ITBO20090267A1 - Struttura di macchina per la produzione di energia elettrica - Google Patents

Description

Titolo: STRUTTURA DI MACCHINA PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto una struttura di macchina per la produzione di energia elettrica.

Sono note macchine per la produzione di energia elettrica che presentano rendimenti bassi a seguito di elevate perdite.

Compito precipuo del presente trovato è quello di risolvere i problemi sopra esposti, proponendo una struttura di macchina per la produzione di energia elettrica che consenta un elevato rendimento.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di proporre una struttura di macchina per la produzione di energia elettrica che assicuri un'elevata affidabilità di funzionamento.

Non ultimo scopo del trovato è quello di proporre una struttura di macchina per la produzione di energia elettrica che risulti facilmente ottenibile partendo da elementi e materiali di comune reperibilità in commercio.

Un altro scopo ancora del trovato è quello di proporre una struttura di macchina per la produzione di energia elettrica che sia attuabile con costi contenuti.

Questo compito e questi scopi vengono raggiunti da una struttura di macchina per la produzione di energia elettrica, caratterizzata dal fatto che comprende almeno un'intelaiatura di supporto per almeno un albero alloggiato girevole ed oscillante entro almeno un elemento di sostegno, detto elemento di sostegno essendo associato scorrevole per una corsa predefinita su detta intelaiatura, detto albero sporgendo superiormente da detto elemento di sostegno con una sua estremità vincolata ad almeno un braccio girevole con detto albero stesso, detto braccio essendo munito al suo capo terminale di almeno un corpo di peso predeterminato, essendo previsti mezzi di azionamento della rotazione di detto albero e di detto braccio, detto albero essendo associato ad organi di conversione di energia meccanica in energia elettrica, la rotazione di detto braccio essendo determinata per almeno un tratto discendente dalla forza gravitazionale che agisce su detto corpo, ed essendo determinata almeno per un tratto ascendente dalla forza centrifuga che agisce su detto corpo stesso, così da produrre energia elettrica con elevato rendimento, per conversione dell'energia meccanica di detto albero trascinato in rotazione da detto braccio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, della struttura di macchina per la produzione di energia elettrica secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica schematica della struttura di macchina per la produzione di energia elettrica, secondo il trovato;

la figura 2 è una vista laterale schematica della struttura di macchina per la produzione di energia elettrica, secondo il trovato;

la figura 3 è una vista laterale schematica della struttura di macchina per la produzione di energia elettrica, secondo il trovato;

la figura 4 è una vista prospettica di dettaglio di una porzione di un elemento di sostegno alloggiante un albero ed associato ad un carro scorrevole entro una rispettiva pista di un'intelaiatura della struttura di macchina per la produzione di energia elettrica, secondo il trovato;

La figura 5 è una vista prospettica di dettaglio, secondo un'altra angolazione, dell'elemento di sostegno associato al carro scorrevole entro la rispettiva pista, e di parte di mezzi di azionamento della struttura di macchina per la produzione di energia elettrica, secondo il trovato;

la figura 6 è una vista schematica dall'alto della traiettoria seguita da un corpo di peso predeterminato associato ad un braccio della struttura di macchina per la produzione di energia elettrica, secondo il trovato;

la figura 7 è una vista laterale schematica della traiettoria del braccio associato da una parte al corpo di peso predeterminato e dall'altra parte all'albero della struttura di macchina per la produzione di energia elettrica, secondo il trovato.

Con riferimento alle figure citate, la struttura di macchina per la produzione di energia elettrica secondo il trovato, comprende un'intelaiatura 2 di supporto per almeno un albero 3 alloggiato girevole ed oscillante entro almeno un elemento di sostegno 4; tale elemento di sostegno 4 è associato scorrevole per una corsa predefinita sull'intelaiatura 2, ed il citato albero 3 sporge superiormente dall'elemento di sostegno 4 con una sua estremità vincolata ad un braccio 5 girevole con l'albero 3 stesso. Opportunamente il braccio 5 è munito al suo capo terminale di almeno un corpo 6 di peso predeterminato, e sono previsti mezzi di azionamento 7 della rotazione dell'albero 3 e del braccio 5. Inoltre l'albero 3 è vantaggiosamente associato ad organi di conversione 8 di energia meccanica in energia elettrica, e la rotazione del braccio 5 è determinata per almeno un tratto discendente dalla forza gravitazionale che agisce sul corpo 6, ed è determinata almeno per un tratto ascendente dalla forza centrifuga che agisce sul corpo 6 stesso, così da produrre energia elettrica per conversione dell'energia meccanica dell'albero 3 trascinato in rotazione dal braccio 5 stesso. Ovviamente l'intelaiatura 2 è vincolata saldamente al suolo.

Più nel dettaglio, l'albero 3 è alloggiato oscillante secondo un piano sostanzialmente verticale e girevole secondo almeno un asse variabile contenuto in tale piano sostanzialmente verticale nel citato elemento di sostegno 4, e lo scorrimento di quest'ultimo sull'intelaiatura 2 per una corsa predefinita è idoneo, unitamente all'azione della forza centrifuga, a riportare il corpo 6 del braccio 5 nella posizione di massima altezza, così da determinare la rotazione del braccio 5 stesso per il tratto discendente successivo per azione della forza gravitazionale. I suddetti mezzi di azionamento 7 della rotazione dell'albero 3 e del braccio 5 comprendono almeno una manovella 9 controllata girevole attorno ad un asse sostanzialmente orizzontale ed associata ad un capo di almeno una rispettiva biella 10: tale biella 10 è incernierata dall'altro capo all'estremità superiore di una prima leva 11 che è incernierata inferiormente all'intelaiatura 2. Inoltre, la prima leva 11 è incernierata in una sua porzione superiore ad almeno una seconda leva 12, ed è incernierata in una sua porzione intermedia ad almeno una terza leva 13. La terza leva 13 è a sua volta associata all'elemento di sostegno 4 scorrevole e la seconda leva 12 è associata dall'altra estremità all'albero 3.

Opportunamente l'albero comprende un primo semialbero 3a ed un secondo semialbero 3b fra loro articolati tramite un idoneo giunto 14; in particolare il primo semialbero 3a è associato superiormente all'elemento di sostegno 4 tramite un opportuno cuscinetto oscillante ed il braccio 5 è disposto perpendicolarmente al primo semialbero 3a stesso, mentre il secondo semialbero 3b è utilmente associato inferiormente ai citati mezzi di conversione 8 dell'energia meccanica in energia elettrica.

Tali mezzi di conversione 8 comprendono efficacemente un alternatore 15 collegato (ad esempio tramite rispettive cinghie di trasmissione) ad un moltiplicatore 16 di giri, che è associato all'estremità inferiore del secondo semialbero 3b.

Più nel dettaglio la citata biella 9 è costituita da almeno un disco controllato girevole secondo un asse sostanzialmente orizzontale da almeno un rispettivo motore a velocità controllata 17.

Preferibilmente il motore 17 è elettrico del tipo brushless, che è efficacemente associato ad un elaboratore di controllo (non rappresentato nelle figure) per l'ottimizzazione dei consumi energetici e la conseguente produzione finale di energia elettrica ad elevato rendimento.

Fra il disco 9 ed il motore 17 elettrico è opportunamente interposto un motoriduttore (non visibile nelle figure), così da controllare la velocità di rotazione del disco stesso 9; preferibilmente la velocità del disco 9 è tale da spazzare, per ogni mezzo giro, un primo angolo di 60° a minore velocità rispetto a quella alla quale spazza un successivo secondo angolo di 120°.

Idoneamente, l'elemento di sostegno 4 è associato inferiormente ad un carro 18 scorrevole su una rispettiva pista 19 della citata intelaiatura 2, ed in particolare la terza leva 13 è incernierata al carro 18 stesso.

A puro titolo esemplificativo, il braccio 5 (e l'albero 3) possono raggiungere velocità comprese fra i 100 ed i 120 giri al minuto (o anche superiori a queste), ad esempio utilizzando un corpo 6 dal peso preferibilmente compreso fra i 10 kg ed i 40 kg.

Nel pratico funzionamento, da una configurazione iniziale nella quale il braccio 5, fermo, è disposto con il corpo 6 di peso predeterminato allineato con la biella 10, il braccio 5 stesso e l'albero 3 vengono inizialmente posti in movimento tramite i suddetti mezzi di azionamento 7: il motore 1 elettrico a velocità controllata aziona manovella 9, biella 10, e quindi la prima leva 11, la seconda leva 12 e la terza leva13, determinando l'oscillazione del braccio 5 e dell'elemento di sostegno 4, e conseguentemente la rotazione del braccio 5, che trascinerà con sé in rotazione l'albero 3 stesso. Dopodiché, grazie all'azione successiva della forza gravitazionale e di quella centrifuga che agiscono sul corpo 6 di peso predeterminato ubicato alla fine del braccio 5, quest'ultimo e quindi anche l'albero 3 acquistano via via sempre maggior velocità, a fronte di un sempre minor dispendio energetico dei mezzi di azionamento 7.

In particolare il corpo 6 percorrerà il tratto discendente (dalla massima altezza dal suolo alla minima altezza) grazie alla forza gravitazionale, che lo richiama verso il basso, e quando sarà arrivato alla minima altezza dal suolo, sospinto grazie all'azione dell'energia centrifuga e dell'elemento di sostegno 4 (che è sospinto o tirato indietro in successione per la corsa predeterminata anche dall'azione delle leve 11, 12, 13 associate alle suddette biella 10 e manovella 9 a velocità controllata), percorrerà il successivo tratto ascendente fino a portarsi alla massima distanza dal suolo. Successivamente il corpo 6 percorrerà nuovamente un tratto discendente, e così via.

Così come rappresentato schematicamente in figura 6, il corpo 6 percorre in successione un primo tratto discendente A ed un secondo tratto ascendente B.

Si fa notare come, all'aumentare della velocità di rotazione, e cioè del numero di giri effettuati dal braccio 5 e quindi dall'albero 3, la rotazione del corpo 6 sia sempre più determinata dall'azione di energia gravitazionale e centrifuga che agiscono sullo stesso, e sempre meno dai mezzi di azionamento 7, così da ridurre al minimo l'energia fornita al motore 17 elettrico a velocità controllata; inoltre, come detto, il secondo semialbero 3b è associato inferiormente ai mezzi di conversione 8, ed in particolare ad un moltiplicatore 16 di giri collegato all'alternatore 15 e pertanto, in uscita da quest'ultimo, raggiunta una velocità di rotazione ottimale, si otterrà vantaggiosamente la produzione di energia elettrica con un elevatissimo rendimento, a fronte di ridottissime perdite.

Si è in pratica constatato come la struttura di macchina 1 per la produzione di energia elettrica assolva pienamente il compito prefissato, in quanto presenta un elevato rendimento.

Inoltre si fa notare come convenientemente tale struttura di macchina 1 può essere facilmente realizzata partendo da elementi e materiali di comune reperibilità in commercio, e quindi attuabile con costi contenuti.

Il trovato, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Negli esempi di realizzazione illustrati singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno essere in realtà intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione.

Inoltre è da notare che tutto quello che nel corso della procedura di ottenimento del brevetto si rivelasse essere già noto, si intende non essere rivendicato ed oggetto di stralcio (disclaimer) dalle rivendicazioni.

In pratica i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.Struttura di macchina per la produzione di energia elettrica, caratterizzata dal fatto che comprende almeno un'intelaiatura (2) di supporto per almeno un albero (3) alloggiato girevole ed oscillante entro almeno un elemento di sostegno (4), detto elemento di sostegno (4) essendo associato scorrevole per una corsa predefinita su detta intelaiatura (2), detto albero (3) sporgendo superiormente da detto elemento di sostegno (4) con una sua estremità vincolata ad almeno un braccio (5) girevole con detto albero (3) stesso, detto braccio (4) essendo munito al suo capo terminale di almeno un corpo (6) di peso predeterminato, essendo previsti mezzi di azionamento (7) della rotazione di detto albero (3) e di detto braccio (5), detto albero (3) essendo associato ad organi di conversione (8) di energia meccanica in energia elettrica, la rotazione di detto braccio (5) essendo determinata per almeno un tratto discendente dalla forza gravitazionale che agisce su detto corpo (6), ed essendo determinata almeno per un tratto ascendente dalla forza centrifuga che agisce su detto corpo (6) stesso, così da produrre energia elettrica con elevato rendimento, per conversione dell'energia meccanica di detto albero (3) trascinato in rotazione da detto braccio (5). 2.Struttura di macchina, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto albero (3) è alloggiato oscillante secondo un piano sostanzialmente verticale e girevole secondo almeno un asse variabile contenuto in detto piano sostanzialmente verticale in detto elemento di sostegno (4), lo scorrimento di quest'ultimo su detta intelaiatura (2) per una corsa predefinita essendo idoneo, unitamente all'azione della forza centrifuga, a riportare detto corpo (6) di detto braccio (5) nella posizione di massima altezza, così da determinare la rotazione di detto braccio (5) per il tratto discendente successivo per azione della forza gravitazionale. 3.Struttura di macchina, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di azionamento (7) della rotazione di detto albero (3) e di detto braccio (5) comprendono almeno una manovella (9) controllata girevole attorno ad un asse sostanzialmente orizzontale ed associata ad un capo di almeno una rispettiva biella (10), detta biella (10) essendo incernierata dall'altro capo all'estremità superiore di almeno una prima leva (11), detta prima leva (11) essendo incernierata inferiormente a detta intelaiatura (2), essendo incernierata in una sua porzione superiore ad almeno una seconda leva (12) ed essendo incernierata in una sua porzione intermedia ad almeno una terza leva (13), detta terza leva (13) essendo associata a detto elemento di sostegno (4) scorrevole, e detta seconda leva (12) essendo associata dall'altra estremità a detto albero (3). 4.Struttura di macchina, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto albero (3) comprende un primo semialbero (3a) ed un secondo semialbero (3b) fra loro articolati tramite un idoneo giunto (14), il secondo semialbero (3b) essendo associato a detti mezzi di conversione (8) dell'energia meccanica in energia elettrica. 5.Struttura di macchina, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di conversione (8) comprendono un alternatore (15) collegato ad un moltiplicatore di giri (16) associato inferiormente a detto secondo semialbero (3b). 6.Struttura di macchina, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta biella (9) è costituita da almeno un disco controllato girevole secondo un asse sostanzialmente orizzontale. 7.Struttura di macchina, secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto disco (9) è azionato girevole da almeno un rispettivo motore (17) a velocità controllata. 8.Struttura di macchina, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la velocità di rotazione di detto disco (9) è controllata così da spazzare, per ogni mezzo giro, un primo angolo a minore velocità rispetto a quella alla quale spazza un successivo secondo angolo, la somma di detto primo angolo con detto secondo angolo essendo appunto pari a 180°. 9.Struttura di macchina, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento di sostegno (4) è associato inferiormente ad un carro (18) scorrevole su una rispettiva pista (19) di detta intelaiatura (1). 10.Struttura di macchina, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta terza leva (13) è incernierata a detto carro (18) associato a detto elemento di sostegno (4). 11.Struttura di macchina, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo semialbero (3a) è associato superiormente a detto elemento di sostegno (4) tramite un idoneo cuscinetto oscillante. 12.Struttura di macchina, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto braccio (5) è associato perpendicolarmente a detto primo semialbero (3a). 13.Struttura di macchina, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che almeno detti mezzi di azionamento (7) sono associati ad un elaboratore di controllo per l'ottimizzazione dei consumi energetici e la conseguente produzione di energia elettrica con elevato rendimento.