ITLI20080007A1 - Generatore elettrico alimentato mediante fonti di calore - Google Patents
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Description
Titolo
Generatore elettrico alimentato mediante fonti di calore
Riassunto
? descritto un generatore di correrlte elettrica ottenuta mediante conversione dell'energia meccanica prodotta da un motore funzionante analogamente ai motori Stirling a flusso laminare. La corrente elettrica ? ottenuta grazie all'inserimento di un magnete dentro al pistone in movimento e mediante lo scorrimento di tale magnete all'interno di un bobina di filo metallico elettricamente conduttivo.
Domanda di brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:
Generatore elettrico alimentato mediante fonti di calore
Campo dell'invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un generatore di corrente elettrica basato sulla conversione dell'energia meccanica prodotta da un motore Stir1inga flusso laminare in energia elettrica.
Stato dell'arte
Il motore Stirling ? un dispositivo a circu,to chiuso contenente un gas come fluido termodinamico (es. aria, azoto idrogeno, ecc.). Non appena viene realizzato un gradiente di temperaturatra il suo "punto caldo" e il "punto freddo", questo entra in funzione e, grazie alla presenza di un pistone e di un dislocatore ? possibile convertire l'energia termica fornita da una sorgente esterna in energia meccanica.
A seconda della posizione relativa del piftone rispetto al dislocatore, i motori Stirling sono generalmente clasbificati come Alfa o Beta, a seconda che il pistone sia sfalsato o coassiale rispetto al dislocatore. Il motore Stirling a flusso laminar ? una variante della configurazione Beta: in questo caso illdislocatore ? assente e il pistone ? azionato dallo spostamer1lto del fluido termodinamico all'interno della camera di espansione.
La conversione dell'energia meccapica prodotta da un motore
Stirling, sia esso di tipo Alfa o di tipp Beta, in energia elettrica ? descritta ad esempio nel brevetto Wd2006/044323 dove pi? motori Stirling disposti in serie azionano una turbina ad essi collegata.
? alimentato mediante fluidi di riclrcolo derivanti da processi. industriali (ad esempio torri di raffred amento o turbine) e produce energia meccanica grazie ad un volano connesso al pistone in movimento all'interno dello stesso otore Stirling. Tuttavia non risulta allo stato dell'arte un dispositivo che funzioni secondo il principio del motore Stirling e che consenta di ottenere energia meccanica e da qui energia elettrica senza dislocatori, volani e giunzioni che, oltre ad aumentare i punti di attrito del sistema (e da qui un minore rendimento energetico) ne costituiscono i punti di maggiore fragilit?.
Breve descrizione delle figure
La Fig. 1 descrive la rappresentazio~e schematica del dispositivo oggetto dell'invenzione.
Descrizione dettagliata dell'invenzione
L'oggetto di questa invenzione ? un dispositivo in grado di generare corrente elettrica mediante conversione dell'energia meccanica generata da un motore di tipo Stirling. In questo caso viene utilizzato un motore Stirling a flusso laminare in cui, lal contrario dei dispositivi presenti allo Stato dell'Arte, il dislocatore ? completamente rimosso ed il pistone si muove senza ausilio di giunzioni o connessioni che comporterebbero una maggiore difficolt? nella fase di assemblaggio, ulteriori punti di fragilit? durante il funzionamento e maggiore attrito tra i componenti in movimento. Come visibile in Figura 1, il dispositivo ? costituito da un tubo, chiuso ad una delle estremit? e di forma
preferibilmente cilindrica, fabbricato con materiale termicamente resistente ma non conduttivo (ad esepio una provetta in vetro Pyrex~ (1). Tale tubo ? riempito per circa un ter10 della sua lunghezza di materiale termicamente stabile (ad esetpio lana d'acciaio) in grado di immagazzinare calore (2). Questa estremit? del tubo cilindrico costituisce il "punto caldo" del motore St,rUng.Il materiale di riempimento ? fissato mediante un cilindro di metallo ad alta conducibilit? termica (es. rame) (3) e in tael punto ? applicata la sorgente di calore che genera il gradiente termico. Ad una distanza pari a circa 2 cm dal punto caldo ? collocato un orifizio la cui funzione ? di
ridurre a circa la met? il diametro del tubo (5). Tale orifizio costituisce inoltre il punto di fine corsa del pistone (6). Sia il pistone (6) che l'asta che lo sostiene sono fabbricati con un materiale a bassa densit? (es. alluminio o plastica) e ad essi ? fissata una bobina (8) a cui ? stato awolto un filo metallico ad alta conducibilit? elettrica (ad esempio rame (9). La bobina, grazie alla sua connessione con il pistone, si muove in maniera solidale a questo ed attraversa ilmagnete (10), fissato alla seconda estremit? del tubo (1) mediante un sostegno (11) di materiale facilmente polarizzabile (ad esempio ferro). In tal modo ? generato un campo elettromagnetico indotto e l'energia elettrica ad esso associata ? prelevata dai terminali del filo elettrocorduttivo (9).
Allo scopo di aumentare il gradiente di temperaturatra il punto caldo ed il punto freddo del dispositivo Stirling sopra descritto, la "zona fredda" pu? essere ulteriormente refrigerata mediante uno scambiatore esterno costituito da un materiale a bassa capacit? termica (ad esempio alluminio). A seconda del gradiente di temperatura generato tra il punto v: caldo e il punto freddo ? possibile modulare la frequenza di oscillazione del pistone e da qui !'intensit? del campo magnetico indotto e della corrente ad esso associato. In tal modo ? possibile utilizzare l'energia e l'alta efficienza associate ad un motore di tipo Stirling alla generazione di corrente elettrica mediante un dispositivo dalla semplice componentistica e privo di leverismi soggetti ad usura e facili rotture.
Il gradiente di temperatura tra il punto caldo il punto freddo pu?
essere generato mediante comuni dispositivi di riscaldamento
localizzati (ad esempio candele o fornelli ad alcool) oppure focalizzando i raggi solari all'interfaccia tra il materiale di riempimento (2) e il "sigillo" metallico (3).
Claims (1)
- Rivendicazioni: . 1. un dispositivo in grado di generare corrente elettrica mediante conversione dell'energia meccanica generata da un motore Stirling di tipo Beta a flusso laminare e privo di dislocatore, di volani e di leverismi. 2. un dispositivo di cui a .l punto 1 n cui un terzo della camera di espansione del motore Stiri ng ? riempito di materiale termicamente stabile, preferibilmente lana d'acciaio. 3. un dispositivo di cui al punto 3 cui ? disposto un orifizio che riduce della met? il diametro del tubo ad una distanza compresa tra 1 cm e 3 cm dal termine del riempimento, preferibilmente 2 cm. 4. un dispositivo di cui al punto 4 in cui la lunghezza dell'orifizio ? compresa tra 0,3 cm e 3 cm, preferibilmente 0,5 cm. 5. un dispositivo di cui al punto 5 contenente un pistone e l'asta che lo sorregge costituiti di materiale a bassa densit?, preferibilmente alluminio, I plexiglass, polietilene e polipropilene. 6. un dispositivo di cui al punto 16 in cui una bobina ? fissata all'asta del pistone. 7. un dispositivo di cui al punto in cui la bobina ? awolta con un filo metallico elettricamente conduttivo, preferibilmente rame. 8. un dispositivo di cui al punto 81incui un magnete permanente ? fissato alla seconda estremit? del tubo mediante un sostegno costituito da materiale facilmente polarizzabile magneticamente, preferibilmente ferro. 9. un dispositivo di cui al punto 18in cui la bobina si muove ~ ciclicamente intorno al magnete permanente, generando energia elettromagnetica prelevabile ai due capi del filo metallico elettricamente conduttivo. 10.un dispositivo di cui al punto 10 in cui attorno alla ~ terminazione aperta del tubo ? applicato una scambiatore di calore di materiale a bassa conducibilit? termica, preferibilmente alluminio.
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2008
- 2008-07-08 IT IT000007A patent/ITLI20080007A1/it unknown
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| ROBERT SIER: "A Simple Lamina Flow Engine", INTERNET ARTICLE, 30 December 2002 (2002-12-30), XP002559371, Retrieved from the Internet <URL:http://web.archive.org/web/*/http://stirlingengines.org.uk/thermo/lamina.html> [retrieved on 20091208] * |
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