INTRODUÇÃO

[001] O presente relatório descritivo refere-se a um pedido de patente de invenção, para turbina hidráulica, pertencente ao setor técnico dos equipamentos hidráulicos, que foi desenvolvida para apresentar uma construção de tipo fluxo cruzado, a qual apresente eficiência e simplicidade construtiva em relação às convencionais.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Já são conhecidas turbinas hidráulicas, destinadas a converter a energia cinética de um fluxo hidráulico em energia mecânica usada para atender aplicações diversas, compreendidas, essencialmente: por rotor; por carcaça que aloja o rotor e em paredes opostas da qual fica apoiado o eixo deste; por conjunto de aberturas de entrada e saída do fluxo hidráulico, dispostas em paredes opostas da carcaça, abertura de entrada essa que recebe um fluxo hidráulico, que gira o rotor e saí pela abertura de saída; por tomada de força compreendida por prolongamento do eixo do rotor estendido para fora da carcaça e que provê a energia mecânica. Dentro dessa concepção básica de turbina hidráulica existem inúmeras soluções construtivas, destinadas a atender a necessidades especificas de cada aplicação da turbina. Dentro disso, já são conhecidas as chamas turbinas de fluxo cruzado como mostradas, por exemplo, nos documentos abaixo citados.

[003] Vários documentos representativos do estado da técnica mostram turbinas hidráulicas, as quais, além dos elementos essenciais usuais, como sejam: rotor, carcaça, admissão e saída do fluxo hidráulico, tomada de energia mecânica e outros provêm detalhes construtivos próprios destinados a atender a finalidades específicas. Assim, o documento BR 10 2016 008771 divulga uma solução que prevê funcionamento através de entrada de fluído radial e fazendo um fluxo cruzado no interior do rotor. O documento PI 8306286 divulga construção que envolve o uso de peças móveis dentro da turbina para orientação do fluxo. Essas construções, portanto, podem apresentar certa complexidade construtiva e de funcionamento.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[004] Assim, o objetivo da presente patente de invenção é prover uma turbina hidráulica de fluxo cruzado com construção e funcionamento relativamente mais simples que as usuais.

[005] Outro objetivo é prover turbina hidráulica de fluxo cruzado adequada, particularmente, para acionamento de gerador de energia elétrica e que possa atender sistemas com largo leque de capacidades variando de 3 KW a 20 KW.

[006] Outro objetivo é prover uma turbina de fluxo cruzado que seja eficiente e adequada para ser usada em um sistema de geração de energia hidroelétrica, que atende, principalmente, consumidores de pequeno e médio portes.

[007] Outro objetivo é prover uma turbina hidráulica de fluxo cruzado que apresente construção e processo de fabricação simples.

[008] Outro objetivo é prover uma turbina hidráulica de fluxo cruzado de baixo custo de fabricação, aquisição, instalação, operação e manutenção.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO [009] Tendo em vista, portanto, os aspectos e objetivos acima e no propósito de observá-los e atendê-los foi desenvolvida a turbina hidráulica de fluxo cruzado, objeto da presente patente, a qual é compreendida pelos componentes usuais, essencialmente: rotor; carcaça que aloja e tem montado o rotor; conjunto receptor do fluxo hidráulico que gira o rotor; tomada de força constituída por prolongamento do eixo, que se projeta para fora da carcaça e disponibiliza a energia mecânica produzida pela turbina e outros; sendo que, na presente invenção, a turbina é uma turbina de fluxo cruzado, na qual dito conjunto receptor do fluxo hidráulico que gira o rotor é compreendido, essencialmente, por primeiro e segundo dispositivos de entrada e saída de fluxo hidráulico e de colaboração com o giro do rotor, dispositivos esses iguais, paralelos, opostos e cada qual formador: por respectiva abertura de entrada do fluxo hidráulico; por respectiva região semicilíndrica da carcaça, na qual abre a abertura de entrada e pela qual passam as pás do rotor; por respectiva abertura de saída do fluxo hidráulico, derivada de respectiva região semicilíndrica da carcaça e alinhada correspondente abertura de entrada; e por respectivos fluxos hidráulicos opostos, que são recebidos em correspondentes aberturas de entrada, alimentados em respectivas regiões semi- cilíndricas da carcaça, onde empurram as pás do rotor e estas giram o eixo e a tomada de força, proporcionando assim energia mecânica, fluxos hidráulicos esses que saem da carcaça através de correspondentes aberturas de saída.

[010] Essa construção da turbina de fluxo cruzado apresenta eficiência, particularmente adequada para mover um gerador de energia elétrica, e apresenta adicionalmente simplicidade de construção, fabricação e instalação.

[011] A forma de construção da presente turbina hidráulica de fluxo cruzado facilita que esta seja obtida para atender à sistemas de geração de energia elétrica de construção simplificada e que usem gerador de diferentes potências, variando entre 3 KW a 20KW, características essas que atendem aos objetivos principais da invenção.

[012] A presente turbina hidráulica de fluxo cruzado apresenta também baixos custos de fabricação, aquisição, montagem, operação e manutenção, o que atende outros objetivos da invenção.

LISTA DE DESENHOS

[013] Os desenhos anexos referem-se à turbina hidráulica de fluxo cruzado, objeto do presente pedido de patente, nos quais: a fig. 1 mostra-a em vista frontal, aberta e a indicação de funcionamento; dita turbina de fluxo cruzado 1 em uma versão simples; a fig. 2 mostra um corte esquemático indicado na figura anterior; as figs. 3 a 5 mostram vistas posterior e laterais da turbina de fluxo cruzado simples 1 ; e as figs. 6 e 7 mostram vistas laterais opostas de um turbina de fluxo cruzado 1 em uma versão dupla.

DESCRIÇÃO DETALHADA COM BASE NOS DESENHOS

[014] Conforme ilustram as figuras acima relacionadas e é previsto na invenção, a turbina hidráulica de fluxo cruzado 1 , objeto do presente pedido de patente invenção, é compreendida pelos componentes usuais, a saber (fig. 1 ): rotor 2-3 formado por eixo 2 e pás 3 prolongadas radialmente do eixo 2; carcaça 4, que aloja e tem montado o rotor 2-3; conjunto hidráulico de acionamento 5; tomada de saída força 6 constituída por prolongamento do eixo 2, estendido para fora da carcaça 4 e que provê a energia mecânica a ser usada para uma finalidade qualquer, preferencialmente acionar um gerador elétrico 100.

[015] Na presente invenção e isso constituindo o objeto principal a ser protegido na patente, a turbina 1 é uma turbina de fluxo cruzado 1 e o seu conjunto hidráulico de acionamento 5 é formado (figs. 1 a 5): por primeiro dispositivo 20-21 -22 de entrada de fluxo hidráulico, de colaboração com o giro do rotor e de saída do fluxo hidráulico; e por segundo dispositivo 30-31 -32 de entrada de fluxo hidráulico, de colaboração com o giro do rotor e de saída do fluxo hidráulico; ditos dispositivos 20-21 -22 e 30-31 -32 iguais, paralelos, dispostos em posições opostas na turbina, tangenciais ao rotor e alimentados com respectivos fluxos hidráulicos “A” e “B” que fluem em sentidos opostos.

[016] O primeiro dispositivo 20-21 -22 é formado: por primeira abertura 20 de entrada do fluxo hidráulico; por primeira região semicilín- drica 21 da carcaça, na qual abre a abertura de entrada 20 e pela qual passam as pás 3 do rotor; por primeira abertura 22 de saída do fluxo hidráulico, derivada de referida primeira região semicilíndrica 21 e oposta e alinhada à referida primeira abertura de entrada 20; e por primeiro fluxo hidráulico “A”, que é recebido na primeira abertura de entrada 20, alimentado na primeira região semicilíndrica 21 , onde empurra as pás 3 e estas giram o eixo 2, primeiro fluxo hidráulico “A” esse que saí pela primeira abertura de saída 22. [017] O segundo dispositivo 30-31 -32 é formado: por segunda abertura 30 de entrada do fluxo hidráulico, oposta e diagonalmente alinhada à primeira abertura de entrada 20; por segunda região semici- líndrica 31 da carcaça, oposta à primeira região semicilíndrica 21 , na qual abre a referida segunda abertura de entrada 30 e pela qual passam as pás 3 do rotor; por segunda abertura 32 de saída do fluxo hidráulico, derivada de referida segunda região semicilíndrica 31 , alinhada à referida segunda abertura de entrada 30 e oposta e diagonalmente alinhada à primeira abertura de saída 22; e por segundo fluxo hidráulico “B”, oposto ao primeiro fluxo hidráulico “A”, que é recebido na segunda abertura de entrada 30, alimentado na segunda região semicilíndrica 31 , onde empurra as pás 3 e estas giram o eixo 2, completando o ciclo de giro do rotor 2-3, segundo fluxo hidráulico “B” esse que saí pela segunda abertura de saída 32. Referidas aberturas 20, 22, 30, 32 são conectadas a respectivas tubulações 200, 300, pelas quais fluem os fluxos hidráulicos “A” e “B”, respectivamente.

[018] Desse modo, em funcionamento (fig. 1 ), o primeiro fluxo hidráulico “A” entra pela primeira abertura de entrada 20, a qual o alimenta na primeira região semicilíndrica 21 da carcaça, onde referido primeiro fluxo hidráulico “A” colabora para empurrar e girar as pás 3 e o eixo 2 por uma trajetória “C” correspondente à primeira metade do ciclo de giro do rotor 2-3; o segundo fluxo hidráulico “B”, oposto ao primeiro fluxo hidráulico “A”, entra pela segunda abertura de entrada 30, oposta à primeira abertura de entrada 20, e referido segundo fluxo hidráulico “B” é alimentado na segunda região semicilíndrica 31 da carcaça, oposta à primeira região semicilíndrica 21 , na qual, referido segundo fluxo hidráulico “B” colabora para empurrar e girar as pás 3 e o eixo 2 por uma trajetória “D”, correspondente à segunda metade do clico de giro do rotor 2-3, completando assim um ciclo de giro deste; ditos primeiro “A” e segundo “B” fluxos hidráulicos saem das respectivas regiões semicilíndricas opostas 21 e 31 da carcaça através da primeira 22 e da segundo 32 aberturas de saída, respectivamente. Desse modo, quando as pás 3 do rotor 2-3 passam pela primeira região semicilíndrica 21 da carcaça recebem impulso através do primeiro fluxo hidráulico “A” e quando passam pela segunda região semicilíndrica oposta 31 recebem um segundo impulso através do segundo fluxo hidráulico “B” proporcionando assim impulso contínuo às pás 3 e maior eficiência na conversão da energia cinéticas dos fluxos hidráulicos “A” e “B” em energia mecânica no eixo 2 e na tomada de saída de força 6 prolongada deste, otimizando assim o desempenho da turbina hidráulica de fluxos cruzado 1 . A tomada de saída de força 6 pode ser acoplada a um equipamento qualquer, preferencialmente a um gerador 100 que produz energia hidroelétrica usada para uma finalidade qualquer.

[019] Dentro da construção básica, acima descrita, a turbina de fluxo cruzado 1 , objeto da presente patente, pode apresentar modificações relativas a materiais, dimensões, detalhes construtivos e/ou de configuração funcional, sem que fuja do âmbito da proteção solicitada.

[020] Dentro disso, a turbina hidráulica de fluxo cruzado 1 , objeto da presente patente, pode ser de tipo simples, como acima descrita (figs. 1 a 5), ou seja, dotada de duas aberturas de entrada opostas 20, 30 e duas correspondentes aberturas de saídas 22, 32, pelas quais circulam respectivos os fluxos hidráulicos opostos “A” e “B” que atuam em respectivas regiões semicilíndrica opostas 21 , 31 da carcaça, onde movem as pás 3 do rotor. Essa construção é particularmente adequada para mover gerador elétrico de 3KW e 5KW.

[021] Opcionalmente, a turbina hidráulica de fluxo cruzado 1 , objeto da presente patente, pode ser de tipo dupla (figs. 6, 7) , ou seja, dotada de quatro aberturas de entrada, duas aberturas de entrada 20, 20’ e duas abertura de entrada opostas 30, 30’ e quatro correspondentes aberturas de saída, duas aberturas de saída 22, 22’ opostas e alinhadas às de entrada 20, 20’ e duas aberturas de saída 32, 32’ correspondentes às aberturas de entrada 30, 30’. Essa construção é particularmente adequada para mover gerador elétrico de 10KW e 20KW.