ITMO20090072A1

ITMO20090072A1 - Dispositivo di captazione di energia elettrica

Info

Publication number: ITMO20090072A1
Application number: IT000072A
Authority: IT
Inventors: Laura Bellicoso
Original assignee: Laura Bellicoso
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-09-26

Description

Descrizione di invenzione industriale

Dispositivo di captazione di energia elettrica

L’invenzione concerne un dispositivo di captazione di energia elettrica per alimentare apparecchiature elettriche montate su veicoli di trasporto quali ad esempio treni, metropolitane, tram e filobus.

Per alimentare le summenzionate apparecchiature elettriche, come ad esempio motori elettrici dei veicoli da trasporto, è noto utilizzare pantografi che prelevano energia elettrica da linee aeree sospese tramite un dispositivo di captazione di energia elettrica.

I pantografi di tipo noto, disposti generalmente in coppia per evitare che, in caso di guasto, si fermi il veicolo di trasporto, comprendono bracci snodabili disposti a guisa di parallelogramma e collegati ad un telaio, isolato elettricamente, fissato ad una superficie superiore dei veicoli di trasporto. Le estremità superiori dei bracci snodabili supportano un pattino, atto a contattare le linee aeree di alimentazione allo scopo di ricavare l’energia elettrica necessaria per alimentare motori elettrici o altre apparecchiature elettriche disposte a bordo dei veicoli di trasporto.

I pattini di tipo noto, comprendono una piastra di fissaggio, altresì denominata archetto, per assicurare il pattino ai bracci snodabili e un dispositivo di captazione di energia elettrica realizzato in un materiale conduttore per permettere il passaggio dell’energia elettrica dalle linee aeree di alimentazione al pantografo e, successivamente, alle apparecchiature elettriche disposte a bordo dei veicoli di trasporto.

Le sollecitazioni agenti sui pattini, e in particolare sul dispositivo di captazione di energia elettrica, possono essere di tre tipi: meccaniche, elettriche e tribologiche.

Le sollecitazioni meccaniche sono causate dalla forza di spinta che il dispositivo di captazione di energia elettrica esercita contro le linee aeree di alimentazione e da movimenti oscillatori e movimenti di scostamento che il dispositivo di captazione di energia elettrica può avere rispetto alle linee aeree di alimentazione.

Tali movimenti oscillatori e di scostamento sono prodotti dall’azione combinata di una pluralità di fattori, quali il movimento del veicolo di trasporto stesso, disuniformità di distanza tra i binari, o il terreno, e le linee aeree di alimentazione, l’azione di agenti atmosferici come ad esempio il vento sulla struttura dei pantografi stessi e sull’intero sistema di alimentazione di energia elettrica. Le sollecitazioni elettriche sono causate dai suddetti movimenti di scostamento del dispositivo di captazione di energia elettrica dalla linea di alimentazione elettrica che, a causa degli elevati valori di potenze in gioco, comportano la formazione di fenomeni di archi elettrici e scintillii.

Le sollecitazioni tribologiche sono dovute all’azione di sfregamento del dispositivo di captazione di energia elettrica contro la linea aerea di alimentazione che comporta fenomeni di attrito e d’usura del dispositivo di captazione di energia elettrica e dei cavi che costituiscono la linea aerea di alimentazione elettrica.

Il dispositivo di captazione di energia elettrica è realizzato in un materiale che garantisca una conducibilità sufficiente per permettere di ridurre il più possibile le perdite di energia. Infatti, la dissipazione di energia per effetto Joule che, come noto, comporta un incremento della temperatura nelle aree coinvolte, non deve pregiudicare le caratteristiche meccaniche e tribologiche del materiale costituente il dispositivo di captazione di energia elettrica.

Il materiale costituente il dispositivo di captazione di energia elettrica deve garantire, inoltre, un basso coefficiente d’attrito ed evitare l’usura dei cavi della linea aerea di alimentazione, in quanto la sostituzione del dispositivo di captazione di energia elettrica è sicuramente meno onerosa di qualsiasi danno procurato ai cavi della linea aerea di alimentazione.

Il materiale di cui è costituito il dispositivo di captazione di energia elettrica deve, perciò, essere un materiale che si usuri più facilmente rispetto al materiale di cui sono costituiti i cavi della linea aerea di alimentazione di energia elettrica.

Di conseguenza, il dispositivo di captazione di energia elettrica è destinato a periodiche sostituzioni a fronte del consumo del materiale d’usura di cui è composto.

Un difetto dei dispositivi di captazione di energia elettrica di tipo noto, è che per poter avere una struttura sufficientemente robusta, possono presentare dimensioni anche notevoli e si devono utilizzare notevoli quantità di materiale d’usura che rendono i dispositivi di captazione di energia elettrica di tipo noto molto costosi.

Inoltre le notevoli quantità di materiale d’usura impiegato rende i dispositivi di captazione di energia elettrica piuttosto pesanti e, conseguentemente, difficilmente manovrabili, in particolare durante le operazioni di manutenzione e/o sostituzione dei dispositivi di captazione di energia elettrica di tipo noto.

Uno scopo dell’invenzione è migliorare i dispositivi di captazione di energia elettrica noti.

Un altro scopo dell’invenzione è ottenere dispositivi di captazione di energia elettrica più leggeri e facilmente manovrabili.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è di rendere le operazioni di sostituzione dei dispositivi di captazione di energia elettrica più facili, più rapide e meno costose.

Secondo l’invenzione è previsto un dispositivo di captazione di energia elettrica secondo la rivendicazione 1.

Grazie all’invenzione è possibile ottenere un dispositivo di captazione di energia elettrica leggero e maggiormente maneggiabile rispetto ai dispositivi di captazione di energia elettrica di tipo noto. Inoltre, il dispositivo di captazione di energia elettrica secondo l’invenzione, è sostituibile più facilmente, più rapidamente e a costo minore.

L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni, che ne illustrano alcune forme esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

la Figura 1 è una vista laterale di un dispositivo di captazione di energia elettrica secondo l’invenzione;

la Figura 2 è una vista dall’alto, schematica e parziale del dispositivo di captazione di energia elettrica secondo la Figura 1 montato su una piastra di fissaggio;

la Figura 3 è una sezione presa lungo un piano III-III di Figura 1;

la Figura 4 è una sezione presa lungo un piano IV-IV di Figura 1;

la Figura 5 è una vista laterale di una versione alternativa di un dispositivo di captazione di energia elettrica secondo l’invenzione;

la Figura 6 è una vista dall’alto, schematica e parziale del dispositivo di captazione di energia elettrica di Figura 5 montato su una piastra di fissaggio;

la Figura 7 è una vista dall’alto della piastra di supporto del dispositivo di captazione di energia elettrica di Figura 5;

la Figura 8 è una sezione presa lungo un piano VIII-VIII di Figura 7;

la Figura 9 è una sezione presa lungo un piano IX-IX di Figura 5;

la Figura 10 è una sezione presa lungo un piano X-X di Figura 5;

Con riferimento alle Figure 1 e 2, è mostrato un pattino 1 atto a contattare, nell’uso, una linea aerea di alimentazione per prelevare energia elettrica allo scopo di alimentare apparecchiature elettriche disposte su un veicolo di trasporto non raffigurato. Tale linea aerea di alimentazione è sospesa al di sopra del veicolo di trasporto.

Nel seguito verrà descritto un pattino utilizzato in particolare su veicoli di trasporto che viaggiano su rotaia, quali treni, metropolitane o tram, ma può essere utilizzato, con opportune modifiche, anche su veicoli di trasporto che viaggiano sulla sede stradale, quali, ad esempio, filobus. Il pattino 1 è collegato ad un pantografo, non raffigurato, fissato ad un telaio posto su un tetto del veicolo di trasporto.

Il pattino 1 può essere mantenuto a contatto con la linea aerea di alimentazione tramite mezzi elastici, non raffigurati, che possono comprendere molle.

Il pantografo è dotato di bracci snodabili, disposti a guisa di parallelogramma e connessi, da un lato al telaio e, dall’altro, al pattino 1.

Il pattino 1 comprende un dispositivo di captazione di energia elettrica 2.

Il dispositivo di captazione di energia elettrica 2 comprende un primo elemento 4, che funge da elemento strisciante destinato a venire a contatto con mezzi di trasmissione di energia elettrica della linea aerea di trasmissione e un secondo elemento 5, in forma di piastra di fissaggio, per il fissaggio del dispositivo di captazione 2 al pantografo. I mezzi di trasmissione di energia elettrica possono comprendere uno o più cavi realizzati ad esempio in rame o in un qualsiasi altro opportuno materiale conduttore elettrico.

L’elemento strisciante 4 presenta una sezione longitudinale sostanzialmente a forma di trapezio.

L’elemento strisciante 4 presenta una sezione trasversale sostanzialmente rettangolare, evidenziata nelle Figure 3 e 4.

L’elemento strisciante 4 può essere realizzato in un qualsiasi materiale che abbia al contempo un’elevata conducibilità elettrica, per permettere il passaggio dell’energia elettrica dalla linea aerea al pantografo e in seguito al veicolo di trasporto e un materiale usurabile con basso coefficiente di attrito con la linea aerea, in modo tale che nel contatto tra l’elemento strisciante 4 e la linea aerea di alimentazione non vengano danneggiati i mezzi di trasmissione di energia elettrica della linea aerea di alimentazione. In altre parole, è necessario che i fenomeni di attrito e di usura incidano prevalentemente sull’elemento strisciante 4 piuttosto che sulla linea aerea di alimentazione. Le operazioni di manutenzione o di sostituzione della linea aerea di alimentazione sarebbero, infatti, troppo onerose.

La piastra di fissaggio 5 ha una forma estendentesi maggiormente longitudinalmente e trasversalmente piuttosto che in altezza, vale a dire è sagomata a guisa di lastra. La piastra di fissaggio 5 è realizzata in un materiale metallico che abbia un’elevata conducibilità elettrica.

La piastra di fissaggio 5 è connessa in modo amovibile all’elemento strisciante 4 attraverso mezzi di collegamento 7, mostrati in Figura 3.

I mezzi di collegamento 7 possono comprendere una o più viti da inserire in uno o più corrispondenti fori filettati, una o più viti autofilettanti, uno o più agganci a baionetta, uno o più morsetti d’aggancio, o altri adeguati mezzi di collegamento tipo noto.

Da una superficie inferiore 6 della piastra di fissaggio 5 si proiettano mezzi di fissaggio 8 atti ad assicurare il fissaggio della piastra di fissaggio 5 con il pantografo. I mezzi di fissaggio 8 possono comprendere una pluralità di spine che vengono inserite, in fase di montaggio, in corrispondenti fori, non raffigurati, previsti nel pantografo. Le spine possono essere inserite nei corrispondenti fori per incastro oppure per avvitamento. Nel secondo caso occorre che le spine e i fori siano filettati. L’elemento strisciante 4 è dotato di mezzi indicatori di usura 9 comprendenti una prima cava 10 e una seconda cava 11 praticate nel corpo dell’elemento strisciante 4 e aperte verso l’estremità inferiore dell’elemento strisciante 4.

La prima cava 10 e la seconda cava 11 si sviluppano nel senso della lunghezza dell’elemento strisciante 4.

La prima cava 10 ha una profondità superiore alla profondità della seconda cava 11.

La prima cava 10 e la seconda cava 11 sono associate a rispettivi primi mezzi sensori 13 e secondi mezzi sensori 14, mostrati nelle figure 1, 3 e 4.

Sulla piastra di fissaggio 5 sono previste aperture passanti 15 che ricevono i primi mezzi sensori 13 e i secondi mezzi sensori 14, che sono collegati con una circuiteria di gestione e controllo, non raffigurata, atta ad elaborare le informazioni ricevute dai primi mezzi sensori 13 e dai secondi mezzi sensori 14.

I primi mezzi sensori 13 e i secondi mezzi sensori 14 possono essere sensori di tipo noto, ad esempio di tipo ottico, acustico od elettromagnetico, atti ad emettere un segnale in una direzione prestabilita, ad esempio una parallela ad una direzione indicata nelle Figure 3 e 4 dalla freccia F, cioè in una direzione sostanzialmente perpendicolare alle rispettive pareti di fondo 18, 17 delle cave 10 e 11 e a rilevare il segnale riflesso da dette rispettive pareti di fondo 18, 17. I primi mezzi sensori 13 e i secondi mezzi sensori 14 sono in grado di fornire un’informazione sul livello di consumo del materiale che compone l’elemento strisciante 4.

I fenomeni di attrito e di usura, causati dal contatto tra linea aerea di alimentazione ed elemento strisciante 4 e agenti in particolar modo su quest’ultimo, in quanto materiale usurabile, determinano una progressiva diminuzione dell’altezza dell’elemento strisciante 4.

Fino a che il consumo dell’elemento strisciante 4 non giunge al livello del fondo della prima cava 10, il segnale emesso dai primi mezzi sensori 13 viene riflesso e rilevato dai primi mezzi sensori che quindi non segnalano alcuna situazione anomala. Quando, viceversa, il consumo dell’elemento strisciante 4 giunge al livello del fondo 18 della prima cava 10, il segnale emesso dai primi mezzi sensori 13 non viene più riflesso dal fondo 18 della prima cava 10. La mancata riflessione del segnale attiva un allarme sul pannello di controllo del veicolo, per indicare al conducente che l’elemento strisciante 4 deve essere sostituito. Quando il consumo dell’elemento strisciante 4 mette allo scoperto anche la seconda cava 11, il segnale emesso dai secondi mezzi sensori 14 non viene più riflesso dal fondo 17 della prima cava 11 sensore 14. La mancata riflessione del segnale attiva un comando che distacca il pantografo dalla linea aerea, per motivi di sicurezza, al fine di evitare che un ulteriore consumo dell’elemento strisciante possa portare ad una rottura improvvisa dell’elemento stesso, o a un contatto della piastra di fissaggio 5 con la linea aerea, con possibili danni alla linea stessa.

Il dispositivo di captazione 2 di energia elettrica secondo l’invenzione, permette di rendere più facili, più rapide e meno costose le operazioni di sostituzione a cui deve essere periodicamente sottoposto, in quanto la parte da sostituire è limitata al solo elemento strisciante 4, mentre la piastra di fissaggio 5 rimane fissata al pantografo, per cui non è necessario sostituire l’intero dispositivo di captazione 2, intervenendo anche sul pantografo, come accade per la sostituzione degli elementi di captazione noti dallo stato della tecnica.

Inoltre, l’elemento strisciante 4 da sostituire è molto più leggero dell’intero dispositivo di captazione 2, il che ne semplifica la manipolazione rispetto ai dispositivi di captazione dello stato della tecnica, costituiti da un singolo pezzo.

Nelle Figure da 5 a 11 è mostrata una versione alternativa di un dispositivo di captazione 2’ di energia elettrica secondo l’invenzione.

Il funzionamento dispositivo di captazione 2’ di energia elettrica mostrato nelle Figure da 5 a 11 è analogo a quello descritto precedentemente. I componenti analoghi a quelli del dispositivo di captazione 2 di energia elettrica come descritto precedentemente verranno indicati nel seguito con gli stessi numeri di riferimento e non verranno ulteriormente descritti.

In questa versione alternativa, l’elemento strisciante 4 ha una sezione trasversale che comprende una parte inferiore 3, cioè quella rivolta verso il pantografo, sagomata, ad esempio sagomata a coda di rondine. La parte inferiore 3 dell’elemento strisciante 4 è connessa ad un elemento di collegamento 12, parzialmente annegato nel materiale dell’elemento strisciante 4 e avente forma corrispondente alla forma di detta parte inferiore 3.

L’elemento di collegamento è fissabile ad una piastra di fissaggio 5’, dotata di una sede 19, avente forma corrispondente alla forma della parte inferiore 3 dell’elemento strisciante 4, in modo che detta parte inferiore 3 possa inserirsi in accoppiamento di forma in detta sede 19. L’elemento di collegamento 12 e la piastra di fissaggio 5’ sono dotati di rispettivi fori 20, 21 nei quali sono inseribili i mezzi di collegamento 7, per realizzare un fissaggio stabile, ma amovibile, dell’elemento di collegamento 12 e, quindi, dell’elemento strisciante 4, alla piastra di fissaggio 5’.

La piastra di fissaggio 5’ può poi essere fissata al pantografo del veicolo tramite i mezzi di fissaggio 8.

Nell’attuazione pratica, i materiali, le dimensioni e i particolari esecutivi potranno essere diversi da quelli indicati, ma ad essi tecnicamente equivalenti, senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di captazione (2; 2’) di energia elettrica fissabile ad un pantografo di un veicolo da trasporto per prelevare energia elettrica da una rete aerea di distribuzione ed alimentare un motore e altre apparecchiature elettriche di detto veicolo da trasporto, detto dispositivo di captazione (2; 2’) comprendendo un primo elemento (4) destinato a venire a contatto con detta linea aerea, un secondo elemento (5; 5’) fissabile a detto pantografo e mezzi di fissaggio (7) atti a connettere in modo amovibile detto primo elemento (4) a detto secondo elemento (5; 5’).
2. Dispositivo di captazione (2) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo elemento (4) è realizzato in un materiale usurabile avente elevata conducibilità elettrica.
3. Dispositivo di captazione (2) secondo la rivendicazione 1, oppure 2, in cui detto secondo elemento comprende una piastra di fissaggio (5, 5’) accoppiabile ad una parte inferiore (3) di detto primo elemento (4) e realizzata in un materiale avente elevata conducibilità elettrica.
4. Dispositivo di captazione (2) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detto primo elemento (4) ha sezione trasversale di forma sostanzialmente rettangolare.
5. Dispositivo di captazione (2’) secondo la rivendicazione 3, in cui detta parte inferiore (3) di detto primo elemento (4) ha una sezione trasversale sagomata.
6. Dispositivo di captazione (2’) secondo la rivendicazione 5, in cui detta sezione trasversale è sagomata a forma di coda di rondine.
7. Dispositivo di captazione (2’) secondo la rivendicazione 5, oppure 6, comprendente inoltre un elemento di collegamento (12) avente forma corrispondente alla forma di detta parte inferiore (3).
8. Dispositivo di captazione (2’) secondo la rivendicazione 7, in cui detto elemento di collegamento (12) è parzialmente annegato in detta parte inferiore (3).
9. Dispositivo di captazione (2’) una delle rivendicazioni da 5 a 8, in cui detta piastra di fissaggio (5’) è dotata di una sede (19) atta ad accoppiarsi in accoppiamento di forma con detta parte inferiore (3).
10. Dispositivo di captazione (2; 2’) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto secondo elemento (5; 5’) è dotato di mezzi di fissaggio (8) per il fissaggio di detto dispositivo di captazione (2)a detto pantografo.
11. Dispositivo di captazione (2; 2’) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo elemento (4) è dotato di mezzi indicatori di usura (9).
12. Dispositivo di captazione (2; 2’) secondo la rivendicazione 11, in cui detti mezzi indicatori di usura (9) comprendono una prima cava (10) e una seconda cava (11) praticate in detta parte inferiore (3) di detto primo elemento (4) ed estendentisi parallelamente alla lunghezza di detto primo elemento (4).
13. Dispositivo di captazione (2; 2’) secondo la rivendicazione 12 in cui detta prima cava (10) ha una profondità maggiore della profondità di detta seconda cava
14. Dispositivo di captazione (2; 2’) secondo la rivendicazione 12, oppure 13, in cui a detta prima cava (10) è associato un primo elemento sensore (13) e a detta seconda cava (11) è associato un secondo elemento sensore (14).