos planos que están separados entre sí, pero, en cualquier caso, paralelos entre sí.
El rotor secundario 10 está configurado para rotar independientemente y/o libremente con respecto al rotor principal 3. Para este fin, al menos un cojinete 36, preferiblemente una pluralidad de cojinetes 36, está instalado en el árbol de rotación principal 2 (que, se recuerda, está conectado fijamente al rotor principal 3 de tal manera que se ponga en rotación rígida con el mismo). La pluralidad de cojinetes 36 comprende al menos dos cojinetes superpuestos. La abertura interior del cojinete 36 permite el paso del árbol de rotación principal 2 y la porción exterior del cojinete 36 está fijada al reborde 35. Esto permite la fuerza de fricción sustancialmente menor posible entre el rotor principal (interior) 3 y el rotor secundario (exterior) 10 mientras rota.
Se observa que, en uso, la inercia del reborde 35 permite que este último actúe como una rueda libre para el conjunto de turbina de fluido 1.
El conjunto de turbina de fluido 1 de la presente divulgación se puede conectar a un generador, para producir, por ejemplo, corriente eléctrica. En las figuras adjuntas, el primer generador 20 está conectado al árbol de rotación principal 2 y, a continuación, al menos indirectamente al rotor principal 3. En uso, debido a la rotación del rotor principal 3, se transfiere un par al árbol de rotación principal 2 y, a continuación, al primer generador 20.
El conjunto de turbina de fluido 1 está configurado además para conectarse a un segundo generador 30. Esta configuración particular está asociada a las realizaciones del conjunto de turbina de fluido 1 en donde existe el rotor secundario 10. En detalle, el segundo generador 30 está conectado a un árbol de rotación auxiliar identificado por el número de referencia 2x. Por lo tanto, en una realización, el conjunto de turbina de fluido 1 puede comprender dos generadores preferiblemente independientes. Esto permite aumentar la flexibilidad de producción de energía. En uso, el método de accionamiento del conjunto de turbina de fluido 1 divulgado en el presente documento comprende, por lo tanto, proporcionar par a un árbol de rotación auxiliar 2x, y tal par es generado por el rotor secundario 10. Por lo tanto, se proporciona par al segundo generador.
En una realización, el primer generador 20 se puede instalar coaxialmente en el árbol de rotación principal. En una realización, el conjunto de turbina de fluido 1 puede comprender un dispositivo de detección de par 70 dispuesto en el árbol de rotación principal 14 para proporcionar una indicación acerca de cuánta potencia proporciona el rotor principal.
En otra realización, el conjunto de turbina de fluido 1 divulgado en el presente documento puede comprender un conjunto de engranajes principal 90 configurado para proporcionar par en un árbol auxiliar que está sensiblemente inclinado con respecto al árbol de rotación principal 2. En este último caso, como se representa en las figuras adjuntas, el conjunto de engranajes principal 90 puede comprender una cubierta y al menos un par de engranajes en uso que rotan en dos planos sustancialmente ortogonales. La cubierta puede comprender una abertura 90h para permitir el acoplamiento de dicho árbol auxiliar a los engranajes del conjunto de engranajes. En una realización preferida y no limitante, la abertura 90h está dispuesta en una pared lateral del conjunto de engranajes principal 90, para permitir la conexión de un árbol de salida no alineado axialmente con el árbol de rotación principal 2. En la realización específica de la figura, el árbol de salida conecta el árbol de rotación principal 2 en una dirección sustancialmente ortogonal al mismo.
En detalle, y como se muestra en la figura 5, el conjunto de engranajes puede comprender además al menos un primer engranaje enchavetado en el árbol de rotación principal 2 y un segundo engranaje enchavetado en el árbol de rotación auxiliar 2x. Las figuras adjuntas muestran además un conjunto de engranajes auxiliar 90a, que no está alineado axialmente con el eje de rotación longitudinal. Este conjunto de engranajes auxiliar 90a comprende además un propio engranaje que está alineado horizontalmente con el segundo engranaje del conjunto de engranajes principal 90. El engranaje del conjunto de engranajes auxiliar 90a es accionado en rotación por un elemento de conexión, en particular una cadena, no representada en las figuras adjuntas.
El conjunto de turbina de fluido 1 de acuerdo con la presente divulgación es muy eficiente y, por lo tanto, puede superar la eficiencia general que es típica de las turbinas de la técnica conocida en una pluralidad de condiciones.
Se observa por la presente que la invención no se limita a las realizaciones mostradas en las figuras adjuntas. Por tales razones, cuando en las siguientes reivindicaciones los elementos técnicos del conjunto de turbina de fluido 1 van seguidos de signos de referencia o números dispuestos entre paréntesis, tales signos o números de referencia se proporcionan con el único fin de aumentar la inteligibilidad de las reivindicaciones y, por lo tanto, no se considerarán limitantes.
Finalmente queda claro que se pueden realizar diversas adaptaciones, adiciones o variaciones a la invención reivindicada sin alejarse por ello del ámbito de protección previsto por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto de turbina de fluido (1), que comprende:
- al menos un árbol de rotación principal (2) que está configurado para rotar alrededor de un eje de rotación longitudinal (X),
- un rotor principal (3) que comprende una porción central y una porción exterior, estando instalado el rotor principal (3) en el árbol de rotación principal (2) de tal manera que se ponga el árbol de rotación principal (2) en rotación con el rotor principal (3),
- un conjunto de entrada (4) para un fluido, estando dicho conjunto de entrada (4) configurado para conducir el fluido al rotor principal (3), en donde dicho conjunto de entrada (4) comprende un conducto Venturi (5) que comprende una primera entrada (5a) configurada para conectarse a, y para ser alimentada en uso con, una fuente de fluido primario presurizado y una segunda entrada (5b) configurada para sumergirse en, y para arrastrar fluido desde, una fuente de fluido secundario (6) al rotor (3) bajo el efecto de arrastre provocado por el fluido que fluye en dicha primera entrada (5a),
por lo que
- el conducto Venturi (5) está sustancialmente alineado, en particular, alineado axialmente, con el árbol de rotación principal (2),
- la segunda entrada (5b) rodea anularmente al menos una parte de la primera entrada (5a),
- la primera entrada (5a) está sustancialmente alineada, en particular, alineada axialmente, con el árbol de rotación principal (2)
- el rotor principal (3) es un rotor alimentado centralmente, y el conjunto de entrada (4) está configurado para alimentar fluido al rotor principal (3) desde la porción central del mismo,
- comprendiendo el rotor principal (3) una pluralidad de brazos huecos (3a) dispuestos al menos parcialmente a lo largo de una dirección radial, realizando dicha pluralidad de brazos huecos (3a) una pluralidad de conductos de distribución de fluido configurados para permitir, en uso, la distribución de fluido desde la porción central del rotor principal (3) a la porción exterior del rotor principal (3).
2. El conjunto de turbina de fluido (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde:
- el fluido comprende agua,
- la fuente de fluido primario presurizado comprende un depósito de fluido y/o comprende al menos una parte de una tubería forzada alimentada por un depósito de fluido,
- el conjunto de turbina de fluido (1) está configurado para reutilizar al menos parcialmente el fluido descargado por el rotor principal (3) o usado para alimentar dicho rotor principal (3), opcionalmente en la fuente de fluido secundario (6), para alimentar dicha primera entrada (5a),
y en donde el conducto Venturi (5) está configurado para ser alimentado de tal manera que al menos la segunda entrada (5b) está situada por debajo de un nivel de fluido de dicha fuente de fluido secundario (6), y/o en donde el conducto Venturi (5) está configurado de tal manera que, en uso, la segunda entrada (5b) arrastra únicamente fluido desde la fuente de fluido secundario (6), y/o
en donde el conducto Venturi (5) está configurado para ser alimentado de tal manera que al menos la primera entrada (5a) está situada por debajo de un nivel de fluido de dicha fuente de fluido primario presurizado, y/o el conducto Venturi (5) está configurado de tal manera que, en uso, la primera entrada (5a) arrastra únicamente fluido desde la fuente de fluido primario presurizado.
3. El conjunto de turbina de fluido (1) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 o 2, en donde:
- el conducto Venturi (5) tiene forma de tipo embudo, opcionalmente en donde dicha forma de tipo embudo está configurada para extraer fluido de alrededor, en particular, perimetralmente alrededor, de al menos una porción de la primera entrada (5a).
4. El conjunto de turbina de fluido (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el rotor principal (3) está configurado para distribuir fluido al menos parcialmente por medio de una fuerza centrífuga sobre dicho fluido debido a la rotación del rotor principal (3) alrededor del eje de rotación longitudinal (X), en particular, estando configurado para distribuir fluido al menos parcialmente por medio de una fuerza centrífuga sobre dicho fluido debido a la rotación de los brazos huecos (3a) del rotor principal (3) alrededor de dicho eje de rotación longitudinal (X),
y en donde cada brazo de la pluralidad de brazos huecos (3a) comprende una porción central y una porción distal (3d) posicionada sustancialmente en la porción exterior del rotor principal (3), estando dispuesta dicha porción distal en una dirección sustancialmente inclinada con respecto a una dirección radial y a dicho eje de rotación longitudinal (X), estando configurada opcionalmente para dirigir, en uso, fluido en una dirección predeterminada para provocar la rotación del rotor principal (3) por medio de una fuerza de reacción,
teniendo la porción distal (3d) una sección transversal de un primer tamaño y teniendo la porción central una sección transversal de un segundo tamaño, siendo el primer tamaño menor que el segundo tamaño, estando configurada dicha porción distal para aumentar una velocidad (s) de flujo de fluido de salida para el fluido que sale del rotor principal (3),
constituyendo la porción distal (3d) una boquilla de salida para el brazo hueco (3a).
5. El conjunto de turbina de fluido de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el rotor principal (3) comprende un distribuidor central (7) que comprende una abertura de entrada (7a) y una pluralidad de salidas (7b) conectadas en una conexión estanca a los fluidos, cada una con un brazo respectivo de dicha pluralidad de brazos huecos (3a),
en donde el distribuidor central (7) está configurado para distribuir fluido desde la abertura de entrada (7a) a la pluralidad de salidas (7b) por medio de una redirección del fluido proporcionado al rotor principal (3) desde una dirección axial asociada a la abertura de entrada (7a) a una pluralidad de direcciones sustancialmente radiales asociadas a la pluralidad de salidas (7b), en donde la dirección axial es sustancialmente paralela a la dirección del eje de rotación longitudinal (X),
y en donde la abertura de entrada (7a) del distribuidor central (7) está conectada a la salida (5u) del conducto Venturi (5), estando opcionalmente conectada directamente a la salida (5u) del conducto Venturi (5), estando el distribuidor central (7) conectado rígidamente con la pluralidad de brazos huecos (3a).
6. El conjunto de turbina de fluido de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el conjunto de turbina de fluido (1) comprende:
- un rotor secundario (10), estando dicho rotor secundario (10) configurado para ser alimentado por el fluido procedente del rotor principal (3),
- un árbol de rotación auxiliar (2x) acoplado operativamente y, en uso, puesto en rotación, por dicho rotor secundario (10).
7. El conjunto de turbina de fluido (1) de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el rotor secundario (10) está configurado para descargar dicho fluido en la fuente de fluido secundario (6), opcionalmente para descargar dicho fluido directamente en la fuente de fluido secundario (6).
8. El conjunto de turbina de fluido (1) de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en donde:
- el árbol de rotación auxiliar (2x) rota alrededor de un eje que es paralelo a dicho eje de rotación longitudinal (X), y/o
- el árbol de rotación auxiliar (2x) es coaxial con el árbol de rotación principal (2), el árbol de rotación auxiliar (2x) es hueco y comprende un orificio pasante configurado para alojar parte del árbol de rotación principal (2), y/o - el orificio pasante está alineado axialmente con el eje de rotación longitudinal (X).
9. El conjunto de turbina de fluido (1) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 6-8, en donde el rotor secundario (10) es un rotor anular que está situado fuera del rotor principal (3),
el rotor secundario (10) está centrado en dicho eje de rotación longitudinal (X),
el rotor secundario (10) está configurado para rotar libremente desde el rotor principal (3) y/o con respecto al rotor principal (3).
10. El conjunto de turbina de fluido (1) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 6 - 9, en donde el rotor secundario (10) comprende una pluralidad de palas (10b) que definen, cada una, una superficie de impacto (10s) para el fluido que llega, en uso, desde el rotor principal (3), que fluye opcionalmente, en uso, de la pluralidad de brazos huecos (3a),
definiendo la superficie de impacto (10s) una pared sustancialmente curva que se extiende principalmente en un plano que es sustancialmente ortogonal al plano de rotación del rotor secundario (10) y está configurada para desviar un flujo de fluido a lo largo de una trayectoria sustancialmente curva que se extiende al menos parcialmente radialmente con respecto al eje de rotación longitudinal (X),
estando el rotor secundario (10) configurado y diseñado para rotar, en uso, en una dirección opuesta a una dirección de rotación del rotor principal (3), en particular debido a una fuerza que el fluido que procede, en uso, desde el rotor principal (3), que fluye opcionalmente, en uso, desde la pluralidad de brazos huecos (3a), provoca en la pluralidad de palas (10b), opcionalmente en la superficie de impacto (10s) de la pluralidad de palas (10b).
11. El conjunto de turbina de fluido (1) de una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el conducto Venturi (5) comprende al menos uno, preferiblemente una pluralidad de, elementos de accionamiento de fluido (5d) dispuestos aguas abajo de la primera entrada (5a) y/o aguas abajo de la segunda entrada (5b), estando dichos elementos de accionamiento de fluido (5d) configurados para mantener un flujo de fluido laminar y/o no arremolinado, teniendo los elementos de accionamiento de fluido (5d) una extensión de desarrollo principal paralela al eje de rotación longitudinal (X),
y/o en donde el conducto Venturi (5) comprende un elemento de prevención de retorno de flujo (5v), dispuesto sustancialmente en correspondencia a la segunda entrada (5b), opcionalmente, teniendo el elemento de prevención de retorno de flujo (5v) una pluralidad de elementos laminares que definen en general una forma sustancialmente helicoidal o de vórtice, sobresaliendo el elemento de prevención de retorno de flujo (5v) sustancialmente hacia fuera de la segunda entrada (5b).
12. Un método de accionamiento de un conjunto de turbina de fluido (1), opcionalmente, un conjunto de turbina de fluido (1) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el método:
- una etapa de fabricación de un rotor principal (3) que comprende una porción central y una porción exterior, estando el rotor principal (3) instalado en un árbol de rotación principal (2) configurado para rotar alrededor de un eje de rotación longitudinal (X), de tal manera que se ponga el árbol de rotación principal (2) en rotación con el rotor principal (3), para rotar proporcionando fluido al rotor principal (3) desde un conjunto de entrada (4) para fluido;
- una etapa de proporcionar fluido al conjunto de entrada (4), de tal manera que el conjunto de entrada (4) conduce, en uso, fluido al rotor principal (3), comprendiendo la etapa de proporcionar fluido alimentar el fluido a un conducto Venturi (5) del conjunto de entrada (4) alimentando una primera entrada (5a) con una fuente de fluido primario presurizado, y alimentando una segunda entrada (5b), configurada para sumergirse en una fuente de fluido secundario (6), con fluido arrastrado desde la fuente de fluido secundario (6) de tal manera que el fluido arrastrado desde la fuente de fluido secundario (6) por la segunda entrada (5b) puede ser conducido al rotor (3) bajo el efecto de arrastre causado por el fluido que fluye en dicha primera entrada (5a);
en donde el método comprende además:
- alinear sustancialmente el conducto Venturi (5) con el árbol de rotación principal (2), en particular, alinear axialmente sustancialmente el conducto Venturi (5) con el árbol de rotación principal (2), en donde la segunda entrada (5b) rodea anularmente al menos una parte de la primera entrada (5a), y
- alimentar el fluido al conducto Venturi (5) comprende extraer fluido de alrededor, en particular, perimetralmente alrededor, de al menos una porción de la primera entrada (5a),
y en donde alinear sustancialmente el conducto Venturi (5) con el árbol de rotación principal (2) hace que la primera entrada (5a) esté sustancialmente alineada, en particular, para que esté sustancialmente alineada axialmente, con el árbol de rotación principal (2);
la etapa de proporcionar fluido al conjunto de entrada (4) provoca la etapa de hacer que un rotor principal (3) rote alimentando dicho rotor principal (3) desde la porción central del mismo,
comprendiendo el rotor principal (3) una pluralidad de brazos huecos (3a) dispuestos al menos parcialmente a lo largo de una dirección radial, realizando dicha pluralidad de brazos huecos (3a) una pluralidad de conductos de distribución de fluido, y proporcionar fluido al rotor principal (3) por medio del conjunto de entrada (4) provoca la distribución de fluido desde la porción central del rotor principal (3) a la porción exterior del rotor principal (3) por medio de la pluralidad de brazos huecos (3a).
13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, en donde la etapa de alimentar el fluido a un conducto Venturi (5) sumergiendo el conducto Venturi (5) en el fluido, es de manera que al menos la segunda entrada (5b) está situada por debajo de un nivel de fluido de dicha fuente de fluido secundario (6) y/o es de manera que la segunda entrada (5b) arrastra únicamente fluido desde dicha fuente de fluido secundario (6), y/o
en donde la etapa de alimentar el fluido a un conducto Venturi (5) sumergiendo el conducto Venturi (5) en el fluido, es de manera que al menos la primera entrada (5a) está situada por debajo de un nivel de fluido de dicha fuente de fluido primario presurizado y/o es de manera que la primera entrada (5a) arrastra únicamente fluido desde dicha fuente de fluido primario presurizado.
14. El método de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el fluido comprende agua, en donde la fuente de fluido primario presurizado comprende un depósito de fluido y/o comprende al menos una parte de una tubería forzada alimentada por un depósito de fluido,
y en donde alimentar la primera entrada (5a) con la fuente de agua primaria presurizada es una etapa de alimentar la primera entrada (5a) por un depósito de fluido y/o por al menos parte de una tubería forzada alimentada por un depósito de fluido y/o en donde el método comprende:
- descargar el fluido proporcionado al rotor principal (3) a través del conjunto de entrada (4) en dicha fuente de fluido secundario (6) y
- al menos parcialmente reutilizar el fluido descargado por el rotor principal (3) para alimentar la segunda entrada (5b) con el fluido descargado por el rotor principal (3), opcionalmente para alimentar la segunda entrada (5b) con el fluido descargado por el rotor principal (3) en dicha fuente de fluido secundario (6),
comprendiendo además el método llenar y/o mantener llena la fuente de fluido secundario (6) con fluido, de tal manera que el fluido contenido en la fuente de fluido secundario (6) alcance al menos la segunda entrada (5b), opcionalmente la segunda entrada (5b) y la primera entrada (5a).
15. El método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 12-14, que comprende:
- una etapa de hacer rotar un rotor secundario (10) del conjunto de turbina de fluido (1) alimentando el rotor secundario (10) con fluido procedente del rotor principal (3),
- poner en rotación un árbol de rotación auxiliar (2x) acoplado operativamente a dicho rotor secundario (10), comprendiendo el método una etapa de descarga del fluido usado para alimentar el rotor secundario (10) en la fuente de fluido secundario (6), y opcionalmente comprende una etapa de descarga del fluido usado para alimentar el rotor secundario (10) directamente en la fuente de fluido secundario (6),
y en donde alimentar el fluido al conducto Venturi (5) comprende hacer que dicho fluido fluya a través de al menos uno, preferiblemente una pluralidad de, elementos de accionamiento de fluido (5d) dispuestos aguas abajo de la primera entrada (5a) y/o aguas abajo de la segunda entrada (5b), estando dichos elementos de accionamiento de fluido (5d) configurados para mantener un flujo de fluido laminar y/o no arremolinado, estando los elementos de accionamiento de fluido (5d) dispuestos opcionalmente paralelos al eje de rotación longitudinal (X),
y/o en donde alimentar el fluido al conducto Venturi (5) comprende hacer que dicho fluido fluya a través de un elemento de prevención de retorno de flujo (5v), dispuesto sustancialmente en correspondencia a la segunda entrada (5b), opcionalmente, teniendo el elemento de prevención de retorno de flujo (5v) una pluralidad de elementos laminares que definen en general una forma sustancialmente helicoidal o de vórtice.
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