ITUB20153383A1 - Gruppo di regolazione e recupero energetico da un flusso idraulico - Google Patents

Description

Descrizione

GRUPPO Di REGOLAZIONE E RECUPERO ENERGETICO DA UN FLUSSO

IDRAULICO

Campo tecnico

La presente invenzione ha per oggetto un gruppo di regolazione e recupero energetico da un flusso idraulico o idrico, atto aN’impiego, in particolare ma non solo, in reti idrauliche destinate al convogliamento e alla distribuzione dell’acqua.

Arte nota

Sono noti, neH’ambito delle reti idrauliche, quali ad esempio quelle destinate al convogliamento e alla distribuzione di acqua ad uso domestico e simili, dispositivi di regolazione, impiegati per ridurre la pressione in rete attraverso la dissipazione del carico idraulico in esubero. Si tratta usualmente di valvole di regolazione che riducono la sezione idrica, in modo da incrementare localmente l’energia cinetica della corrente e ottenere a valle una brusca decelerazione della corrente. La dissipazione di energia è determinata dagli intensi vortici indotti dalla brusca decelerazione della corrente.

Tali dispositivi noti sono usualmente dotati di mezzi automatici di regolazione, atti a parzializzare la sezione idrica in modo automatico, così da mantenere nella condotta a valle un valore predeterminato e ottimale di pressione.

L’impiego di tali dispositivi noti presenta l’inconveniente di dissipare l’energia in esubero, senza prevedere alcuna possibilità di recupero. Per contro, si osserva attualmente un sempre più accentuato interesse verso soluzioni tecniche che comportano la valorizzazione e il recupero di tale energia in esubero.

Sono stati quindi proposti alcuni dispositivi atti a recuperare l’energia in esubero nelle condotte idrauliche.

Ad esempio, la domanda di brevetto W 02004/061296 illustra una valvola di riduzione della pressione del fluido in una rete di distribuzione del fluido stesso. Il dispositivo comprende una turbina Pelton disposta all'interno di un involucro di contenimento, attraversato dal fluido, per produrre energia attraverso la suddetta riduzione di pressione. L’involucro anzidetto contiene, oltre al fluido in attraversamento, anche aria ad una pressione uguale a quella desiderata nella rete di distribuzione disposta a valle della turbina. Tale dispositivo presenta l’inconveniente di richiedere appositi mezzi, quali ad esempio un organo compressore, per mantenere aria in pressione all’interno dell’involucro contenente la turbina Pelton, oltre che il rischio che l’aria in pressione sia trascinata a valle nella rete di distribuzione, creando sacche d’aria nei punti più alti, potenzialmente dannose per l’integrità dell’impianto.

La domanda di brevetto WO20G6/053878 illustra invece un dispositivo realizzato mediante una coppia di condotte concentriche, in una condotta centrale è disposta una turbina assiale, mentre in una condotta esterna è disposto un dispositivo di chiusura pneumatico di tipo a membrana. Parzializzando la sezione della condotta esterna, varia la portata in ingresso nella turbina e quindi il salto di pressione realizzato dalla stessa. In tale dispositivo la turbina e il corpo motore possono muovere lungo l’asse della condotta fino a chiudere completamente la condotta stessa realizzando dissipazioni anche maggiori della quota massima consentita dalla turbina. Tuttavia occorre osservare che la turbina assiale di tale soluzione nota funziona a un elevato numeri di giri, richiedendo perciò complessi sistemi di trasmissione e di generazione elettrica. Inoltre tale dispositivo noto può dissipare ridotti salti di pressione, dell'ordine di pochi metri, con produzione di energia elettrica.

infine, in genere, le soluzioni note impiegano apparecchiature di scarsa diffusione nel settore della distribuzione idraulica.

Pertanto, le soluzioni proposte non soddisfano pienamente le esigenze del settore tecnico specifico, risultando complesse strutturalmente oltre che non completamente affidabili per ogni condizione di impiego.

Presentazione dell'invenzione

Il compito della presente invenzione è quello di risolvere i problemi citati, escogitando un gruppo di regolazione e recupero energetico da un flusso idraulico, destinato in particolare all’impiego in una rete di convogliamento e di distribuzione di un fluido, che consenta di regolare o mantenere a un valore predeterminato la pressione a valle del gruppo stesso in modo affidabile.

Nell’ambito di tale compito è ulteriore scopo della presente invenzione quello di fornire un gruppo di regolazione e recupero energetico da un flusso idraulico, che consenta di regolare la pressione del fluido in uscita in modo automatico. Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di fornire un gruppo di regolazione e recupero energetico da un flusso idraulico di semplice concezione costruttiva e funzionale, dotato di funzionamento sicuramente affidabile, nonché di costo relativamente economico.

Gli scopi citati vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, dal gruppo di regolazione e recupero energetico da un flusso idraulico secondo la rivendicazione 1.

Il gruppo di regolazione e recupero energetico da un flusso idraulico comprende un organo pompa centrifuga, opportunamente modificata, con funzionamento a ciclo inverso, quindi a turbina, atto a trasformare almeno parzialmente l’energia di un flusso idraulico in attraversamento in energia meccanica, e un organo generatore di energia elettrica connesso all’organo pompa, per trasformare l’energia meccanica trasformata dall’organo pompa in energia elettrica.

Secondo un aspetto particolare dell’invenzione l’organo generatore può essere un organo motore elettrico asincrono del tipo sommerso, opportunamente modificato, funzionante a ciclo inverso.

il gruppo di regolazione e recupero dell’energia comprende altresì un dispositivo di regolazione, atto a consentire la regolazione della pressione del fluido in uscita dal gruppo stesso. Più precisamente il dispositivo di regolazione comprende mezzi di movimentazione assiale dell’albero dell’organo pompa, atti a variare l’efflusso del fluido attraverso ciascun organo girante dell’organo pompa stesso, in modo da mantenere costante, in particolare pari a un valore predeterminato e ottimale, la pressione del fluido nella condotta a valle del gruppo di regolazione e recupero.

Più precisamente tali mezzi di movimentazione sono atti a spostare assialmente l’organo girante degli stadi idraulici previsti dall’organo pompa, variando in tal modo la rispettiva sezione di ingresso. Come conseguenza, il flusso circolante attraverso l’organo girante spostato risulta modificato in modo corrispondente. In particolare il flusso risulta suddiviso in una quota parte che attraversa il rispettivo stadio idraulico, contribuendo al recupero energetico, e in una quota parte rimanente, che by-passa il recupero energetico, circolando esternamente al rispettivo stadio idraulico spostato attraverso una intercapedine definita temporaneamente tra corpo pompa e organo girante dell’organo pompa.

Secondo un aspetto particolare dell’invenzione è possibile conformare almeno uno tra l’organo girante e l’organo diffusore secondo un determinato profilo idraulico, calcolato per determinare, in seguito a un determinato spostamento assiale dell’albero dell’organo pompa, solidale all’almeno un organo girante, una determinata suddivisione del flusso idraulico tra l’interno e l’esterno dell’organo girante. In sostanza, variando il profilo degli organi idraulici, è possibile imporre una determinata suddivisione del flusso idraulico, in seguito allo spostamento assiale citato, per ottenere dal funzionamento inverso dell’organo pompa, un determinato range di salti di pressione e, quindi, di recupero energetico.

I citati mezzi di movimentazione possono comprendere mezzi di contrasto dinamico, ad esempio di tipo elastico o pneumatico, atti a controllare in modo automatico lo spostamento dell’albero dell’organo pompa, in funzione della spinta assiale agente sull’organo pompa medesimo.

Secondo un aspetto particolare dell’invenzione i citati mezzi di contrasto dinamico richiedono solamente una regolazione iniziale, in funzione delle condizioni di impiego, per poi assicurare, in uso, una regolazione automatica dei parametri del fluido circolante nella rete, a valle del gruppo stesso. In pratica, tale regolazione iniziale è simile a quella effettuata sui dispositivi valvolari noti, di riduzione della pressione, che, a differenza del gruppo secondo l’invenzione, dissipano energia e non consentono alcun recupero energetico.

In particolare, il gruppo di regolazione e recupero energetico secondo l’invenzione consente di ottenere variazioni di pressione attraverso lo spostamento assiale dell’albero dell’organo pompa, mantenendo costante la velocità di rotazione dell’albero stesso.

Questa peculiarità consente di collegare il gruppo stesso alla rete elettrica senza l’interposizione di un dispositivo elettronico complesso e costoso, che, diversamente, sarebbe richiesto per convertire la corrente alternata a frequenza variabile uscente dall’organo generatore in corrente continua e quindi nuovamente convertirla in corrente alternata a frequenza fissa di rete. Ad esempio, se il gruppo di regolazione e recupero energetico secondo l’invenzione è collegato a una rete elettrica a 50Hz e l’avvolgimento dell’organo generatore è a 2 poli, il gruppo funziona a una velocità di rotazione sostanzialmente stabile e prossima a 3050 rpm, che rappresenta la velocità di sincronismo. In questo modo, quando il gruppo raggiunge la velocità di rotazione di sincronismo, in particolare per una riduzione della domanda di portata, è possibile collegare elettricamente il gruppo alla rete mediante un semplice ed economico dispositivo elettronico, cosicché da questo momento in poi la rete stessa mantiene il gruppo alla velocità di sincronismo durante la generazione di energia. Quando invece il gruppo registra una diminuzione della generazione di energia in seguito, in particolare, a un aumento della domanda di portata nella rete idrica, e quindi la velocità di rotazione diminuisce al disotto della velocità di sincronismo, è possibile sganciare automaticamente lo stesso gruppo dalla rete elettrica mediante lo stesso dispositivo elettronico suddetto.

11 gruppo di regolazione e recupero energetico è particolarmente vantaggioso, in particolare per l’impiego in una rete di acquedotto, in quanto è autoregolante. Infatti, come è noto, una ampia rete acquedottistica è usualmente suddivisa in zone alimentate da rispettivi punti di accesso, detti nodi. Quando un nodo si trova prossimo al punto di alimentazione della rete, la pressione nella zona a valle del nodo risulta usualmente eccessiva e pertanto deve essere ridotta da un apposito dispositivo predisposto nel nodo di ingresso alla zona, quale una valvola riduttrice di pressione, di tipo noto, che non consente alcun recupero energetico, oppure il gruppo di regolazione e recupero secondo l’invenzione, che invece consente anche un efficace recupero energetico. Inoltre, durante il funzionamento giornaliero/stagionale sono notevolmente variabili le richieste di portata da ogni zona, raggiungendo valori massimi nelle ore centrali della giornata e valori minimi nelle ore notturne. Tale variazione continua di portata al singolo nodo determina, per le perdite di carico che variano nella rete, una variazione continua della pressione sia a monte che a valle del nodo. La capacità di autoregolazione del gruppo secondo l’invenzione è dunque assai vantaggiosa in quanto il citato dispositivo di regolazione consente di adattare automaticamente il gruppo alle esigenze di impiego, mediante uno spostamento assiale dell’albero dell’organo pompa, risultante dall’azione di contrasto esercitata dal dispositivo stesso.

Infatti, quando la richiesta idrica è elevata e dunque, per le alte velocità dell’acqua le perdite di carico all’interno della rete stessa aumentano, il gruppo è in grado di generare automaticamente il salto minimo di pressione richiesto. Quando invece la richiesta idrica è minima e, dunque, per la ridotta velocità di efflusso dell’acqua nelle condotte, le perdite di carico all’interno della rete stessa sono minime, il gruppo è invece in grado di generare automaticamente il salto massimo di pressione richiesto.

In pratica, il gruppo di regolazione e recupero secondo l’invenzione è in grado di generare il maggior salto di pressione e la massima generazione elettrica quando la portata richiesta dalla rete è al valore giornaliero/stagionale minimo. Per contro, il gruppo di regolazione e recupero secondo l’invenzione è in grado di generare il minor salto di pressione e la minima o nulla generazione elettrica quando la portata richiesta dalla rete è al valore giornaliero/stagionale massimo. Il gruppo di regolazione e recupero energetico secondo l'invenzione può inoltre essere installato in modo versatile in una qualsiasi rete di distribuzione di un fluido, preferibilmente all'interno di un condotto di by-pass associato a un tratto della rete medesima.

il gruppo di regolazione e recupero, in particolare, può essere installato vantaggiosamente in un pozzetto interrato, in qualsiasi configurazione, ad esempio con l’organo pompa ad asse orizzontale o verticale.

Secondo una prerogativa dell’invenzione il gruppo di regolazione e recupero energetico utilizza componenti industriali di facile reperimento sul mercato. Sotto questo profilo, risulta particolarmente vantaggiosa la previsione di una pompa centrifuga sommersa di tipo noto, con funzionamento a ciclo inverso, quindi a turbina. Risulta altresì vantaggiosa la previsione di un motore asincrono sommerso di tipo noto funzionante a ciclo inverso, quindi a generatore. inoltre il gruppo di regolazione e recupero può essere immerso direttamente nel fluido operativo, in particolare grazie alla previsione di una pompa centrifuga e di un organo motore, in particolare un motore asincrono, normalmente impiegati in condizione immersa.

E’ importante rilevare altresì che l’installazione immersa consente il raffreddamento efficace, attraverso lo stesso fluido circolante, dell’organo generatore, senza richiedere mezzi di raffreddamento addizionali.

Il gruppo secondo l’invenzione risulta quindi di costruzione agevole ed economica, oltre che di impiego versatile.

Breve descrizione dei disegni

I particolari dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita del gruppo di regolazione e recupero energetico da un flusso idraulico secondo l'invenzione, illustrato a titolo indicativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 mostra uno schema di installazione, in sezione, del gruppo di regolazione e recupero energetico secondo l'invenzione,

la figura 2 mostra una vista in sezione assiale del gruppo di regolazione e recupero energetico secondo l’invenzione;

le figure 2a e 2b mostrano una vista ingrandita di una porzione di un organo pompa con funzionamento a turbina, impiegato nel gruppo illustrato in figura 2, in due differenti condizioni operative;

le figure 2c e 2d mostrano una vista ingrandita di una porzione di un dispositivo di regolazione impiegato nel gruppo illustrato in figura 2, in due condizioni operative, corrispondenti a quelle illustrate nelle figure 2a e 2b rispettivamente; le figure da 3a a 3c mostrano una vista in sezione assiale di un particolare della medesimo organo pompa con funzionamento a turbina, in differenti condizioni operative;

la figura 4 illustra una vista in sezione assiale di una porzione di una pompa con funzionamento a turbina impiegata nel gruppo secondo l’invenzione, in cui ciascuna semisezione illustra una rispettiva condizione operativa;

le figure 5, 6 e 7 mostrano rispettivamente differenti ulteriori schemi di installazione, in sezione, del gruppo di regolazione e recupero energetico secondo l’invenzione,

la figura 8 mostra una vista in pianta dello schema di installazione illustrato in figura 7;

le figure 7a e 7b mostrano rispettivamente una vista in sezione ingrandita di porzioni del gruppo di regolazione e recupero energetico illustrato in figura 7; la figura 9 mostra un ulteriore schema di installazione, in sezione, del gruppo di regolazione e recupero energetico secondo l'invenzione.

Forme di realizzazione dell’invenzione

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato nell’insieme con 1 un gruppo di regolazione e recupero energetico, atto a produrre energia elettrica dalla trasformazione almeno parziale dell’energia di un flusso idraulico attraverso il gruppo stesso.

il gruppo 1 è predisposto all’interno di un condotto 2 in una rete idraulica, allo scopo di recuperare, almeno in parte, energia dal fluido circolante, trasformandola dapprima in energia meccanica e poi in energia elettrica.

Più precisamente, il gruppo 1 può essere installato sul condotto 2, preferibilmente derivato in by-pass da un tratto 3 di una rete idraulica, o disposto differentemente, mediante l’interposizione di idonei mezzi di intercettazione 4, atti a consentire ad esempio eventuali operazioni di manutenzione del gruppo 1. Il gruppo 1 può essere installato, ad esempio, in una qualsiasi rete idraulica, una rete di adduzione o di convogliamento e distribuzione di un fluido, in particolare acqua ad uso domestico o destinata ad altri impieghi.

In corrispondenza del suddetto tratto 3, ad esempio a valle del condotto 2 derivato o tra i rami di derivazione del medesimo condotto 3, può essere previsto un dispositivo ausiliario 5, ad esempio un dispositivo valvolare di controllo della pressione e/o della portata del fluido, di tipo noto. Ad esempio il dispositivo ausiliario 5 può essere del tipo a membrana, come illustrato in figura 1, preferibilmente corredato da appositi circuiti di attivazione automatica, a seconda del tipo di funzionamento, per verificare che nella rete sia mantenuto un valore predeterminato della pressione del fluido circolante. Il dispositivo ausiliario 5 può essere utilizzato in alternativa al gruppo secondo l'invenzione, ad esempio nel caso in cui il funzionamento del gruppo stesso debba essere interrotto per consentire operazioni di manutenzione.

11 gruppo di regolazione e recupero energetico comprende un organo pompa 10 con funzionamento a turbina, dunque con funzionamento a ciclo inverso, un organo generatore 20 connesso all'organo pompa 10 e un dispositivo di regolazione 30, per la regolazione dei parametri del flusso in uscita dal condotto 2.

L’organo pompa 10 è una pompa centrifuga opportunamente conformata comprendente un albero 11 orientato lungo un asse longitudinale A, sul quale è disposta in successione, preferibilmente, una pluralità di stadi di funzionamento 12 (si veda la figura 2).

Ciascuno stadio di funzionamento 12 comprende, in modo noto, un organo girante 13 calettato sull’albero 11 dell’organo pompa 10 e un organo diffusore 14 solidale al corpo 15 dell’organo pompa 10.

L’organo pompa 10, che è impiegato nel gruppo 1 con funzionamento inverso a turbina, prevede una sezione di ingresso 16 e una sezione di uscita 17 per il fluido in attraversamento, corrispondenti rispettivamente alla sezione di mandata e alla sezione di aspirazione nel funzionamento come pompa centrifuga.

L’organo pompa 10 è collegato all’organo generatore 20 elettrico, destinato a trasformare l’energia meccanica generata dall’organo pompa 10 in energia elettrica utilizzabile.

Più precisamente l’organo generatore 20 comprende un albero generatore 21 collegato in modo coassiale all’albero 11 dell’organo pompa 10, mediante mezzi di collegamento di tipo noto (si veda la figura 2). Nell’esempio illustrato, il collegamento tra l’albero 11 dell’organo pompa 10 e l’albero generatore 21 è disposto in corrispondenza della citata sezione di uscita 17 del fluido.

In sostanza l’albero 11 dell’organo pompa 10 e l’albero di collegamento 21 sono resi solidali, in modo da funzionare, in uso, come un unico albero rotante.

In modo noto, l’organo generatore 20 elettrico comprende una parte rotorica 22 e una parte statorica 23, disposte attorno all’albero di collegamento 21, per consentire la produzione di energia elettrica per trasformazione dell’energia meccanica trasmessa dall’albero 11 dell’organo pompa 10.

Il citato dispositivo di regolazione 30 comprende mezzi di movimentazione 31 assiale dell’albero 11 dell’organo pompa 10, atti a variare l’efflusso del fluido attraverso ciascun organo girante 13 dell’organo pompa 10 stesso, in modo da mantenere costante, in particolare pari a un valore predeterminato e ottimale, la pressione del fluido nel condotto a valle del gruppo 1 di recupero.

Più precisamente tali mezzi di movimentazione 31 sono atti a spostare assialmente l’organo girante 13 degli stadi idraulici 12, variandone in tal modo la sezione di ingresso per il fluido circolante.

In seguito a tale spostamento assiale, l’organo girante 13 e l’organo diffusore 14 di ciascuno stadio idraulico 12 risultano reciprocamente avvicinati o allontanati, così da modificare la conformazione di ciascuno stadio idraulico 12 dell’organo pompa 10. In altre parole, l’organo girante 13 e l’organo diffusore 14 di ciascuno stadio idraulico 12 presentano una conformazione tale che, ad esempio in seguito ad un avvicinamento assiale reciproco, il flusso idraulico risulta almeno parzialmente deviato esternamente agli organi girante 13 (si vedano le figure 2a e 2b). Gli stati idraulici 12 sono montati lungo l’albero 11 in modo da consentire, durante il funzionamento, fino a un determinato spostamento assiale degli organi girante 13 relativamente agli organi diffusori 14.

Come conseguenza, il flusso circolante attraverso l’organo girante 13 spostato risulta essere parzializzato in modo corrispondente. In particolare il flusso può risultare suddiviso in una quota parte che attraversa il rispettivo stadio idraulico 12, contribuendo al recupero energetico, e in una quota parte rimanente, che bypassa il recupero energetico, circolando esternamente al rispettivo stadio idraulico spostato, in una intercapedine 18 definita tra l’organo girante 13 spostato e il corpo pompa 15 (si vedano le figure 3c e 4).

L’organo girante 13 è dunque mobile assialmente a partire da una condizione operativa di progetto 13a, in corrispondenza della quale il flusso circolante defluisce interamente attraverso l’organo girante 13 stesso, trasformando in energia meccanica un determinato salto di pressione (si veda la figura 3a), a una condizione operativa di spostamento assiale massimo 13b, in corrispondenza della quale una quota parte o l’intera portata di fluido è intercettata daH’intercapedine 18 (si veda la figura 3c), trasformando in energia un salto di pressione minimo o nullo, attraverso condizioni operative intermedie 13c (si veda quale esempio la figura 3b).

In figura 4 è rappresentata in sezione assiale una porzione dell’organo pompa 10, in cui una semisezione rappresenta la condizione operativa di spostamento assiale minimo 13a, in corrispondenza della quale l’intero flusso idraulico può attraversare l’organo girante 13 e l’altra semisezione rispetto all’asse longitudinale rappresenta invece la condizione operativa di spostamento assiale massimo 13b, in cui almeno parte del flusso idraulico può essere deviato esternamente all’organo girante 13, attraverso l'intercapedine 18.

E’ possibile prevedere per l’organo girante 13 una condizione operativa ulteriore, differente dalla condizione citata di progetto, in cui il salto di pressione trasformato è massimo. In tale condizione operativa possono essere generate ulteriori dispersioni della corrente in ingresso nell’organo girante 13, effluente in moti vorticosi all’interno dell’organo pompa 10. Tale condizione operativa ulteriore, non illustrata per semplicità, può essere ottenuta modificando l’organo girante 13 e l’organo diffusore 14 in modo che nella condizione di massima riduzione di pressione l’ingresso del flusso nell’organo girante 13 sia parzialmente occluso dalla parete interna dell’organo diffusore 14.

Nel caso illustrato i citati mezzi di movimentazione 31 conformano mezzi a molla di tipo elastico, associati all’involucro di contenimento dell’organo generatore 20 oppure diversamente, come descritto nel seguito. I mezzi a molla 31 possono essere opportunamente precaricati, in modo da controllare in modo automatico, durante il funzionamento, lo spostamento dell’albero 11 dell’organo pompa 10, in modo da compensare la spinta assiale agente sull’albero dell’organo pompa 10 e garantire a valle del condotto 2 il mantenimento di un valore predeterminato di pressione del fluido circolante.

In modo corrispondente, i citati mezzi a molla 31 possono essere mobili almeno tra una prima condizione 31 a, corrispondente alla citata condizione operativa di progetto 13a dell’organo girante 13 (si veda la figura 2c), e una seconda condizione 31 b, di massima compressione, corrispondente invece alla citata condizione operativa di massimo spostamento assiale 13b dell’organo girante 13 (si veda la figura 2d).

I citati mezzi di contrasto dinamico 31 dunque richiedono solamente una regolazione iniziale, in funzione delle condizioni di impiego, per poi assicurare, in uso, una regolazione automatica dei parametri del fluido circolante.

In alternativa è possibile prevedere mezzi di contrasto dinamico di tipo differente, ad esempio pneumatico o idraulico, come descritto nel seguito.

il funzionamento del gruppo di regolazione e recupero energetico da un flusso idraulico secondo l'invenzione è comprensibile dalla descrizione che precede, in una fase iniziale di preparazione il dispositivo di regolazione 30 viene tarato in modo opportuno, così da garantire il mantenimento, in modo automatico, di un valore predeterminato di pressione del fluido, a valle del condotto 2, durante il funzionamento.

Il fluido fluisce attraverso la sezione di ingresso 16 dell’organo pompa 10 predisposto con funzionamento a ciclo inverso e defluisce attraverso la sezione di uscita 17.

Il dispositivo di regolazione 30 sposta poi automaticamente, durante il funzionamento, l’albero 11 dell’organo pompa lungo l’asse A longitudinale, in funzione della spinta assiale agente, in modo da generare attraverso l’organo pompa 10 un salto di pressione del fluido circolante variato in misura corrispondente e tale da garantire a valle del condotto 2 il valore desiderato di pressione del fluido.

La figura 5 illustra un differente schema di installazione del gruppo di regolazione e recupero energetico 100, in cui i mezzi di movimentazione assiale 30 comprendono un organo attuatore idraulico, oleodinamico o pneumatico, associato a una estremità dell’organo generatore 20, per comandare lo spostamento assiale dell’albero dell’organo pompa 10. Inoltre, in tale caso il condotto 2’ prevede mezzi di raccordo 6’ alla rete 3 a profilo angolare e sezione poligonale anziché a profilo curvo e sezione circolare, come invece il raccordo 6 previsto nello schema illustrato in figura 1. Il funzionamento del gruppo 1 è del tutto simile a quanto descritto in precedenza.

La figura 6 illustra un ulteriore schema di installazione del gruppo di regolazione e recupero energetico 101. Secondo tale schema il dispositivo di regolazione 30 comprende mezzi attuatori, ad esempio un cilindro oleodinamico, in cui il rispettivo stelo mobile o stantuffo è connesso direttamente all’albero dell’organo pompa 10, per variare l’efflusso idraulico attraverso gli organi girante 13, come descritto in precedenza, realizzando così sia il recupero energetico che la regolazione della portata del flusso idraulico stesso.

Le figure 7 e 8 mostrano in sezione e in pianta un diverso schema di installazione, parimenti vantaggioso, in cui il gruppo 110 è predisposto in un pozzetto 7 interrato, con orientamento verticale dell’asse longitudinale A’. E’ da osservare inoltre che nel caso illustrato, il dispositivo ausiliario 5 è interposto tra i rami di derivazione del condotto 2.

in tale caso i mezzi di movimentazione 31 comprendono mezzi elastici, preferibilmente una molla elicoidale, disposta in modo da insistere su uno stelo longitudinale solidale all’albero dell’organo generatore 20 e quindi all’albero 11 dell’organo pompa, connesso a quest’ultimo. Un organo attuatore lineare 32 può essere associato invece all’estremità opposta del gruppo 101, in corrispondenza ad esempio della testata dell’albero 11 dell’albero pompa 10, per operare la regolazione desiderata dell’azione di contrasto esercitata dalla molla elicoidale 31.

Infine la figura 9 illustra un ulteriore schema di installazione del gruppo di regolazione e recupero energetico 111, montato verticalmente all’interno di un pozzetto, come nel caso illustrato in figura 7. In tale caso, i mezzi di movimentazione assiale 30 comprendono un organo attuatore 33 penumatico o idraulico, in cui il rispettivo stelo di attuazione è connesso inferiormente all’albero dell’organo generatore 20, in modo da effettuare la regolazione desiderata dello spostamento assiale degli organi girante 13 rispetto agli organi diffusori 13 dell’organo pompa 10, in modo del tutto simile a quanto descritto in precedenza. Nella pratica attuazione dell’invenzione, i materiali impiegati, nonché la forma e le dimensioni, possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Laddove le caratteristiche tecniche menzionate in ogni rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati inclusi al solo scopo di aumentare la comprensione delle rivendicazioni e di conseguenza essi non hanno alcun valore limitativo sullo scopo di ogni elemento identificato a titolo d’esempio datali segni di riferimento.

Claims (10)

1. Rivendicazioni 1) Gruppo di regolazione e recupero energetico, atto a essere installato in un condotto (2) di una rete idraulica, in particolare idrica, attraversata da un fluido, comprendente un organo pompa centrifuga (10) con funzionamento a turbina, per trasformare almeno parzialmente l’energia del flusso idraulico in attraversamento in detto condotto (2) in energia meccanica, detto organo pompa (10) comprendendo un corpo (15) fisso, un albero (11) disposto lungo un asse longitudinale (A, A’) all’interno di detto corpo (15) e almeno uno stadio idraulico (12) dotato di un organo girante (13) montato solidale a detto albero (11) e un organo diffusore (14) fisso a detto corpo (15), un organo generatore (20) connesso a detto organo pompa (10), per trasformare l’energia meccanica trasformata da detto organo pompa (10) in energia elettrica e un dispositivo di regolazione (30) agente su detto albero (11), per la regolazione dei parametri del detto flusso in uscita dal detto condotto (2, 2’).
2. 2) Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di regolazione (30) comprende mezzi di movimentazione assiale (31) del detto albero (11), atti a movimentare assialmente detto organo girante (13) solidale a detto albero (11), relativamente a detto corpo (15), per variare l’efflusso del detto fluido in ingresso all’interno di detto organo girante (13), in modo da mantenere costante, in particolare pari a un valore predeterminato e ottimale, la pressione del detto fluido a valle del detto gruppo di regolazione e recupero.
3. 3) Gruppo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto almeno un organo girante (13) è mobile assialmente lungo detto asse longitudinale (A, A’) almeno tra una condizione operativa di progetto (13a), in corrispondenza della quale detto flusso idraulico defluisce interamente attraverso detto organo girante (13) stesso, trasformando in energia meccanica un determinato salto di pressione di detto fluido, a una condizione operativa di spostamento assiale massimo (13b), in corrispondenza della quale una quota parte o l’intera portata di detto flusso è deviata in un’intercapedine (18) generata tra detto organo girante (13) spostato assialmente e detto corpo (15) di detto organo pompa (10), trasformando in energia un salto di pressione minimo o nullo, attraverso condizioni operative intermedie (13c).
4. 4) Gruppo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione assiale (31) comprendono mezzi elastici di contrasto della spinta assiale su detto albero (11), esercitata da detto fluido in attraversamento.
5. 5) Gruppo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi elastici di contrasto sono del tipo a molla elicoidale.
6. 6) Gruppo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione assiale (31) comprendono mezzi pneumatici o idraulici.
7. 7) Gruppo secondo una delle rivendicazioni da 4 a 6, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione assiale (31) sono disposti lungo detto asse longitudinale (A).
8. 8) Gruppo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione assiale (31) sono associati a detto organo generatore (20), detto organo generatore (20) comprendendo un albero di connessione (21) connesso a detto albero (11) di detto albero pompa (10) e agendo detti mezzi di movimentazione assiale (31) su detto albero di connessione (21).
9. 9) Gruppo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto organo generatore (20) è un organo motore elettrico asincrono di tipo sommerso, funzionante a ciclo inverso.
10. 10) Gruppo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno uno tra detto organo girante (13) e detto organo diffusore (14) è conformato secondo un determinato profilo idraulico, calcolato per determinare, in seguito a un determinato spostamento assiale di detto albero (11) solidale a detto almeno un organo girante (13), la suddivisione di rispettive determinate quote di detto flusso idraulico tra l'interno e l’esterno di detto organo girante (13).