IT202100023390A1 - Dispositivo e procedimento di recupero energetico. - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo:
DISPOSITIVO E PROCEDIMENTO DI RECUPERO ENERGETICO
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Il presente trovato si riferisce ad un dispositivo e ad un procedimento di recupero energetico, adatti in particolare a produrre energia elettrica sfruttando, in modo innovativo, le maree.
Com?? noto, negli ultimi anni ? sempre pi? diffuso l?uso di tecnologie che consentono di sfruttare fonti energetiche alternative, rinnovabili e/o biodegradabili.
In particolare, oltre all?energia solare ed a quella eolica, un?altra fonte energetica naturale ed alternativa che potrebbe essere sfruttata ? quella legata agli innalzamenti ed agli abbassamenti delle acque, siano essi naturali, come nel caso delle maree, oppure ottenuti riempiendo e svuotando ciclicamente appositi bacini artificiali.
Tale moto ondoso, che comporta il periodico alzarsi e abbassarsi del livello dell?acqua, potrebbe infatti essere utilizzato per azionare con continuit? opportuni sistemi di generazione di energia elettrica.
Compito della presente invenzione ? quello di realizzare un dispositivo ed un procedimento di recupero energetico che consentano di assolvere all?esigenza sopra esposta e siano in grado di convertire l?energia meccanica di un fluido in energia elettrica.
Nell?ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del trovato ? quello di realizzare un dispositivo ed un procedimento in grado di sfruttare con la massima efficienza l?innalzamento e l?abbassamento ciclico delle acque per azionare mezzi di generazione dell?energia elettrica.
Un altro scopo del trovato ? quello di realizzare un dispositivo ed un procedimento che siano in grado di produrre energia elettrica con costanza e continuit? nel tempo, a basso costo e con basso impatto ambientale.
Un ulteriore scopo del trovato ? quello di realizzare un dispositivo che assicuri una lunga durata ed un?elevata affidabilit? di funzionamento.
Non ultimo scopo del trovato ? quello di realizzare un dispositivo che possa essere prodotto con costi di produzione competitivi.
Il compito e gli scopi suddetti, nonch? altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un dispositivo di recupero energetico caratterizzato dal fatto di comprendere un corpo con definita internamente almeno una prima camera sostanzialmente cilindrica alloggiante coassialmente uno stantuffo solidale ad uno stelo, detta prima camera essendo collegata fluidicamente ad una seconda camera, dette prima e seconda camera contenendo un fluido ed essendo previsto almeno un condotto di collegamento tra dette prima e seconda camera per consentire il transito del fluido da una camera all?altra e per alimentare con il fluido almeno una turbina collegata operativamente con mezzi generatori elettrici per la generazione di energia elettrica per effetto del moto relativo tra detto corpo e detto stantuffo.
Il compito e gli scopi dell?invenzione sono inoltre raggiunti da un procedimento di recupero energetico, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di:
a) predisporre uno o pi? dispositivi di recupero energetico ciascuno dei quali comprendente un corpo con definita internamente almeno una prima camera sostanzialmente cilindrica alloggiante coassialmente uno stantuffo solidale ad uno stelo, detta prima camera essendo collegata fluidicamente ad una seconda camera, dette prima e seconda camera contenendo un fluido ed essendo previsto almeno un condotto di collegamento tra dette prima e seconda camera per consentire il transito del fluido da una camera all?altra e per alimentare con il fluido almeno una turbina collegata operativamente con mezzi generatori elettrici per la generazione di energia elettrica per effetto del moto relativo tra detto corpo e detto stantuffo;
b) disporre ciascun dispositivo di recupero energetico all?interno di un bacino naturale o artificiale;
c) introdurre acqua all?interno di detto bacino, in modo tale da esercitare una spinta idrostatica in opposizione alla forza di gravit? su almeno un galleggiante solidale ad almeno uno tra detto corpo e detto stelo;
d) ripetere la fase c) fino a portare detto corpo e detto stantuffo in una seconda posizione operativa, nella quale detta prima camera ? completamente riempita con il fluido e detta seconda camera ? sostanzialmente vuota, il transito del fluido verso detta prima camera determinando la rotazione di detta turbina con il conseguente azionamento di detti mezzi generatori elettrici;
e) far defluire l?acqua da detto bacino, in modo tale da ridurre la spinta idrostatica esercitata in opposizione alla forza di gravit? su detto galleggiante;
f) ripetere la fase e) fino a portare detto corpo e detto stantuffo in una prima posizione operativa, nella quale detta prima camera ? sostanzialmente vuota e detta seconda camera ? completamente riempita con il fluido, il transito del fluido verso detta seconda camera determinando la rotazione di detta turbina con il conseguente azionamento di detti mezzi generatori elettrici;
g) ripetere ciclicamente le fasi da c) ad f).
Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di un dispositivo e di un procedimento di recupero energetico secondo il trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni in cui:
la figura 1 ? una sezione assiale schematica di una prima forma realizzativa del dispositivo secondo l?invenzione;
la figura 2 ? una vista schematica della prima forma realizzativa del dispositivo secondo l?invenzione in una prima posizione operativa;
la figura 3 ? una vista schematica della prima forma realizzativa del dispositivo secondo l?invenzione in una seconda posizione operativa;
la figura 4 ? una vista schematica di una variante esecutiva del dispositivo secondo l?invenzione nella prima posizione operativa;
la figura 5 ? una vista schematica della variante esecutiva del dispositivo secondo l?invenzione nella seconda posizione operativa.
Con riferimento alle citate figure da 1 a 3, il dispositivo di recupero energetico realizzato secondo una prima forma di attuazione dell?invenzione ? indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 1.
Il dispositivo 1 comprende un corpo 2 nel quale sono definite una prima camera 3a ed una seconda camera 3b sostanzialmente cilindriche, tra loro coassiali, che alloggiano uno stantuffo 4 solidale ad uno stelo 5.
La prima e la seconda camera 3a, 3b sono occupate da un fluido, preferibilmente un liquido quale ad esempio olio idraulico, e sono collegate fluidicamente tra loro attraverso un condotto di collegamento 6 che consente al fluido di passare da una camera all?altra in modo tale da consentire, in primis, il moto relativo tra il corpo 2 e lo stantuffo 4.
In pratica, il corpo 2 e lo stantuffo 4 sono relativamente mobili di moto rettilineo in entrambi i versi tra almeno una prima posizione operativa, schematicamente illustrata nella figura 2, nella quale la prima camera 3a ? sostanzialmente vuota e la seconda camera 3b ? completamente riempita con il fluido, ed una seconda posizione operativa, schematicamente illustrata nella figura 3, nella quale la prima camera 3a ? completamente riempita con il fluido e la seconda camera 3b ? sostanzialmente vuota.
Nella fattispecie dell?esempio illustrato, si fa riferimento al caso in cui lo stantuffo 4 ? fisso e il corpo 2 ? mobile, risulter? tuttavia evidente all?esperto del settore che, in alternative forme di realizzazione, non illustrate, potrebbe avvenire anche il contrario, oppure che lo stantuffo 4 e il corpo 2 siano entrambi mobili, senza per questo uscire dall?ambito di tutela dell?invenzione.
Il condotto di collegamento 6 ? preferibilmente definito all?interno dello stelo 5 ed ? atto ad alimentare con il fluido in esso circolante una turbina 7, la cui girante ? configurata per ruotare per effetto dell?azione del fluido.
La turbina 7 ? operativamente collegata con mezzi generatori elettrici 8, preferibilmente di tipo rotativo, che sono atti a trasformare l?energia meccanica rotazionale in energia elettrica.
La turbina 7 pu? essere connessa direttamente ai mezzi generatori elettrici 8, per esempio mediante un albero rotante 9, oppure pu? essere ad essi collegata mediante almeno un opportuno mezzo o una catena cinematica di trasmissione del moto, come ad esempio una cinghia dentata, una catena, una cascata di ingranaggi o altri sistemi.
Preferibilmente, il corpo 2 presenta una conformazione sostanzialmente cilindrica e pu? essere costituito, ad esempio, da un cilindro cavo 10 chiuso, in corrispondenza delle sue estremit? assiali, da testate 11a, 11b.
Vantaggiosamente, tra le testate 11a, 11b e la superficie interna del cilindro cavo 10 sono interposte almeno due guarnizioni di tenuta 12a, 12b, e tra la superficie laterale dello stantuffo 4 e la superficie interna del cilindro cavo 10 ? interposta almeno una guarnizione di tenuta 13.
Preferibilmente, lo stantuffo 4 ? fissato in una posizione longitudinale intermedia dello stelo 5, ad esempio tramite interferenza meccanica, oppure mediante saldatura o altra tecnica di fissaggio.
In pratica, lo stelo 5 attraversa centralmente lo stantuffo 4 fuoriuscendo da entrambe le estremit? assiali del cilindro cavo 10, passando attraverso fori 14a, 14b ricavati centralmente nelle testate 11a, 11b.
Preferibilmente, lo stelo 5 si inserisce nelle testate 11a, 11b mediante l?interposizione di boccole di scorrimento 15a, 15b e di almeno due guarnizioni di tenuta 16a, 16b.
Vantaggiosamente, il dispositivo 1 comprende anche un galleggiante 17, il quale ? configurato in modo tale da generare una spinta idrostatica sufficiente a vincere la forza di gravit? che agisce sul corpo 2.
Nella fattispecie dell?esempio illustrato, che come gi? evidenziato fa riferimento al caso in cui lo stantuffo 4 ? fisso e il corpo 2 ? mobile, il galleggiante 17 ? solidale al corpo 2, risulter? tuttavia evidente all?esperto del settore che, in alternative forme di realizzazione, non illustrate, il galleggiante 17 potrebbe essere solidale allo stelo 5, oppure potrebbero essere previsti pi? galleggianti, senza per questo uscire dall?ambito di tutela dell?invenzione.
Si noti che le figure allegate, ed in particolare le figure 2 e 3, sono rappresentazioni schematiche aventi il solo scopo di far comprendere gli aspetti principali del dispositivo secondo l?invenzione e non illustrano pertanto i vari dettagli del dispositivo, i quali potranno quindi essere realizzati secondo le conoscenze comuni dell?esperto del settore.
A tale proposito, si consideri ad esempio che il dispositivo 1 potrebbe presentare nella realt? una turbina multistadio, dotata, ad esempio, di una pluralit? di giranti, oppure tale turbina ed i mezzi generatori elettrici potrebbero essere completamente integrati nella struttura del dispositivo 1, ad esempio all?interno dello stelo 5.
In una variante realizzativa illustrata schematicamente nelle figure 4 e 5, in cui il dispositivo secondo il trovato ? indicato con il numero di riferimento 101, la seconda camera 103b ? definita esternamente al corpo 102, dal quale risulta fisicamente separata.
Ci? pu? consentire di realizzare il dispositivo 101 in maniera diversa da quanto descritto in precedenza, ad esempio fissando lo stantuffo 104 ad un?estremit? assiale dello stelo 105.
Nella fattispecie dell?esempio illustrato, la seconda camera 103b ? rappresentata sostanzialmente come un serbatoio, risulter? tuttavia evidente all?esperto del settore che, in alternative forme di realizzazione, non illustrate, essa potrebbe consistere ad esempio nella prima camera 103a? di un secondo dispositivo 101? configurato in modo tale da trovarsi nella seconda posizione operativa quando il primo dispositivo 101 ? nella prima posizione operativa e viceversa, senza per questo uscire dall?ambito di tutela dell?invenzione.
Per la variante realizzativa illustrata nelle figure 4 e 5, gli elementi che corrispondono agli elementi gi? descritti in riferimento alla forma di esecuzione illustrata nelle figure da 1 a 3 sono stati contrassegnati con gli stessi numeri di riferimento.
Il dispositivo 1, 101 consente di attuare un procedimento di recupero energetico che forma pure oggetto della presente invenzione.
Tale procedimento prevede sostanzialmente la generazione di energia elettrica sfruttando l?innalzamento e l?abbassamento ciclico del livello d?acqua.
A tale proposito uno o pi?, ma preferibilmente una pluralit? di dispositivi 1, 101 vengono posizionati all?interno di un bacino naturale o artificiale.
Pi? particolarmente, lo stelo 5, 105 di ciascun dispositivo 1, 101 ? posizionato preferibilmente verticalmente rispetto al suolo ed ? preferibilmente ancorato a mezzi di supporto fissi e sommersi 18, con il galleggiante 17 che pu? essere sollevato ed abbassato dal moto ondoso, in modo tale che il corpo 2, 102 sia da questo animato del movimento alternativo assiale necessario per azionare la turbina 7 e i mezzi generatori elettrici 8.
In condizioni di bassa marea, condizione che pu? essere ottenuta sia in modo naturale o pi? preferibilmente determinata dal controllo umano, il corpo 2, 102 e lo stantuffo 4, 104 si trovano sostanzialmente nella prima posizione operativa, schematicamente illustrata nelle figure 2 e 4, in cui la prima camera 3a, 103a ? sostanzialmente vuota e la seconda camera 3b, 103b ? completamente riempita dal fluido.
Il corpo 2, 102 si trova in corrispondenza di una quota minima e viene mantenuto in questa posizione dal peso del dispositivo 1, 101, e nel caso del dispositivo 1 anche dal peso del fluido che riempie pressoch? totalmente la seconda camera 3b.
Quando il livello della marea cresce, condizione che pu? essere ottenuta sia in modo naturale o pi? preferibilmente determinata dal controllo umano, la spinta idrostatica sul galleggiante 17 ? tale da vincere la forza di gravit? che agisce sul corpo 2, 102 e solleva quest?ultimo fino a portarlo sostanzialmente nella seconda posizione operativa, schematicamente illustrata nelle figure 3 e 5, in cui la prima camera 3a, 103a ? completamente riempita con il fluido e la seconda camera 3b, 103b ? sostanzialmente vuota.
Il corpo 2, 102 si trova quindi in corrispondenza di una quota massima e viene mantenuto in questa posizione dalla spinta idrostatica che agisce sul galleggiante 17.
Il fluido, per effetto dello spostamento del corpo 2, 102 ? costretto a passare dalla seconda camera 3b, 103b alla prima camera 3a, 103a, attraversando il condotto di collegamento 6, 106.
Il transito del fluido attraverso il condotto di collegamento 6, 106 mette in rotazione la turbina 7, la quale a sua volta va ad azionare i mezzi generatori elettrici 8.
Quando cessa la spinta idrostatica della marea sul galleggiante 17, che ha provocato lo spostamento assiale del corpo 2, 102 sullo stelo 5, 105, il fluido comincia a passare per gravit? dalla prima camera 3a, 103a alla seconda camera 3b, 103b, fino a riempirla pressoch? totalmente.
Anche in questo caso, il transito del fluido attraverso il condotto di collegamento 6, 106 mette in rotazione la turbina 7, la quale a sua volta va ad azionare i mezzi generatori elettrici 8.
Il corpo 2, 102 e lo stantuffo 4, 104 si trovano quindi nuovamente nella seconda posizione operativa ed il ciclo pu? ricominciare.
Si ? in pratica constatato come il dispositivo ed il procedimento secondo l?invenzione assolvano pienamente il compito prefissato in quanto sono in grado di sfruttare l?energia cinetica legata al periodico alzarsi e abbassarsi del livello dell?acqua del mare, o di un bacino, indipendentemente dal fatto che tale moto sia naturale o pi? preferibilmente determinato dal controllo umano, per produrre energia elettrica tramite la turbina ed i mezzi generatori elettrici.
Un ulteriore vantaggio del dispositivo e del procedimento secondo il trovato ? quello di produrre energia elettrica con costanza e continuit? nel tempo, a bassissimo costo e con impatto ambientale pressoch? nullo.
Il dispositivo ed il procedimento di recupero energetico secondo l?invenzione sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell?ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.
Naturalmente, i materiali impiegati, nonch? le dimensioni e le forme, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (12)

RIVENDICAZIONI
1. Dispositivo di recupero energetico caratterizzato dal fatto di comprendere un corpo con definita internamente almeno una prima camera sostanzialmente cilindrica alloggiante coassialmente uno stantuffo solidale ad uno stelo, detta prima camera essendo collegata fluidicamente ad una seconda camera, dette prima e seconda camera contenendo un fluido ed essendo previsto almeno un condotto di collegamento tra dette prima e seconda camera per consentire il transito del fluido da una camera all?altra e per alimentare con il fluido almeno una turbina collegata operativamente con mezzi generatori elettrici per la generazione di energia elettrica per effetto del moto relativo tra detto corpo e detto stantuffo.
2. Dispositivo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto corpo e detto stantuffo sono relativamente mobili di moto rettilineo in entrambi i versi tra almeno una prima posizione operativa, nella quale detta prima camera ? sostanzialmente vuota e detta seconda camera ? completamente riempita con il fluido, ed una seconda posizione operativa, nella quale detta prima camera ? completamente riempita con il fluido e detta seconda camera ? sostanzialmente vuota, il passaggio tra dette due posizioni operative determinando il transito del fluido da una camera all?altra e la rotazione di detta turbina con il conseguente azionamento di detti mezzi generatori elettrici.
3. Dispositivo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda camera ? definita internamente a detto corpo, dette prima e seconda camera essendo situate da parti opposte tra loro relativamente a detto stantuffo.
4. Dispositivo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda camera ? definita esternamente a detto corpo.
5. Dispositivo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda camera consiste sostanzialmente nella prima camera di un secondo dispositivo configurato in modo tale da trovarsi nella seconda posizione operativa quando un primo dispositivo comprendente detta prima camera ? nella prima posizione operativa e viceversa.
6. Dispositivo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto stantuffo ? fissato in una zona intermedia di detto stelo.
7. Dispositivo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto stantuffo ? fissato ad un?estremit? di detto stelo.
8. Dispositivo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un galleggiante solidale ad almeno uno tra detto corpo e detto stelo, detto almeno un galleggiante essendo mobile in opposizione alla forza di gravit? in risposta ad una spinta idrostatica.
9. Dispositivo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno un condotto di collegamento ? definito all?interno di detto stelo.
10. Dispositivo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi generatori elettrici sono di tipo rotativo.
11. Procedimento di recupero energetico, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di:
a) predisporre uno o pi? dispositivi di recupero energetico ciascuno dei quali comprendente un corpo con definita internamente almeno una prima camera sostanzialmente cilindrica alloggiante coassialmente uno stantuffo solidale ad uno stelo, detta prima camera essendo collegata fluidicamente ad una seconda camera, dette prima e seconda camera contenendo un fluido ed essendo previsto almeno un condotto di collegamento tra dette prima e seconda camera per consentire il transito del fluido da una camera all?altra e per alimentare con il fluido almeno una turbina collegata operativamente con mezzi generatori elettrici per la generazione di energia elettrica per effetto del moto relativo tra detto corpo e detto stantuffo;
b) disporre ciascun dispositivo di recupero energetico all?interno di un bacino naturale o artificiale;
c) introdurre acqua all?interno di detto bacino, in modo tale da esercitare una spinta idrostatica in opposizione alla forza di gravit? su almeno un galleggiante solidale ad almeno uno tra detto corpo e detto stelo;
d) ripetere la fase c) fino a portare detto corpo e detto stantuffo in una seconda posizione operativa, nella quale detta prima camera ? completamente riempita con il fluido e detta seconda camera ? sostanzialmente vuota, il transito del fluido verso detta prima camera determinando la rotazione di detta turbina con il conseguente azionamento di detti mezzi generatori elettrici;
e) far defluire l?acqua da detto bacino, in modo tale da ridurre la spinta idrostatica esercitata in opposizione alla forza di gravit? su detto galleggiante;
f) ripetere la fase e) fino a portare detto corpo e detto stantuffo in una prima posizione operativa, nella quale detta prima camera ? sostanzialmente vuota e detta seconda camera ? completamente riempita con il fluido, il transito del fluido verso detta seconda camera determinando la rotazione di detta turbina con il conseguente azionamento di detti mezzi generatori elettrici;
g) ripetere ciclicamente le fasi da c) ad f).
12. Procedimento di recupero energetico, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che prevede l?utilizzo di una pluralit? di dispositivi di recupero energetico disposti all?interno di uno o pi? bacini naturali o artificiali.
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