ITPD20110038U1 - Impianto per la produzione di energia idroelettrica. - Google Patents

Description

IMPIANTO PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA IDROELETTRICA

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

Il presente trovato concerne un impianto per la produzione di energia idroelettrica secondo il preambolo della rivendicazione indipendente.

L’impianto di cui trattasi è destinato ad essere installato lungo un corso d’acqua per fornire energia elettrica ad utenze locali, quali in particolare aziende agricole, stabilimenti di allevamento, ecc., ovvero per produrre energia elettrica da immettere nella rete nazionale.

L’impianto in oggetto, pertanto, si inserisce nel settore della produzione di energia idroelettrica, in particolare nel settore del cosiddetto idroelettrico minore, ovvero più in dettaglio nel settore degli impianti idroelettrici di piccole o medie dimensioni con una potenza installata inferiore a 3 MW.

Stato della tecnica

Sono noti nel settore della produzione di energia idroelettrica impianti del tipo cosiddetto ad acqua fluente, i quali sono realizzati lungo fiumi o canali a portata costante e sono atti a generare energia elettrica sfruttando l’energia cinetica delle acque fluviali.

Più in dettaglio, tali impianti di tipo noto prevedono la costruzione di un’opera di sbarramento, ad esempio costituita da una struttura in cemento edificata nell’alveo del fiume o del canale e che comprende una o più paratoie atte ad intercettare parzialmente il flusso d’acqua per creare un bacino e quindi una differenza di quota (detto in gergo del settore “salto idrico”) tra il livello dell’acqua a monte e a valle dello sbarramento.

Tradizionalmente questi impianti comprendono condotte forzate in comunicazione con il bacino e atte a convogliarne l’acqua a turbine o ruote idrauliche per azionarle in rotazione. Gli alberi di rotazione di queste ruote idrauliche sono collegati ad alternatori che trasformano l’energia meccanica di rotazione delle ruote idrauliche in energia elettrica.

Un esempio di impianto del tipo sopra citato è descritto nella domanda di brevetto WO 2005/116444.

In particolare, nell’impianto descritto in WO 2005/116444 è prevista una ruota idraulica dotata di un tamburo rotante disposto con asse di rotazione orizzontale all’interno di un corpo di contenimento di forma cilindrica. Quest’ultimo è collegato mediante una apertura di ingresso ai condotti forzati per convogliare un flusso d’acqua in pressione all’interno del corpo di contenimento medesimo, ed è collegato mediante una apertura di uscita ad un condotto di restituzione attraverso cui il flusso d’acqua è convogliato nuovamente nell’alveo del corso d’acqua.

Il tamburo rotante, inoltre, è posizionato con il suo asse di rotazione ad una quota superiore rispetto all’asse del corpo di contenimento, in modo tale da lambire una porzione superiore della superficie interna del corpo di contenimento ed essere distanziato da una porzione inferiore della superficie interna del corpo di contenimento per delimitare con questa un passaggio attraverso il quale passa il flusso d’acqua proveniente dai condotti forzati.

Il tamburo rotante porta montate perifericamente una pluralità di pale, le quali sono destinate ad essere investite dal flusso d’acqua, che passa attraverso tale passaggio, per portare in rotazione il tamburo rotante medesimo.

Più in dettaglio, le pale sono incernierate al tamburo rotante mediante corrispondenti perni e sono mobili ciascuna tra una posizione estesa, in cui la pala è disposta inclinata rispetto alla superficie esterna del tamburo rotante per intercettare il flusso d’acqua, ed una posizione raccolta, in cui la pala è disposta adiacente alla superficie esterna del tamburo rotante medesimo.

Inoltre, ciascuna pala porta fissata al proprio perno una leva, la quale è collegata mediante un’asta radiale alla leva della pala disposta in posizione diametralmente opposta rispetto all’asse di rotazione del tamburo rotante, in modo tale che quando una delle pale è in posizione raccolta, la corrispondente asta radiale porta la pala opposta in posizione estesa.

Operativamente, quando a seguito della rotazione del tamburo rotante ciascuna pala è portata in corrispondenza della porzione superiore del corpo di contenimento, la superficie interna di quest’ultimo spinge la pala medesima in posizione raccolta. Conseguentemente, la pala opposta alla pala portata in posizione raccolta è in posizione estesa per intercettare il passaggio in corrispondenza della porzione inferiore del corpo di contenimento ed essere quindi investita dal flusso d’acqua che lo attraversa.

L’impianto di tipo noto sopra brevemente descritto, tuttavia, risulta nella pratica non scevro di inconvenienti.

Un primo inconveniente è dovuto al fatto che la costruzione di questo impianto di tipo noto richiede di realizzare nel sito di installazione grandi e complesse opere civili ed idrauliche, quali in particolare le fondazioni portanti dello sbarramento dell’acqua, i condotti forzati per il convogliamento dell’acqua, canalizzazioni di deflusso, ecc., con conseguenti lunghi tempi ed elevati costi di realizzazione.

Inoltre, l’impianto di tipo noto descritto in WO 2005/116444 richiede elevati costi di gestione, a causa delle continue e complesse operazioni di manutenzione necessarie per il funzionamento dell’impianto e per garantire la sicurezza degli addetti ai lavori e degli abitanti del territorio in cui l’impianto medesimo è installato.

Un ulteriore inconveniente di questo impianto di tipo noto è dovuto agli elevati costi di realizzazione che ne rendono economicamente proibitiva la sua installazione lungo corsi d’acqua di dimensioni relativamente piccole e con portate non elevate.

Tali inconvenienti del suddetto impianto di tipo noto risultano particolarmente rilevanti in quanto nel settore della produzione di energia è sempre più sentita la necessità di produrre energia idroelettrica in quantitativi non elevati da corsi d’acqua di piccole o medie dimensioni allo scopo di fornire l’energia necessaria al fabbisogno energetico di utenze locali.

Un ulteriore inconveniente dell’impianto di tipo noto descritto in WO 2005/116444 è dovuto all’elevato impatto ambientale che la sua costruzione produce nel territorio, sia dal punto di vista visivo a causa delle notevoli dimensioni delle infrastrutture civili ed idrauliche (dighe, canali forzati, linee elettriche, ecc.), sia da punto di vista biologico dell’ecosistema a causa dei lavori di intervento sul territorio per realizzare le suddette infrastrutture.

Presentazione del trovato

In questa situazione il problema alla base del presente trovato è pertanto quello di eliminare gli inconvenienti della tecnica fino ad oggi nota, mettendo a disposizione un impianto per la produzione di energia idroelettrica che presenti bassi costi di installazione, e che in particolare non richieda la realizzazione di costose opere civili e idrauliche, quali fondazioni in cemento, grandi condotti forzati, canalizzazioni di deflusso, ecc.

Un ulteriore scopo del presente trovato è mettere a disposizione un impianto per la produzione di energia idroelettrica costruttivamente semplice ed economico da realizzare. Un ulteriore scopo del presente trovato è mettere a disposizione un impianto per la produzione di energia idroelettrica che richieda brevi tempi di installazione e di avviamento.

Un ulteriore scopo del presente trovato è mettere a disposizione un impianto per la produzione di energia idroelettrica economicamente vantaggioso da installare anche in corsi d’acqua con portata non elevata.

Un ulteriore scopo del presente trovato è mettere a disposizione un impianto per la produzione di energia idroelettrica la cui installazione produca nel territorio un impatto ambientale sostanzialmente trascurabile.

Un ulteriore scopo del presente trovato è mettere a disposizione un impianto per la produzione di energia idroelettrica in grado di generare energia elettrica in maniera particolarmente efficiente.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sottoriportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:

� la figura 1 mostra una vista prospettica frontale dell’impianto per la produzione di energia idroelettrica oggetto del presente trovato;

� la figura 2 mostra una vista prospettica posteriore dell’impianto per la produzione di energia idroelettrica oggetto del presente trovato, con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

� la figura 3 mostra una vista prospettica laterale dell’impianto per la produzione di energia idroelettrica oggetto del presente trovato, con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

� la figura 4 mostra una vista dall’alto dell’impianto per la produzione di energia idroelettrica oggetto del presente trovato;

� la figura 5 mostra una vista in sezione dell’impianto illustrato in figura 4 secondo la traccia V – V della figura 4 medesima;

� la figura 6 mostra una vista prospettica di un particolare dell’impianto illustrato in figura 1, relativo ad una ruota idraulica con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

� la figura 7 mostra una vista laterale della ruota idraulica dell’impianto in oggetto illustrata in figura 6, con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

� la figura 8 mostra una vista dall’alto di un particolare dell’impianto illustrato in figura 5, relativo a mezzi di trasmissione del moto della ruota idraulica e a mezzi di guida della paratia, con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferita Con riferimento agli uniti disegni è stato indicato nel suo complesso con 1 l’impianto per la produzione di energia idroelettrica oggetto del presente trovato.

Esso è destinato ad essere installato lungo un corso d’acqua, quale un fiume o un canale, ed è vantaggiosamente impiegato per fornire energia elettrica in quantitativi necessari ad alimentare utenze locali situate in prossimità del corso d’acqua, quali ad esempio aziende agricole, stabilimenti di allevamento, ecc.

L’impianto di cui trattasi è destinato ad essere installato in maniera particolarmente vantaggiosa in corsi d’acqua di dimensioni non elevate, quali in particolare canali per rifornire di acqua le zone agricole, con una potenza installata inferiore a 3 MW.

Ovviamente, l’energia elettrica prodotta dall’impianto in oggetto potrà essere vantaggiosamente immessa nella rete nazionale di distribuzione dell’energia, qualora ad esempio tale produzione ecceda il fabbisogno energetico delle utenze locali.

Con riferimento alle allegate figure, l’impianto 1 per la produzione di energia idroelettrica secondo il presente trovato comprende un telaio di supporto 2 quadrangolare, sviluppantesi su un piano sostanzialmente verticale e destinato essere ad installato almeno parzialmente all’interno dell’alveo A del corso d’acqua.

Più in dettaglio, il telaio di supporto 2 è dotato di due montati 3 verticali, aventi ciascuno un corrispondente estremo inferiore 3’ posto in appoggio sul fondo B dell’alveo A del corso d’acqua. In particolare, i due montati 3 sono collegati tra loro da due traverse orizzontali 4, 5, di cui una traversa inferiore 4 suscettibile di andare in appoggio sul fondo B dell’alveo A, ed una traversa superiore 5 parallela alla traversa inferiore 4 e preferibilmente posizionata al di sopra del livello dell’acqua.

I due montanti 3 del telaio di supporto 2 delimitano lateralmente una sede 7 atta ad alloggiare una paratia 6, la quale è portata dal telaio di supporto 2 medesimo, è suscettibile di intercettare almeno parzialmente il corso d’acqua, ed è posizionata con una propria prima faccia 8 rivolta a monte rispetto ad un verso di scorrimento del corso d’acqua, e con una propria seconda faccia 9 rivolta a valle rispetto al verso di scorrimento del corso d’acqua medesimo.

Secondo il presente trovato, la paratia 6 è dotata di una apertura passante 10, attraverso la quale passa un flusso d’acqua nel verso di scorrimento del suddetto corso d’acqua.

Tale flusso d’acqua è intercettato da una ruota idraulica 19 fissata sulla seconda faccia 9 della paratia 6 in corrispondenza della suddetta apertura passante 10, e suscettibile di essere portata in rotazione dal flusso d’acqua per trasformare l’energia cinetica di quest’ultimo in energia meccanica di rotazione.

L’impianto 1 in oggetto comprende, inoltre, mezzi di conversione dell’energia 11 meccanicamente collegati alla ruota idraulica 19, ed atti a trasformare l’energia meccanica di rotazione di quest’ultima in energia elettrica.

L’impianto 1, pertanto, consente vantaggiosamente di produrre energia elettrica sfruttando l’energia cinetica del flusso d’acqua che passa attraverso l’apertura passante 10 della paratia 6.

Vantaggiosamente, la paratia 6 intercetta il corso d’acqua in modo tale da generare una differenza di quota (denominata nel gergo tecnico del settore “salto idrico”) tra i livelli del corso d’acqua a monte e a valle della paratia 6. Tale differenza di quota, determina una differenza tra l’energia potenziale dell’acqua a monte della paratia 6 rispetto a quella a valle, e pertanto determina una prima pressione, esercitata dal volume d’acqua a monte dell’apertura passante 10 maggiore di una seconda pressione esercitata dal volume d’acqua a valle dell’apertura passante 10.

La differenza di tali pressioni dell’acqua tra monte e valle dell’apertura passante 10 determina, in modo noto al tecnico del settore, la spinta esercitata sulla ruota idraulica 19 dal flusso d’acqua defluente attraverso l’apertura passante 10.

Funzionalmente, tale spinta aziona in rotazione la ruota idraulica 19 che così immagazzina energia meccanica di rotazione rallentando il flusso d’acqua che la investe. In tal modo, a meno delle perdite meccaniche ed idrauliche, la ruota idraulica 19 immagazzina sotto forma di energia meccanica di rotazione parte della suddetta differenza di energia potenziale presentata dall’acqua tra monte e valle della paratia 6. I mezzi di conversione dell’energia 11 convertono quindi tale energia meccanica di rotazione in energia elettrica.

Vantaggiosamente, la paratia 6 è scorrevolmente vincolata ai montanti 3 del telaio di supporto 2 mediante mezzi di guida 12, i quali definiscono per la paratia 6 medesima una direzione di scorrimento Y longitudinale ai montanti 3 medesimi.

Più in dettaglio, la paratia 6 presenta una forma sostanzialmente quadrangolare, con un bordo inferiore 13 rivolto verso la traversa inferiore 4 del telaio di supporto 2 (e verso gli estremi inferiori 3’ dei montanti 3), con un bordo superiore 14 rivolto verso la traversa superiore 5, e con due bordi laterali 15 ciascuno scorrevolmente vincolato al corrispondente montante 3 mediante i mezzi di guida 12.

Con riferimento alla forma realizzativa illustrata in figura 8, i mezzi di guida 12 preferibilmente comprendono una coppia di rotaie verticali 56, ciascuna delle quali è fissata al corrispondente bordo laterale 15 della paratia 6 e ruote 57 girevolmente vincolate al corrispondente montante 3 del telaio di supporto 2 e scorrevolmente accoppiate con le rotaie verticali 56.

Vantaggiosamente, il bordo inferiore 13 della paratia 6, rivolto verso gli estremi inferiori 3’ dei due montati 3, è suscettibile di delimitare superiormente una porzione della sede 7 libera dalla paratia 6, in modo tale da definire un passaggio 17 per l’acqua in prossimità del fondo B dell’alveo A, per consentire il deflusso del corso d’acqua.

L’impianto 1 in oggetto comprende vantaggiosamente mezzi di movimentazione 16 della paratia 6 lungo i montanti 3 secondo la suddetta direzione di scorrimento Y, atti a modulare l’altezza del passaggio 17 rispetto al fondo B dell’alveo A per regolare il deflusso del corso d’acqua a valle della paratia 6.

Più in dettaglio, tale passaggio 17 è delimitato lateralmente dai montanti 3 del telaio di supporto 2, ed è preferibilmente limitato inferiormente dalla traversa inferiore 4 del telaio di supporto 2 medesimo. Inoltre, come precedentemente indicato, il passaggio 17 è delimitato superiormente dal bordo inferiore 13 della paratia 6 che è movimentabile dai mezzi di movimentazione 16, per regolare l’altezza del passaggio 17 e così modulare la portata del corso d’acqua a valle della paratia 6.

Vantaggiosamente, la traversa inferiore 4 del telaio di supporto 2 definisce un fondocorsa per la paratia 6, la quale è azionabile dai mezzi di movimentazione 16 a spostarsi tra una posizione di chiusura, in cui il bordo inferiore 13 della paratia 6 è in battuta contro la traversa inferiore 4 a chiusura del passaggio 17, ed almeno una posizione di apertura, nella quale il bordo inferiore 13 della paratia 6 è distanziato dalla traversa inferiore 4 per consentire il deflusso di acqua attraverso il passaggio 17.

Più in dettaglio, la distanza del bordo inferiore 13 della paratia 6 in posizione aperta è regolata, mediante i mezzi di movimentazione 16 in modo tale da assicurare che la portata del corso d’acqua a valle della paratia 6 sia uguale alla portata del corso d’acqua a monte della paratia 6 medesima, così da mantenere sostanzialmente costante la suddetta differenza di quota tra il livello dell’acqua a monte e il livello dell’acqua a valle della paratia 6.

A tale scopo possono convenientemente essere previsti mezzi automatici di rilevazione di tali livelli, come ad esempio sonde a galleggiante, ed un dispositivo di comando connesso ai mezzi automatici di rilevazione ed ai mezzi di movimentazione 16 per comandarli in funzione dei segnali di livello ricevuti dai mezzi automatici di rilevazione.

In particolare, quando la portata del corso d’acqua aumenta, ad esempio durante una piena, i mezzi di movimentazione 16 sono azionabili per sollevare la paratia 6 in modo tale da aumentare la distanza del bordo inferiore 13 della paratia 6 in posizione aperta dalla traversa inferiore 4, e quindi aumentare l’altezza del passaggio 17, per consentire un maggior deflusso dell’acqua a valle della paratia 6 al fine di evitare l’esondazione del corso d’acqua a monte della paratia 6 medesima.

Quando invece la portata del corso d’acqua diminuisce, ad esempio durante un periodo di siccità, i mezzi di movimentazione 16 sono azionabili per abbassare la paratia in modo tale da ridurre la distanza del bordo inferiore 13 della paratia 6 in posizione aperta dalla traversa inferiore 4, e quindi ridurre l’altezza del passaggio 17, per consentire un minor deflusso dell’acqua a valle della paratia 6. In questo modo è possibile mantenere la suddetta differenza di quota tra il livello del corso d’acqua a monte e a valle della paratia 6, per mantenere sostanzialmente costante la suddetta spinta dell’acqua sulla ruota idraulica 19.

In particolare, in caso ad esempio di forte diminuzione della portata del corso d’acqua, i mezzi di movimentazione 16 sono azionabili a portare la paratia 6 nella sua posizione di chiusura, in cui chiude completamente il passaggio 17.

Vantaggiosamente, in fase di avvio dell’impianto 1, l’altezza della paratia 6 è inizialmente predisposta per limitare la portata del corso d’acqua a valle ad un valore minore di quello della portata a monte, allo scopo di generare la suddetta differenza di quota tra i livelli del corso d’acqua a monte e a valle della paratia 6 medesima.

Preferibilmente, l’apertura passante 10 della paratia 6 è posizionata in prossimità del bordo inferiore 13 di quest’ultima, allo scopo di garantire il passaggio del flusso d’acqua attraverso l’apertura passante 10 medesima anche con il livello dell’acqua particolarmente basso, ovvero in corsi d’acqua poco profondi.

Vantaggiosamente, l’impianto 1 per la produzione di energia idroelettrica in oggetto comprende un convogliatore idraulico 18 del flusso d’acqua, aggettante dalla seconda faccia 9 della paratia 6, in corrispondenza dell’apertura passante 10, verso la ruota idraulica 19 per convogliare il flusso d’acqua a quest’ultima.

In particolare, il convogliatore idraulico 18 si sviluppa ortogonalmente alla paratia 6, e comprende una parete di fondo 20 e due pareti laterali 21 definenti un canale 22 per il flusso d’acqua, all’interno del quale canale 22 è parzialmente alloggiata la ruota idraulica 19 per intercettare il flusso d’acqua medesimo.

Più in dettaglio, il convogliatore idraulico 18 è costituito da una piastra metallica sagomata ad “U”, fissata alla seconda faccia 9 della paratia 6, e posizionata con la parete di fondo 20 e le pareti laterali 21 sviluppantesi lungo il profilo dell’apertura passante 10 della paratia 6 medesima.

Secondo il presente trovato, l’impianto 1 comprende mezzi di ancoraggio 23 meccanicamente connessi al telaio di supporto 2 ed atti ad essere fissati all’alveo A del corso d’acqua per ancorarvi il telaio di supporto 2 medesimo.

Vantaggiosamente, tali mezzi di ancoraggio 23 comprendono una pluralità di puntoni di ancoraggio 24 aggettanti inferiormente dalla traversa inferiore 4 del telaio di supporto 2 e suscettibili di penetrare nel fondo B dell’alveo A per trattenere il telaio di supporto 2 solidale al terreno.

Vantaggiosamente, i mezzi di ancoraggio 23 comprendono bracci articolati 25’, 25’’, ciascuno dei quali è incernierato, ad una sua prima estremità 26’, al corrispondente montante 3 del telaio di supporto 2, ed è dotato ad una sua seconda estremità 26’’ di una staffa di ancoraggio 27 suscettibile di essere fissata ad una parete dell’alveo A del corso d’acqua.

In accordo con la forma realizzativa illustrata nelle allegate figure, ad ogni montante 3 sono incernierate due coppie di bracci articolati 25’, 25’’, ciascuna delle quali coppie comprende un primo braccio articolato 25’ destinato ad ancorarsi alla parete dell’alveo A con la sua staffa di ancoraggio 27 a monte della paratia 6, ed un secondo braccio articolato 25’’ destinato ad ancorarsi alla parete dell’alveo A con la sua staffa di ancoraggio 27 a valle della paratia 6 medesima.

Ovviamente, i bracci articolati 25’, 25’’ sono suscettibili di essere ancorati a strutture anche differenti dalle pareti dell’alveo A del corso d’acqua, quali ad esempio i pilastri di un ponte, ecc.

Vantaggiosamente, l’impianto 1 in oggetto comprende paratoie laterali 28 portate dal telaio di supporto 2 lateralmente alla paratia 6, e suscettibili di chiudere almeno parzialmente varchi delimitati tra il telaio di supporto 2 e le pareti dell’alveo A del corso d’acqua.

Con riferimento alla forma realizzativa illustrata in figura 1, sono previste due paratoie laterali 28, ciascuna delle quali si estende tra il corrispondente montante 3 e la corrispondente parete dell’alveo A del corso d’acqua.

Più in dettaglio, ciascuna paratoia laterale 28 è fissata ad almeno un corrispondente primo braccio articolato 25’, e preferibilmente ad entrambi i primi bracci articolati 25’ incernierati al corrispondete montante 3.

In accordo con una diversa forma realizzativa non illustrata, il telaio di supporto 2 ha i suoi montanti 3 in appoggio sulle pareti di un alveo o sui pilastri di un ponte.

In tale diversa forma realizzativa i mezzi di ancoraggio 23 opportunamente comprendono staffe di ancoraggio accoppiate ai montanti 3 e fissate alle pareti dell’alveo A o ai pilastri del un ponte, ad esempio tramite viti.

Vantaggiosamente, i mezzi di movimentazione 16 della paratia 6 comprendono un motore 29 fissato al telaio di supporto 2, almeno una puleggia 30 connessa meccanicamente al motore 29 per essere azionata in rotazione, ed almeno un cavo 31 suscettibile di essere avvolto sulla corrispondente puleggia 30, avente un primo estremo connesso alla puleggia 30 medesima, ed un secondo estremo fissato alla paratia 6, per azionarla in scorrimento lungo i montanti 3 a seguito della rotazione della puleggia 30. Più in dettaglio, in accordo con la forma realizzativa illustrata in figura 1, il motore 29, preferibilmente elettrico, è fissato mediante una staffa di supporto 33 sulla traversa superiore 5 del telaio di supporto 2, ed è atto a portare in rotazione un albero condotto 32 orizzontale e girevolmente vincolato ai due montanti 3 del telaio di supporto 2.

Tale albero condotto 32 porta fissate due pulegge 30, ciascuna disposta in prossimità del corrispondente montante 3, e collegata alla paratia 6 mediante il corrispondente cavo 31. Vantaggiosamente, la ruota idraulica 19 comprende una struttura di supporto 34 fissata alla paratia 6, un tamburo porta-pale 35 girevolmente vincolato alla struttura di supporto 34 sopra alla apertura passante 10, la quale struttura di supporto 34 definisce per il tamburo porta-pale 35 un asse di rotazione Z orizzontale.

Il tamburo porta-pale 35 porta montate circonferenzialmente una pluralità di pale 36, le quali sono suscettibili di intercettare il flusso d’acqua proveniente dall’apertura passante 10, per almeno un tratto operativo della corsa di rotazione delle pale 36 attorno all’asse di rotazione Z del tamburo porta-pale 35, per portare in rotazione quest’ultimo.

Preferibilmente, le pale 36 della ruota idraulica 19, durante il suddetto tratto operativo della loro corsa di rotazione, sono posizionate almeno parzialmente all’interno del canale 22 delimitato dal convogliatore idraulico 18, per intercettare il flusso d’acqua proveniente dall’apertura passante 10 della paratia 6 nella regione di maggiore velocità dell’acqua.

Vantaggiosamente, ciascuna pala 36 comprende un perno di fulcraggio

37, il quale definisce per la corrispondente pala 36 un asse di basculamento W rispetto al tamburo porta-pale 35 parallelo all’asse di rotazione Z di quest’ultimo.

Inoltre, la ruota idraulica 19 comprende un cinematismo di guida 38 atto a comandare l’inclinazione di ciascuna pala 36 rispetto ad una direzione verticale X, in funzione della posizione angolare della pala 36 medesima attorno all’asse di rotazione Z del tamburo porta-pale 35.

In accordo con la forma realizzativa particolare illustrata nelle allegate figure, la struttura di supporto 34 della ruota idraulica 19 comprende due spalle laterali 39 fissate alla seconda faccia 9 della paratia 6 ortogonalmente a quest’ultima, e supportanti tra di loro il tamburo porta-pale 35.

In particolare il tamburo porta-pale 35 è dotato di un albero di rotazione 40 portato dalle spalle laterali 39 rotabilmente secondo l’asse di rotazione Z.

A tale scopo, ciascuna delle spalle laterali 39 della struttura di supporto 34 è opportunamente dotata di un primo foro conformato ad una corrispondente parte di estremità dell’albero di rotazione 40 e contraffacciato al primo foro dell’altra spalla laterale 39.

Tali primi fori sono coassiali e allineati orizzontalmente a definire l’asse di rotazione Z ed impegnati rotabilmente dalle parti di estremità corrispondenti dell’albero di rotazione 40.

Il tamburo porta-pale 35 comprende inoltre due dischi laterali 58 tra loro paralleli e fissati ortogonalmente alle parti di estremità dell’albero di rotazione 40, in prossimità delle due spalle laterali 39.

Convenientemente, ciascun disco laterale 58 inoltre ha una pluralità di secondi fori atti a ricevere i perni di fulcraggio 37 per i quali definiscono gli assi di basculamento W.

In particolare i secondi fori di ciascuno dei dischi laterali 58 sono opportunamente organizzati circonferenzialmente intorno all’asse di rotazione Z ed allineati ai secondi fori dell’altro disco laterale 58, parallelamente all’asse di rotazione Z.

Vantaggiosamente, il cinematismo di guida 38 delle pale 36 comprende una guida a camma 41 fissata alla struttura di supporto 34 della ruota idraulica 19 e sviluppantesi su di un piano perpendicolare all’asse di rotazione Z del tamburo porta-pale 35, ed una pluralità di manovelle 42, ciascuna delle quali è fissata solidalmente ad una corrispondente delle pale 36 e ha un estremo libero 45 accoppiato scorrevolmente alla guida a camma 41 per ruotare la corrispondete pala 36 rispetto al corrispondente asse di basculamento W durante la rotazione del tamburo porta-pale 35 rispetto all’asse di rotazione Z.

Più in dettaglio, con riferimento alla forma realizzativa illustrata nelle figure 6 – 8, la guida a camma 41 comprende un corpo piastriforme 43 fissato ad una prima delle spalle laterali 39 della struttura di supporto 34, posizionato ortogonalmente all’asse di rotazione Z e interposto tra la prima delle spalle laterali 39 ed il tamburo porta-pale 35. Inoltre, la guida a camma 41comprende una corsia di scorrimento 44 per gli estremi liberi 45 delle manovelle 42, fissa al corpo piastriforme 43 e definente una traiettoria chiusa intorno all’asse di rotazione Z.

La corsia di scorrimento 44 è comprende almeno due suoi tratti che presentano differenti distanze radiali rispetto all’asse di rotazione Z.

Gli estremi liberi 45 delle manovelle 42 sono inseriti nella corsia di scorrimento 44 scorrevolmente per essere guidati lungo detta traiettoria.

Funzionalmente, quando la ruota idraulica 19 ruota intorno all’asse di rotazione Z, gli estremi liberi 45 delle manovelle 42 sono guidati dalla corsia di scorrimento 44 ad allontanarsi e avvicinarsi ciclicamente rispetto all’asse ridotazione Z.

Tale avvicinarsi ed allontanarsi degli estremi liberi 45 delle manovelle 42 ne determina un basculamento intorno agli assi di basculamento W, che sono circonferenziali all’asse di rotazione Z.

In questo modo, le manovelle 42 basculando ciclicamente azionano un corrispondente basculamento ciclico delle pale 36 rispetto al tamburo porta-pale 35.

In questo modo, la traiettoria della corsia di scorrimento 44 determina l’inclinazione di ciascuna delle pale 36 rispetto alla direzione verticale X in funzione della posizione, lungo la corsia di scorrimento 44, dell’estremo libero 45 della manovella 42 fissata alla ciascuna corrispondente pala 36.

Opportunamente, i due tratti della corsia di scorrimento 44 sono organizzati in modo da determinare corrispondenti inclinazioni delle pale 36 rispetto alla direzione verticale X. In particolare, un primo di detti settori è sagomato per disporre le pale 36 in una inclinazione sostanzialmente parallela alla direzione verticale X quando le pale 36 si trovano almeno parzialmente all’interno del convogliatore idraulico 18 per intercettare in flusso d’acqua perpendicolarmente alla sua direzione di deflusso.

In questo modo vantaggiosamente, è massimizzata la spinta esercitata dal flusso d’acqua sulle pale 36, massimizzando pertanto il momento di tale spinta rispetto all’asse di rotazione Z che agisce sul tamburo porta-pale 35 per azionarlo in rotazione, e pertanto massimizzando, a parità di energia cinetica del flusso d’acqua, l’energia meccanica di rotazione immagazzinabile dalla ruota idraulica 19.

Inoltre, il basculamento delle pale 36 comandato dai mezzi di movimentazione 16 secondo il presente trovato consente di agevolare l’estrazione delle pale 36 medesime dal flusso d’acqua in modo da creare il minimo disturbo idraulico.

Vantaggiosamente, i mezzi di conversione dell’energia 11, che trasformano l’energia meccanica di rotazione della ruota idraulica 19 in energia elettrica, comprendono un alternatore 48 avente uno statore fissato alla paratia 6, ed un rotore rotabile nelle statore medesimo, e mezzi di trasmissione del moto 49, i quali interconnettono la ruota idraulica 19 al rotore dell’alternatore 48 per azionarlo in rotazione.

Con riferimento alla forma realizzativa illustrata nelle figure 2, 3 e 8, i mezzi di trasmissione del moto 49 opportunamente comprendono una scatola di trasmissione 50 interconnessa tra l’albero di rotazione 40 della ruota idraulica 19 ed un’asta di trasmissione 51 verticale meccanicamente collegata al rotore dell’alternatore 48, per trasmettere una coppia motrice dall’albero di rotazione 40 al rotore dell’alternatore 48. Più in dettaglio, la scatola di trasmissione 50 comprende un corpo di contenimento 50’ fissato alla struttura di supporto 34 della ruota idraulica 19, e che porta internamente un accoppiamento conico, non illustrato nelle allegate figure, per la trasmissione del moto dall’albero di rotazione 40 della ruota idraulica 19, che è orientato orizzontalmente, all’asta di trasmissione 51 fissata al rotore dell’alternatore 48, che è orientata verticalmente.

In particolare, l’asta di trasmissione 51 è inserita in modo folle all’interno di un manicotto verticale 52, il quale è preferibilmente fissato ad una sua estremità inferiore al corpo di contenimento 50’ della scatola di trasmissione 50, e porta montato ad una sua estremità superiore l’alternatore 48.

Preferibilmente, il manicotto verticale 52 è ancorato alla paratia 6 mediante una prima asta di fissaggio 53, ed è vantaggiosamente scorrevolmente inserito all’interno di un anello di guida 54 fissato al telaio di supporto 2 dell’impianto 1 preferibilmente mediante una seconda asta di fissaggio 55.

Opportunamente, la lunghezza del manicotto verticale 52 è scelta in modo tale che l’alternatore 48 sia portato ad un’altezza almeno pari a quella della traversa superiore 5 del telaio di supporto 2, per mantenere l’alternatore 48 distanziato dal pelo dell’acqua. Vantaggiosamente, il telaio di supporto 2, la paratia 6, nonché le ruota idraulica 19 del presente impianto 1 sono realizzati in acciaio inossidabile, ovvero in acciaio zincato, allo scopo di resistere in maniera ottimale all’usura dovuta al contatto con l’acqua fluente e all’azione degli agenti atmosferici.

Il trovato così concepito raggiunge pertanto gli scopi prefissi.

In particolare, il trovato in oggetto consente di realizzare un impianto per la produzione di energia idroelettrica con impatto ambientale sostanzialmente trascurabile, in quanto la maggior parte delle componenti dell’impianto 1 è disposta al di sotto del pelo dell’acqua e pertanto non crea alcun danno visivo all’ambiente, ed in quanto per la sua installazione non richiede né la realizzazione di opere civili, quali fondazioni in calcestruzzo o supporti in cemento armato, né di opere idrauliche, quali condotti forzati, ecc.

Ovviamente, esso potrà assumere, nella sua realizzazione pratica anche forme e configurazioni diverse da quella sopra illustrata senza che, per questo, si esca dal presente ambito di protezione.

Inoltre tutti i particolari potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti e le dimensioni, le forme ed i materiali impiegati potranno essere qualsiasi a seconda delle necessità.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica, il quale comprende: � almeno un telaio di supporto (2) suscettibile di essere installato almeno parzialmente all’interno dell’alveo (A) di un corso d’acqua; � mezzi di ancoraggio (23) meccanicamente connessi a detto telaio di supporto (2) ed atti ad essere fissati a detto alveo (A) per ancorarvi detto telaio di supporto (2); � almeno una paratia (6) portata da detto telaio di supporto (2) e suscettibile di intercettare almeno parzialmente detto corso d’acqua; detta paratia (6) essendo dotata: � di una prima faccia (8) suscettibile di essere rivolta a monte rispetto ad un verso di scorrimento di detto corso d’acqua, e di una seconda faccia (9) suscettibile di essere rivolta a valle rispetto al verso di scorrimento di detto corso d’acqua, � e di almeno una apertura passante (10) attraverso la quale è suscettibile di passare un flusso d’acqua nel verso di scorrimento di detto corso d’acqua; � almeno una ruota idraulica (19) fissata sulla seconda faccia (9) di detta paratia (6), posizionata in corrispondenza di detta apertura passante (10) ad intercettazione di detto flusso d’acqua, e suscettibile di essere portata in rotazione da quest’ultimo per trasformare l’energia cinetica di detto flusso d’acqua in energia meccanica di rotazione; � mezzi di conversione dell’energia (11) meccanicamente collegati a detta ruota idraulica (19), ed atti a trasformare l’energia meccanica di rotazione di detta ruota idraulica (19) in energia elettrica.
2. 2. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto telaio di supporto (2) comprende: � montanti (3) delimitanti lateralmente una sede (7) per detta paratia (6), ed aventi ciascuno un corrispondente estremo inferiore (3’) suscettibile di essere posto in appoggio sul fondo (B) di detto alveo (A); � mezzi di guida (12) vincolanti scorrevolmente detta paratia (6), posta in detta sede (7), a detti montanti (3), e definenti per detta paratia (6) una direzione di scorrimento (Y) longitudinale a detti montanti (3), detta paratia (6) avendo un bordo inferiore (13) rivolto all’estremo inferiore (3’) di detti montanti (3) e suscettibile di delimitare superiormente una porzione di detta sede (7) libera da detta paratia (6) a definire un passaggio (17) per l’acqua; � mezzi di movimentazione (16) di detta paratia (6) lungo detti montanti (3) secondo detta direzione di scorrimento (Y), atti a modulare l’altezza di detto passaggio (17) rispetto a detto fondo (B).
3. 3. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto telaio di supporto (2) comprende, inoltre, almeno una traversa inferiore (4) collegante trasversalmente gli estremi inferiori (3’) di detti montanti (3), suscettibile di andare in appoggio sul fondo (B) di detto alveo (A) a delimitare inferiormente detto passaggio (17), detta traversa inferiore (4) definendo inoltre un fondo-corsa per detta paratia (6) la quale è mobile tra: � una posizione di chiusura, nella quale il bordo inferiore (13) di detta paratia (6) è in battuta contro detta traversa inferiore (4) a chiudere detto passaggio (17), e � almeno una posizione di apertura, nella quale il bordo inferiore (13) di detta paratia (6) è distanziato rispetto a detta traversa inferiore (4) per consentire il deflusso di acqua attraverso detto passaggio (17).
4. 4. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l’apertura passante (10) di detta paratia (6) è posizionata in prossimità del bordo inferiore (13) di detta paratia (6).
5. 5. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un convogliatore idraulico (18) di detto flusso d’acqua, aggettante dalla seconda faccia (9) di detta paratia (6), in corrispondenza di detta apertura passante (10), verso detta ruota idraulica (19) per convogliare detto flusso d’acqua a detta ruota idraulica (19).
6. 6. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto convogliatore idraulico (18) comprende una parete di fondo (20) e due pareti laterali (21) definenti un canale (22) per detto flusso d’acqua, detta ruota idraulica (19) essendo almeno parzialmente alloggiata in detto canale (22) per intercettare detto flusso d’acqua.
7. 7. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ancoraggio (23) comprendono una pluralità di puntoni di ancoraggio (24) aggettanti inferiormente dalla traversa inferiore (4) e suscettibili di penetrare nel fondo (B) di detto alveo (A) per trattenere detto telaio di supporto (2) solidale al terreno.
8. 8. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ancoraggio (23) comprendono bracci articolati (25’, 25’’), ciascuno dei quali è incernierato, ad una sua prima estremità (26’), ad un corrispondente di detti montanti (3), e ad una sua seconda estremità (26’’) è dotato di una staffa di ancoraggio (27) suscettibile di essere fissata ad una parete di detto alveo (A).
9. 9. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere paratoie laterali (28) portate da detto telaio di supporto (2) lateralmente a detta paratia (6), e suscettibili di chiudere almeno parzialmente varchi delimitati tra detto telaio di supporto (2) e le pareti di detto alveo (A).
10. 10. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione (16) comprendono: � almeno un motore (29) fissato a detto telaio di supporto (2); � almeno una puleggia (30) connessa meccanicamente a detto motore (29) per essere azionata in rotazione; � almeno un cavo (31) suscettibile di essere avvolto attorno a detta puleggia (30), avente un primo estremo connesso a detta puleggia (30), ed un secondo estremo fissato a detta paratia (6), per azionarla in scorrimento lungo detti montanti a seguito della rotazione di detta puleggia (30).
11. 11. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta ruota idraulica (19) comprende: � una struttura di supporto (34) fissata a detta paratia (6); � un tamburo porta-pale (35) girevolmente vincolato a detta struttura di supporto (34) sopra a detta apertura (10), detta struttura di supporto (34) definendo per detto tamburo porta-pale (35) un asse di rotazione (Z) sostanzialmente orizzontale; � una pluralità di pale (36) portate circonferenzialmente da detto tamburo porta-pale (35), le quali pale (36) sono suscettibili di intercettare detto flusso d’acqua proveniente da detta apertura passante (10), per almeno un tratto operativo della corsa di rotazione di dette pale (36) attorno a detto asse di rotazione (Z), per portare in rotazione detto tamburo porta-pale (35).
12. 12. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che dette pale (36), durante detto tratto della loro corsa di rotazione, sono posizionate almeno parzialmente all’interno di detto convogliatore idraulico (18).
13. 13. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detta ruota idraulica (19) comprende: � perni di fulcraggio (37) di dette pale (36) a detto tamburo porta-pale (35), definenti per dette pale (36) assi di basculamento (W) rispetto a detto tamburo porta-pale (35) paralleli a detto asse di rotazione (Z); � un cinematismo di guida (38) atto a comandare l’inclinazione di ciascuna di dette pale (36) rispetto ad una direzione verticale (X).
14. 14. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detto cinematismo di guida (38) comprende: � almeno una guida a camma (41) fissata a detta struttura di supporto (34) e sviluppantesi su di un piano perpendicolare all’asse di rotazione (Z) di detto tamburo porta-pale (35); � una pluralità di manovelle (42), ciascuna delle quali è fissata solidalmente ad una corrispondente di dette pale (36) e ha un estremo libero (45) accoppiato scorrevolmente a detta guida a camma (41) per ruotare dette pale (36) rispetto a detti assi di basculamento (W) durante la rotazione di detto tamburo porta-pale (35) rispetto a detto asse di rotazione (Z).
15. 15. Impianto (1) per la produzione di energia idroelettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di conversione dell’energia (11) comprendono: � almeno un alternatore (48) avente uno statore fissato a detta paratia (6), ed un rotore rotabile in detto statore; � mezzi di trasmissione del moto (49) interconnettenti detta ruota idraulica (19) al rotore di detto alternatore (48) per azionarlo in rotazione.