ITBO20090381A1 - Dispositivo per il recupero e la conversione di energia cinetica da veicoli terrestri in movimento - Google Patents

Description

DISPOSITIVO PER IL RECUPERO E LA CONVERSIONE DI ENERGIA CINETICA DA VEICOLI TERRESTRI IN MOVIMENTO

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si inquadra nel settore tecnico relativo ai generatori di energia.

In particolare la presente invenzione riguarda un dispositivo per la produzione di energia, ad esempio energia elettrica, tramite il recupero e la conversione di energia cinetica da veicoli, o altri mezzi similari, in movimento.

E<'>noto che tuti i sistemi fisici in movimento richiedono, per spostarsi da una posizione a un’altra, la somministrazione di un certo quantitativo di energia meccanica. In particolare i veicoli, quali automobili, camion, treni o altri veicoli di terra, ricev ono tale energia meccanica dalla combustione di carburanti per mezzo di motori a combustione interna, oppure attraverso la conversione dì energia elettrica per mezzo di motori di trazione elettrici.

In ogni caso, durante il loro movimento i suddetti veicoli accumulano un quantitativo di energia cinetica che dipende dalla loro massa e dalla velocità con la quale essi si spostano.

L'energia cinetica accumulata viene normalmente dissipata durante l<'>avanzamento per attrito, sia con E atmosfera che col terreno, o con i binari nel caso dì treni o altri veicoli su rotaia. Π veicolo tende quindi naturalmente a un progressivo rallentamento, con tempi che dipendono sostanzialmente dalla massa delio stesso e dal tipo di superficie sulla quale esso si sposta. Se il veicolo vuole mantenere la velocità raggiunta, o la vuole incrementare, l'energia necessaria viene fornita dal motore e trasformata in nuova energia cinetica.

Nel caso invece in cui il veicolo debba essere fatto rallentare o arrestare in tempi più brevi di quelli naturalmente raggiungibili, à ̈ necessario l<'>intervento di sistemi di frenatura, che dissipano l energìa cinetica in eccesso convertendola in energia di altro genere.

I sistemi di frenatura convenzionali trasformano l’energia cinetica in eccesso in calore, che viene quindi dissipato in atmosfera e nel corpo del veicolo. L<'>energia sottratta al veicolo stesso viene quindi sostanzialmente sprecata.

Per limitare tale spreco, e rendere pertanto più efficiente il veicolo, sono stati ideati ed applicati diversi sistemi di recupero dell'energia cinetica in eccesso, che consentono di convertire la stessa in altra forma di energia riutilizzabile dal veicolo, per la trazione o per altri scopi. A tale proposito sono noti sistemi di recupero di tipo elettromagnetico, che provvedono a convertire l<'>energia cinetica da sottrarre a! veicolo in energia elettrica. Un sistema di accumulo consente quindi di immagazzinare l<'>energia elettrica prodotta, e di renderla disponibile per un successivo utilizzo da parte dei veicolo, ad esempio mediante un motore elettrico ausiliario o per i servizi interni al veicolo stesso.

I sistemi di recupero di energia convenzionali si limitano a recuperare l<'>energia cinetica in eccesso dall<'>interno del veicolo, e a riutilizzarla sempre nell<'>ambito delle necessità del veicolo stesso.

II principale scopo della presente invenzione à ̈ quello di proporre un dispositivo per il recupero dell<'>energia cinetica di un veicolo in movimento, o di altro idoneo sistema fìsico del quale sia richiesta una riduzione dell<'>energia cinetica posseduta, in grado di trasferire l<'>energia recuperata all' esterno del veicolo stesso.

Un altro scopo dell<'>invenzione à ̈ quello di proporre un dispositivo di recupero posizionato direttamente al di fuori del veicolo stesso.

Un ulteriore scopo dell<'>invenzione à ̈ quello di proporre un dispositivo di recupero che possa essere utilizzato per qualsiasi tipologia di veicolo terrestre, indipendentemente dalla superfìcie sulla quale esso si sposta.

Ancora uno scopo dell<'>invenzione à ̈ quello di proporre un dispositivo di recupero di semplice concezione, di costo contenuto e di elevata affidabilità.

Gli scopi sopra citati vengono interamente ottenuti, in accordo con il contenuto delle rivendicazioni e con preferite ma non esclusive forme di realizzazione dell' invenzione, da un dispositivo per il recupero e la conversione di energia cinetica da veicoli terrestri in movimento, destinato a prelevare energia cinetica dai predetti veicoli che procedono lungo un percorso in corrispondenza del quale devono o comunque possono cedere parte dell'energia cinetica da essi accumulala.

(1 dispositivo di recupero comprende un rullo di trasferimento, disposto trasversalmente rispetto al percorso e alla direzione di avanzamento dei veicoli. Il rullo di trasferimento à ̈ montato girevole folle attorno ai proprio asse ed à ̈ sostenuto da supporti in corrispondenza di un alloggiamento disposto al disotto dello spazio di ingombro dei veicoli, ad esempio al disotto della sede stradale.

La superficie periferica del rullo di trasferimento si trova, nella parte superiore dello stesso, in posizione di leggera interferenza con la sezione di ingombro dei veicoli, cosi da riceverne una spinta in rotazione per conseguenza del loro passaggio al disopra dell<'>alloggi amento e acquisire pertanto una porzione dell<'>energia cinetica posseduta dai veicoli in forma di energia rotazionale.

Un generatore elettrico, meccanicamente collegato al rullo di trasferimento, provvede a convertire in energia elettrica almeno parte delenergia rotazionale posseduta dal rullo di trasferimento stesso.

Le caratteristiche dell'invenzione, così come risulteranno dalle rivendicazioni, sono evidenziate nella seguente descrizione dettagliata, con riferimento alle tavole di disegno allegate, nelle quali:

- la figura 1 illustra una vista schematica frontale di un dispositivo per il recupero e la conversione di energia realizzato secondo l’invenzione, operante in corrispondenza di una sede stradale;

- la figura 2 illustra schematicamente una vista laterale del dispositivo di recupero di figura 1 , immediatamente prima del passaggio di un veicolo;

- la figura 3 illustra la medesima vista di figura 2, al momento del passaggio di un veicolo in corrispondenza del dispositivo di recupero.

Con riferimento alla predetta figura, e ad una preferita ma non esclusiva forma di realizzazione dell<'>invenzione, si ìndica con 10, nel suo complesso, un dispositivo per il recupero e la conversione di energia cinetica da veicoli 1 in movimento, o comunque da sistemi fisici che si spostano lungo un percorso 2 e ai quali si desidera far perdere parte dell<'>energia cinetica posseduta senza peraltro dissipare tale energia cinetica in forma dì calore, e pertanto senza sprecarla.

L<'>invenzione verrà in particolare descritta nel seguito nella sua applicazione al recupero di energia cinetica da un veicolo 1 in movimento su strada, a titolo puramente esemplificativo. Resta inteso che il principio dell<'>invenzione à ̈ immediatamente applicabile ad altre tipologie di veicoli 1. ad esempio veicoli su rotaia oppure, come già accennato, ad altri sistemi fìsici che si spostano a contatto con una superfìcie solida lungo un percorso 2.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure da 1 a 3, il dispositivo di recupero 10 comprende un rullo di trasferimento 11, disposto trasversalmente rispetto alia direzione di avanzamento W del veicolo 1. montato girevole folle attorno al proprio asse longitudinale A su supporti 12,13. Il rullo di trasferimento l ì à ̈ accolto all<'>interno di un alloggiamento 20 ricavato al disotto della sede stradale lungo il percorso 2.

L<'>alloggiamento 20 comunica superiormente con l esterno per mezzo di una streta apertura 21 disposta anch<’>essa tras versai mente rispeto alla direzione di avanzamento W del veicolo 1.

Il rullo di trasferì mento 11 à ̈ montato in modo tale che la parte superiore della propria superficie I la sporga leggermente dalla superfìcie stradale, attraverso l'apertura 21 dell' alloggiamento 20, così che al passaggio delle ruote del veicolo 1 (figura 3) in corrispondenza dell’apertura 21 stessa si verifichi un<'>interferenza tra il rullo di trasferimento 11 stesso e le ruote del veicolo 1 in direzione sostanzialmente tangenziale, e che tale interferenza fornisca al rullo 11 una spinta di rotazione secondo un verso Z, opposto al verso di rotazione delle ruote del veicolo 1 .

11 rullo di trasferimento 11 à ̈ inoltre montato, sui predetti supporti 12,13, per mezzo di organi ammortizzatori 14,15, atti ad attutire l’impatto delle ruote del veicolo 1 sullo stesso rullo di trasferimento 11.

La superfìcie esterna del rullo di trasferimento 1 1 à ̈ preferibilmente realizzata con materiale ad elevato coefficiente di attrito, ad esempio gomma o altro materiale elastomerico. dotato inoltre di idonee caratteristiche di resistenza meccanica alle abrasioni.

Il dispositivo di recupero 10 comprende inoltre un generatore elettrico 30, meccanicamente collegato al rullo di trasferimento 11 cosi che il proprio albero venga portato in rotazione dal rullo 11 stesso.

Il rullo di trasferimento 11 à ̈ collegato ai generatore elettrico 30 per mezzo di organi di trasmissione del moto 35. Questi ultimi, nella forma di realizzazione illustrata nelle figure, sono costituiti da una prima puleggia 36. calettata in testa all<'>asse A del rullo di trasferimento 11. una seconda puleggia 37. calettata sull<’>albero del generatore elettrico 30. e una cinghia di trasmissione 38 montata sulle pulegge prima 36 e seconda 37. Organi di trasmissione 35 di tipo diverso, comunque del tutto noti, possono naturalmente essere previsti per co Slegare in rotazione il generatore 30 al rullo di trasferimento 1 1.

L'invenzione descritta si adatta in modo del tutto naturale e immediato anche a veicoli o altri sistemi fisici che si spostano su rotata. In questo caso, ad esempio, il rullo di trasferimento 1 1 può essere alloggiato lungo il percorso 2 fra le due rotaie, in posizione di leggera interferenza con la sezione di ingombro del veicolo 1 , e in particolare con la sua parte inferiore.

il veicolo 1 potrà essere vantaggiosamente provvisto di una o più piastre di interferenza con il rullo 1 1 , realizzate con materiale ad elevato coefficiente di attrito.

Il principio di funzionamento del dispositivo di recupero 10 secondo l<'>invenzione à ̈ di semplice e immediata comprensione. 11 suddetto dispositivo 10 può essere convenientemente installato, da solo o in batteria di dispositivi 10 disposti in sequenza, in qualsiasi punto di un percorso 2 nel quale il veicolo 1 debba essere fatto rallentare, ad esempio in prossimità di un incrocio stradale, di un casello autostradale o. per quel che riguarda veicoli su rotaia, in prossimità di una stazione o di una curva a stretto raggio.

Qualsiasi veicolo 1 sì trovi a transitare in conrispondenza dei punto nel quale à ̈ installato il dispositivo 10 passa con le proprie ruote sull’apertura 21, e quindi sulla parte superiore della superficie I la del rullo 1 1. Per conseguenza, al momento del contatto, le ruote del veicolo 1 agiscono sul rullo 1 1 con una sollecitazione in direzione tangenziale, e lo portano in rotazione secondo il verso Z (figura 3) oppure, se il rullo 11 si trova già in rotazione per il passaggio di un veicolo precedente, ne aumenta il regime di rotazione.

Ogni veicolo 1 di passaggio agisce quindi sul rullo 1 1 sia con le ruote anteriori che con quelle posteriori, raddoppiando l<'>effetto di spinta. Ciò comporta un trasferimento di energia cinetica dal veicolo 1 a! rullo 11. il che à ̈ desiderabile sia per il veicolo, che si trova in fase di rallentamento e quindi subisce un rallentamento ulteriore, sia per il rullo 11. che incrementa invece la propria energia cinetica.

L<'>energia cinetica rotazionale acquisita dal rullo di trasferimento 1 1 viene quindi ceduta al generatore elettrico 30 attraverso gli organi di trasmissione 35, e dal generatore 30 viene trasformata in energia elettrica, che può essere utilizzata sul posto oppure immessa in rete, secondo tecniche del tutto note.

Nel caso di veicolo 1 su rotaia, il principio di funzionamento à ̈ Identico, eccetto per il fatto che il trasferimento di energia cinetica dal veicolo 1 al rullo 1 1 avviene preferibilmente per azione della parte inferiore del veicolo sul rullo 11 stesso.

1 vantaggi della presente invenzione sono de! tutto chiari ed evidenti. In primo luogo, dal interazione fra il veicolo 1 e il dispositivo 10 si ottiene un recupero netto di energia immediatamente sfruttabile, quale l<'>energia elettrica, in modo del tutto gratuito e senza alcun onere per il veicolo 1 stesso. Infatti quest<'>ultimo viene anch<'>esso vantaggiosamente coinvolto dall’azione del dispositivo 10, in quanto in quel momento ha bisogno di cedere la propria energia cinetica all<'>esterno nel modo più rapido possibile, per minimizzare i tempi di decelerazione.

Un ulteriore vantaggio del presente dispositivo 10 à ̈ dato dal fatto che si tratta di un dispositivo di semplice concezione e installazione, e che può essere inoltre installato sostanzialmente in qualunque percorso esistente nel quale sia richiesto un rallentamento ai veicoli in transito.

Si intende che quanto sopra à ̈ stato descritto a titolo puramente esemplificativo e non limitativo. Pertanto, possibili modifiche e varianti dell'invenzione si considerano rientranti ne ambito protettivo accordato alla presente soluzione tecnica, cosi come sopra descritta e nel seguito rivendicata.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il recupero e la conversione dì energia cinetica da veicoli terrestri in movimento, detti veicoli 1 essendo atti a procedere lungo un percorso 2 in corrispondenza del quale devono o comunque possono cedere parte del energia cinetica da essi posseduta, detto dispositivo di recupero 10 essendo caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un rullo di trasferimento 1 1, disposto trasversa intente rispetto a detto percorso 2 e alla direzione di avanzamento W di detti veicoli 1. detto rullo di trasferimento 11 essendo montato girevole attorno al proprio asse A ed essendo sostenuto da supporti 12, 13 in corrispondenza di un alloggiamento 20 disposto al disotto dello spazio di ingombro di detti veicoli 1, così che la superficie periferica 1 la di detto rullo di trasferimento 1 1 si trovi, nella parte superiore dello stesso, in posizione di leggera interferenza con la sezione di ingombro dì detti veicoli 1. così da riceverne una spinta in rotazione per conseguenza del loro passaggio al disopra di detto alloggiamento 20 e acquisire pertanto una porzione dell<'>energia cinetica posseduta dal citato veicolo 1 in forma di energia rotazionale: un generatore elettrico 30, meccanicamente collegato al citato rullo di trasferimento 1 1 ed atto a convertire in energia elettrica almeno parte dell<'>energia rotazionale posseduta dallo stesso.
2. 2. Dispositivo di recupero secondo la rivendicazione 1. caratterizzato dal fatto che detti veicoli l sono veicoli stradali, che detto alloggiamento 20 Ã ̈ disposto al disotto della sede stradale e che sfocia superiormente all<'>estern in corrispondenza di una stretta apertura 21 , il citato rullo di trasferimento 1 1 essendo disposto in modo tale che la propria citata superficie periferica 1 1a sporga leggermente da detta apertura 21.
3. 3. Dispositivo di recupero secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti veicoli 1 sono veicoli su rotaia, e che detto rullo di trasferimento 11 Ã ̈ montato in relazione di leggera interferenza con almeno una piastra montata sulla parte inferiore di detti veicoli 1.
4. 4. Dispositivo di recupero secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che deti supponi 12,13 sono provvisti di organi ammortizzatori 14,15, ati ad attutire impatto dei citati veicoli 1 sul citato rullo di trasferimento 1 1.
5. 5. Dispositivo di recupero secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto di prevedere organi di trasmissione del molo 35, atti a collegare meccanicamente il citato rullo di trasferimento 11 al citato generatore elettrico 30.
6. 6. Dispositivo di recupero secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti organi di trasmissione 35 comprendono una prima puleggia 36. calettata in testa all<'>asse di detto rullo di trasferimento, una seconda puleggia 37, calettata sull<'>albero di detto generatore elettrico 30, e una cinghia di trasmissione 38, montata sulle citate pulegge prima 36 e seconda 37.