ITPE20130016A1

ITPE20130016A1 - DEVICE FOR MECHANICAL ENERGY DISTRIBUTION

Info

Publication number: ITPE20130016A1
Application number: IT000016A
Authority: IT
Inventors: Antonio Provani
Original assignee: Antonio Provani
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-06-12

Description

DESCRIZIONE dell’ INVENZIONE avente per TITOLO DESCRIPTION of the INVENTION having the TITLE

“DISPOSITIVO PER L’EROGAZIONE DI ENERGIA MECCANICA” "DEVICE FOR THE DELIVERY OF MECHANICAL ENERGY"

Il presente trovato consiste in un dispositivo meccanico in grado di rilasciare energia meccanica attraverso un albero che ruota intorno al proprio asse. Il problema energetico, soprattutto nell’ambito produttivo, è molto sentito sia per una questione di costi, sia per questioni ambientali. Invece, la presente invenzione permette di disporre di una fonte di energia meccanica, ulteriormente trasformabile, in maniera continua, a costi ridotti e con un basso impatto ambientale. The present invention consists of a mechanical device capable of releasing mechanical energy through a shaft which rotates around its own axis. The energy problem, especially in the production area, is very much felt both for a matter of costs and for environmental issues. Instead, the present invention makes it possible to have a source of mechanical energy, which can be further transformed continuously, at reduced costs and with a low environmental impact.

La tecnologia di accumulo dell’energia nel volano è ormai più che consolidata. Questo organo di macchina viene però utilizzato per lo più per accumulare energia in eccesso in motori a combustione interna, oppure in processi in cui ci sono storie di picchi e di valli di energia per uniformarne il valore. Applicazioni più moderne lo vedono applicato nei gruppi di continuità per rilasciare energia nei momenti di assenza di f.e.m. . Mentre, nella prima tipologia di applicazioni questa tecnologia è ampliamente consolidata e testata sul campo, nel secondo caso si limita solo a supplire la mancanza di tensione negli impianti. Le più recenti applicazioni nel campo del power supply vedono il volano come un “motore passivo” che eroga potenza, in grandi quantità ma per tempi decisamente ridotti. L’utilizzo di questo dispositivo per erogare grandi potenze in continuità non è, invece, sfruttata. Il dispositivo di cui alla presente invenzione è composto da un volano che ruota su cuscinetti a basso attrito, ad esempio del tipo magnetico in un ambiente in cui viene creato il vuoto. Una volta messo in rotazione, il volano cede l’energia accumulata all’albero. Detto organo accumulatore passerà quindi da un livello energetico iniziale ad uno finale di più bassa intensità; per ricaricare l’accumulatore di energia meccanica della quota energetica persa, verrà utilizzato un moltiplicatore di giri epicicloidale messo in rotazione da un attuatore rotativo a cremagliera. La spinta su detto attuatore sarà esercitata da una pompa pneumoidraulica. Attualmente sul mercato sono reperibili diverse soluzioni che operano in questa direzione, ma con modalità di esercizio diverse da quelle qui proposte. Infatti, lo scopo del presente trovato è quella di fornire energia meccanica in maniera continua con un costo di esercizio più basso rispetto alle attuali soluzioni. Ulteriore vantaggio che offre questo dispositivo è che la fonte di energia primaria necessaria a ricaricare il volano proviene dall’aria compressa a bassa pressione (ad esempio a 4 bar), che come ben noto ha dei costi di produzione decisamente bassi rispetto ad altre fonti ed un impatto ambientale sul posto minimale. The technology of energy storage in the flywheel is now more than consolidated. However, this machine component is mostly used to accumulate excess energy in internal combustion engines, or in processes in which there are histories of peaks and valleys of energy to uniform the value. More modern applications see it applied in uninterruptible power supplies to release energy in moments of absence of f.e.m. . While, in the first type of applications this technology is widely consolidated and tested in the field, in the second case it is limited only to compensating for the lack of voltage in the systems. The most recent applications in the field of power supply see the flywheel as a "passive engine" that delivers power, in large quantities but for very short times. The use of this device to deliver large power continuously is not, however, exploited. The device according to the present invention is composed of a flywheel which rotates on low friction bearings, for example of the magnetic type in an environment in which a vacuum is created. Once put into rotation, the flywheel transfers the energy accumulated to the shaft. Said accumulator organ will then pass from an initial energy level to a final one of lower intensity; to recharge the mechanical energy accumulator of the lost energy share, a planetary gearbox will be used which is rotated by a rack-and-pinion rotary actuator. The thrust on said actuator will be exerted by a pneumohydraulic pump. Currently on the market there are various solutions that operate in this direction, but with different operating methods from those proposed here. In fact, the object of the present invention is to continuously supply mechanical energy with a lower operating cost than the current solutions. Another advantage that this device offers is that the primary energy source needed to recharge the flywheel comes from low pressure compressed air (for example at 4 bar), which as well known has decidedly low production costs compared to other sources and a minimal environmental impact on the spot.

Pertanto, il presente trovato si prefigge lo scopo di fornire anche grandi quantità di energia meccanica con continuità ad un costo contenuto e con un basso impatto ambientale. Therefore, the present invention aims to supply also large quantities of mechanical energy continuously at a low cost and with a low environmental impact.

L’oggetto dell’invenzione consiste in un volano ruotante attorno ad un asse. Tale volano una volta lanciato alla sua velocità massima tramite lo stesso dispositivo pneumoidraulico, viene lasciato libero di ruotare. In questa rotazione libera rilascia energia meccanica all’albero su cui viene calettato. Ovviamente, questa cessione di energia si ripercuote in una riduzione della propria velocità di rotazione. Quando la velocità raggiunge un certo limite inferiore, il volano viene ricaricato attraverso la spinta di una pompa pneumoidraulica ed un attuatore rotativo a cremagliera collegata tramite una frizione magnetica ad un moltiplicatore di giri epicicloidale anch’esso calettato ad una frizione magnetica al volano, il tutto atto ad eliminare al massimo qualsiasi attrito da accoppiamento meccanico. In questo modo si sfrutta come fonte di energia primaria l’aria compressa a bassa pressione, che ha notoriamente un basso costo di produzione, che attraverso il dispositivo pneumoidraulico moltiplica la propria spinta permettendo al volano di essere ricaricato. In tal modo si riducono notevolmente i costi di ricarica rispetto alle consolidate tecnologie che prevedono motori endotermici o elettrici. The object of the invention consists of a flywheel rotating around an axis. Once this flywheel is launched at its maximum speed through the same pneumohydraulic device, it is left free to rotate. In this free rotation it releases mechanical energy to the shaft on which it is keyed. Obviously, this transfer of energy has repercussions in a reduction of its rotation speed. When the speed reaches a certain lower limit, the flywheel is reloaded through the thrust of an air-hydraulic pump and a rack-and-pinion rotary actuator connected via a magnetic clutch to an epicyclic gearbox which is also keyed to a magnetic clutch on the flywheel. to eliminate as much as possible any friction from mechanical coupling. In this way, low pressure compressed air is used as a primary energy source, which is known to have a low production cost, which through the pneumohydraulic device multiplies its thrust allowing the flywheel to be reloaded. In this way, recharging costs are considerably reduced compared to established technologies that include endothermic or electric engines.

Il presente trovato verrà meglio descritto da un assetto preferito di realizzazione, fornito a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati. The present invention will be better described by a preferred embodiment, provided by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings.

- La figura 1 è una rappresentazione del prospetto del dispositivo; - Figure 1 is a representation of the elevation of the device;

- La figura 2 è una rappresentazione del dettaglio del gruppo (4) che restituisce energia meccanica; - Figure 2 is a representation of the detail of the group (4) which returns mechanical energy;

Di seguito si provvede ad illustrare il modo migliore per la realizzazione del trovato. Per maggiore chiarezza esplicativa la descrizione del trovato proseguirà facendo riferimento alle tavole di disegno allegate, aventi solo valore illustrativo e non certo limitativo dell’invenzione a quella che è la modalità di realizzazione illustrata. The best way of making the invention is illustrated below. For greater clarity, the description of the invention will continue with reference to the attached drawing tables, having only illustrative and certainly not limiting value of the invention to what is the illustrated embodiment method.

Il volano (1), opportunamente sagomato, viene calettato su un albero (2) con dei cuscinetti a basso attrito (3), ad esempio di tipo magnetico. Sulla parte sinistra del dispositivo è presente un gruppo (4) composto da un moltiplicatore di giri epicicloidale (5) azionato mediante la trasmissione di un attuatore rotativo a cremagliera (6). Il moto impresso (6) avviene mediante la spinta di una pompa pneumoidraulica (7). L’albero (2) presenta inoltre alle sue estremità, due frizioni (8a) e (8b), ad esempio del tipo magnetico che massimizzano il rendimento in accoppiamento. La frizione (8b) a sinistra dell’albero (2) ha lo scopo di accoppiare il moltiplicatore epicicloidale (5) all’albero (2) nella fase di ricarica del volano, e di disaccoppiarli nella fase di cessione dell’energia dal volano (1) all’albero (2) The flywheel (1), suitably shaped, is keyed onto a shaft (2) with low friction bearings (3), for example of the magnetic type. On the left side of the device there is a group (4) consisting of a planetary gearbox (5) driven by the transmission of a rack-and-pinion rotary actuator (6). The motion impressed (6) takes place through the thrust of a pneumohydraulic pump (7). The shaft (2) also has at its ends, two clutches (8a) and (8b), for example of the magnetic type that maximize coupling performance. The clutch (8b) on the left of the shaft (2) has the purpose of coupling the planetary multiplier (5) to the shaft (2) in the phase of recharging the flywheel, and to decouple them in the phase of transferring energy from the flywheel ( 1) to the shaft (2)

La frizione (8a) a destra dell’albero (2) serve invece ad accoppiare il dispositivo all’eventuale carico (a titolo esemplificativo ma non limitativo, un alternatore, un rullo di laminatoio, ecc.). Il blocco volano (1), per minimizzare le perdite per attrito, oltre a ruotare su cuscinetti magnetici (3) viene posto in un carter (9) in cui viene creato il vuoto attraverso una pompa da vuoto (10). Attraverso la rotazione del volano è quindi possibile ottenere energia meccanica all’albero su cui è calettato. Detta energia meccanica potrà quindi essere utilizzata da un carico ad esempio di tipo elettrico per la produzione di energia. The clutch (8a) to the right of the shaft (2) instead serves to couple the device to any load (by way of example but not limited to, an alternator, a rolling mill roller, etc.). The flywheel block (1), in order to minimize friction losses, in addition to rotating on magnetic bearings (3) is placed in a crankcase (9) in which a vacuum is created through a vacuum pump (10). By rotating the flywheel it is therefore possible to obtain mechanical energy from the shaft on which it is keyed. Said mechanical energy can therefore be used by a load, for example of the electrical type, for the production of energy.

La presente invenzione trova svariate applicazioni nella quotidianità industriale, potendo lo stesso essere utilizzato sia come “generatore” di energia meccanica, sia come dispositivo da accoppiare ad un alternatore per la produzione di energia elettrica, a più basso costo di esercizio e con minor impatto ambientale. La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate. The present invention finds various applications in industrial everyday life, since it can be used both as a "generator" of mechanical energy, and as a device to be coupled to an alternator for the production of electricity, at a lower operating cost and with less environmental impact. . The present invention has been described for illustrative, but not limitative purposes, according to its preferred embodiments, but it is to be understood that variations and / or modifications may be made by those skilled in the art without thereby departing from the relative scope of protection, as defined from the attached claims.

Claims

CLAIMS DEVICE FOR THE DELIVERY OF MECHANICAL ENERGY 1) Device for delivering mechanical energy to a shaft, characterized by the fact that it is powered with low pressure pneumatic energy; 2) Device for delivering mechanical energy to a shaft, according to claim 1, in which the primary energy source is a linear or rotary pneumohydraulic pump (7) capable of multiplying the force to the actuator (6) which places in rotation a planetary gear (5) which recharges the flywheel (1); 3) Device for delivering mechanical energy to a shaft, according to claim 1, characterized by the fact that it can accumulate kinetic energy through the flywheel (1) keyed onto the rotating shaft (2) constrained to low friction supports (3) and return it to the same shaft (2) during the unloading phase; 4) Device for delivering mechanical energy to a shaft, according to claim 2, characterized in that the rotating shaft (2) can be coupled and uncoupled from the primary compressed air supply (7) and from the load, by means of low friction clutches or clutches (8a and 8b); 5) Device for the delivery of mechanical energy according to all the previous claims, rotating inside a watertight casing (9) on which the vacuum is created, through a suitable vacuum pump (10) to minimize friction.