CH713706B1 - Gruppo per la produzione di energia elettrica. - Google Patents

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CH713706B1
CH713706B1 CH00440/17A CH4402017A CH713706B1 CH 713706 B1 CH713706 B1 CH 713706B1 CH 00440/17 A CH00440/17 A CH 00440/17A CH 4402017 A CH4402017 A CH 4402017A CH 713706 B1 CH713706 B1 CH 713706B1
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CH00440/17A
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Botti Maurizio
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Suisse Tech Group Sagl
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Abstract

La presente invenzione si riferisce ad un gruppo per la produzione di energia elettrica (1) che comprende un involucro nel quale sono disposte una prima asta (17a) che porta alle sue estremità opposte un primo ed un terzo pistone (15a, 15c) ed una seconda asta (17b) che porta alle sue estremità opposte un secondo ed un quarto pistone (15b, 5d), il primo pistone delimitando una prima camera di combustione (5a), il secondo pistone delimitando una seconda camera di combustione (5b) ed il terzo ed il quarto pistone delimitando una terza camera di combustione (5c) comune centrale. Ciascuna delle aste (17a, 17b) si muove di moto lineare alternativo e ogni volta il movimento generato dallo scoppio nella camera di combustione delimitata dal pistone ad una sua estremità è frenato dalla compressione nella camera di combustione delimitata dal pistone alla sua estremità opposta. Ciascuna asta è collegata ad un set di bobine/di magneti permanenti (25a, 25b) disposti affacciati a rispettivi set di magneti permanenti stazionari/di bobine stazionarie (27a, 27b), cosicché energia elettrica è generata grazie al moto lineare alternativo di dette aste.

Description

Descrizione
Settore della tecnica [0001] La presente invenzione si riferisce ad un gruppo per la produzione di energia elettrica. In particolare, la presente invenzione si riferisce ad un gruppo per la produzione di energia elettrica destinato ad essere montato mezzi di trasporto (inclusi veicoli, natanti, aeromobili), mezzi di lavorazione, mezzi di sollevamento per aumentare l’autonomia delle batterie o più in generale ad essere associato a supporto di qualsiasi aggregato in cui sia sentito il bisogno di aumentare l’autonomia degli accumulatori o, ancora, ad essere utilizzato in impianti di produzione di energia elettrica mediante fonti rinnovabili per incrementare la capacità di accumulo delle batterie.
Arte nota [0002] Sono noti dallo stato della tecnica gruppi per la generazione di energia elettrica che incorporano un motore a combustione interna e sfruttano in tal modo l’elevato contenuto energetico dei combustibili idrocarburi.
[0003] Il brevetto US 6 349 683 descrive un motore a combustione interna a due tempi o a quattro tempi che comprende un cilindro in cui è ricavata una camera di combustione ed un pistone atto a muoversi di moto alternativo all’interno del cilindro. A tale scopo il pistone è collegato ad un’asta e una molla elicoidale ha un’estremità fissata al cilindro e l’estremità opposta fissata all’asta associata al pistone, cosicché il pistone si muove (nella fase di espansione) contro la resistenza della molla. L’asta, alla sua estremità lontana dal pistone, porta una bobina di induzione elettrica che, seguendo il moto alternativo del pistone, si muove rispetto ad un magnete permanente fisso, così da generare energia elettrica.
[0004] La domanda di brevetto US 2002/0 139 323 illustra un motore a combustione interna che comprende una coppia di pistoni opposti che sono rigidamente collegati l’uno all’altro mediante un albero comune e azionati in modo oscillatorio. Detto albero comune porta una bobina che seguendo il moto oscillatorio dell’albero, si muove rispetto ad un magnete permanente fisso, così da generare energia elettrica.
[0005] Queste soluzioni di tipo noto, benché consentano di ottenere la generazione di energia elettrica, non sono prive di inconvenienti.
[0006] In particolare, l’impiego di una molla per frenare il movimento del pistone (o dei pistoni) comporta un certo numero di complicazioni, in particolare connesse agli stress da fatica che possono portare alla rottura della molla stessa e, conseguentemente, del motore.
[0007] Inoltre, anche l’ampiezza della corsa del pistone (o dei pistoni) e il livello di compressione ottenibile sono limitati dalla presenza della molla, il che limita di conseguenza l’efficienza del motore.
[0008] Scopo principale della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti delle soluzioni note, fornendo un gruppo per la produzione di energia elettrica che sia affidabile, duraturo ed efficiente.
Descrizione sintetica dell 'invenzione [0009] Il gruppo per la produzione di energia elettrica secondo l’invenzione comprende un involucro nel quale è ricavata una prima porzione sostanzialmente cilindrica all’interno della quale è ricavata una prima camera di combustione ed all’interno della quale è atto a muoversi di moto alternativo un primo pistone; in detto involucro è inoltre ricavato una seconda porzione sostanzialmente cilindrica all’interno della quale è ricavata una seconda camera di combustione ed all’interno della quale è atto a muoversi di moto alternativo un secondo pistone; il primo pistone è collegato ad una prima estremità di una prima asta, la quale porta in corrispondenza della sua seconda estremità opposta un terzo pistone; il secondo pistone è collegato ad una prima estremità di una seconda asta, la quale porta in corrispondenza della sua seconda estremità opposta un quarto pistone; il terzo ed il quarto pistone delimitano, insieme alle pareti dell’involucro, una terza camera di combustione che risulta disposta fra detto terzo e detto quarto pistone e nella quale detto terzo e detto quarto pistone sono atti a muoversi di moto alternativo.
[0010] Le camere di combustione possono avere cilindrata qualsiasi e possono essere raffreddate ad acqua o ad aria.
[0011] Preferibilmente la prima e la seconda asta sono coassiali, cosicché la terza camera di combustione ha forma sostanzialmente cilindrica e l’involucro del gruppo secondo l’invenzione ha uno sviluppo sostanzialmente cilindrico.
[0012] La prima asta è rigidamente collegata mediante uno o più primi supporti ad un set di prime bobine/di primi magneti permanenti, che, seguendo il moto alternativo del primo e del terzo pistone, si muovono rispetto ad un set di primi magneti permanenti stazionari/di prime bobine stazionarie, così da generare energia elettrica; la seconda asta è rigidamente collegata mediante uno o più secondi supporti ad un set di seconde bobine/di secondi magneti permanenti, che, seguendo il moto alternativo del secondo e del quarto pistone, si muovono rispetto ad un set di secondi magneti permanenti stazionari/di seconde bobine stazionarie, così da generare energia elettrica.
[0013] Vantaggiosamente, nel gruppo per la produzione di energia elettrica secondo l’invenzione, il movimento di ciascun pistone è frenato - oltre che dalla generazione di corrente elettrica - dalla compressione del pistone montato all’estremità opposta della rispettiva asta. Conseguentemente, l’invenzione consente di superare le limitazioni delle soluzioni note imposte dalla presenza di molle o altri elementi di resistenza elastica.
CH 713 706 B1 [0014] Inoltre, in ogni ciclo di andata - ritorno di ciascun pistone si hanno due esplosioni anziché una, il che consente di aumentare sensibilmente il rendimento del gruppo secondo l’invenzione e la potenza da esso erogata.
[0015] Inoltre, rispetto ad una configurazione comprendente due pistoni liberi contrapposti, la soluzione secondo l’invenzione consente di ottenere una significativa riduzione delle vibrazioni, dal momento che prevede masse uguali oscillanti che si muovono in opposizione.
[0016] Al contempo, rispetto ad una configurazione a due pistoni liberi contrapposti, la soluzione secondo l’invenzione consente di ridurre la cilindrata dei singoli pistoni - e conseguentemente l’ingombro complessivo - a parità di energia elettrica prodotta. Vantaggiosamente, in ogni ciclo di andata - ritorno la presenza della suddetta terza camera di combustione, comune al terzo ed al quarto pistone, consente la sincronizzazione del sistema, vale a dire del movimento alternativo della prima e della seconda asta e degli elementi ad esse collegati.
[0017] Vantaggiosamente, il gruppo per la produzione di energia elettrica secondo l’invenzione può essere implementato con componenti standard disponibili sul mercato, il che garantisce affidabilità e prezzi contenuti.
Descrizione sintetica delle figure [0018] Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita della stessa, data a titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:
la fig. 1a illustra schematicamente una vista in sezione longitudinale di un gruppo per la produzione di energia elettrica secondo una forma preferita della presente invenzione in una prima posizione operativa;
la fig. 1b illustra schematicamente una vista in sezione longitudinale del gruppo per la produzione di energia elettrica di fig. 1a in una seconda posizione operativa;
la fig. 1c illustra schematicamente una vista in sezione longitudinale del gruppo per la produzione di energia elettrica di fig. 1a in una terza posizione operativa;
la fig. 1d illustra schematicamente una vista in sezione longitudinale del gruppo per la produzione di energia elettrica di fig. 1a in una quarta posizione operativa.
[0019] Per ragioni di chiarezza, nelle fig. 1a-1d, la porzione del gruppo per la produzione di energia elettrica secondo l’invenzione a destra nei disegni - vale a dire compresa fra la terza camera di combustione e la seconda camera di combustione - è fittiziamente ruotato di 90° rispetto alla effettiva disposizione.
Descrizione di una forma preferita di realizzazione [0020] Con riferimento alle fig. 1a-1d, è illustrato il gruppo per la produzione di energia elettrica secondo l’invenzione, contrassegnato nel suo complesso dal riferimento 1.
[0021] Il gruppo 1 comprende un involucro 3 ad una prima estremità del quale è ricavata una prima porzione sostanzialmente cilindrica 3a che alloggia una prima camera di combustione 5a.
[0022] In modo di per sé noto, la prima camera di combustione 5a ha una forma sostanzialmente cilindrica ed è provvista di primi mezzi di iniezione di combustibile (non illustrati) e di primi mezzi di accensione 7a per l’ignizione del combustibile; la prima camera di combustione 5a è inoltre provvista di una prima porta di ingresso 8a in collegamento con un primo condotto di immissione 9a per immettere aria nella prima camera di combustione; detto primo condotto di immissione 9a è collegato ad un primo condotto di aspirazione 11a dotato di una prima valvola di aspirazione 10a e si apre nella prima camera di combustione o, preferibilmente, in una prima camera di precompressione ad essa collegata, come sarà descritto in dettaglio nel seguito; la prima camera di combustione 5a è anche provvista di una prima porta di uscita 12a in collegamento con un primo condotto di scarico 13a per la fuoriuscita di gas di scarico dalla prima camera di combustione.
[0023] Un primo pistone 15a è montato libero all’interno della prima porzione 3a dell’involucro 3 e delimita la prima camera di combustione 5a. Il primo pistone 15a è alloggiato in detta prima porzione 3a dell’involucro 3 in modo da potersi muovere di moto alternativo al suo interno.
[0024] Ad una seconda estremità, opposta alla prima estremità, l’involucro 3 presenta una seconda porzione sostanzialmente cilindrica 3b che alloggia una seconda camera di combustione 5b. In modo di per sé noto, la seconda camera di combustione 5b ha una forma sostanzialmente cilindrica ed è provvista di secondi mezzi di iniezione di combustibile (non illustrati) e di secondi mezzi di accensione 7b per l’ignizione del combustibile; la seconda camera di combustione 5b è inoltre provvista di una seconda porta di ingresso 8b in collegamento con un secondo condotto di immissione 9b per immettere aria nella seconda camera di combustione; detto secondo condotto di immissione 9b è collegato ad un secondo condotto di aspirazione 11b dotato di una seconda valvola di aspirazione 10b e si apre nella seconda camera di combustione o, preferibilmente, in una seconda camera di precompressione ad essa collegata, come sarà descritto in dettaglio
CH 713 706 B1 nel seguito; la seconda camera di combustione 5b è anche provvista di una seconda porta di uscita 12b in collegamento con un secondo condotto di scarico 13b per la fuoriuscita di gas di scarico dalla seconda camera di combustione.
[0025] Un secondo pistone 15b è montato libero all’interno della seconda porzione 3b dell’involucro 3 e delimita la seconda camera di combustione 5b. Il secondo pistone 15b è alloggiato in detta seconda porzione 3b dell’involucro 3 in modo da potersi muovere di moto alternativo al suo interno.
[0026] Secondo l’invenzione, il primo pistone 15a è collegato ad una prima estremità di una prima asta 17a, la quale porta, alla sua estremità opposta, un terzo pistone 15c ed il secondo pistone 15b è collegato ad una prima estremità di una seconda asta 17b, la quale porta, alla sua estremità opposta, un quarto pistone 15d.
[0027] Il terzo pistone 15c ed il quarto pistone 15d delimitano, insieme alle pareti dell’involucro 3, una terza camera di combustione 5c ricavata in una porzione intermedia e sostanzialmente centrale 3c di detto involucro 3.
[0028] Anche la terza camera di combustione 5c è provvista di terzi mezzi di iniezione di combustibile (non illustrati) e di terzi mezzi di accensione 7c per l’ignizione del combustibile; la terza camera di combustione 5c è inoltre provvista di due terze porte di ingresso 8c, 8d in collegamento con rispettivi terzi condotti di immissione 9c, 9d per immettere aria nella terza camera di combustione; un primo di detti terzi condotti di immissione 9c è in collegamento con il primo condotto di aspirazione 11a della prima camera di combustione 5a, con l’interposizione di una terza valvola di aspirazione 10c e si apre nella seconda camera di combustione o, preferibilmente, in una seconda camera di precompressione ad essa collegata (come sarà descritto in dettaglio nel seguito), ed un secondo di detti terzi condotti di immissione 9d è in collegamento con il secondo condotto di aspirazione 11 b della seconda camera di combustione 5b, con l’interposizione di una quarta valvola di aspirazione 10d e si apre nella terza camera di combustione o, preferibilmente, in una terza camera di precompressione ad essa collegata (come sarà descritto in dettaglio nel seguito); la terza camera di combustione 5c è anche provvista di due terze porte di scarico 12c, 12d, in collegamento rispettivamente con il primo condotto di scarico 13a della prima camera di combustione e con il secondo condotto di scarico 13b della seconda camera di combustione, per la fuoriuscita di gas di scarico dalla terza camera di combustione.
[0029] Preferibilmente, come illustrato nelle figure, le aste 17a, 17b sono disposte in modo coassiale cosicché anche la terza camera di combustione 5c ha una forma sostanzialmente cilindrica e l’involucro 3 del grappo 1 presenta nel suo complesso una forma sostanzialmente cilindrica.
[0030] Preferibilmente, al fine di ottenere un corretto funzionamento a regime ed al fine di minimizzare le vibrazioni, la prima e la seconda asta 17a, 7b sono uguali in massa e dimensioni, il primo ed il secondo pistone 15a, 15b sono uguali in massa e dimensioni e il terzo ed il quarto pistone 15c, 15d sono uguali in massa e dimensioni; ancora più preferibilmente, tutti i pistoni 15a-15d sono uguali in massa e dimensioni.
[0031] Vantaggiosamente, nella forma di realizzazione illustrata la prima asta 17a è montata su prime bronzine longitudinali 19a, 19c (o analoghi componenti) opportunamente disposte in modo da definire un primo spazio 21 a che è compreso fra il primo pistone 15a ed una 19a di dette prime bronzine e che è in comunicazione con il primo condotto di aspirazione 11a e con il primo condotto di immissione 9a alla prima camera di combustione ed un secondo spazio 21 c che è compreso fra il terzo pistone 15c e l’altra 19c di dette prime bronzine e che è in comunicazione con il primo condotto di aspirazione 11a e con il primo di detti terzi condotti di immissione 9c alla terza camera di combustione. Come sopra anticipato, tali spazi 21 a, 21 c possono essere vantaggiosamente utilizzati come camere di precompressione per una prima compressione dell’aria proveniente dal primo condotto di aspirazione 11a prima del suo ingresso nel primo condotto di immissione 9a alla prima camera di combustione o nel terzo condotto di immissione 9c alla terza camera di combustione, come sarà descritto nel seguito.
[0032] Analogamente, nella forma di realizzazione illustrata la seconda asta 17b è montata su seconde bronzine longitudinali 19b, 19d (o analoghi componenti) opportunamente disposte in modo da definire un primo spazio 21 b che è compreso fra il secondo pistone 15b ed una 19b di dette seconde bronzine e che è in comunicazione con il secondo condotto di aspirazione 11 b e con il secondo condotto di immissione 9b alla seconda camera di combustione ed un secondo spazio 21 d che è compreso fra il quarto pistone 15d e l’altra 19d di dette seconde bronzine e che è in comunicazione con il secondo condotto di aspirazione 11b e con il secondo di detti terzi condotti di immissione 9d alla terza camera di combustione. Come sopra anticipato, tali spazi 21 b, 21 d possono essere vantaggiosamente utilizzati come camere di precompressione per una prima compressione dell’aria proveniente dal secondo condotto di aspirazione 11b prima del suo ingresso nel secondo condotto di immissione 9b alla seconda camera di combustione o nel terzo condotto di immissione 9d alla terza camera di combustione, come sarà descritto nel seguito.
[0033] Secondo l’invenzione, alla prima asta 17a sono fissati - preferibilmente in posizione intermedia fra il primo pistone 15a ed il terzo pistone 15c - uno o più primi supporti 23a che portano set di primi magneti 25a, i quali sono affacciati a set di prime bobine di induzione 27a, cosicché, quando il primo pistone 15a si muove di moto alternativo all’interno della prima porzione 3a dell’involucro 3, i primi magneti 25a si muovono di moto alternativo rispetto alle prime bobine 27a.
[0034] Preferibilmente, alla prima asta 17a sono fissati due primi supporti 23a (di cui solo uno illustrato nelle fig. 1a-1d) disposti a 180° l’uno dall’altro, i quali portano ciascuno un rispettivo set di primi magneti 25a, affacciati a rispettivi set di prime bobine di induzione 27a.
CH 713 706 B1 [0035] Sarà evidente al tecnico del settore che in una forma di realizzazione alternativa dell’invenzione, i primi supporti 23a potrebbero portare le bobine di induzione e i magneti potrebbero essere fissi e disposti affacciati al percorso di dette bobine.
[0036] In ogni caso, si ritiene preferibile una configurazione con le prime bobine 27a fisse e i primi magneti 25a solidali alla prima asta 17a, in particolare in virtù del peso ridotto dei magneti rispetto alle bobine.
[0037] Sempre secondo l’invenzione, alla seconda asta 17b sono fissati - preferibilmente in posizione intermedia fra il secondo pistone 15b ed il quarto pistone 15d - uno o più secondi supporti 23b che portano set di secondi magneti 25b, i quali sono affacciati a set di seconde bobine di induzione 27b, cosicché, quando il secondo pistone 15b si muove di moto alternativo all’interno della seconda porzione 3b dell’involucro 3, i secondi magneti 25b si muovono di moto alternativo rispetto alle seconde bobine 27b.
[0038] Preferibilmente, alla prima asta 17b sono fissati due secondi supporti 23b (di cui solo uno illustrato nelle fig. 1a-1d) disposti a 180° l’uno dall’altro, i quali portano ciascuno rispettivi set di secondi magneti 25b, affacciati a rispettivi set di seconde bobine di induzione 27b.
[0039] Preferibilmente, i due secondi supporti 23b sono sfalsati di 90° rispetto ai due primi supporti 23a.
[0040] Sarà evidente al tecnico del settore che in una forma di realizzazione alternativa dell’invenzione, i secondi supporti 23b potrebbero portare le bobine di induzione e i magneti potrebbero essere fissi e disposti affacciati al percorso di dette bobine.
[0041] In ogni caso, si ritiene preferibile una configurazione con le seconde bobine 27b fisse e i secondi magneti 25b solidali alla seconda asta 17b, in particolare in virtù del peso ridotto dei magneti rispetto alle bobine.
[0042] Pertanto, nella forma di realizzazione illustrata, il gruppo per la produzione di energia elettrica 1 secondo l’invenzione comprende complessivamente quattro set di magneti (due set di primi magneti 25a e due set di secondi magneti 25) e quattro set di rispettive bobine (due set di prime bobine 27a e due set di seconde bobine 27b) disposti a croce. [0043] Alla prima asta 17a, così come alla seconda asta 17b, possono essere inoltre fissate rispettive pompe per l’iniezione di combustibile e pompette per l’olio lubrificante.
[0044] Preferibilmente, i supporti 23a, 23b-come anche gli elementi ad essi associati - nonché eventuali altri componenti montati sulle aste 17a, 17b sono uguali in massa e dimensioni, in modo da mantenere la simmetria complessiva del gruppo per la produzione di energia elettrica 1.
[0045] Il funzionamento del gruppo per la produzione di energia elettrica 1 secondo l’invenzione può essere riassunto come segue.
[0046] Tutti i pistoni 15a-15d lavorano sulla base del principio di un motore a due tempi.
[0047] In una prima fase, illustrata in fig. 1a, il terzo ed il quarto pistone 15a, 15d sono nella posizione di minima distanza relativa e comprimono la miscela di aria e combustibile che è presente nella terza camera di combustione 5c. Per contro, la prima e la seconda camera di combustione 5a, 5b si trovano in comunicazione con i rispettivi primi e secondi condotti di immissione 9a, 9b e di scarico 13a, 13b tramite le rispettive prime e seconde porte di ingresso 8, 8b e di uscita 12a, 12b. [0048] La miscela di aria e combustibile che è presente nella terza camera di combustione 5c viene quindi accesa e si ha lo scoppio, in conseguenza del quale, il terzo ed il quarto pistone vengono spinti in allontanamento l’uno dall’altro. Di conseguenza, il primo pistone 15asi muove verso l’estremità della prima porzione 3a dell’involucro 3 e copre la prima porta di ingresso 8a e la prima porta di uscita 12a; a questo punto il combustibile è iniettato nella prima camera di combustione e il primo pistone 15a inizia a comprimere la miscela di aria e combustibile presente in detta prima camera di combustione 5a. Contestualmente, il secondo pistone 15b si muove verso l’estremità della seconda porzione 3b dell’involucro 3 e copre la seconda porta di ingresso 8b e la seconda porta di uscita 12b; a questo punto il combustibile è iniettato nella seconda camera di combustione e il secondo pistone 15b inizia a comprimere la miscela di aria e combustibile presente nella seconda camera di combustione 5b. Nel frattempo, il terzo pistone 15c ed il quarto pistone 15d nel loro movimento di allontanamento reciproco provocano una prima compressione dell’aria contenuta nelle camere di precompressione 21 c, 21 d. Questa fase è illustrata in fig. 1b.
[0049] In fig. 1c è illustrata la fase in cui la distanza fra il primo pistone 15a e l’estremità della prima porzione 3a dell’involucro 3 è minima, così come la distanza fra il secondo pistone 15b e l’estremità della seconda porzione 3b dell’involucro 3. Nel frattempo, il terzo pistone 15ced il quarto pistone 15d, continuando il loro movimento di allontanamento reciproco hanno lasciato scoperte rispettive terze porte di uscita 12c, 12d della terza camera di combustione, consentendo così il deflusso dei gas di scarico in rispettivi terzi condotti di scarico 13c, 13d. Il terzo pistone 15c ed il quarto pistone 15d hanno contestualmente lasciato scoperte rispettive terze porte di ingresso 8c, 8d della terza camera di combustione, consentendo così il ricambio dei gas di scarico scaricati con aria fresca precompressa proveniente da rispettivi terzi condotti di immissione 9c, 9d.
[0050] Nella configurazione di fig. 1c, la miscela di aria e combustibile che è presente nella prima camera di combustione 5a viene accesa, così come la miscela di aria e combustibile che è presente nella seconda camera di combustione 5b; di conseguenza si ha lo scoppio in entrambe le suddette camere di combustione, in conseguenza del quale, il primo pistone
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15a viene spinto in allontanamento dall’estremità della prima porzione 3a dell’involucro 3 ed il secondo pistone 15b viene spinto in allontanamento dall’estremità della seconda porzione 3b dell’involucro 3. Così facendo, essi provocano una prima compressione dell’aria contenuta, rispettivamente, nelle camere di precompressione 21a, 21b. Inoltre, il terzo pistone 15c ed il quarto pistone 15d iniziano ad avvicinarsi l’uno all’altro, così da coprire nuovamente le terze porte di ingresso 8c, 8d e le terze porte di uscita 12c, 12d della terza camera di combustione 5c; a questo punto il combustibile può essere immesso nella terza camera di combustione 5c ed il terzo pistone 15c ed il quarto pistone 15d, continuando il loro movimento di avvicinamento comprimono la miscela di aria e combustibile presente in detta terza camera di combustione. Questa fase è illustrata in fig. 1d.
[0051] Continuando il movimento di avvicinamento reciproco del terzo e quarto pistone 15c, 15d fino alla massima compressione, si torna alla configurazione della fig. 1a ed il ciclo è completato. Si noterà che in fig. 1a, il primo pistone 15a si è allontanato dall’estremità della prima porzione 3a dell’involucro 3 a sufficienza per scoprire la prima porta di ingresso 8a e la prima porta di uscita 12a, consentendo il deflusso dei gas di scarico nel primo condotto di scarico 13a e la sostituzione di detti gas di scarico con aria fresca precompressa proveniente dal primo condotto di immissione 9a. In modo del tutto analogo, il secondo pistone 15b si è allontanato dall’estremità della seconda porzione 3b dell’involucro 3 a sufficienza per scoprire la seconda porta di ingresso 8b e la seconda porta di uscita 12b, consentendo il deflusso dei gas di scarico nel secondo condotto di scarico 13b e la sostituzione di detti gas di scarico con aria fresca precompressa proveniente dal secondo condotto di immissione 9b.
[0052] Come ben visibile dalle fig. 1a-1d, il ciclo sopra descritto si traduce in un moto lineare alternativo della prima asta 17a e della asta 17b.
[0053] Conseguentemente, i set di primi e di secondi magneti 25a, 25b si muovono di moto lineare alternativo rispetto, rispettivamente ai set di prime bobine 27a e di seconde bobine 27b fisse, generando così una corrente elettrica.
[0054] Vantaggiosamente, nel corso del movimento di moto lineare alternativo, in ogni ciclo di andata e ritorno della prima asta 17a si hanno non una, ma due esplosioni, una nella prima camera di combustione 5a, l’altra nella terza camera di combustione 5c; analogamente, in ogni ciclo di andata e ritorno della seconda asta 17b si hanno non una, ma due esplosioni, una nella seconda camera di combustione 5b, l’altra nella terza camera di combustione 5c. Conseguentemente, il rendimento del gruppo 1 secondo l’invenzione e la quantità di energia elettrica da esso prodotta sono particolarmente elevati.
[0055] Inoltre vantaggiosamente, le compressioni nelle due camere di combustione 5a, 5c disposte ai lati opposti della prima asta 17a determinano - congiuntamente alla produzione di energia elettrica da parte dei primi magneti 25a e delle prime bobine 27a- l’effetto frenante su detta prima asta 17a, così come le compressioni nelle due camere di combustione 5b, 5c disposte ai lati opposti della seconda asta 17b determinano - congiuntamente alla produzione di energia elettrica da parte dei secondi magneti 25b e delle seconde bobine 27b - l’effetto frenante su detta seconda asta 17b: sono le compressioni nelle camere di combustione disposte ai lati opposti di ciascuna asta che si oppongono all’inerzia di detta asta, che è libera. Si noti che, in fase di avviamento le unità di generazione elettrica costituite dai set di magneti 25a, 25b e dai set di bobine 27a, 27b possono essere vantaggiosamente sfruttate per dare inizio al ciclo di compressioni ed espansioni nelle diverse camere di combustione 5a-5c. In particolare, le bobine 27a, 27b possono essere eccitate in modo da portare il terzo ed il quarto pistone 5c, 5d nella posizione di massimo allontanamento, così da consentire il riempimento della terza camera di combustione 5c; successivamente, sempre grazie all’eccitazione delle bobine, il terzo ed il quarto pistone 5c, 5d possono essere avvicinati in modo da comprimere la miscela di aria e combustibile presente in detta terza camera di combustione; a questo punto la miscela viene accesa mediante i mezzi di accensione 7c e l'avviamento ha luogo.
[0056] A condizione di regime, la frequenza del movimento lineare alternativo delle aste 17a, 17b e dei pistoni ad esse collegati può essere regolato in modo da minimizzare il consumo di combustibile.
[0057] Detto regime dovrà essere costante, senza accelerazioni o decelerazioni e senza modifiche del carico delle unità di generazione elettrica costituite dai set di magneti 25a, 25b e dai set di bobine 27a, 27b.
[0058] Grazie al fatto che lo scoppio nella terza camera di combustione 5c agisce allo stesso modo sul terzo e sul quarto pistone 15c, 15d, il sistema è continuamente calibrato ed il movimento delle due aste 17a, 17b è identico (in direzioni opposte) e sincrono.
[0059] Questo non solo garantisce un regime stazionario, ma consente anche di evitare vibrazioni, dal momento che si ottengono masse uguali oscillanti che si muovono in opposizione.
[0060] Il gruppo 1 sopra descritto può impiegare come combustibile un qualsiasi combustibile liquido o gassoso disponibile sul mercato (inclusi benzina, nafta, cherosene, gpl, metano e gas naturale).
[0061] Benché nelle figure sia schematicamente illustrato un sistema a iniezione diretta, sarà evidente al tecnico del settore che sarebbe possibile utilizzare un sistema a iniezione indiretta o tradizionale aspirazione di combustibile (liquido o gassoso).
[0062] I singoli componenti possono essere raffreddati sia con aria (mediante circolazione naturale o forzata), sia con acqua o altri liquidi di raffreddamento.
CH 713 706 B1 [0063] Da quanto sopra descritto è evidente che il gruppo per la produzione di energia elettrica secondo l’invenzione è affidabile, robusto ed efficiente, e consente quindi di raggiungere pienamente gli scopi sopra prefissati.
[0064] Inoltre, esso è vantaggiosamente composto da un numero ridotto di componenti.
[0065] Sarà inoltre evidente che la forma di realizzazione qui descritta in dettaglio è stata data unicamente a scopo di esempio e che numerose modifiche e varianti alla portata del tecnico del settore sono possibili, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come definito dalle unite rivendicazioni.
[0066] In particolare, benché nella forma di realizzazione illustrata, ciascuna asta porti due supporti disposti a 180° l’uno dall’altro, è anche possibile prevedere che ciascuna asta porti un numero diverso di supporti; ad esempio, a ciascuna asta potrebbero essere associati quattro supporti disposti a 90° l’uno dall’altro.
[0067] Inoltre, anche se nella forma di realizzazione illustrata i pistoni lavorano sulla base del principio di un motore a due tempi, è anche possibile prevedere che detti pistoni lavorino sulla base del principio di un motore a quattro tempi.

Claims (11)

  1. Rivendicazioni
    1. Gruppo per la produzione di energia elettrica (1), comprendente un involucro (3) ad una prima estremità del quale è ricavata una prima porzione sostanzialmente cilindrica (3a) che alloggia una prima camera di combustione (5a) e all’estremità opposta del quale è ricavata una seconda porzione sostanzialmente cilindrica (3b) che alloggia una seconda camera di combustione (5b), in cui un primo pistone (15a) è alloggiato all’interno di detta prima porzione (3a) di detto involucro (3) e delimita detta prima camera di combustione (5a), detto primo pistone (15a) essendo alloggiato libero in detta prima porzione di detto involucro ed essendo atto a muoversi di moto alternativo al suo interno, ed in cui un secondo pistone (15b) è alloggiato all’interno di detta seconda porzione (3b) di detto involucro (3) e delimita detta seconda camera di combustione (5b), detto secondo pistone (15b) essendo alloggiato libero in detta seconda porzione di detto involucro ed essendo atto a muoversi di moto alternativo al suo interno, caratterizzato dal fatto che detto primo pistone (15a) è collegato ad una prima estremità di una prima asta (17a), la quale porta alla sua estremità opposta un terzo pistone (15c) e detto secondo pistone (15b) è collegato ad una prima estremità di una seconda asta (17b), la quale porta alla sua estremità opposta un quarto pistone (15d), detto terzo pistone (15c) e detto quarto pistone (15d) delimitando, insieme alle pareti di detto involucro, una terza camera di combustione (5c) ricavata in una porzione intermedia (3c) di detto involucro, e dal fatto che a detta prima asta (17a) sono fissati uno o più primi supporti (23a) che portano set di primi magneti (25a) o, rispettivamente, set di prime bobine di induzione, i quali sono affacciati a rispettivi set di prime bobine di induzione (27a) fisse o, rispettivamente, a rispettivi set di primi magneti fissi, e a detta seconda asta (17b) sono fissati uno o più secondi supporti (23b) che portano set di secondi magneti (25b) o, rispettivamente, set di seconde bobine di induzione, i quali sono affacciati a rispettivi set di seconde bobine di induzione (27b) fisse o, rispettivamente, a rispettivi set di secondi magneti fissi.
  2. 2. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta prima asta (17a) e detta seconda asta (17b) sono disposte in modo coassiale, cosicché detta terza camera di combustione (5c) ha una forma sostanzialmente cilindrica.
  3. 3. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta prima asta (17a) e detta seconda asta (17b) sono uguali in dimensioni e massa, in cui detto primo e detto secondo pistone (15a, 15b) sono uguali in dimensioni e massa ed in cui detto terzo e detto quarto pistone (15c, 15d) sono uguali in dimensioni e massa.
  4. 4. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 3, in cui detto primo e detto secondo pistone (15a, 15b) sono uguali in dimensioni e massa a detto terzo e detto quarto pistone (15c, 15d).
  5. 5. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1,2, 3 o 4, in cui a detta prima asta (17a) sono fissati due primi supporti (23a), disposti a 180° l’uno rispetto all’altro.
  6. 6. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1,2, 3 o 4, in cui a detta seconda asta (17b) sono fissati due secondi supporti (23b), disposti a 180° l’uno rispetto all’altro.
  7. 7. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1, 2, 3 o 4, in cui a detta prima asta (17a) sono fissati due primi supporti (23a), disposti a 180° l’uno rispetto all’altro, in cui a detta seconda asta (17b) sono fissati due secondi supporti (23b), disposti a 180° l’uno rispetto all’altro, ed in cui detti secondi supporti (23b) sono sfalsati di 90° rispetto a detti primi supporti (23a).
  8. 8. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1, 2, 3 o 4, in cui a detta prima asta (17a) sono fissati quattro primi supporti, disposti a 90° l’uno rispetto all’altro ed in cui a detta seconda asta (17b) sono fissati quattro secondi supporti, disposti a 90° l’uno rispetto all’altro.
  9. 9. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta prima camera di combustione (5a) è provvista di primi mezzi di iniezione di combustibile e di primi mezzi di accensione (7a) per l’ignizione del combustibile, è inoltre provvista di una prima porta di ingresso (8a) in collegamento con un primo condotto di immissione (9a) per immettere aria in detta prima camera di combustione, detto primo condotto di immissione (9a) essendo collegato ad un primo condotto di aspirazione (11 a) dotato di una prima valvola di aspirazione (10a), ed è inoltre provvista di una prima porta di uscita (12a) in collegamento con un primo condotto di scarico (13a) per la fuoriuscita di gas di scarico da detta
    CH 713 706 B1 prima camera di combustione ed in cui detta seconda camera di combustione (5b) è provvista di secondi mezzi di iniezione di combustibile e di secondi mezzi di accensione (7b) per l’ignizione del combustibile, è inoltre provvista di una seconda porta di ingresso (8b) in collegamento con un secondo condotto di immissione (9b) per immettere aria in detta seconda camera di combustione, detto secondo condotto di immissione (9b) essendo collegato ad un secondo condotto di aspirazione (11 b) dotato di una seconda valvola di aspirazione (10b), ed è inoltre provvista di una seconda porta di uscita (12b) in collegamento con un secondo condotto di scarico (13b) per la fuoriuscita di gas di scarico da detta seconda camera di combustione.
  10. 10. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 9, in cui detta terza camera di combustione (5c) è provvista di terzi mezzi di iniezione di combustibile e di terzi mezzi di accensione (7c) per l’ignizione del combustibile, è inoltre provvista di due terze porte di ingresso (8c, 8d) in collegamento con rispettivi terzi condotti di immissione (9c, 9d) per immettere aria in detta terza camera di combustione, un primo (9c) di detti terzi condotti di immissione essendo in collegamento con detto primo condotto di aspirazione (11 a) di detta prima camera di combustione (5a) con l’interposizione di una terza valvola di aspirazione (10c) e un secondo di detti terzi condotti di immissione (9d) essendo in collegamento con detto secondo condotto di aspirazione (11 b) di detta seconda camera di combustione (5b) con l’interposizione di una quarta valvola di aspirazione (10d), ed è inoltre provvista di due terze porte di scarico (12c, 12d), in collegamento rispettivamente con detto primo condotto di scarico (13a) di detta prima camera di combustione e con detto secondo condotto di scarico (13b) di detta seconda camera di combustione, per la fuoriuscita di gas di scarico da detta terza camera di combustione.
  11. 11. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 10, in cui detta prima asta (17a) è montata su prime bronzine longitudinali (19a, 19c), che definiscono un primo spazio (21 a), che è compreso fra detto primo pistone (15a) ed una (19a) di dette prime bronzine e che è in comunicazione con detto primo condotto di aspirazione (11 a) di detta prima camera di combustione e con detto primo condotto di immissione (9a) di detta prima camera di combustione, ed un secondo spazio (21 c), che è compreso fra detto terzo pistone (15c) e l’altra (19c) di dette prime bronzine e che è in comunicazione con detto primo condotto di aspirazione (11 a) di detta prima camera di combustione e con il primo di detti terzi condotti di immissione (9c) di detta terza camera di combustione, ed in cui detta seconda asta (17b) è montata su seconde bronzine longitudinali (19b, 19d) che definiscono un terzo spazio (21 b) che è compreso fra detto secondo pistone (15b) ed una (19b) di dette seconde bronzine e che è in comunicazione con detto secondo condotto di aspirazione (11b) di detta seconda camera di combustione e con detto secondo condotto di immissione (9b) di detta seconda camera di combustione, ed un quarto spazio (21 d) che è compreso fra detto quarto pistone (15d) e l’altra (19d) di dette seconde bronzine e che è in comunicazione con detto secondo condotto di aspirazione (11 b) e con il secondo di detti terzi condotti di immissione (9d) di detta terza camera di combustione.
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