ITBO20100328A1 - Impianto idroelettrico per la produzione di energia elettrica - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
del Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:
"IMPIANTO IDROELETTRICO PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA"
La presente invenzione è relativa ad un impianto idroelettrico per la produzione di energia idroelettrica.
Nel settore della produzione di energia idroelettrica, è noto installare un impianto idroelettrico lungo un corso d'acqua comprendente un tratto superiore ed un tratto inferiore, che sono limitati da rispettive pareti di fondo disposte a livelli differenti una dall'altra, e sono collegati fra loro da un tratto intermedio inclinato.
Generalmente, l'impianto comprende una coclea, che è montata nel tratto intermedio per ruotare attorno ad un proprio asse longitudinale sotto la spinta del flusso d'acqua proveniente dal tratto superiore, è definita da un'elica avvolta attorno ad un albero di supporto, ed è accoppiata con un generatore di energia elettrica.
Dal momento che l'elica viene realizzata per deformazione plastica di un nastro di acciaio, gli impianti idroelettrici noti del tipo sopra descritto presentano alcuni inconvenienti principalmente discendenti dal fatto che l'elica è relativamente pesante, comporta l'utilizzo di cuscinetti di supporto relativamente ingombranti e costosi, presenta una finitura superficiale relativamente ridotta, e deve essere collegata all'albero di supporto tramite operazioni di saldatura elettrica relativamente complesse e costose.
Inoltre, le citate operazioni di deformazione plastica del nastro di acciaio e di saldatura elettrica dell'elica sull'albero di supporto impediscono la realizzazione di coclee di dimensioni e forme relativamente complesse e sufficientemente precise a meno di successive lavorazioni di finitura relativamente complesse, lunghe, e costose.
Scopo della presente invenzione è di realizzare un impianto idroelettrico per la produzione di energia idroelettrica che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e che sia di semplice ed economica attuazione.
Secondo la presente invenzione viene realizzato un impianto idroelettrico per la produzione di energia idroelettrica come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
la figura 1 è una vista laterale schematica di una preferita forma di attuazione dell'impianto idroelettrico della presente invenzione;
la figura 2 è una vista laterale schematica, con parti in sezione e parti ingrandite per chiarezza, di un particolare della figura 1;
la figura 3 è una vista prospettica schematica di un primo particolare della figura 2;
la figura 4 è una vista prospettica schematica di un secondo particolare della figura 2; e
la figura 5 è una vista laterale schematica, con parti in sezione e parti ingrandite per chiarezza, di una variante del particolare della figura 2.
Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato, nel suo complesso, un impianto idroelettrico installato lungo un corso d'acqua 2 comprendente un tratto 3 superiore ed un tratto 4 inferiore, i quali sono limitati da rispettive pareti 5, 6 di fondo disposte a livelli differenti una dall'altra, e sono collegati fra loro da un tratto 7 intermedio inclinato. La distanza tra i livelli dell'acqua in corrispondenza dei tratti 3, 4 definisce l'energia idraulica utilizzabile nell'impianto 1.
Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, l'impianto 1 comprende una coclea 8, la quale è alloggiata all'interno del tratto 7 intermedio, presenta un asse 9 longitudinale inclinato secondo un angolo a determinato rispetto alle pareti 5, 6, e comprende, a sua volta, un albero 10 di supporto sostanzialmente coassiale all'asse 9 ed un'elica 11 avvolta attorno all'albero 10 lungo l'asse 9 stesso.
L'albero 10 è realizzato, preferibilmente ma non necessariamente, in un materiale composito comprendente una matrice resinosa ed una pluralità di fibre di rinforzo, le quali sono disperse nella matrice resinosa, e sono realizzate, preferibilmente, in vetro, carbonio, Kevlar, o boro.
L'albero 10 presenta due perni 12 di estremità, che sporgono da bande opposte della coclea 8 coassialmente all'asse 9, e sono impegnati in maniera girevole in rispettivi cuscinetti 13 di rotolamento o strisciamento (uno solo dei quali illustrato nella figura 1) fissati ad un basamento 14 dell'impianto 1.
Il perno 12 superiore è accoppiato con un generatore di energia elettrica definito, nella fattispecie, da un motore 15 elettrico collegato con la rete elettrica (non illustrata) tramite un inverter (non illustrato). A seguito della rotazione della coclea 8 attorno all'asse 9 sotto la spinta del flusso d'acqua proveniente dal tratto 3 superiore, l'albero di uscita (non illustrato) del motore 15 viene posto in rotazione attorno al proprio asse longitudinale generando energia elettrica, che viene fornita alla rete elettrica (non illustrata) e/o ad almeno una utenza (non illustrata).
L'elica 11 è realizzata in un materiale composito comprendente una matrice resinosa ed una pluralità di fibre di rinforzo, le quali sono disperse nella matrice resinosa, e sono realizzate, preferibilmente, in vetro, carbonio, Kevlar, o boro.
Con riferimento alla figura 3, l'elica 11 comprende una pluralità di settori 16, ciascuno dei quali si estende secondo un angolo compreso, preferibilmente ma non necessariamente, tra 90° e 180°, è limitato longitudinalmente da due facce 17 di estremità, presenta una pluralità di denti 18 sporgenti da una delle facce 17 ed una pluralità di cave 19 ricavate sull'altra faccia 17, ed è collegato con un settore 16 adiacente tramite l'impegno dei denti 18 all'interno delle relative cave 19.
Secondo quanto illustrato nella figura 4, l'elica 11 è collegata all'albero 10 tramite un dispositivo 20 di bloccaggio comprendente una pluralità di piastre 21 di ancoraggio, le quali sporgono radialmente dalla superficie esterna dell'albero 10, sono distribuite sulla superficie esterna dell'albero 10 secondo un'elica avvolta attorno al, e lungo il, citato asse 9, sono realizzate, preferibilmente ma non necessariamente, nel citato materiale composito, e sono provviste, ciascuna, di un rispettivo foro 22 ricavato attraverso la relativa piastra 21.
Il dispositivo 20 comprende, inoltre, per ciascuna piastra 21, almeno una rispettiva vite di serraggio (non illustrata), la quale si estende attraverso l'elica il per avvitarsi nel foro 22 della piastra 21 stessa. Secondo una variante non illustrata, ciascuna vite di serraggio viene eliminata e sostituita con un bullone di serraggio.
Con riferimento alla figura 2, l'elica il comprende, a partire da una superficie esterna dell'albero 10, una prima porzione 23 sostanzialmente piana e complanare ad un piano P di riferimento sostanzialmente ortogonale all'asse 9 ed una seconda porzione 24 sostanzialmente curvilinea, la quale è disposta con la sua concavità rivolta verso il tratto 3 superiore, è inclinata verso il tratto 4 inferiore, ed è orientata secondo un angolo β minore dell'angolo a rispetto al piano P.
La variante illustrata nella figura 5 differisce da quanto illustrato nelle figure precedenti unicamente per il fatto che, in essa, l'elica il presenta una forma curvilinea, è disposta con la sua concavità rivolta verso il tratto 3 superiore, è inclinata verso il tratto 4 inferiore, ed è orientata secondo il citato angolo β rispetto al piano P.
L'impiego del citato materiale composito presenta alcuni vantaggi principalmente discendenti dal fatto che l'elica 11 presenta una finitura superficiale, una resistenza meccanica, ed una resistenza chimica relativamente elevate, è relativamente leggera, può essere divisa in singoli settori 16, e viene prodotta con cicli produttivi relativamente semplici, rapidi, ed economici.
Inoltre, le dimensioni e la forma della sezione trasversale dell'elica 11 possono essere controllate selettivamente con un elevato grado di precisione.
Claims (1)
- R IV E N D I CA Z I O N I 1.- Impianto idroelettrico per la produzione di energia idroelettrica, l'impianto essendo installato lungo un corso d'acqua (2) comprendente un tratto superiore (3) ed un tratto inferiore (4), i quali sono limitati da rispettive pareti di fondo (5, 6) disposte a livelli differenti una dall'altra, e sono collegati fra loro tramite un tratto intermedio (7) inclinato; l'impianto comprendendo una coclea (8), la quale è montata nel tratto intermedio (7) per ruotare attorno ad un proprio asse (9) longitudinale sotto la spinta del flusso d'acqua proveniente dal tratto superiore (3), e comprende, a sua volta, un albero di supporto (10) sostanzialmente coassiale al detto asse (9) ed un'elica (11) avvolta attorno al, e lungo il, detto albero di supporto (10); ed un generatore (15) di energia elettrica accoppiato alla coclea (8); ed essendo caratterizzato dal fatto che almeno la detta elica (11) è realizzata in un materiale composito. 2.- Impianto idroelettrico secondo la rivendicazione 1, in cui l'albero di supporto (10) è realizzato nel detto materiale composito. 3.- Impianto idroelettrico secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il materiale composito comprende una matrice resinosa ed una pluralità di fibre di rinforzo disperse nella matrice resinosa e realizzate in un materiale scelto nel gruppo formato da vetro, carbonio, Kevlar, boro. 4.- Impianto idroelettrico secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni e comprendente, inoltre, primi mezzi di accoppiamento (20) per collegare fra loro l'albero di supporto (10) e l'elica (il). 5.- Impianto idroelettrico secondo la rivendicazione 4, in cui i primi mezzi di accoppiamento (20) sono realizzati nel detto materiale composito. 6.- Impianto idroelettrico secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui i primi mezzi di accoppiamento (20) comprendono una pluralità di piastre di ancoraggio (21) sporgenti radialmente dall'albero di supporto (10) e, per ciascuna piastra di ancoraggio (21), almeno una rispettiva vite di serraggio estendentesi attraverso l'elica (il) e la piastra di ancoraggio (21) stessa. 7.- Impianto idroelettrico secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'elica (il) comprende almeno due settori (16) e secondi mezzi di accoppiamento (18, 19) per collegare i settori (16) fra loro. 8.- Impianto idroelettrico secondo la rivendicazione 7, in cui ciascun settore (16) si estende secondo un angolo compreso tra 90° e 180°. 9.- Impianto idroelettrico secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui i secondi mezzi di accoppiamento (18, 19) sono realizzati nel detto materiale composito. 10.- Impianto idroelettrico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, in cui ciascun settore (16) è limitato da almeno una faccia di estremità (17) affacciata alla faccia di estremità (17) dell'altro settore (16); i secondi mezzi di accoppiamento (18, 19) comprendendo almeno un dente (18) sporgente dalla faccia di estremità (17) di uno dei settori (16) e, per ciascun dente (18), una rispettiva cava (19) ricavata sulla faccia di estremità (17) dell'altro settore (16) per ricevere il dente (18) stesso. 11.- Impianto idroelettrico secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'elica (11) è inclinata almeno in parte verso il detto tratto inferiore (4) rispetto ad un piano di riferimento (P) sostanzialmente ortogonale al detto asse (9). 12.- Impianto idroelettrico secondo la rivendicazione 11, in cui il detto asse (9) è orientato secondo un primo angolo (a) determinato rispetto alle dette pareti di fondo (5, 6) e l'elica (11) è inclinata almeno in parte di un secondo angolo (β) minore del primo angolo (a) rispetto al detto piano di riferimento (P). 13.- Impianto idroelettrico secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui l'elica (11) presenta una forma curvilinea con concavità rivolta verso il detto tratto superiore (3). 14.- Impianto idroelettrico secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui l'elica (11) presenta, a partire da una superficie esterna dell'albero di supporto (10), una prima porzione (23) sostanzialmente piana e complanare al detto piano di riferimento (P) ed una seconda porzione (24) sostanzialmente curvilinea con concavità rivolta verso il detto tratto superiore (3).
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