MX2013005613A

MX2013005613A - Metodos y cintas transportadoras recolectoras de energia.

Info

Publication number: MX2013005613A
Application number: MX2013005613A
Authority: MX
Inventors: Joseph M Depaso
Original assignee: Laitram Llc
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2013-06-12
Also published as: US9571012B2; WO2012071198A3; BR112013012328A2; US20170113875A1; US10399780B2; CN103209910B; JP2013544219A; WO2012071198A2; EP2643244A2; US20130221761A1; EP2643244A4; CN103209910A; KR20130121123A

Abstract

Dispositivos recolectores y acumuladores de energía en cintas transportadoras y métodos para moldear estos dispositivos íntegramente en eslabones de cinta modulares y para incrementar la recolección de energía mediante el ajuste de resonancia. Se utilizan materiales piezoeléctricos, polímeros electroactivos, generadores termoeléctricos, receptores RF, dispositivos fotovoltaicos, generadores de inducción lineales y acoplamiento con transformadores inductivos para recolectar energía para accionar dispositivos integrados en una cinta.

Description

MÉTODOS Y CINTAS TRANSPORTADORAS RECOLECTORAS DE ENERGÍA ANTECEDENTES La invención se refiere en general a ;cintas transportadoras mecánicas y más particularmente a cintas transportadoras instrumentadas dotadas de dispositivos integrados accionados por la energía recolectada de fuentes ambientales.

Cada vez es más habitual que se instalen sensores, indicadores, transmisores, receptores y otros dispositivos eléctricos y electromecánicos en las cintas transportadoras. La mayoría de estos dispositivos requieren energía eléctrica para su funcionamiento. Las cintas también disponen de celdas individuales o baterías que accionan los dispositivos. Pero las baterías requieren moni orización periódica y a la larga la intervención manual para instalar repuestos nuevos.

I RESUMEN j Este inconveniente se supera con una cinta transportadora que presenta las características dé la invención. Este tipo de cinta transportadora comprendé una estructura de cinta con un dispositivo recolector de energía dispuesto en o sobre la estructura de cinta. Un dispositivo acumulador de energía, tal como un condensador o batería, acoplado a un dispositivo recolector de energía almacena la energía recolectada por el dispositivo recolector de energía.

Un dispositivo eléctrico, tal como un sensor o un transmisor, dispuesto en o sobre la estructura de cinta es accionado por la energía almacenada en el dispositivo acumulador de energía.

Otra versión de una cinta transportadora que presenta las características de la invención incluye una estructura de cinta con una superficie exterior y un núcleo interno. Se dispone de un generador termoeléctrico conectado ¡a la estructura de cinta para medir la diferencia de temperatura entre el núcleo interno y el entorno externo a la superficie externa y para generar un voltaje proporcional a la diferencia de temperatura.

En otro aspecto de la invención, un método para moldear por inyección un módulo de cinta transportadora con una unión p-n comprende: (a) inyectar un primer material electroconductor que está dopado positiva o negativamente en un molde que tiene una cavidad con la forma de un módulo de cinta transportadora para rellenar el molde desde afuera hacia adentro y formar un material exterior alrededor de un hueco interior; (b) inyectar posteriormente en el molde un segundo material electroconductor que está dopado con; una carga opuesta a la del primer material para rellenar el hueco y formar un material interior y una unión p-n en la interfaz del material exterior y el material interior; (c) apl'icar calor y presión al molde para formar un módulo de canta transportadora; y (d) instalar un electrodo en conexión eléctrica con el material interior. : En otro aspecto más de la invención, un método para comoldear un módulo de cinta transportadora con una unión p-n comprende: (a) inyectar un primer material electroconductor que está dopado positiva o negativamente en un primer ' molde que tiene una cavidad con la forma de una capa base de un módulo de cinta transportadora a través de un semimolde inferior y un primer semimolde superior; (b) aplicar calor y presión al primer molde para formar una base de un módulo de cinta transportadora; (c) separar el primer semimolde superior del semimolde inferior; (d) colocar un segundo semimolde superior que tiene una cavidad formada con la ;forma de una capa superior de un módulo de cinta transportadora sobre el semimolde inferior para formar un segundo molde; (e) inyectar un segundo material electroconductor dopado con una carga opuesta a la del primer material en la cavidad del segundo semimolde superior; y (f) aplicar calor y presión al segundo molde para comoldear una capa superior sobre la : capa base y formar una unión p-n en la interfaz de la capa base y la capa superior. ! En otro aspecto de la invención, un método para preparar un módulo de cinta transportadora moldeado por inyección con un condensador embebido comprende: (a) inyectar un material no conductor en una cavidad en un molde para un módulo de cinta transportadora para formar una capa aislante exterior con una superficie interior que rodea un primer ; hueco interior; (b) inyectar un material conductor en el primer hueco interior para formar una capa conductora que reviste la superficie interior de la capa aislante exterior y que delimita un segundo hueco interior más pequeño; (c) inyectar un material dieléctrico en el segundo hueco interior para formar una capa dieléctrica que reviste la capa conductora y delimita un tercer hueco interior más pequeño que el segundo hueco interior; (d) inyectar el material conductor; para rellenar el tercer hueco interior y formar una placa conductora en el interior del módulo de cinta transportadora que forma un condensador con la capa conductora que' está separada de la placa conductora por la capa dieléctrica; y (e) aplicar calor y presión al molde para formar un módulo de cinta transportadora con el condensador embebido.

Y en otro aspecto más de la invención, un método \ para incrementar la recolección de energía para el accionamiento de dispositivos en una cinta transportadora con eslabones comprende: (a) accionar un dispositivo transportador; que incluye una cinta transportadora con eslabones de avancé, que dispone de un dispositivo recolector de energía sensible ia la vibración con una respuesta de frecuencia a la vibración de la cinta, donde la respuesta de frecuencia alcanza un máximo en una frecuencia resonante y un ancho de banda alrededor de la frecuencia resonante; y (b) equiparar el espectro de frecuencia de la vibración de la cinta provocada por un parámetro operacional del sistema transportador '; a la respuesta de frecuencia del dispositivo recolector de energía para acoplar más energía vibracional en el dispositivo recolector de energía.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS '; Estas características y aspectos de la invención, así como sus ventajas, se comprenderán más fácilmente haciendo referencia a la siguiente descripción, las reivindicaciones adjuntas y los dibujos que acompañan a la presente, en los que : , La FIG. 1 es una vista isométrica de un sistema transportador con una cinta transportadora instrumentada que presenta las características de la invención; La FIG. 2 es un diagrama de bloques de una porción instrumentada de la cinta transportadora de la FIG. 1; ' La FIG. 3 es una vista en alzado lateral de una cinta transportadora como la de la FIG. 1 con un dispositivo recolector de energía piezoeléctrico sensible a la energía vibracional; . ¡ La FIG. 4 es una vista isométrica de un módulo de cinta transportadora en una cinta transportadora como la de la! FIG. 1 con un generador termoeléctrico; ': Las FIGS. 5A-5C son vistas laterales de tres versiones de dispositivos piezoeléctricos embebidos como generadores de tensión en eslabones de cinta transportadora modular '.que se pueden utilizar en una cinta transportadora como la , de la FIG. 1; La FIG. 6 es una vista lateral de un molde para el moldeo por inyección de un eslabón de cinta transportadora modular con una unión p-n de termopar para utilizar en una cinta transportadora como la de la FIG. 1; ! Las FIGS. 7A y 7B son vistas laterales de un proceso de moldeo para comoldear un eslabón de cinta transportadora con una unión p-n de termopar para utilizar en una ¡cinta transportadora como la de la FIG. 1; ! La FIG. 8 es una vista lateral de una porción de una cinta transportadora como la de la FIG. 1 con un generador eléctrico lineal; La FIG. 9 es una vista lateral de una porción dé una cinta transportadora como la de la FIG. 1 con un generador eléctrico acoplado inductivamente; : La FIG. 10 es una vista lateral de una porción dé, una cinta transportadora como la de la FIG. 1 con un recolector de energía de radiofrecuencia; La FIG. 11 es una vista lateral de una porción de! una cinta transportadora como la de la FIG. 1 con un recolector de energía fotovoltaica; y ¡ La FIG. 12 es una vista lateral de un eslabón de cinta modular moldeado por inyección con un condensador acumulador de energía embebido que se puede utilizar en una cinta transportadora como la de la FIG. 1 .

DESCRIPCIÓN DETALLADA Una versión de un sistema transportador que presenta las características de la invención se muestra en las FIGS. 1 y 3 . Un transportador, representado en este ejemplo como una cinta transportadora 10 apoyada en una plataforma de transporte de carga 12 , transporta artículos en una dirección de transporte 14 sobre una superficie de transporte exterior 16 a lo largo de un segmento de transporte de carga 18 de la trayectoria de transporte sin fin de la cinta. Al final de la plataforma de transporte de carga, los artículos se descargan de la cinta transportadora. Después de pasar por las ruedas dentadas motrices 20 , la cinta transportadora 10 se desplaza en la dirección del segmento de retorno 19 cuando regresa pasando por las ruedas dentadas en ralentí 21 hasta el segmento de transporte de carga 18 . Tanto las ruedas dentadas motrices como en ralentí están montadas en ejes giratorios 22 . Un motor de accionamiento 24 está acoplado al eje motriz para dirigir la cinta en la dirección de transporte 14 . En el segmento de retorno 19 , la cinta se apoya sobre un par de rodillos o zapatas separados 26 , 27 para combarse la catenaria 28 formada entre los rodillos.

Tal como se muestra en la FIG. 1 , la cinta transportadora 10 está dotada de un conjunto de piezas electrónicas 3 0 que está dispuesto en o sobre la; cinta transportadora. El conjunto de piezas electrónicas, tal como se muestra en la FIG. 2 , incluye un dispositivo recolector de energía 32 , un rectificador 33 , un dispositivo acumulador de energía 34 , un regulador de voltaje 35 , un sensor 3 6 y un transmisor 38 . El sensor 3 6 , que puede detectar la temperatura, humedad, presión atmosférica o alguna' otra condición local, mide la condición local, ajusta las mediciones y las envía a un procesador 40 a través de una línea de transmisión de datos 42 . El procesador 40 introduce las mediciones del sensor en la memoria intermedia,; las normaliza, filtra o formatea antes de enviarlas al transmisor 3 8 a través de la línea de transmisión de datos 43 . El transmisor 38 transmite a continuación las mediciones de forma inalámbrica a distancia a través de una antena 44 . La potencia para accionar el dispositivo eléctrico 45 , 1 que comprende el sensor, el transmisor, el procesador y ¡otro circuito auxiliar, la proporciona, a través de las líneas eléctricas 46 , el dispositivo acumulador de energía 34 , : que puede ser un condensador o una celda eléctrica o batería, pasando por el regulador de voltaje 35 . El dispositivo recolector de energía 32 captura energía de fuentes externas están acopladas a la cinta transportadora. La energía capturada genera un voltaje variable que se rectifica para cargar el dispositivo acumulador de energía, que suministra la energía según las necesidades del dispositivo eléctrico 45.

Las vibraciones mecánicas están presentes en todos los sistemas transportadores. En muchas aplicaciones industriales, el entorno en el que el transportador opera vibra. Dentro del propio transportador, tanto la pulsación cordal de la rueda dentada motriz, la vibración de la catenaria en el retorno como los pulsos transitorios de la cinta se transmiten todos ellos a través de la cinta transportadora. Éstos son solamente algunos ejemplos de los tipos de energía vibracional que se pueden recolectar en dispositivos eléctricos o electromecánicos embebidos en una cinta transportadora. Un dispositivo piezoeléctrico 48 es especialmente adaptable para servir como dispositivo recolector de energía con el fin de recolectar energía vibracional en la cinta transportadora como la que se muestra en la FIG. 3. El dispositivo piezoeléctrico 48 genera; una carga eléctrica cuando el material piezoeléctrico se deforma. Las vibraciones cíclicas en la cinta hacen que el dispositivo piezoeléctrico se deforme y genere un voltaje que se puede utilizar para cargar el dispositivo acumulador de energía! 34. El dispositivo piezoeléctrico 48 puede estar compuesto i por cristales, tales como cuarzo, materiales magnetoestrictivós o materiales cerámicos piezoeléctricos , por ejemplo, y puede estar dispuesto en o sobre la cinta transportadora 10. '.

Una forma de incrementar la recolección de energía vibracional es ajustar la respuesta de frecuencia del dispositivo piezoeléctrico al espectro de frecuencia , de la vibración de la cinta para maximizar la cantidad de energía recolectada. La respuesta de frecuencia del dispositivo piezoeléctrico alcanza un máximo en una frecuencia resonante i o central y se reduce a ambos lados del máximo para definir un ancho de banda correspondiente con un intervalo estrecho de frecuencias a las cuales el dispositivo es especialmente sensible. Mediante la selección de un dispositivo piezoeléctrico cuyo ancho de banda abarque las frecuencias de vibración de la cinta esperadas, se incrementa la recolección de energía.

A diferencia de las cintas planas, que son accionadas friccionalmente por poleas, las cintas transportadoras de plástico modulares, que están compuestas por una seri de filas de eslabones o módulos de cinta de paso fijo, son accionadas positivamente por ruedas dentadas, Por consiguiente, al igual que las cadenas eléctricas, las cintas transportadoras de plástico modulares están supeditadas a la acción cordal o poligonal, ya que la cinta de paso fij o es accionada por las ruedas dentadas. La frecuencia de la acción cordal equivale a la relación entre la velocidad lineal de la cinta y el paso de la cinta. La eficiencia de la recolección de energía vibracional aumenta si la frecuencia resonante del dispositivo piezoeléctrico es equiparable a la frecuencia de las pulsaciones de la velocidad lineal en la cinta debidas a la acción cordal . Una forma para conseguir una recolección muy eficiente es ajustar o seleccionar la frecuencia resonante de dispositivos piezoelectricos para que sea lo más similar posible a la frecuencia de vibración de la cinta. Otra forma es ajustar la vibración para que sea Ib más similar posible a la frecuencia resonante del dispositivo piezoeléctrico, por ejemplo, ajustando la velocidad lineal de la cinta. Como alternativa, la cantidad de energía vibracional disponible para la recolección se ¡puede incrementar aumentando la amplitud de la acción cordal utilizando ruedas dentadas con un diámetro menor y menos dientes .

Tal como se muestra en la FIG. 3, la tensión en la cinta transportadora 10 en el segmento de retorno 19 es baja.! Por consiguiente, la cinta forma una catenaria 8 entre; los rodillos de soporte 26, 27. La catenaria tiene una frecuencia resonante que es función del paso de la cinta, la profundidad de la catenaria, el peso de la cinta, la constante elásltica de la cinta y la distancia entre los dos puntos de soporte de la catenaria, es decir, el espacio entre los rodillos o! las zapatas de retorno 26, 27. Cuando la frecuencia de, la vibración de la cinta es igual a la frecuencia resonante de la catenaria la catenaria vibra agresivamente, tal como indica la flecha 50. Por consiguiente, las cintas normalmente funcionan a una velocidad que no induce frecuencias vibracionales significativas en la cinta a la frecuencia de resonancia de la catenaria. Sin embargo, para disponer Üe más energía vibracional para recolectar, la velocidad de la cinta o una de las demás variables de la cinta se pueden ajustar para inducir a la catenaria a resonar y acoplar más energía en el dispositivo piezoeléctrico . : Las pulsaciones son otra fuente de vibración resonante en una cinta de paso fijo. Debido a la comprensión y expansión resonantes de la cinta, la pulsación 'suele producirse en el segmento de transporte de carga 18 del' paso de la cinta, tal como indica la flecha 51. La frecuencia resonante es función del paso de la cinta, la constante elástica y la velocidad lineal de la cinta. La recolección de energía se incrementa ajustando estas cantidades para1 una aplicación particular para provocar resonancia. ¦ En vez de un dispositivo piezoeléctrico que recolecte la energía cinética de la cinta vibratoria, se puede utilizar un dispositivo electrostático. Un dispositivo recolector; de energía electrostático comprende un condensador con carga variable o varactor, cuya capacitancia varíe en función dé la vibración de la cinta. Los cambios en la capacitancia debidos a la vibración provocan cambios de voltaje a lo largo :de las placas del varactor. El voltaje variable carga el dispositivo acumulador de energía. El varactor, que está diseñado para operar en resonancia, se selecciona de modo que su frecuencia resonante sea lo más próxima posible a las frecuencias de vibración que se espera que estén presentes. Por tanto, el varactor sensible a la vibración se puede utilizar como dispositivo recolector de energía dispuesto en o sobre la cinta transportadora 10.

Otra versión más de un dispositivo recolector de energía se ilustra en la FIG. 4. Un generador termoeléctrico (TEG) 52 comprende materiales semiconductores dopados positivamente (tipo p) y dopados negativamente (tipo n) 54 en una cap'a que forma una unión p-n intercalada entre un primer intercambiador de calor 56 y un segundo intercambiador de calor 57. El TEG 52 está embebido en la cinta transportadora 10 con su primer intercambiador de calor 56, el cual está en contacto con uno de los materiales semiconductores, dispuesto en la superficie externa 16 de la cinta para su exposición a la temperatura del proceso por el cual avanza la cinta;. El segundo intercambiador de calor 57, que está en contacto con el otro material semiconductor, está dispuesto en el núcleo interno de la cinta transportadora. Debido al efecto de Seebeck, se genera un voltaje cuando se establece' un gradiente de temperatura a lo largo de las dos capas, de materiales semiconductores. Por tanto, al avanzar la. cinta transportadora a lo largo de un proceso cuya temperatura varía, la inercia térmica entre el núcleo de la '· cinta débilmente conductora y la temperatura del proceso establece una diferencia de temperatura entre los dos intercambiadores de calor 56, 57 que genera un cambio de voltaje en los dos alambres 58, 59 conectados para los materiales semiconductores. Los dos alambres están conectados al dispositivo eléctrico embebido 60, que incluye un rectificador, un dispositivo acumulador de energía y otros dispositivos electrónicos accionados por la energía termoeléctrica recolectada.

Como alternativa, un TEG se puede diseñar como un termopar que comprende dos alambres de aleación metálica -uno de tipo p y el otro de tipo n— soldados el uno al otro. Los alambres están conectados eléctricamente en serie y térmicamente en paralelo. Se genera un voltaje al calentar un lado y enfriar el otro. El voltaje variable se rectifica y carga el dispositivo acumulador de energía. Se puede recolectar más energía conectando múltiples uniones p-'n en serie y múltiples series de uniones en paralelo para formar una batería termoeléctrica. Por ende, un TEG es especialmente eficaz para recolectar energía en una cinta transportadora que se utilice en un proceso de calentamiento o enfriamiento en el que una cinta de plástico o con conductividad baja se somete a temperaturas variables. ' A medida que la cinta transportadora 10 de la FIG. 1 transporta artículos a lo largo del segmento de transporte de carga 12 , el peso de la cinta y los artículos, que; actúa mediante un factor de fricción entre el fondo de la cinta y la superficie de transporte de carga, crea una fuerza de resistencia al movimiento de la cinta que se manifiesta como tensión en la cinta. La tensión aumenta desde el extremo de alimentación del segmento de transporte de carga hasta el extremo de descarga. La cinta transportadora tiene una constante elástica asociada que describe la deformación ,de la cinta bajo tensión. La deformación de la cinta se relaja en el segmento de retorno de la cinta de baja tensión 19 i Tal como se muestra en la FIG. 5A, un dispositivo piezoeléctrico 62 está embebido en un eslabón de cinta transportadora modular 64 . Debido a que la cinta que contiene el eslabón se deforma durante su avance a lo largo del segmentó de transporte de carga, el material piezoeléctrico ; del dispositivo 62 se deforma y se genera un voltaje. Al igual que con los otros dispositivos recolectores de energía1, el voltaje se rectifica para cargar el dispositivo almaceriador de energía. En vez de estar embebido en eslabón de cinta; 64 , como en la FIG. 5A, el generador de deformación piezoeléctrico 62 ' puede estar sujeto o unido mecánicamente a un eslabón modular 64 ' , tal como se muestra en la FIG. 5B. Como otra alternativa, las fibras piezoeléctrica '66 se inyectan junto con el polímero base durante el moldeo por inyección de un eslabón 64", tal como se muestra en la FIG. 5C. Con las fibras alineadas y los electrodos adecuados 68, 69 acoplados para dirigir el voltaje hasta un dispositivo acumulador de energía, el eslabón modular 64" sirve de matriz de soporte para las fibras. Al deformarse el eslabón, las fibras se deforman y producen un voltaje que se utiliza para cargar el dispositivo almacenador de energía. En vez desmedir la deformación provocada por la tensión en la cinta ; a lo largo del segmento de transporte de carga, un dispositivo recolector de energía piezoeléctrico se puede utilizar' para responder a la fuerza motriz de un diente de una >rueda dentada 70 que empuja contra un hueco motriz 71 en el módulo de la cinta, tal como se muestra en la FIG. 5B. En: este ejemplo, un dispositivo piezoeléctrico 62" situado cerca del hueco motriz 71 responde a la fuerza del diente 70 contra la superficie motriz 72 cuando la rueda dentada gira en la dirección de la flecha 74. La fuerza es máxima cuando el diente de la rueda dentada motriz encaja en el hueco motriz en el punto muerto superior y decrece cuando el eslabón modular 64 ' avanza por la rueda dentada hasta el puntó de salida.

Un TEG puede ser un dispositivo separado embebido o acoplado a una cinta transportadora o eslabón modular como los descritos previamente, o se puede diseñar como un eslabón modular a medida. La FIG. 6 muestra un molde 76 que comprende dos semimoldes 78, 79 los cuales, cuando se prensan j.untos, forman una cavidad 80 para moldear un eslabón de cinta de plástico modular. En primer lugar, se inyecta un primer material electroconductor dopado positiva o negativamente en la cavidad de molde 80 a través de los puertos de inyección 82. El primer material rellena la cavidad desde afuera1 hacia adentro y forma un revestimiento de material exterior 84 i alrededor de un hueco interno 86. A continuación se inyecta un segundo material electroconductor dopado con una 'carga opuesta a la del primer material en la cavidad para rellenar el hueco como un material interior 85 y formar una unión p-n con el primer material exterior a lo largo de su interfaz . Se aplican calor y presión a los semimolde para moldea'r el módulo de cinta transportadora. Una vez separados i los semimolde y expulsado el módulo, se crea una conexión entre un electrodo (no se muestra) y el material interior 85.

Como alternativa, un módulo de cinta con una unión p-n integral se puede fabricar en un proceso de comoldeo como el que se muestra en las FIGS. 7A y 7B. En primer lugar, se inyecta el primer material electroconductor 84 en una cavidad base 88 en un molde binario 90, constituido por una mitad inferior 92 y una mitad superior 93. Se aplican calor y presión al molde para formar una base modular 94. La: mitad superior 93 del molde se retira y se sustituye por una segunda mitad superior 95 que cubre la mitad inferior 9;2 y la base 94. La segunda mitad superior 95 tiene un anexo de cavidad 96 en la superficie superior 98 de la base 94. El segundo material electroconductor 85 se inyecta en el ; anexo de cavidad 96 para rellenar el anexo. Se aplican calor y presión sobre las mitades de molde cerradas para formar una capa superior 99 sobre la capa base dopada con carga opuesta 94. La interfaz entre las dos capas forma una unión p-.n. Se pueden añadir electrodos en un paso de fabricación secundario. Por lo tanto, se puede preparar un módulo de cinta con una unión p-n embebida para que opere como uii TEG mediante cualquiera de estos procesos de moldeo; por inyección. , La FIG. 8 muestra la recolección de energía mediante un generador eléctrico lineal que captura la energía ' del movimiento lineal de la cinta. Los campos magnéticos fijos 100 que atraviesan la cinta transportadora 102 son generados por electroimanes o imanes permanentes 104 a lo largo de una o más porciones de la trayectoria de la cinta transportadora. El movimiento de la cinta en la dirección de transporte ;14 a través de los campos magnéticos induce un voltaje en i las ramas terminales 106 de las bobinas 108 embebidas en la cinta transportadora 102. El voltaje inducido se rectifica y carga a un dispositivo acumulador de energía local.

Tal como se muestra en la FIG. 9, se utiliza un transformador 110 para acoplar energía a una cinta transportadora 112. El transformador comprende un devanado primario 114 montado en una posición fija a lo largo de la trayectoria de la cinta. Una bobina 116 en la cinta 112 actúa como devanado secundario del transformador. Cuando el devanado primario es alimentado por una fuente CA 120, un voltaje CA es inducido en el segundo devanado, es decir, la bobina 116, por acción del transformador. El voltaje CA se rectifica en un rectificador 122 y carga un dispositivo acumulador de energía 124, tal como un condensador ó una batería, montado en o sobre la cinta transportadora 112. El transformador permite cargar el dispositivo acumulador de energía cuando la cinta está inmóvil con la bobina 116 detenida en la estación de carga definida por la posición del devanado primario 114. Como alternativa, se pueden utilizar una o más estaciones de carga a lo largo de la longitud de la trayectoria de transporte para cargar el dispositivo acumulador de energía cuando la cinta transportadora esté en movimiento o inmóvil. Se pueden colocar otras estaciones de carga a lo largo de la trayectoria de la cinta transportadora .

Otra técnica para la recolección de energía se muestra en la FIG. 10 . Una cinta transportadora 126 tiene bobinas de antena 128 conectadas a un rectificador y un dispositivo acumulador de energía como los de la FIG. 9 . Se acopla un transmisor de radiofrecuencias (RF) externo 130 a antenas de transmisión, tales como antenas direccionales 132 , para dirigir la energía RF en la cinta transportadora y limitar la dispersión. Las bobinas de antena transportadas por la , cinta 128 reciben la señal RF generada y la envían ja un rectificador y un dispositivo acumulador de energía, como los que se muestran en la FIG. 9 , para que sea utilizada por otros componentes eléctricos dispuestos en o sobre la cinta.

La FIG. 11 muestra una cinta transportadora 134 con dispositivo fotovoltaicos 136 montados en una superficie exterior, tal como una superficie superior 138 , de la cinta. Los dispositivos fotovoltaicos convierten la radiación incidente, tal como la luz visible, en un voltaje que se rectifica y se utiliza para cargar un dispositivo acumulador de energía local. De este modo, se pueden recolectar: luz solar o artificial para accionar dispositivos electrónicos en una cinta transportadora. ; Uno de los dispositivos acumuladores de energía qué se pueden utilizar en las cintas transportadoras descritas es un condensador, que puede ser un dispositivo separado acoplado a las cintas o embebido en ellas. Pero también se puede formar un condensador acumulador con la cinta en un proceso de moldeo por inyección, como el que se muestra en la FIG. 12. En primer lugar, se inyecta un material polimérico no conductor en una cavidad de molde para formar una capa aislante externa 140 de un eslabón de cinta modular 142 que rodea un primer hueco interior 144. A continuación, se inyecta un material polimérico conductor en el primer hueco interior para formar una capa conductora 146 que cubre la superficie interior 148 adhiriéndose al primer hueco interior 144. A continuación se inyecta un polímero dieléctrico ;en un segundo hueco interior más pequeño 150 para formar una capa dieléctrica 152 que cubre la superficie interior 154 de la capa conductora 146 y rodea un tercer hueco interno incluso más pequeño 156. A continuación, el material conductor se inyecta en el tercer hueco interno para rellenarlo y formar una placa conductora 158 en el núcleo del eslabón modular. Se aplican calor y presión al molde para formar el módulo de cinta transportadora 142 con un condensador moldeado integralmente en el que la placa conductora 158 está separada de la capa conductora 146 por la capa dieléctrica 152:. Se pueden conectar los electrodos 160, 161 a la placa conductora 158 y la capa conductora 146 en un paso de fabricación secundario para formar las ramas terminales del condensador que se pueden acceder para cargar un dispositivo recolector de energía y para accionar componentes electromecánicos o eléctricos incorporados. ' Aunque se han descrito diversas versiones de dispositivos recolectores y acumuladores de energía detalladamente, otras versiones son posibles. Por ej.emplo, los polímeros electroactivos que cambian de forma al aplicar voltaje generarán inversamente un voltaje cuando se deformen mecánicamente. Por consiguiente, se puede utilizar un eslabón de cinta modular moldeado a partir de un polímero electroactivo para recolectar energía de una forma similar a un material piezoeléctrico .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el 'mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Se reivindica lo siguiente:

Claims

REVINDICACIONES Una cinta transportadora que comprende: una estructura de cinta; un dispositivo recolector de energía dispuesto en o', sobre la estructura de cinta; un dispositivo acumulador de energía dispuesto en o: sobre la estructura de cinta y acoplado al dispositivo recolector de energía para almacenar la energía recolectada por el dispositivo recolector de energía; un dispositivo eléctrico dispuesto en o sobre la estructura de cinta y accionado por la energía almacenada en el dispositivo acumulador de energía.', Una cinta transportadora como la de la reivindicación 1, donde el dispositivo eléctrico incluye un sensor que' toma mediciones de sensor y un transmisor, donde el transmisor transmite las mediciones del sensor a distancia. ! Una cinta transportadora como la de la reivindicación 1, donde el dispositivo recolector de energía se selecciona del grupo constituido por dispositivos piezoeléctricos , dispositivos electrostáticos, generadores termoeléctricos, dispositivos poliméricos electroactivos , dispositivos acoplados inductivamente, receptores de radiofrecuenciias y dispositivos fotovoltaicos . ' Una cinta transportadora como la de la .reivindicación 1, donde el dispositivo recolector de energía recolecta energía de la vibración de la cinta. : Una cinta transportadora como la de la reivindicación 1, donde el dispositivo recolector de energía recolecta energía de la deformación de la cinta. '. Una cinta transportadora como la de la reivindicación 1, donde el dispositivo recolector de energía recolecta energía de los gradientes de temperatura entre la ', cinta transportadora y el entorno . Una cinta transportadora como la de la reivindicación 1, donde el dispositivo recolector de energía recolecta la energía acoplada inductivamente de una fuente de energía externa . Una cinta transportadora como la de la reivindicación 1, donde el dispositivo recolector de energía recolecta energía de una fuente de radiofrecuencias externa. Una cinta transportadora como la de la reivindicación 1, donde el dispositivo recolector de energía recolecta energía de una fuente de radiación externa. 1 Una cinta transportadora como la de la reivindicación 1, donde el dispositivo acumulador de energía es! un condensador . Una cinta transportadora como la de la reivindicación 1 que comprende además un regulador de voltaje acoplado eléctricamente al dispositivo acumulador de energía y el sensor para regular el voltaje al sensor. 12. Una cinta transportadora que comprende: una estructura de cinta que tiene una superficie extierna y un núcleo interno; un generador termoeléctrico conectado a la estructura de cinta y dispuesto para medir la diferencia de temperatura entre el núcleo interno y el entorno externo a la superficie externa y para generar un voltaje proporcional a la diferencia de temperatura. ; 13. Una cinta transportadora como la de la reivindicación 12 que comprende además un elemento de almacenamiento conectado al generador termoeléctrico, donde el voltaje carga el elemento de almacenamiento. 14. Una cinta transportadora como la de la reivindicación 12, donde el generador termoeléctrico incluye una pluralidad de termopares conectados en serie y paralelo en una matriz para formar una batería de termopar. ¡ 15. Una cinta transportadora como la de la reivindicación 12, donde el núcleo interno está compuesto por un primer material polimérico electroconductor que está dopado positiva o negativamente y donde la superficie externa está compuesta por un segundo material polimérico electroconductor que está dopado con una carga opuesta a la del primer material polimérico para formar una unión p- n con el primer material polimérico para el generador termoeléctrico. 16. Una cinta transportadora como la de la reivindicación 12, donde la estructura de cinta incluye una primera capa hecha de un primer material polimérico electroconductor que está dopado positiva o negativamente y una siegunda capa depositada sobre la primera capa, estando la segunda capa hecha de un segundo material polimérico electroconductor que está dopado con una carga opuesta a la del primer material polimérico para formar una unión p- n con el primer material polimérico para el generador termoeléctrico. 17. Un método para moldear por inyección una unión p-n ,en un módulo de cinta transportadora, que comprende: inyectar un primer material electroconductor que i está dopado positiva o negativamente en un molde que tiene una cavidad con la forma de un módulo de cinta transportadora para rellenar el molde desde afuera hacia adentro y formar un material exterior alrededor de un hueco interior; inyectar posteriormente en el molde un segundo material electroconductor que está dopado con una carga opuesta a la del primer material para rellenar el hueco y formar í un material interior y una unión p-n en la interfaz del material exterior y el material interior; aplicar calor y presión al molde para formar un módulo de cinta transportadora; e instalar un electrodo en conexión eléctrica con el material interior. ; Un método para comoldear una unión p-n en un módulo de cinta transportadora, que comprende: inyectar un primer material electroconductor que está dopado positiva o negativamente en un molde que ; tiene una cavidad con la forma de una capa base de un módulo de cinta transportadora a través de un semimolde inferior y un primer semimolde superior; \ aplicar calor y presión al molde para formar una base de un módulo de cinta transportadora; separar el primer semimolde superior del semimolde inferior; > colocar un segundo semimolde superior que tiene, una cavidad formada con la forma de una capa superior de un módulo de cinta transportadora sobre el semimolde inferior para formar un segundo molde; ¦ inyectar un segundo material electroconductor dopado con una carga opuesta a la del primer material en la cavidad del segundo semimolde superior; y ': aplicar calor y presión al segundo molde para comoldear una capa superior sobre la capa base y formar una unión p-n en la interfaz de la capa base y la capa superior. Un método para preparar un módulo de , cinta transportadora moldeado por inyección con un condensador embebido, que comprende: inyectar un material no conductor en una cavidad I en un molde para un módulo de cinta transportadora para formar una capa aislante exterior con una superficie interior que rodea un primer hueco interior; inyectar un material conductor en el primer ; hueco interior para formar una capa conductora que reviste la superficie interior de la capa aislante exterior iy que delimita un segundo hueco interior más pequeño; ; inyectar un material dieléctrico en el segundo .hueco interior para formar una capa dieléctrica que reviste la capa conductora y delimita un tercer hueco interior más pequeño que el segundo hueco interior; inyectar el material conductor para rellenar el tercer hueco interior y formar una placa conductora en el interior del módulo de cinta transportadora que forma un condensador con la capa conductora que está separada de la placa conductora por la capa dieléctrica; y aplicar calor y presión al molde para formar un módulo de cinta transportadora con el condensador embebido . i El método de la reivindicación 19 que comprende además conectar un primer extremo de un primer electrodo a la capa conductora y un primer extremo de un segundo electrodo en la placa conductora y extender los segundos extremos opuestos del primer y el segundo electrodo a través de la capa aislante exterior. 1. Un método para incrementar la recolección de energía para el accionamiento de dispositivos en una , cinta transportadora con eslabones, que comprende: accionar un dispositivo transportador que incluye una cinta transportadora con eslabones que avanza a lo' largo de un segmento de transporte de carga y regresa a lo largo de un segmento de retorno y que dispone de un dispositivo recolector de energía sensible la vibración con una respuesta de frecuencia a la vibración de la cinta, donde la respuesta de frecuencia alcanza un máximo en una frecuencia resonante y un ancho de lbanda alrededor de la frecuencia resonante; y ; equiparar el espectro de frecuencia de la vibración jde la cinta provocada por un parámetro operacional del sistema transportador a la respuesta de frecuencia; del dispositivo recolector de energía para acoplar! más energía vibracional en el dispositivo recolectór de energía. ; 2. El método de la reivindicación 21, donde se consigue tal equiparación ajustando la frecuencia de resonancia de la respuesta de frecuencia del dispositivo recolector de energía . : 23. El método de la reivindicación 21, donde la equiparación se consigue ajustando un parámetro operacional de la cinta transportadora con eslabones. 24. El método de la reivindicación 21, donde el parámetro operacional es la velocidad de la cinta transportadora con eslabones. 25. El método de la reivindicación 21, donde el parámetro operacional es la resonancia de la catenaria de la ' cinta transportadora con eslabones en la catenaria formada '; entre un par de soportes del segmento de retorno separados el uno del otro a lo largo del segmento de retorno. ' 26. El método de la reivindicación 25, donde la resonancia de la catenaria se ajusta modificando al menos uno de los siguientes parámetros: el paso de la cinta transportadora con eslabones, el peso de la cinta transportadora con eslabones, la constante elástica de la cinta transportadora con eslabones, la profundidad dé la catenaria en la trayectoria de retorno y la distancia entre los soportes del segmento de retorno. > 27. El método de la reivindicación 25, donde la resonancia de la catenaria se ajusta ajustando la velocidad de la cinta transportadora con eslabones . 28. El método de la reivindicación 21, donde el parámetro operacional es la resonancia de pulsación de la cinta transportadora con eslabones a lo largo del segmento de transporte de carga. '; 29. El método de la reivindicación 28, donde la resonancia de pulsación se ajusta modificando al menos uno de los siguientes parámetros : el paso de la cinta transportadora con eslabones y la constante elástica de la · cinta transportadora con eslabones . 30. El método de la reivindicación 28, donde la resonancia de pulsación se ajusta ajustando la velocidad de la · cinta transportadora con eslabones. 31. El método de la reivindicación 21 que comprende además incrementar la amplitud de la vibración de la .cinta incrementando la acción cordal utilizando una 'rueda dentada motriz con un número reducido de dientes motrices. 32. El método de la reivindicación 21, donde el dispositivo recolector de energía incluye un material piezoeléctrico. 33. El método de la reivindicación 21, donde el dispositivo recolector de energía incluye un varactor ' cuya capacitancia varía con la vibración de la cinta. :