BRPI0609968A2 - dispositivo fluìdico de recuperação de energia cinética - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO FLUìDICO DE RECUPERAçãO DE ENERGIA CINéTICA. A invenção refere-se a um dispositivo fluídico de recuperação de energia cinética (30; 40), sobre o qual um corpo móvel se movimenta, e que tem um conjunto de bombeamento, o qual, por sua vez, tem uma cavidade (11; 26) e uma membrana (10; 27), definindo uma câmara com volume variável com a cavidade (11, 26) . O dispositivo fluídico (30; 40) tem uma primeira placa (2) que define a dita cavidade (11; 26) ; uma segunda placa (1) conectada à dita primeira placa (2) e definindo um assento (9) localizado sobre o lado da membrana (10; 27), oposto à cavidade (11; 26); e um membro atuador (5; 15) alojado no dito assento (9; 54) para operar em con]unto com a dita membrana (10; 27), e móvel entre uma posição de descanso, na qual o volume da câmara é máximo, e uma posição de funcionamento, na qual o volume da câmara é mínimo.
Description
"DISPOSITIVO FLUÍDICO DE RECUPERAÇÃO DE ENERGIA CINÉTICA"
CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um dispositivo fluidico de recuperação de energia cinética para recuperar energia cinética, por exemplo, de um veiculo automotor ou trem.
Por meio do dispositivo de recuperação, a energia cinética de um veiculo automotor é convertida em energia potencial de um fluido, que pode ser assim usada para acionar uma turbina hidráulica conectada a um alternador para produzir energia elétrica alternativa limpa com impacto ambiental zero.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Como é do conhecimento geral, a energia elétrica alternativa limpa é produzida atualmente usando dispositivos de turbina eólica para converter energia cinética do vento em energia elétrica, ou sistemas fotovoltaicos para converter energia solar em energia elétrica usando as propriedades físicas de certos materiais.
Alternativamente, as ondas ou correntes marítimas podem ser exploradas usando máquinas fluídicas.
Todos os métodos acima para produzir energia elétrica alternativa limpa envolvem componentes complexos, altamente onerosos, e normalmente instalações amplas e de considerável impacto ambiental.
Além disso, os sistemas energéticos eólicos e fotovoltaicos apenas podem ser usados durante uma parte relativamente pequena do dia, e em dadas áreas geográficas.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO É um objeto da presente invenção fornecer um dispositivo fluidico de recuperação de energia cinética, projetado para eliminar as desvantagens supramencionadas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Inúmeras modalidades preferidas não-limitativas da presente invenção serão descritas a titulo exemplificativo fazendo referência aos desenhos anexos, nos quais:
A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva, com partes removidas por motivo de clareza, de um dispositivo de recuperação de energia cinética de acordo com a presente invenção;
A Figura 2 ilustra uma seção parcial ao longo da linha II-II na Figura 1;
A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de outra modalidade da presente invenção;
A Figura 4 ilustra uma seção parcial ao longo da linha IV-IV na Figura 3;
A Figura 5 ilustra uma seção parcial ao longo da linha V-V na Figura 4.
MELHOR MODO PARA CONDUZIR A INVENÇÃO
O número 30 na Figura 1 indica, como um todo, um dispositivo fluidico de recuperação de energia cinética, compreendendo inúmeras placas sobrepostas 1, 2, 3, 4 com diferentes espessuras, e que são feitas de qualquer metal ou material compósito capaz de suportar as cargas e/ou desgastes aos quais o dispositivo 30 é submetido.
A Figura 2 ilustra um dos conjuntos de bombeamento encerrados nas placas 1, 2, 3, 4. Mais especificamente, o conjunto de bombeamento compreende um membro atuador com formato de pilão 5, móvel para trás e para frente, para bombear um fluido até uma turbina hidráulica; uma membrana 10 operada pelo membro atuador 5; e uma cavidade 11 embaixo da membrana 10 e definindo, com a membrana 10, uma câmara com volume variável.
O membro atuador 5 compreende uma calota hemisférica 53; e uma projeção 59 que se estende a partir da base da calota hemisférica 53 e posicionada em contato com a membrana 10.
O dispositivo 30 compreende também válvulas unidirecionais 13 conectadas de forma fluidica à cavidade 11; anéis em "O" 12 intercalados entre as placas para definir os respectivos selos estanques a fluidos; cavilhas 6 para compactar as placas 1, 2, 3, 4 firmemente entre si; e uma membrana de cobertura 8 sobre o topo do membro atuador 5.
Mais especificamente, a placa 2 define integralmente a cavidade 11; e a placa 1 define integralmente, dentro da sua espessura, um assento atravessador 9 para guiar de uma maneira deslizável o membro atuador 5. A membrana 10 fica intercalada entre a cavidade 11 e o assento atravessador 9, e tem uma borda periférica 60 comprimida entre as placas 1 e 2, quando as cavilhas 6 estão apertadas, para definir uma conexão estanque a fluidos.
O assento atravessador 9 tem uma abertura 51 adjacente à membrana 10, e uma abertura 52 oposta à abertura 51 em uma direção perpendicular à membrana 10. O membro atuador 5 é inserido dentro do assento atravessador 9 através da abertura 51, e a calota 53 se projeta parcialmente a partir da placa 1 e fica conectada à membrana de cobertura 8. A abertura 52 e a cavidade 11 têm um diâmetro menor do que a calota 53, de tal modo que o movimento deslizante do membro atuador 5 seja limitado pela placa 1 em um lado e pelo fundo do assento atravessador 9 no outro lado.
A membrana de cobertura 8 é aparafusada à calota 53, e pode ser feita de metal, possivelmente revestido com um material polimérico para assegurar uma fricção apropriada com os pneus, ou de qualquer material apropriado para este propósito. 0 membro atuador 5 pode ser feito de metal, poliuretano, material polimérico, ou qualquer material adequadamente rígido.
A cavidade 11 e o assento 9 podem ser moldados, prensados ou usinados.
Cada cavidade 11 combina com duas válvulas unidirecionais 13 alojadas na placa 3 e isoladas pelos anéis em "O" 12, que definem um selo na direção da cavidade 11 e na direção de um travessão definido na placa 4, conectado à placa 3 no lado oposto à placa 2. Mais especificamente, a placa 4 define as calhas usinadas ou estampadas 14 conectadas de forma fluídica às válvulas unidirecionais 13 para definir um circuito de captação 7a e um circuito de distribuição 7b.
Mais especificamente, os conjuntos de bombeamento montados nas placas 1, 2, 3, 4 são conectados em paralelo pelas calhas 14 na placa 4.
0 dispositivo de recuperação 40 nas Figuras 3 e 4 é similar ao dispositivo 30, e compreende as placas sobrepostas 16, 17, 18, 19; membros atuadores alongados com seção circular e formato de barra 15; e membranas 27 conectadas entre as placas 17 e 16, semelhantes às membranas 10, e ligeiramente mais longas do que o membro atuador 15.
A placa do topo 16 define os assentos 54 similares ao assento 9 mas com formato alongado para alojar os respectivos membros atuadores 15. Os assentos 54 são adequadamente usinados, e cada um define as aberturas 55, 56 similares às respectivas aberturas 51, 52, pelas quais se insere o membro atuador 15 dentro do assento atravessador 54, e para definir um limitador que impede a retirada ascendente do membro atuador 15.
A placa 17 define as cavidades 26 funcionalmente similares à cavidade 11 e com formato alongado, para operar em conjunto com os respectivos membros atuadores 15; e, no plano da seção da Figura 4, cada cavidade 26 e o respectivo membro atuador 15 têm os respectivos contornos complementares arqueados.
Nas duas extremidades 28 e 29 (Figura 3) , cada cavidade 26 tem os respectivos furos 57 e 58, que se comunicam com as respectivas válvulas não-reversoras 25, uma sendo uma válvula de captação e a outra sendo uma válvula de distribuição.
A membrana de cobertura 8 compreende as chapas reforçadoras 22 sobre o topo das costas dos membros atuadores 15.
As válvulas 25 ficam alojadas em bases formadas na placa 18; e a placa 19 define um travessão que conecta as cavidades 26 em paralelo embaixo das válvulas 25. Mais especificamente, a placa 19 define uma primeira calha 20a que conecta todas as válvulas de captação 25, e uma segunda calha 20b (Figura 5) que conecta todas as válvulas de distribuição 25.
As membranas 10 e 27 podem ser feitas de qualquer material elástico resistente apropriado para esse propósito, tais como elastômeros de poliuretano com uma dureza Shore A de 40 a 90 ou outra dureza. Alternativamente, o melhor desempenho, eficiência e resistência são atingidas usando as membranas 10 e 27 fabricadas estampando uma lâmina de liga com memória de formato de liga de niquel-titânio ou as assim denominadas ligas superelásticas, ou usando uma lâmina de aço para molas usual. Os membros atuadores 15 com formato de barra são feitos de materiais poliméricos com dureza Shore D acima de 70.
Os dispositivos 30 e 40 descritos acima constituem módulos individuais que podem ser assentados em duas linhas ao longo de partes mais ou menos extensas de uma rodovia, e podem ficar conectados a outros módulos idênticos para formar um sistema extensivo. Para este propósito, cada módulo tem conexões de encaixe rápido para conectar os travessões definidos por cada placa 4, 19.
Mais especificamente, os circuitos de captação e distribuição ficam conectados em série, e os circuitos de distribuição são equipados com instrumentos para controlar a pressão e o fluxo para a turbina hidráulica empregando o fluido pressurizado para gerar energia elétrica.
0 fluido usado é água com aditivos para impedir oxidação, ou uma emulsão de água em óleo. 0 tamanho ideal da cada módulo é de 60 χ 60 cm, e os módulos podem ser assentados em duas linhas ao longo de uma rodovia, com uma distância do centro de 180 cm, ou atravessados na rodovia inteira ou em parte da rodovia.
Em uso real, o dispositivo 30 é de preferência aparafusado a um suporte ou moldura (não ilustrada) embutida na superfície da rodovia, nivelado com o topo traseiro sobre o qual passa o trajeto dos veículos, e pode ser desmontado e substituído facilmente. A membrana de cobertura 8 fica alinhada com a superfície da rodovia, e é ativada por um veículo que transita sobre o dispositivo 30.
Mais especificamente, a membrana de cobertura 8 assume a curvatura produzida pelo pneu que roda sobre ela, e empurra o meio atuador 5 para baixo até ela, a membrana de cobertura, fique assentada sobre a placa 1. A membrana é assim deformada, o volume da câmara é reduzido, e o fluido dentro da câmara é comprimido e alimentado para o circuito de distribuição 7b por intermédio da válvula não- reversora 13.
Depois que o pneu passou sobre o membro atuador 5, a membrana retorna para uma configuração substancialmente achatada, arrasta outra carga de fluido para dentro da cavidade 11, e mantém o membro atuador 5 em uma posição de descanso esperando a passagem do próximo veículo.
Dado o dimensionamento dos membros atuadores 5, e particularmente a pequena área superficial da cavidade 11, podem ser atingidas pressões extremamente altas em virtude do peso do veículo que move o membro atuador, sendo distribuídas sobre uma área pequena, e são suportadas facilmente em virtude da rigidez da placa 2 que define as cavidades 11.
O dispositivo 4 0 opera da mesma maneira que o dispositivo 30. Além disso, as cavidades 26 são orientadas na direção de rodagem dos veículos, e, com referência à mesma direção indicada pela seta F na Figura 3, as válvulas de distribuição 25 estão localizadas na extremidade 28, de tal modo que as cavidades 2 6 sejam exauridas gradualmente por um veículo que passa. Os dispositivos 30 e 40 podem ser empregados como descrito acima, ou podem não ter a membrana de cobertura 8 e ficarem embutidos no lastro de uma linha ferroviária, de preferência embaixo e em contato com os dormentes, de modo a converter em energia a oscilação produzida pelo trem que passa. Os dispositivos 30 e 40 podem ser usados mesmo em pavimentos para pedestres.
As vantagens dos dispositivos de recuperação 30 e 40 são as que se seguem.
Por meio de uma estrutura de placas, é possível obter uma estrutura compacta resistente capaz de gerar pressão e suportar cargas mesmo muito altas com nenhuma necessidade de tubulações ou conexões. Particularmente, a espessura envolvida é muito pequena.
Uma estrutura de placas proporciona também a fácil acomodação de todas as peças componentes, e uma vedação de custo extremamente baixo usando os anéis em "0" 12; e a membrana de cobertura 8 impede que entre sujeira através dos assentos 9 para não emperrar os membros atuadores 5, 15.
Tendo as cavidades alongadas 26, o dispositivo 40 é mais simples e compreende menos peças componentes, e ao mesmo tempo, aumentando o fluxo de fluido, assegurando assim melhor ação de bombeamento em todas condições operacionais, mesmo no caso de veículos que passam freando ou rodando em alta velocidade.
Claramente, podem ser feitas mudanças no dispositivo de recuperação de energia cinética, como aqui descrito e ilustrado, sem, entretanto, fugir do âmbito da presente invenção conforme definida nas reivindicações anexas. As cavidades 11 e 26, e as membranas 10 e 27 podem ser formadas de várias maneiras, e as membranas 10 e 27 podem ser coladas ou simplesmente prensadas entre as placas 1, 2 e 16, 17, respectivamente.
Claims (17)
1. Dispositivo fluidico de recuperação de energia cinética, sobre o qual um corpo móvel se movimenta, e que compreende um conjunto de bombeamento, o qual, por sua vez, compreende uma cavidade (11; 2 6) e uma membrana (10; 27), definindo uma câmara com volume variável com a dita cavidade (11, 26) ; caracterizado pelo fato de que compreende uma primeira placa (2) que define a dita cavidade (11; 2 6); uma segunda placa (1) conectada à dita primeira placa (2) e definindo um assento (9) localizado sobre o lado da dita membrana (10; 27), oposto à dita cavidade (11; 26) ; e um membro atuador (5; 15) alojado no dito assento (9; 54) para operar em conjunto com a dita membrana (10; 27), e móvel entre uma posição de descanso, na qual o volume da dita câmara é máximo, e uma posição de funcionamento, na qual o volume da dita câmara é mínimo.
2. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito membro atuador (5; 15) é mantido na dita posição de descanso pela dita membrana (10; 27).
3. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende um meio limitador (9; 54) para impedir a retirada do dito membro atuador (5; 15) do dito assento (9; 54).
4. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende meios de válvulas de contrapressão (13; 25) conectadas de forma fluídica à dita cavidade (11; 26); e um circuito de captação (7a; 20a) e um circuito de distribuição (7b; 20b conectado de forma fluidica à dita cavidade (11; 26) pelos ditos meios de válvulas de contrapressão (13; 25).
5. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende uma terceira placa (3) conectada à dita primeira placa (2), sobre o lado oposto à dita segunda placa (1), e sustentando pelo menos um entre os ditos meios de válvulas de contrapressão (13; 25) e pelo menos um entre o dito circuito de captação e o dito circuito de distribuição (7a, 7b; 20a, 20b).
6. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende uma quarta placa (4) conectada à dita terceira placa (3) e definindo integralmente o dito circuito de captação e o dito circuito de distribuição (7a, 7b; 20a, 20b).
7. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende uma outra membrana (8) que cobre a dita segunda placa (1).
8. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita outra membrana (8) compreende uma parte conectora (22) conectada firmemente ao dito membro atuador (5; 15).
9. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita parte conectora (22) compreende um enchimento reforçador (22).
10. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a dita segunda placa (1) define um suporte para a dita outra membrana (8) quando o dito membro atuador (5; 15) está na dita posição de funcionamento.
11. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita cavidade (26) e o dito membro atuador (15) têm um formato alongado.
12. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos um entre o dito membro atuador (5; 15) e a dita primeira e segunda placas (2, 1; 17, 16) são feitas de metal ou um material compósito ou polimérico ou poliuretânico, e pelo menos a dita membrana (10) é feita de um material elastomérico ou poliuretânico ou resiliente.
13. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com as reivindicações 7 e 12, caracterizado pelo fato de que a dita outra membrana (8) é feita de metal laminado ou arame de aço musical ou aço inoxidável.
14. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita cavidade (11; 26) é formada integralmente na dita primeira placa (2; 17).
15. Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita cavidade (11; 26) e o dito membro atuador (5; 15) definem contornos complementares respectivos.
16.
Dispositivo de recuperação de energia cinética, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita membrana (10; 27) compreende uma borda periférica (60) comprimida pela dita segunda placa (1; 16) sobre a dita primeira placa (2; 17), para definir uma vedação estanque a fluidos.
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Legal Events
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| B11A | Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing | ||
| B11Y | Definitive dismissal - extension of time limit for request of examination expired [chapter 11.1.1 patent gazette] |