WO2014111756A1 - Mecanismo de geração de energia eléctrica pela queda de um elemento de peso - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/10—Alleged perpetua mobilia
Definitions
- This descriptive report deals with a request patent proposing a machine specially developed for employment in mechanical power generation given by the rise and fall of a weight element, which can then be used to drive electricity generating devices.
- power generation especially electric power may be based on several principles widely used, including: hydroelectric generation, thermoelectric, photovoltaic, wind, geothermal, solar, marine and nuclear.
- the energy obtained by hydroelectric principle is a the most widespread and consists in damming a river thus creating a large lake, where water is stored and then released, in uneven condition, to power a turbine that when turned directly drives a generator electric.
- Hydropower is a relatively simple form. energy, but have some drawbacks, including require the flooding of large areas implying impact on the environment, need for population removal and relocation, among others.
- Thermoelectric plants are another way of generating widespread energy, whereby a fuel (which may be gas, coal, diesel oil, etc.) is burned in a boiler then, with the heat produced steam is generated which under pressure is directed to a turbine. The spin turbine is then harnessed to drive an electric generator, which converts the mechanical force from the turbine into usable electrical energy.
- a fuel which may be gas, coal, diesel oil, etc.
- thermoelectric plants Although relatively less expensive when compared to hydroelectric plants, thermoelectric plants have a number of negative factors that include: a) the need for constant supply of fuel; b) severe environmental impacts initially arising from activities related to the actual production of the fuels used (mining - in the case of coal, prospecting - in the case of oil, deforestation - in case of burning of plant material, etc.); c) impacts also arising from the generation of pollutants and greenhouse gases that are released into the atmosphere, especially in the case of plants that burn coal and oil, d) negative contribution to environmental change due to promote phenomena such as acid rain.
- Photovoltaic energy consists of the use of solar panels produced with coatings that when exposed to sunlight respond by producing a small electrical current which can be accumulated in battery banks, or directly employed.
- Solar energy despite being a clean energy and also has some drawbacks, including: low efficiency of solar panels, thus requiring large areas for produce an effectively useful volume of energy; b) high production cost panels, which may employ noble materials; c) dependence on weather conditions in particular the predominance of clear skies; d) inability to generate at night or on cloudy days.
- Wind energy is also a type of clean energy. renewable and its use has seen a great increase in recent.
- the large-scale use of wind energy in modern terms has creation of large plants commonly referred to as parks wind farms where several wind turbines are installed on one then being connected to a centralized power grid that receives the energy produced and distributes it to feed, usually a small locality.
- Modern wind turbines are complex machines, high cost and which require careful production, as often the rotor (which usually has three blades) can be one hundred meters or more in diameter, the wind turbine mechanical assembly must be mounted on top of a tower that it can be tens of meters high.
- wind energy thus defined, despite its clear and obvious positive aspects, also presents drawbacks among the which are: a) high cost of wind turbine manufacturing; b) employment of skilled labor in the manufacture thereof; c) high installation cost and maintenance of wind farms; d) careful survey of the place of installation as the equipment is dependent on wind regimes; and) noise generated from rotor rotation requiring that the installation of the equipment has to be taken in retired locations.
- Geothermal energy is also a particular type of clean and renewable energy that is based on harnessing the conditions geological features, in this case the presence of hot springs.
- the hot springs are outcrops of heat coming from the center of the earth and that for reasons of geological formation are closer to the surface.
- Harnessing geothermal energy implies construction of a complex facility to pump water underground, where it is heated until it becomes steam under pressure which is then collected, channeled and directly used to drive one or more turbines that are directly connected to their respective electric generators.
- Geothermal energy has a huge list of advantages as it is a cheap way of producing electricity and not yet depend on specific climatic conditions.
- the drawbacks related to the use of geothermal energy are due to the fact that its installation depends on specific and relatively rare geological conditions.
- Another negative aspect is the initial cost of setting up the plant as well as its operation and maintenance by specialized personnel.
- pure solar energy (as opposed to photovoltaic energy) is an energy resource relatively unexplored and basically consists of the creation of a plant composed of a large number of heliostats that are large mirrors motorized engines that allow them to maintain alignment constant with the sun so that sunlight is directed and focused on a heat exchanger that is installed in an elevated tower, usually in the center of the area covered by the heliostats.
- the tower where the heat exchanger is mounted is usually a large concrete structure, dozens of meters high, in the Of which there is a niche where the heat exchanger is exposed.
- the concentration light from the heliostats causes the heat exchanger to be heated to several hundred degrees centigrade, which causes the oil that circulates inside it is also heated and then sent to a another heat exchanger where this heat is then directly transferred to a boiler that generates steam at high pressure and temperature. The heat produced is then employed to drive a turbine which in turn drives a generator electric.
- a turbine Wells is a particular type of turbine that can be driven by a flow of air that reaches it from either direction relative to its axis. THE Wells turbine can then be driven by an air flow in one direction and also be driven by an opposite air flow, and in any In one case the turbine rotor always rotates in the same direction.
- Another form of harnessing sea energy that has been tested consists in harnessing the rising tide by conducting water from the large reservoir (lagoon) at ground level, with water from this reservoir is made by a single location, where a turbine. So when the tidal water over and into the reservoir passes by the turbine and promotes its rotation. As the tide recedes, water seeps out reservoir and also drives the turbine. In this way the energy is generated both when the tide goes up, as well as when the tide goes down.
- Nuclear power one of several options contemplated in the state of the art is undoubtedly the most controversial, since obviously demands the production, handling and disposal of radioactive material, serious risks to the environment as a whole.
- nuclear energy presents serious problems all arising from the nature of the type of material with which it operates. Therefore, and as has been said, the nuclear fuel that is used must be initially manufactured, used and after reaching the end of its lifetime it should be properly stored. In most current plants fuel rods already spent (still very high temperature), must be kept permanently within a water tank analogous to a gigantic pool where they are kept for a period of not less than ten years so that they lose some of their temperature.
- Figure 1 illustrates a general perspective view. front of the mechanism in question
- FIG. 2 illustrates a general perspective view. rear of the mechanism now treated
- Figure 3 illustrates an enlarged detail where portrayed all the elements involved in the generation of mechanical energy, which is due to the fall of the weight element, more specifically in a detail of this element, properly supported by its vertical guides and away from the electromagnet;
- Figure 4 illustrates an enlarged detail, where they are portrayed all the elements involved in the generation of mechanical energy, more specifically a detail of the weight element over your crib;
- Figure 5 illustrates a perspective view of all the elements that make up the energy harnessing system due to the element falling to carry it to the rotor shaft, whose rotational motion is harnessed for power production electric;
- Figure 6 schematically illustrates the part mechanical elements responsible for directly harnessing the movement created by the fall of the weight element for the operation of the mechanism dealt with herein;
- Figure 7 illustrates a schematic view of a element responsible transmission of motion directly to the shaft rotor
- Figure 8 illustrates an enlarged detail of the point of connection between the transmission elements and the rotor shaft '
- Figure 9 illustrates an enlarged detail of all the elements connected directly transformation of mechanical energy into energy electric
- Figure 10 illustrates an enlarged detail of the base of all elements directly connected to the electric power
- FIG 11 illustrates an enlarged detail, taken from the Figure 9;
- Figure 12 illustrates an enlarged detail of the mass, responsible for sustaining the primary inertial movement of the rotor
- Figure 13 schematically illustrates the system responsible for ensuring the supply of compressed air to the mechanism in question according to a closed circuit
- Figure 14 illustrates an enlarged detail of the supporting structure of the elements responsible for energy generation mechanics
- Figure 15 illustrates an enlarged detail of the version. using single acting actuator system with actuator rod mounted directly on the weight element.
- the mechanism of electric power generation by The drop in a weight element proposed here is based on gravity acceleration factor that is used to naturally cause the fall of a weight element, which is initially raised to a height of release.
- This weight element is preferably represented by a metallic sphere, but may have another geometric shape.
- a double acting actuator which exerts its force in both directions, and at the end of its rod is mounted an electromagnet, which, being magnetized, is able to capture the weight element when it is lies at rest over your crib. Once captured, the weight element is then raised to its release height, which happens by demagnetizing the electromagnet, allowing the weight element to fall free fall vertically over the crib.
- the stem of the actuator is attached directly to the weight element. In this case, once actuated, the pneumatic actuator moves the weight element to up. When the release height is reached, the actuator opens an exhaust valve. quickly and releases all air, allowing its stem in conjunction with weight, fall free fall vertically over the crib.
- the mechanism of electric power generation by fall of a weight element proposed here must be mounted in line, automation, to ensure that in a set of power cells, it is possible to obtain an alternating frequency of drops of various weight elements to ensure constant rotation of the rotor shaft.
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Abstract
Mecanismo de geração de energia eléctrica pela queda de um elemento de peso, o qual é indicada pela referência numérica 'M' é caracterizado por empregar a energia cinética de um elemento de peso (7) que cai acelerado pela força de gravidade atingindo a um batente (12), que move braço de transmissão (13), ligado embreagem(16) posicionado sobre uma mola(25); o elemento de peso (7) é capturado por um atuador pneumático montada numa base fixa(2), que tem hastes guias externas (5), e as hastes guias internas (6), que ligam ao um berço (8); para a capturar o elemento de peso, usa-se um eletroimã (4) ligado a uma base móvel (3) suportada por uma base fixa(l); nos casos de elevadas massas, o elemento de peso é ligado diretamente haste do atuador(7A), usando um atuador de simples ação (IA), para elevá-lo até a altura da sua soltura; na porção inferior existe ainda uma estrutura guia(16) que possui pinos(14) uma embreagem (16) composta por um braço (17), uma trava (18) e uma base de trava (19) que fazem o torque sobre no eixo rotor (24), que tem um disco de massa(27) do movimento inercial de baixa rotação, e mancais (23), sobre suportes ao conjunto de geração(26; o movimento é acelerado por caixa multiplicadora de velocidades(21), ligada por acoplamento elástico(22), para acionar o gerador elé tricô (20); Existe ainda circuito de ar, que o faz fluir do reservatório principal (31), para os atuadores de dupla ação (1) ou simples ação(lA), que realizam o seu escape diretamente para um reservatório de passagem(2), que o transfere para o reservatório principal(31), com uso o uso amplificadores de ar (32), que dobram a sua velocidade cinética, para a reentrada para o reservatório principal(31); no caso de escapamentos, o circuito conta ainda com um compressor de com- pensação(30).
Description
MECANISMO DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELECTRICA PELA QUEDA DE
UM ELEMENTO DE PESO
O presente relatório descritivo trata de um pedido
de patente de invenção que propõe uma máquina especialmente desenvolvida para o
emprego na geração de energia mecânica dada pela ascensão e queda de um
elemento de peso, que pode ser então aproveitada para o acionamento de
dispositivos geradores de energia elétrica.
Como é do conhecimento geral a geração de energia,
especialmente energia elétrica pode estar baseada em diversos princípios
amplamente utilizados, entre os quais estão: a geração hidroelétrica,
termoelétrica, fotovoltaica, eólica, geotérmica, solar, energia marinha e
nuclear.
A energia obtida por princípio hidroelétrico é uma
das mais difundidas e consiste em represar um rio criando assim um grande lago,
onde a água é armazenada para então ser liberada, em condição de desnível, para
alimentar uma turbina que ao ser girada aciona diretamente um gerador
elétrico.
As hidroelétricas são formas relativamente simples
de obtenção de energia, mas apresentam alguns inconvenientes entre os quais
demandam o alagamento de grandes áreas implicando em impacto ao meio ambiente,
necessidade de remoção e realocação de populações, entre outras.
As termoelétricas são uma outra forma de geração de
energia bastante difundida, segundo a qual um combustível (que pode ser gás,
carvão, óleo diesel, etc.) é queimado em uma caldeira para então, com o calor
produzido ser gerado vapor que sob pressão é direcionado a uma turbina. O giro
da turbina é então aproveitado para acionar um gerador elétrico, que converte a
força mecânica proveniente da turbina em energia elétrica aproveitável.
Apesar de relativamente menos onerosas quando
comparadas às hidroelétricas, as usinas termoelétricas apresentam uma série de
fatores negativos que incluem: a) a necessidade de suprimento constante de
combustível; b) severos impactos ambientais decorrentes inicialmente das
actividades relacionadas à própria produção dos combustíveis utilizados
(mineração - no caso do carvão mineral, prospecção - no caso do petróleo,
desmatamento - no caso de queima de material vegetal, etc.); c) impactos
ambientais decorrentes também da geração de poluentes e gases de efeito estufa
que são lançados na atmosfera, especialmente no caso das usinas que queimam
carvão e óleo, d) contribuição negativa na alteração ambiental em face de
promoverem fenômenos como a chuva ácida.
A energia fotovoltaica consiste na utilização de
painéis solares produzidos com revestimentos que ao serem expostos à luz do sol
respondem com a produção de uma pequena corrente eléctrica, a qual pode ser
acumulada em bancos de baterias, ou diretamente empregue.
A energia solar, apesar de ser uma energia limpa e
renovável apresenta também alguns inconvenientes, entre os quais estão: a) a
pouca eficiência dos painéis solares, exigindo assim grandes áreas para
produzir um volume de energia efetivamente útil; b) elevado custo de produção
dos painéis, os quais podem empregar materiais nobres; c) dependência das
condições meteorológicas em especial a predominância de céu limpo; d)
incapacidade de geração durante a noite ou em dias nublados.
A energia eólica é também um tipo de energia limpa
e renovável e sua utilização tem verificado um grande aumento em tempos mais
recentes. O uso em larga escala da energia eólica em termos modernos tem
demandado a criação de grandes plantas normalmente denominadas como parques
eólicos ou fazendas de vento, onde vários aerogeradores são instalados em uma
área sendo então conectados a uma rede eléctrica centralizada que recebe a
energia produzida e a distribui para alimentar, normalmente uma pequena
localidade.
Os aerogeradores modernos são máquinas complexas,
de alto custo e que exigem uma produção criteriosa, posto que não raro o rotor
(que normalmente conta com três pás) pode ter cem metros ou mais de diâmetro,
devendo o conjunto mecânico do aerogerador ser montado no alto de uma torre que
pode ter dezenas de metros de altura.
A energia eólica assim definida, apesar dos seus
claros e óbvios aspectos positivos, também apresenta inconvenientes entre os
quais estão: a) alto custo da fabricação dos aerogeradores; b) emprego de
mão-de-obra especializada na fabricação dos mesmos; c) alto custo de instalação
e manutenção dos parques eólicos; d) criterioso levantamento do local de
instalação, posto que o equipamento fica dependente dos regimes de vento; e)
geração de ruído oriundo da rotação do rotor demandando que a instalação do
equipamento tenha que ser feita em locais retirados.
A energia geotérmica e também um tipo particular de
energia limpa e renovável e que está baseada no aproveitamento de condições
geológicas específicas, no caso a presença de fontes termais. As fontes termais
são afloramentos de calor proveniente do centro da terra e que por questões de
formação geológica estão mais próximas à superfície.
O aproveitamento da energia geotérmica implica na
construção de uma instalação complexa que visa bombear água para o subsolo,
onde a mesma é aquecida até virar vapor sob pressão que é então coletado,
canalizado e diretamente utilizado para acionar uma ou mais turbinas que estão
diretamente conectadas a respectivos geradores eléctricos.
A energia geotérmica apresenta uma enorme lista de
vantagens, pois constitui uma forma barata de produzir energia eléctrica e
ainda por não depender de condições climáticas específicas. Os inconvenientes
relacionados ao emprego da energia geotérmica estão por conta de que sua
instalação depende de condições geológicas especificas e relativamente raras.
Outro aspecto negativo é o custo inicial de implantação da usina bem como sua
operação e manutenção por pessoal especializado.
O emprego da energia solar pura (diferentemente do
verificado no caso da energia fotovoltaica) é um recurso energético
relativamente pouco explorado e consiste basicamente na criação de uma planta
composta por um grande número de heliostatos que são grandes espelhos
automatizados e que contam com motorização que lhes permite manter alinhamento
constante com o sol de modo que a luz solar seja direcionada e incidida sobre
um trocador de calor que fica instalado em uma torre elevada, normalmente no
centro da área coberta pelos heliostatos.
A torre onde fica montado o trocador de calor é
normalmente uma grande estrutura de Betão, com dezenas de metros de altura, no
alto da qual há um nicho onde o trocador de calor fica exposto. A concentração
da luz proveniente dos heliostatos faz com que o trocador de calor seja
aquecido a várias centenas de graus centígrados, o que faz com que o óleo que
circula no seu interior seja igualmente aquecido, sendo então enviado a um
outro trocador de calor, onde esse calor é então diretamente transferido para
uma caldeira que gera vapor em alta pressão e temperatura. O calor produzido é
então empregue para acionar uma turbina, a qual, por sua vez, aciona um gerador
elétrico.
As poucas usinas solares que operam pelo princípio
acima descrito geram energia de forma limpa e renovável, mas da mesma forma que
o verificado nas usinas fotovoltaicas, também apresentam inconvenientes, tais
como: a) são dependentes das condições climáticas (céu claro); b) não produzem
energia durante o período noturno; c) apresentam alto custo de instalação e
manutenção; d) ainda com relação à manutenção, há também a necessidade de um
especial cuidado com a limpeza dos heliostatos, uma vez que a eficiência dos
mesmos cai na proporção em que suas superfícies espelhadas passam a acumular
poeira e outros materiais ou sujidades.
O emprego do mar como fonte de geração de energia é
uma realidade ainda em fase de desenvolvimento e apresenta uma série de
diferentes soluções. Uma destas soluções consiste em construir paredões
rochosos que terminam no mar um tubo vertical (normalmente de Betão), o qual
tem uma boca inferior semi-submersa, ao passo que no extremo superior é montado
um ou mais rotores normalmente denominados como Turbina de Wells. Uma Turbina
de Wells é um tipo particular de turbina que pode ser acionada por um fluxo de
ar que chega à mesma por qualquer dos dois sentidos em relação ao seu eixo. A
Turbina de Wells pode então ser acionada por um fluxo de ar em um sentido e
também ser acionada por um fluxo de ar em sentido oposto, sendo que em qualquer
um dos casos o rotor da turbina sempre gira no mesmo sentido.
A aplicação das Turbinas de Wells em unidades de
geração de energia a partir do mar se deve pelo fato de que o fluxo constante
de idas e vindas das ondas faz com que a água adentre a boca inferior do tubo
no alto do qual está a Turbina de Wells.
A entrada de água pela boca do tubo provoca um
deslocamento de ar dentro do tubo forçando esse ar a subir e nesse movimento de
subida provoca o giro do rotor da turbina. No momento seguinte, quando o mar
recua, o volume de água na porção inferior do tubo também recua e cria uma
condição de baixa pressão, que suga para dentro do tubo e através do rotor da
turbina, o ar ambiente. O ar que entra pelo tubo aciona também a turbina e esse
ciclo de fluxo de ar entrando e saindo do tubo mantém a Turbina de Wells em
constante rotação. A rotação da Turbina de Wells é aproveitada para promover o
acionamento de um gerador elétrico, o qual produz então uma quantidade de
energia que pode ser aproveitada.
Outra forma de aproveitamento da energia do mar que
tem sido testada consiste em aproveitar a subida da maré conduzindo a água do
mar para um grande reservatório (lagoa) ao nível do solo, sendo que a entrada e
saída da água desse reservatório é feita por um único local, onde é montada uma
turbina. Assim, quando a água da maré sobre e adentra ao reservatório passa
pela turbina e promove a sua rotação. No recuo da maré, a água escoa para fora
do reservatório e também aciona a turbina. Dessa forma a energia é gerada tanto
quando a maré sobe, como também quando a maré desce.
Esse tipo de solução apesar de ser ecologicamente
interessante depende de características e particularidades do local, posto que
há a necessidade da existência de uma lagoa ou a criação de uma. Por outro lado
a energia gerada é resultado direto da proporção do volume de água movimentado
tanto na entrada, como também na saída da água da maré e por esse motivo não há
como se expandir o potencial de geração.
A energia nuclear, uma das várias opções
contempladas no estado da técnica é sem dúvida a mais polêmica, posto que
obviamente demanda a produção, manuseio e descarte de material radioativo,
implicando a sérios riscos ao meio ambiente como um todo.
Nas usinas nucleares convencionais, um reator
carregado de material radioativo na forma de barras de combustível, é posto em
reação e empregado para aquecer água que faz parte do seu circuito primário.
Essa água, por entrar em contato direto com o núcleo do reator acaba sendo
contaminada e por tal motivo não pode ser liberada para o ambiente, motivo pelo
qual circula em circuito fechado e passa por um trocador de calor, onde água
não contaminada entra em contato com a energia térmica da água do circuito
primário. A água do circuito secundário não contaminada é então aquecida até o
ponto de virar vapor, o qual é conduzido a uma turbina que ao ser acionada
movimenta um gerador elétrico.
Apesar de não ser dependente de fatores climáticos,
a energia nuclear apresenta sérios problemas todos decorrentes da natureza do
tipo de material com o qual opera. Assim sendo, e tal como já foi dito, o
combustível nuclear que é utilizado deve ser inicialmente fabricado, utilizado
e após atingir o término do seu tempo de vida, deve ser adequadamente
armazenado. Na maioria das usinas atuais as varetas de combustível já gasto
(ainda com altíssima temperatura), devem ser permanentemente mantidas dentro de
um tanque de água análogo a uma gigantesca piscina, onde as mesmas são mantidas
por um período não inferior a dez anos, para que percam um pouco da sua
temperatura.
Por outro lado as usinas nucleares demandam a
utilização de tecnologia avançada para a sua operação, tecnologia essa que
embora minimize, não elimina a possibilidade de acidentes.
Os acidentes de Three Mile Island, nos Estados
Unidos em 1979, de Chernobil, na Ucrânia em 1986, e mais recentemente o de
Fukushima, no Japão em 2011 são alguns exemplos do alto nível de risco que
ronda a geração de energia através de usinas nucleares, sendo por esse motivo
fonte de resistência por parte das populações dos mais variados países que
temem possíveis acidentes.
O mecanismo de geração de energia elétrica pela
queda de um elemento de peso, objeto deste pedido, de patente de invenção
poderá ser entendido em todos os seus particulares através da descrição
pormenorizada que será feita com base nas figuras abaixo relacionadas, nas
quais:
A figura 1 ilustra uma vista em perspectiva geral
frontal do mecanismo em questão;
A figura 2 ilustra uma vista em perspectiva geral
traseira do mecanismo ora tratado;
A figura 3 ilustra um detalhe ampliado, onde estão
retratados todos os elementos envolvidos na geração da energia mecânica, que é
devida a queda do elemento de peso, mais especificamente num detalhe deste
elemento, devidamente amparado por suas guias verticais e em afastamento do
eletroímã;
A figura 4 ilustra um detalhe ampliado, onde estão
retratados todos os elementos envolvidos na geração da energia mecânica, mais
especificamente num detalhe do elemento de peso sobre o seu berço;
A figura 5 ilustra uma vista em perspectiva de
todos os elementos que integram o sistema de aproveitamento da energia
mecânica, devido a queda do elemento, para realizar a sua transmissão para o
eixo rotor, cujo movimento rotacional é aproveitado para a produção de energia
eléctrica;
A figura 6 ilustra esquematicamente a parte
superior dos elementos mecânicos responsáveis por aproveitar diretamente o
movimento criado pela queda do elemento de peso, para o funcionamento do
mecanismo aqui tratado;
A figura 7 ilustra uma vista esquemática de um
elemento responsável transmissão do movimento diretamente para o eixo
rotor;
A figura 8 ilustra um detalhe ampliado do ponto de
ligação entre os elementos de transmissão e o eixo rotor';
A figura 9 ilustra um detalhe ampliado de todos os
elementos ligados diretamente transformação da energia mecânica em energia
eléctrica;
A figura 10 ilustra um detalhe ampliado da base de
sustentação de todos os elementos ligados diretamente ao conjunto de geração de
energia eléctrica ;
A figura 11 ilustra um detalhe ampliado, tomado da
figura 9 ;
A figura 12 ilustra um detalhe ampliado do disco de
massa, responsável por sustentar o movimento inercial primário do eixo
rotor;
A figura 13 ilustra esquematicamente o sistema
pneumático, responsável por garantir a provisão de ar comprimido para o
mecanismo em questão, de acordo com um circuito fechado;
A figura 14 ilustra um detalhe ampliado da
estrutura de sustentação dos elementos responsáveis pela geração da energia
mecânica ;
A figura 15 ilustra um detalhe ampliado da versão
que usa o sistema de atuador de ação simples, com a haste do atuador montada
diretamente no elemento de peso.
Em face dos inconvenientes verificados nos
sistemas de geração de energia acima descritos foi desenvolvida a máquina de
geração de energia elétrica pela queda de um elemento de peso, a qual está
baseada em um princípio autônomo, que não emprega a queima de combustíveis,
aproveitamento de recursos naturais, utilização de energia solar, manuseio de
material nuclear, etc.
O mecanismo de geração de energia elétrica pela
queda de um elemento de peso, aqui proposto, está baseada no aproveitamento do
factor de aceleração da gravidade que é utilizada para provocar, naturalmente,
a queda de um elemento de peso, que é inicialmente elevado até uma altura de
soltura. Esse elemento de peso é representado, preferencialmente, por uma
esfera metálica, mas pode ter outra forma geométrica.
Consoante as conveniências técnicas,
fundamentalmente demandas por potência, pelo aumento da massa do elemento de
peso, a sua elevação pode consistir na utilização dois processos diferentes.
Num primeiro processo, usa-se um atuador de dupla ação, que exerce a sua força
nos dois sentidos, sendo que na ponta da sua haste fica montado um eletroímã,
que, ao ser magnetizado, é capaz de capturar o elemento de peso quando este se
encontra em repouso sobre o seu berço. Uma vez capturado, o elemento de peso é
então elevado até a sua altura de soltura, que acontece pela desmagnetização do
eletroímã, permitindo que o elemento de peso desça, em queda livre,
verticalmente sobre o berço. No processo de atuador de ação simples, a haste do
atuador fica ligada diretamente ao elemento de peso. Neste caso, uma vez
acionado, o atuador pneumático promove o deslocamento do elemento de peso para
cima. Ao atingir a altura de soltura, o atuador abre uma válvula de escape
rápido e solta todo ar, permitindo que a sua haste em conjunto com elemento de
peso, desçam em queda livre, verticalmente sobre o berço.
No centro do berço, existe uma abertura onde fica
posicionado um braço de transmissão vertical que é conectado, por sua vez, a
elementos mecânicos, que aproveitam o deslocamento da queda do elemento de peso
para produzir energia mecânica.
O mecanismo de geração de energia elétrica pela
queda de um elemento de peso, aqui proposta, deve ser montado em linha,
mediante automatização, para garantir que num conjunto de células de força,
seja possível a obtenção de uma frequência alternada de quedas de vários
elementos de peso, de modo a garantir uma rotação constante do eixo rotor.
O mecanismo de geração de energia elétrica pela
queda de um elemento de peso, objeto deste pedido, de patente de invenção
poderá ser entendido em todos os seus particulares através da descrição
pormenorizada que será feita com base nas figuras abaixo relacionadas.
Claims (5)
- 1.-' MECANISMO DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA PELA QUEDA DE UM ELEMENTO DE PESO', a qual é indicada pela referência 'M' e é caracterizada pelo fato de empregar energia cinética de um elemento de peso (7) em queda, acelerado pela força de gravidade, para impor a um batente (12) um impacto capaz de gerar um movimento mecânico, que é transmitido a um braço de transmissão vertical (13), alinhado no interior de uma estrutura guia(16) por intermédio de pinos(14) os quais permitem que o movimento seja alinhado e transmitido a uma embreagem (16) composta por um braço (17), uma trava (18) e uma base de trava (19 ) elementos que auxiliam a realização do torque mecânico ou binário sobre o eixo rotor (24); o elemento de peso (7) é passível de ser capturado por um eletroímã (4) cujo movimento de captura é feito por um atuador de ar comprimido de dupla ação (1), abastecido por um circuito pneumático que envia o ar de um reservatório principal (31), que por seu lado recebe o ar em circuito, fechado por meio de amplificadores de ar (32) que são usados para forçar a entrada do ar do reservatório de passagem(29) para o reservatório principal(31), sendo que uma vez abastecido de ar, o atuador de dupla ação (1) ou de simples ação (1A), sobem verticalmente com o suporte de uma base móvel (3) posicionada por baixo de uma base fixa (2); para amparar e alinhar a queda dos elementos de peso(7) e (7A), sobre um berço (8) que é suportado por pinos de amparo (9), posicionados sobre uma base interna (10); para atrair o elemento de peso(7), pode ser usado um eletroímã (4), que fica montado sobre uma base móvel (3) que se movimenta com apoio de hastes guias externos (5), os quais estão alinhados a hastes guias internos (6), que se prestam a amparar elemento de peso (7), no seu movimento de queda livre sobre o berço (8). A porção inferior da mecanismo 'M', contempla também um conjunto de bases de betão (34), destinados a sustentar os cargas e os elementos responsáveis pela ascensão e queda dos elementos de peso (7) e (7A), e a alinhar os dispositivos de geração de energia elétrica, designadamente o eixo rotor (24), que realiza o seu movimento rotacional mediante o uso de rolamentos ou mancais (23), que são montados diretamente sobre os suportes ao conjunto de geração (26).A porção inferior da mecanismo 'M', inclui ainda um disco de massa(27) que se presta a conservar o movimento inercial de baixa rotação do eixo rotor (27), movimento este que é transmitido a uma caixa multiplicadora de velocidades(21), por meio de um acoplamento elástico(22), sendo de este movimento de seguida acelerado para acionar o gerador elétrico (20) ; sob elevadas massas, os elementos de peso podem estar diretamente ligados as hastes (7A) sendo que a sua elevação acontece pelo movimento ascendente do atuador de ação simples(1A), o qual realiza o escape rápido do ar, diretamente para um reservatório de passagem (29), no final de cada ciclo, para permitir o reaproveitamento dor ar dentro de um circuito fechado.
- 2.-' MECANISMO DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA PELA QUEDA DE UM ELEMENTO DE PESO', de acordo com a reivindicação número 1, caracterizada pelo fato de que o mecanismo 'M' compreende atuadores de ar comprido de dupla ação (1), usados para realizar o movimento descendente, para a captura do elemento de peso (7), com o uso de um eletroímã(4), e ascendente, para elevá-lo até a altura de soltura, sustentado por mecanismos que são definidos, como uma base móvel (3) posicionada por baixo de uma base fixa (2), usada para suportar e alinhar a queda do elemento de peso (7), sobre berço (8), berço este posicionado por pinos de amparo (9), montados sobre uma base interna (10); a base móvel (3) movimenta-se com apoio de hastes guias externas (5), os quais estão alinhados as hastes guias internas (6), que se prestam a amparar a queda do elemento de peso (7), sobre o berço (8); a estrutura do mecanismo 'M' conta ainda, uma base superior (2), sobre a qual é montado um atuador pneumático de dupla ação(1) ou um atuador pneumático de ação simples (1A) que são utilizados para elevar, verticalmente, os elementos de peso (7) e (7A).
- 3.-' MECANISMO DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA PELA QUEDA DE UM ELEMENTO DE PESO', de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo fato de que o elemento de peso pode ser ligado a haste do atuador (7A), pode ter outra forma geométrica, além da esférica, e não é passível de ser capturado eletromagneticamente, sendo apenas elevado pela ação de um atuador de ação simples (1A).
- 4.-'MECANISMO DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA PELA QUEDA DE UM ELEMENTO DE PESO', de acordo com a reivindicação número 1, caracterizada pelo facto de que o funcionamento da mecanismo (M), aqui tratado, prevê que o elemento de peso (7), estando sobre o berço (8) seja elevado até a sua altura de soltura, operação para a qual concorre um atuador pneumático de dupla ação (1) que movimenta um eletroímã, usado para capturar o elemento de peso(7), ou ainda um atuador de ação simples (1A), cuja haste esta ligada ao elemento de peso (7A); no caso do atuador de dupla ação(1) ao atingir-se o ponto de elevação máximo, a base móvel (3), é imobilizada, coincidindo tal estágio com a desativação do eletroímã (4) e a exaustão programada do ar, diretamente para o reservatório de passagem(29), permitindo assim que o elemento de peso (7) seja verticalmente acelerado para baixo enquanto cai, acelerado pela força da gravidade; em seu deslocamento para baixo, as hastes guia internas (6) amparam a queda do elemento de peso (7) diretamente para o berço (8), atingindo antes o batente (12), para o qual transfere a sua energia cinética; no caso do atuador de simples ação(1A), ao atingir-se o ponto de elevação máximo, o ar é exaurido por meio de uma válvula de escape rápido, diretamente para o reservatório de passagem(29), permitindo assim que o elemento de peso ligado a haste do atuador (7A) caia acelerado pela força da gravidade, diretamente para o berço (8), local onde o elemento de peso (7A) atinge o batente (12) transferindo também a sua energia cinética e se seguida é amparado em sua queda diretamente pelo berço(8).
- 5 .-'MECANISMO DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA PELA QUEDA DE UM ELEMENTO DE PESO'', de acordo com a reivindicação número 1, caracterizada pelo facto de que a mecanismo 'M', pode contar com um circuito fechado de ar comprimido, cujo movimento cinético faz o ar fluir do reservatório principal (31), para os atuador de dupla ação (1) ou simples ação(1A), que realizam o seu escape, diretamente para um reservatório de passagem(29), no final de cada ciclo ascendente; o ar sai do reservatório de passagem(29) e passa a ser transferido para o reservatório principal(31), por meio de amplificadores de ar (32), que se prestam a dobrar a sua velocidade cinética, de modo a permitir a sua reentrada no reservatório principal(31), criando um circuito de ar comprimido fechado, passível de fornecer ar de forma sustentável para o mecanismo, que pode contar ainda com um compressor de compensação(30), usado para os casos de eventuais escapamentos.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2015033186A1 (pt) * | 2013-09-04 | 2015-03-12 | João Gaspar MAINSEL | Mecanismo de geracao de energia electrica pela queda de um elemento de peso |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997049913A1 (en) * | 1996-06-14 | 1997-12-31 | Sharav Sluices, Ltd. | Renewable resource hydro/aero-power generation plant and method of generating hydro/aero-power |
| US20080309088A1 (en) * | 2005-04-19 | 2008-12-18 | Emmanuel Agamloh | Methods and Apparatus for Power Generation |
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO1997049913A1 (en) * | 1996-06-14 | 1997-12-31 | Sharav Sluices, Ltd. | Renewable resource hydro/aero-power generation plant and method of generating hydro/aero-power |
| US20080309088A1 (en) * | 2005-04-19 | 2008-12-18 | Emmanuel Agamloh | Methods and Apparatus for Power Generation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ARTHUR W. J. G. ORD-HUME ET AL., PERPETUAL MOTION - THE HISTORY OF AN OBSESSION, 2005, KEMPTON, USA * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015033186A1 (pt) * | 2013-09-04 | 2015-03-12 | João Gaspar MAINSEL | Mecanismo de geracao de energia electrica pela queda de um elemento de peso |
| WO2017072555A1 (pt) * | 2015-10-28 | 2017-05-04 | Mainsel João Gaspar | Mecanismo de geracao de energia electrica pela queda de um elemento de peso sobre fluido hidraulico |
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