BR102020023051A2

BR102020023051A2 - Electric lever and crankshaft generator

Info

Publication number: BR102020023051A2
Application number: BR102020023051-4A
Authority: BR
Inventors: Eduard Montgomery Meira Costa
Original assignee: Fundacao Universidade Federal Do Vale Do Sao Francisco
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2022-05-24

Abstract

Esta invenção é um sistema de geração de energia elétrica alternativo que utiliza o princípio da alavanca de Arquimedes, apresentando duas alavancas e dois virabrequins, em que um motor de baixa potência movimenta alternadamente as alavancas de braços maiores através de um virabrequim, transferindo seu torque para os braços menores da alavanca, apresentando maior força, que gira outro virabrequim que faz girar uma roldana que, através de uma correia, garante torque e velocidade elevados a um gerador de maior potência, garantindo grande eficiência na geração de energia elétrica.

This invention is an alternative electric power generation system that uses the Archimedes lever principle, featuring two levers and two crankshafts, in which a low-power motor alternately moves the larger arms levers through a crankshaft, transferring its torque to the smaller arms of the lever, presenting greater force, which turns another crankshaft that turns a pulley that, through a belt, guarantees high torque and speed to a higher power generator, guaranteeing great efficiency in the generation of electric energy.

Description

ELECTRIC GENERATOR FOR LEVERS AND CRANKSHAFT

[001] O mundo necessita cada vez mais de energia elétrica. Atualmente, ainda as maiores produções são realizadas por hidrelétricas e termonucleares, mas com inúmeras pesquisas em energias alternativas. Nesse contexto, a energia solar fotovoltaica, a eólica, termelétrica, entre outras como geotérmica, das marés, etc., vêm sendo formas crescentes como fontes de energia elétrica com amplo raio de utilização.[001] The world needs more and more electricity. Currently, even the largest productions are carried out by hydroelectric and thermonuclear plants, but with numerous researches in alternative energies. In this context, photovoltaic solar energy, wind, thermoelectric, among others such as geothermal, tidal, etc., have been growing forms as sources of electrical energy with a wide range of use.

[002] Diante das novas perspectivas de desenvolvimento de formas de geração de energia elétrica, em princípio da mecânica utilizado desde a antiguidade se mostra uma estratégia para gerar energia elétrica com boa eficiência. Esse princípio é o da alavanca de Arquimedes. No princípio da alavanca de Arquimedes, uma barra fixada em um apoio, que a divide em um comprimento la e um comprimento lr, sendo la > lr, quando uma força é aplicada na extremidade do lado da alavanca (la) baixando-a, uma força contrária se mostra na extremidade do outro lado da alavanca (lr). Sendo la > lr, a força em lr é maior que a força em la. mas com sentido contrário (elevando o braço em lr). Em geral, considerando a força aplicada em la, sendo Fa, e a força de resposta em lr, sendo Fr, então tem-se que |Fr| = (la/lr)Fa. Ou seja, Fr > Fa. Assim, quanto maior la e menor lr, mais a força no braço menor lr será maior.[002] In view of the new perspectives for the development of forms of electrical energy generation, in principle the mechanics used since ancient times shows a strategy to generate electrical energy with good efficiency. This principle is that of Archimedes' lever. In the principle of Archimedes' lever, a bar fixed to a support, which divides it into a length la and a length lr, where la > lr, when a force is applied to the end of the side of the lever (la) by lowering it, a counterforce is shown at the end of the other side of the lever (lr). If la > lr, the force at lr is greater than the force at la. but in the opposite direction (raising the arm in lr). In general, considering the applied force at la, being Fa, and the response force at lr, being Fr, then |Fr| = (la/lr)Fa. That is, Fr > Fa. Thus, the larger la and smaller lr, the greater the force on the smaller arm lr will be.

[003] Por este princípio da alavanca de Arquimedes, um sistema para geração de energia elétrica é proposto aqui, utilizando duas alavancas com movimentos alternados (opostos), mas fixas num mesmo apoio, dois virabrequins, um motor de baixa potência e um gerador, permite gerar energia elétrica com boa eficiência.[003] By this principle of the Archimedes lever, a system for generating electric energy is proposed here, using two levers with alternate (opposite) movements, but fixed on the same support, two crankshafts, a low power engine and a generator, allows to generate electrical energy with good efficiency.

[004] Foram realizadas buscas de anterioridade na base de dados do INPI e do Google Patents usando os termos “GERADOR ELÉTRICO”, “ALAVANCA”, “ARQUIMEDES” e “VIRABREQUIM”. Com o primeiro termo encontraram-se muitos tipos de geradores, mas nenhum relacionado ao invento aqui proposto.[004] Priority searches were carried out in the INPI and Google Patents database using the terms “ELECTRIC GENERATOR”, “LEVER”, “ARCHIMEDES” and “CRANKSHAFT”. With the first term many types of generators were found, but none related to the invention proposed here.

[005] Utilizando o termo “ALAVANCA”, as variadas patentes encontradas se referem a alavancas para veículos, para aeronaves, portas, freios, instrumentos cirúrgicos, controle, entre outros, não sendo encontrados sistemas de geração de energia elétrica conforme o invento aqui descrito. Da mesma forma, utilizando os termos “ARQUIMEDES” e “VIRABREQUIM”, nenhuma patente foi encontrada relacionada com os desígnios desse invento. Foram realizadas buscas cruzando termos em conjunto para gerar um filtro maior e mais direcionado, não apresentando resultados relacionados à presente invenção.[005] Using the term "LEAVER", the various patents found refer to levers for vehicles, aircraft, doors, brakes, surgical instruments, control, among others, not being found electric power generation systems according to the invention described here . Likewise, using the terms “ARCHIMEDES” and “CRANKSHAFT”, no patent was found related to the designs of this invention. Searches were performed crossing terms together to generate a larger and more targeted filter, not showing results related to the present invention.

[006] Conforme o que será apresentado a seguir referente à esta invenção, a seguinte lista de Figuras apresenta as partes do sistema proposto, o que será discutido adiante:
Figura 1: Alavanca de Arquimedes.
Figura 2: Visão frontal do motor com roldana e virabrequim para geração de movimento das alavancas.
Figura 3: Visão lateral do motor com roldana e virabrequim com estruturas de apoio para geração de movimento das alavancas.
Figura 4: Sistema de alavancas com apoio e virabrequins do motor e do gerador – Visão lateral e frontal.
Figura 5: Estrutura do virabrequim com roldana e ligação ao gerador.
Figura 6: Sistema de geração com retificador, bateria para alimentação do motor, controle e inversor de frequência.[006] As will be presented below regarding this invention, the following list of Figures presents the parts of the proposed system, which will be discussed below:
Figure 1: Archimedes' lever.
Figure 2: Front view of the engine with pulley and crankshaft to generate movement of the levers.
Figure 3: Side view of the engine with pulley and crankshaft with support structures to generate movement of the levers.
Figure 4: Lever system with support and engine and generator crankshafts – Side and front view.
Figure 5: Crankshaft structure with pulley and connection to the generator.
Figure 6: Generation system with rectifier, battery to power the motor, control and frequency inverter.

[007] Conforme citado anteriormente, o princípio da alavanca de Arquimedes (1) apresenta um apoio (2) que divide a alavanca em dois braços: um maior (3) e um menor (4). Uma força aplicada (5) no braço maior tem como resposta uma força proporcional (6) invertida no braço menor. Assim, a presente invenção apresenta uma roldana grande (7) com um rolamento (8) em seu centro e um virabrequim (9) fixo nessa roldana. A roldana é ligada por uma correia (10) a um motor de baixa potência (11) que, quando ligado, faz a roldana que é fixada na torre (12) por um eixo (13), girar juntamente com o virabrequim. O virabrequim que é fixado centralizado na roldana (7), é fixado na outra extremidade com um rolamento (14) em outra torre, chamada de torre do virabrequim (15).[007] As previously mentioned, the principle of Archimedes' lever (1) has a support (2) that divides the lever into two arms: a larger one (3) and a smaller one (4). An applied force (5) on the larger arm responds to a proportional force (6) reversed on the smaller arm. Thus, the present invention features a large pulley (7) with a bearing (8) in its center and a crankshaft (9) fixed to this pulley. The pulley is connected by a belt (10) to a low-power motor (11) which, when turned on, makes the pulley, which is fixed to the tower (12) by an axle (13), rotate together with the crankshaft. The crankshaft, which is fixed centrally on the pulley (7), is fixed at the other end with a bearing (14) in another tower, called the crankshaft tower (15).

[008] Duas alavancas (16) são colocadas com dois braços de movimento (17) com dois rolamentos (18) cada, ligando as alavancas numa extremidade e o virabrequim na outra extremidade, tal que quando uma alavanca está para baixo, a outra está para cima e mudam sua posição com o giro da roldana (7) e do virabrequim (9).[008] Two levers (16) are placed with two movement arms (17) with two bearings (18) each, connecting the levers at one end and the crankshaft at the other end, such that when one lever is down, the other is upwards and change their position by turning the pulley (7) and crankshaft (9).

[009] As alavancas são presas no apoio, denominado de torre de apoio das alavancas (19), com rolamentos (20) e um eixo fixo (21).[009] The levers are attached to the support, called the lever support tower (19), with bearings (20) and a fixed shaft (21).

[0010] Na extremidade do braço menor das alavancas são colocados braços de movimento (22) do virabrequim do gerador (23), da mesma forma que o lado do braço maior das alavancas, com rolamentos em suas extremidades (24). Assim, com o movimento das alavanca, o virabrequim do gerador gira. Esse virabrequim do gerador (23) é fixado de um lado numa torre de fixação (24) com um rolamento (26), e na outra extremidade numa roldana (27) presa na torre da roldana do gerador (28), fixa por um eixo (29) com um rolamento (30) para dar a liberdade de movimento dessa roldana. A roldana do gerador (27) é ligada por uma correia (31) ao eixo (32) do gerador (33).[0010] At the end of the smaller arm of the levers are placed movement arms (22) of the crankshaft of the generator (23), in the same way as the side of the larger arm of the levers, with bearings at their ends (24). Thus, with the movement of the levers, the crankshaft of the generator rotates. This generator crankshaft (23) is fixed on one side to a clamping tower (24) with a bearing (26), and on the other end to a pulley (27) attached to the generator pulley tower (28), fixed by a shaft. (29) with a bearing (30) to give the pulley freedom of movement. The generator pulley (27) is connected by a belt (31) to the shaft (32) of the generator (33).

[0011] Assim, a força aplicada nas alavancas no lado do motor é pequena, mas do lado do gerador a força é maior, conforme a razão la/lr (la sendo o comprimento do braço maior e lr o comprimento do braço menor). Com essa estrutura, o motor de baixa potência gira o virabrequim (9) que movimenta as alavancas, que giram o virabrequim do gerador (23) e gira a roldana do gerador com maior força, girando o gerador.[0011] Thus, the force applied to the levers on the motor side is small, but on the generator side the force is greater, according to the ratio la/lr (la being the length of the larger arm and lr the length of the smaller arm). With this structure, the low power engine turns the crankshaft (9) that moves the levers, which turn the generator crankshaft (23) and turns the generator pulley with greater force, turning the generator.

[0012] A saída do gerador (33) é passada por um retificador (34), cuja saída se divide para um sistema de controle (35) que garante 12 Volts para carregar uma bateria (36) que alimenta o motor de baixa potência (11) que movimenta todo o sistema, e para um inversor de frequência (37) que dará a saída desejada em corrente alternada (38).[0012] The output of the generator (33) is passed through a rectifier (34), whose output is divided to a control system (35) that guarantees 12 Volts to charge a battery (36) that feeds the low-power engine ( 11) that moves the entire system, and to a frequency inverter (37) that will give the desired output in alternating current (38).

[0013] Com essa estrutura, a potência gerada é maior que a potência consumida pelo motor que é de baixa potência, sendo o princípio dessa invenção.[0013] With this structure, the power generated is greater than the power consumed by the engine, which is of low power, being the principle of this invention.

Claims

Electric Levers and Crankshaft Generator, characterized by a low-power motor that rotates a pulley and a crankshaft through a belt, which moves two levers alternately at the end of the larger arms of the levers, transferring the torque of the low-power engine through these levers for the smaller arms of the levers, presenting in these smaller arms greater torque, whose smaller arms turn another crankshaft that guarantees the rotation of another pulley that, through a belt, turns the generator that produces electrical energy.