SISTEMA PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICAL ENERGY FROM
DE ENERGÍA CINETICA OF KINETIC ENERGY
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La presente invención se relaciona con los campos técnicos de la mecánica y eléctrica, porque aporta un sistema para la producción de energía eléctrica a partir de energía cinética producida por aparatos o máquinas en movimiento, que generan energía cinética. The present invention is related to the technical fields of mechanics and electricity, because it provides a system for the production of electrical energy from kinetic energy produced by moving devices or machines, which generate kinetic energy.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION
La necesidad de energía es una constatación desde el comienzo de la vida misma. Un organismo para crecer y reproducirse precisa energía, el movimiento de cualquier animal supone un gasto energético, e incluso el mismo hecho de la respiración de plantas y animales implica una acción energética. En todo lo relacionado con la vida individual o social está presente la energía (Gustavo Anaya Estrada,The need for energy is a confirmation from the beginning of life itself. An organism to grow and reproduce requires energy, the movement of any animal involves an energy expenditure, and even the very fact of the respiration of plants and animals implies an energy action. In everything related to individual or social life, energy is present (Gustavo Anaya Estrada,
Ximena Juárez Angeles) . Estos mismos autores demostraron la producción de energía eléctrica haciendo uso de los conocimientos de la mecánica, llevaron a la práctica la construcción de una polea de correa que conectada a un motor eléctrico y haciendo uso de la fuerza pudieron encender dos focos LED, esto con la intención de demostrar las transformaciones de la energía y conocer las alternativas que se pueden poner en práctica para satisfacer las necesidades humanas sin repercutir negativamente en el medio ambiente . Ximena Juárez Angeles). These same authors demonstrated the production of electrical energy making use of the knowledge of mechanics, they put into practice the construction of a belt pulley that connected to an electric motor and using force they were able to light two LED lights, this with the intention to demonstrate the transformations of energy and to know the alternatives that can be put into practice to satisfy human needs without negatively impacting the environment.
La energía cinética generada por cualquier cuerpo en movimiento podría ser aprovechada para la generación de
energía eléctrica, recolectada. Sin embargo, nos hemos centrado más en el perfeccionamiento de baterías, pilas, etc., cada vez más pequeñas y con mayor duración, en detrimento de tecnologías que evitarían la dependencia de los dispositivos eléctricos de una fuente de energía externa . The kinetic energy generated by any body in motion could be used to generate electrical energy, collected. However, we have focused more on the improvement of batteries, cells, etc., which are smaller and longer lasting, to the detriment of technologies that would avoid the dependence of electrical devices on an external energy source.
El documento de patente GB2559203 (A) divulga un sistema de recuperación de energía cinética para un vehículo, donde la energía se almacena como energía cinética de rotación en un volante (no ilustrado) . De acuerdo con la figura 1 un ejemplo de una transmisión KERS derivada acoplada a la entrada 11, comprende una entrada 8 acoplada a un volante de almacenamiento de energía (no mostrado) , y salida 9 (acoplada a ruedas de camino de vehículo) , una CVT 6 hidrostática que comprende dos elementos de bombeo 7 que están hidráulicamente acoplados, preferiblemente cada uno con una variable mecanismo de desplazamiento de fluido tal como una placa oscilante variable o una disposición de bomba de eje doblado. La entrada 8 también está acoplada (opcionalmente a través de una o ambas relaciones R1 10a y R2 10b) a una primera conexión 1 del juego de engranajes epicicloidal 5. Un elemento de bombeo 7a eje de accionamiento está acoplado al lado de entrada de la transmisión de derivación 11, mientras que el árbol de accionamiento del otro elemento de bombeo 7b está acoplado a una segunda entrada 2 del elemento epicicloidal 5. El tercer elemento 3 epicicloidal está acoplado a la salida 9 de KERS que está acoplada al tren de potencia de una máquina, o un vehículo, tal como una salida de transmisión, accionamiento final o toma de fuerza de un vehículo o transmisión principal. Otras proporciones, R4 lOd, R5 puede ser adecuadamente incluido. La selección adecuada de los
valores de relación R1, R2, R3, R4 y R5 permite la provisión del rango de relación KERS requerido para adaptarse a la anchura de las velocidades del vehículo volante en cualquier aplicación particular. La figura 2 muestra una transmisión KERS de derivación acoplada de salida separada dividida en potencia que comprende una entrada 8 acoplada a un volante de almacenamiento de energía (no mostrado) , y salida 9 (acoplada a ruedas de carretera de vehículo) , una CVT 6 hidrostática que comprende dos elementos de bombeo 7 que son acoplados hidráulicamente, cada uno preferiblemente con un mecanismo de desplazamiento de fluido variable tal como una placa oscilante variable o mecanismo de eje curvado. La entrada 8 está acoplada (opcionalmente a través de una relación R1 10a) a una primera conexión 1 del juego de engranajes epicicloidal 5. Un elemento de bombeo 7a eje de accionamiento está acoplado a una segunda entrada 2 del epiciclico 5 (opcionalmente a través de una relación R3 10c) . El tercer elemento epicicloidal 3 está acoplado opcionalmente a través de las relaciones R210b y/o R5 a la salida 9 de KERS que está acoplada al tren motriz del vehículo, tal como una salida de transmisión, accionamiento final o toma de fuerza del vehículo o motor principal. La salida CVT está acoplada, opcionalmente a través de la relación R4 lOd y/o R5 lOe, a la salida 9. Se pueden incluir adecuadamente otras proporciones lOa-e para crear la amplitud requerida de las relaciones de KERS para adaptarse al volante requerido y al rango de velocidad del vehículo en cualquier aplicación particular. La figura 3 muestra una instalación de un KERS en el sistema de propulsión de un vehículo, como un autobús. En este ejemplo, el motor 12, la transmisión de accionamiento principal 13, el eje propulsor 15, el accionamiento final 16 y las ruedas 18, están todos conectados en serie. El motor 12 acciona las ruedas 18 a
través de la transmisión 13 y el accionamiento final 16. Todos los elementos pueden estar ubicados según se requiera en el vehículo, pero en el caso de un autobús, el motor 12, la transmisión 13, el árbol propulsor 15 y KERS 11 pueden estar situados en la parte trasera del vehículo detrás de las ruedas traseras 18. Una caja de transferencia 14 transfiere el accionamiento desde la salida de la transmisión 13 a la entrada del KERS 11. En este ejemplo, el KERS 11 está ubicado al costado de la transmisión 13. La figura 4 muestra un sistema de transmisión de un vehículo similar a la figura 3, excepto que la caja de transferencia 14 transfiere el accionamiento desde la entrada del accionamiento final 16 a la entrada del KERS 11 a través de un árbol de transmisión KERS 19 adicional. En este ejemplo, el KERS 11 está nuevamente ubicado al lado de la transmisión 13. La figura 5 muestra un tren motriz similar del vehículo como las figuras 3 y 4, excepto que la caja de transferencia (no etiquetada) transfiere el accionamiento desde la entrada del accionamiento final 16 a la entrada del KERS 11 a través de un árbol de transmisión en ángulo (no etiquetado) . El KERS 11 está nuevamente ubicado al lado de la transmisiónPatent document GB2559203 (A) discloses a kinetic energy recovery system for a vehicle, where energy is stored as rotational kinetic energy in a steering wheel (not illustrated). According to figure 1 an example of a derived KERS transmission coupled to input 11, comprises an input 8 coupled to an energy storage flywheel (not shown), and output 9 (coupled to vehicle road wheels), a Hydrostatic CVT 6 comprising two pumping elements 7 which are hydraulically coupled, preferably each with a variable fluid displacement mechanism such as a variable swash plate or a bent shaft pump arrangement. The input 8 is also coupled (optionally via one or both of the R1 10a and R2 10b ratios) to a first connection 1 of the epicyclic gear set 5. A pumping element 7a drive shaft is coupled to the input side of the transmission bypass 11, while the drive shaft of the other pumping element 7b is coupled to a second input 2 of the epicyclic element 5. The third epicyclic element 3 is coupled to the KERS output 9 which is coupled to the power train of a machine, or a vehicle, such as a transmission output, final drive or power take-off of a vehicle or main transmission. Other ratios, R4 lOd, R5 can be suitably included. The proper selection of Ratio values R1, R2, R3, R4 and R5 allow the provision of the required KERS ratio range to suit the width of the driving vehicle speeds in any particular application. Figure 2 shows a separate power split output coupled bypass KERS transmission comprising input 8 coupled to an energy storage flywheel (not shown), and output 9 (coupled to vehicle road wheels), a CVT 6 hydrostatic comprising two pumping elements 7 which are hydraulically coupled, each preferably with a variable fluid displacement mechanism such as a variable swash plate or bent shaft mechanism. The input 8 is coupled (optionally through a ratio R1 10a) to a first connection 1 of the epicyclic gear set 5. A pumping element 7a drive shaft is coupled to a second input 2 of the epicyclic 5 (optionally through a ratio R3 10c). The third epicyclic element 3 is optionally coupled through the R210b and / or R5 ratios to the KERS output 9 which is coupled to the powertrain of the vehicle, such as a transmission output, final drive or PTO of the vehicle or engine principal. The CVT output is coupled, optionally via the R4 lOd and / or R5 lOe ratio, to the output 9. Other lOa-e ratios can be suitably included to create the required amplitude of the KERS ratios to suit the required flywheel and to the speed range of the vehicle in any particular application. Figure 3 shows an installation of a KERS in the propulsion system of a vehicle, such as a bus. In this example, the motor 12, the main drive transmission 13, the propeller shaft 15, the final drive 16, and the wheels 18 are all connected in series. Engine 12 drives wheels 18 to through transmission 13 and final drive 16. All elements can be located as required on the vehicle, but in the case of a bus, engine 12, transmission 13, propeller shaft 15 and KERS 11 can be located at the rear of the vehicle behind the rear wheels 18. A transfer case 14 transfers the drive from the transmission output 13 to the input of the KERS 11. In this example, the KERS 11 is located on the side of the transmission 13 Figure 4 shows a vehicle transmission system similar to Figure 3, except that transfer case 14 transfers drive from the final drive input 16 to the KERS input 11 through a KERS 19 driveshaft. additional. In this example, the KERS 11 is again located next to the transmission 13. Figure 5 shows a similar powertrain of the vehicle as figures 3 and 4, except that the transfer case (not labeled) transfers the drive from the input from final drive 16 to the input of the KERS 11 through an angled driveshaft (not labeled). The KERS 11 is again located next to the transmission
13. 13.
Como se ha podido notar, las tecnologías industriales para la producción de energía eléctrica a partir de la energía cinética tienen configuraciones complejas; además estas tecnologías están enfocadas a la retroalimentación de una fuente de energía eléctrica que da origen a la energía mecánica, más específicamente, la energía cinética; por lo que en dichas tecnologías no hay un almacenamiento y/o dosificación de la energía eléctrica recuperada de la energía de los cuerpos en movimiento.
Es por ello que, con la finalidad de contrarrestar los inconvenientes antes mencionados, se desarrolló un sistema para la producción de energia eléctrica a partir de energía cinética producida por el movimiento de aparatos y/o máquinas . As has been noted, industrial technologies for the production of electrical energy from kinetic energy have complex configurations; Furthermore, these technologies are focused on the feedback of an electrical energy source that gives rise to mechanical energy, more specifically, kinetic energy; Therefore, in these technologies there is no storage and / or dosage of the electrical energy recovered from the energy of moving bodies. That is why, in order to counteract the aforementioned drawbacks, a system was developed for the production of electrical energy from kinetic energy produced by the movement of devices and / or machines.
Los detalles característicos de la presente invención se ilustran en la siguiente descripción detallada, figuras y ejemplos, que se incluyen de manera enunciativa, más no limitativa, de las realizaciones preferentes de dicha invención. The characteristic details of the present invention are illustrated in the following detailed description, figures and examples, which are included, but not limited to, the preferred embodiments of said invention.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista explosiva convencional de la sección de recopilación de energía cinética, del sistema para la producción de energía eléctrica a partir de energía cinética, de acuerdo con la presente invención. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Figure 1 is a conventional explosive view of the kinetic energy collection section of the system for the production of electrical energy from kinetic energy, according to the present invention.
La figura 2 es una vista en perspectiva convencional de la sección de recopilación de energía, del sistema para la producción de energía eléctrica a partir de energía cinética, en una condición ensamblada. Figure 2 is a conventional perspective view of the energy collection section of the system for the production of electrical energy from kinetic energy, in an assembled condition.
La figura 3 es un corte B-B' de la sección convertidora de energia cinética a energía eléctrica, del sistema en cuestión. Figure 3 is a section B-B 'of the kinetic energy to electrical energy converter section of the system in question.
La figura 4 es una vista superior del sistema para la producción de energía eléctrica a partir de energía cinética, según la presente invención, aplicado a un chasis de un vehículo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Figure 4 is a top view of the system for the production of electrical energy from kinetic energy, according to the present invention, applied to a chassis of a vehicle. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a un sistema para la producción de energía eléctrica a partir de energía cinética; el cual puede ser aplicado en aparatos, máquinas, herramientas, etc. , que generen energía cinética; y que la energía eléctrica producida, sea para autoabastecer su propio consumo de energía eléctrica y/o sea almacenada para ser utilizada en otros aparatos, máquinas, herramientas, etc. que utilicen energía eléctrica, pero que no generen energía cinética. The present invention relates to a system for the production of electrical energy from kinetic energy; which can be applied in devices, machines, tools, etc. , that generate kinetic energy; and that the electrical energy produced is to self-supply its own consumption of electrical energy and / or is stored to be used in other devices, machines, tools, etc. that use electrical energy, but do not generate kinetic energy.
De acuerdo con las figuras antes mencionadas, el sistema para aprovechar la energía cinética de la presente invención, se conforma de: al menos, un aparato transformador (7) de energía cinética a energía eléctrica, tal como un generador; una transmisión continuamente variable (CVT) (A) , conecta al aparato eléctrico transformador de energía (7) con una fuente de energía cinética; la CVT (A) puede estar conformada por una polea conductora (8), una polea conducida (9), una banda o correa metálica (12) une a ambas poleas (8 y 9), y una flecha (4) que la conecta a la fuente de energía cinética, la cual puede ser una rueda (1) en movimiento de un vehículo, o cualquier otro cuerpo en movimiento adaptable a la CVT. De esta manera, la "CVT" (A) aporta la energía cinética al aparato transformador de energía cinética a energía eléctrica (7). La CVT puede estar protegida por una carcaza configurada con una porción (6) donde se aloje la polea conductora (8) y una porción (10) donde se aloje la polea conducida (9); dicha carcaza
debe acoplarse de manera perfecta con el aparato transformador (7); According to the aforementioned figures, the system for taking advantage of the kinetic energy of the present invention is made up of: at least one transformer apparatus (7) from kinetic energy to electrical energy, such as a generator; a continuously variable transmission (CVT) (A) connects the energy transformer electrical apparatus (7) with a source of kinetic energy; The CVT (A) can be made up of a driving pulley (8), a driven pulley (9), a metal band or belt (12) joining both pulleys (8 and 9), and an arrow (4) that connects it to the source of kinetic energy, which can be a moving wheel (1) of a vehicle, or any other moving body adaptable to CVT. In this way, the "CVT" (A) provides the kinetic energy to the transformer apparatus from kinetic energy to electrical energy (7). The CVT can be protected by a casing configured with a portion (6) where the driving pulley (8) is housed and a portion (10) where the driven pulley (9) is housed; said carcass It must be perfectly coupled with the transformer device (7);
una terminal de energía eléctrica (13) se provee en el aparato transformador (7) para transmitir la energía eléctrica generada por dicho aparato (7) a; An electrical power terminal (13) is provided in the transformer apparatus (7) to transmit the electrical energy generated by said apparatus (7) to;
al menos, dos módulos de almacenamiento de energía eléctrica (16 y 17), por ejemplo, pueden ser módulos o conjuntos de baterías, para recibir y almacenar la energía eléctrica proveniente de la terminal eléctrica (13); at least two electrical energy storage modules (16 and 17), for example, can be battery modules or sets, to receive and store the electrical energy coming from the electrical terminal (13);
un aparato regulador de electricidad (14) se provee entre la terminal de energía eléctrica (13) y los módulos de almacenamiento (16 y 17), para regular los altos y bajos voltajes y de esta manera estabilizar e incrementar el voltaje de la energía eléctrica; An electricity regulating device (14) is provided between the electrical energy terminal (13) and the storage modules (16 and 17), to regulate the high and low voltages and in this way stabilize and increase the voltage of the electrical energy ;
un primer dispositivo selector (15) se provee entre el aparato regulador de electricidad (14) y los dos módulos de almacenamiento de energía eléctrica (16 y 17), para elegir cual de los dos módulos de almacenamiento (16 y 17) se debe cargar; A first selector device (15) is provided between the electricity regulating device (14) and the two electrical energy storage modules (16 and 17), to choose which of the two storage modules (16 and 17) should be loaded ;
un segundo dispositivo selector (18) se conecta con los dos módulos de almacenamiento (16 y 17) para detectar cuáles de los dos módulos de almacenamiento (16 y 17) tiene la suficiente carga para su uso; a second selector device (18) connects with the two storage modules (16 and 17) to detect which of the two storage modules (16 and 17) has enough charge for use;
un aparato convertidor de -energía eléctrica (19) directa (DC) o alterna (AC) se provee para convertir la energía eléctrica que proviene de los módulos de almacenamiento (16 y 17), en energía directa (DC) o energía alterna (AC) ; y A direct (DC) or alternating (AC) electrical energy converter device (19) is provided to convert the electrical energy that comes from the storage modules (16 and 17), into direct energy (DC) or alternating energy (AC ); and
un aparato dosificador de energía eléctrica (20) , dosifica la energía proveniente del convertidor de energía eléctrica directa (DC) o alterna (AC) (19), según la cantidad de energía eléctrica que se requiera;
por ejemplo, si se utiliza en motores eléctricos del tipo "Manzanita Micro Zilla 2k, la energía eléctrica se amplifica de 12v a 400v, ó 200A a 1500A. Este aparato dosificador puede ser un aparato dosificador de energía eléctrica directa o alterna, según el origen de la energía eléctrica, si ésta proviene de un aparato dosificador de energía directa o alterna. an electrical energy metering device (20), doses the energy from the direct (DC) or alternating (AC) electrical energy converter (19), according to the amount of electrical energy required; For example, if it is used in electric motors of the "Manzanita Micro Zilla 2k" type, the electrical energy is amplified from 12v to 400v, or 200A to 1500A. This dosing device can be a direct or alternating electric energy dosing device, depending on the origin of electrical energy, if it comes from a direct or alternating energy metering device.
Por lo tanto, es evidente que este sistema para la producción de energía eléctrica a partir de energía cinética, se puede conectar a cualquier fuente de energía cinética, como por ejemplo en los ejes giratorios de los neumáticos (1) de cualquier móvil, como los vehículos (ver figura 4); y conectarse a un objetivo donde se vaya utilizar la energía eléctrica producida . Un ejemplo de este objetivo, puede ser un motor de energía eléctrica (21) , ya sea alterna o directa; o cualquier otro aparato y/o máquina que funcione con energía eléctrica. Therefore, it is evident that this system for the production of electrical energy from kinetic energy can be connected to any source of kinetic energy, such as the rotating axes of the tires (1) of any mobile, such as the vehicles (see figure 4); and connect to a target where the electrical energy produced will be used. An example of this objective can be an electric power motor (21), either alternating or direct; or any other appliance and / or machine that works with electricity.
LITERATURA CITADA LITERATURE CITED
Gustavo Anaya Estrada y Ximena Juárez Angeles, S/F. Utilización de fuerza mecánica para generar electricidad.Gustavo Anaya Estrada and Ximena Juárez Angeles, S / F. Use of mechanical force to generate electricity.
Universidad del Estado de Hidalgo. https : //www. uaeh. edu.mx/scige/boletin/atotonilco/n7/pl .htmHidalgo State University. https: // www. uaeh. edu.mx/scige/boletin/atotonilco/n7/pl .htm
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