ITFI20100080A1 - ENERGY RECOVERY SYSTEM. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un sistema per il recupero dell’energia, particolarmente adatto per essere applicato in dispositivi di movimentazione di carichi quali, ad esempio, ascensori, montacarichi e simili od anche dispositivi di sollevamento come le gru. The present invention relates to an energy recovery system, particularly suitable for being applied in devices for handling loads such as, for example, lifts, hoists and the like or also lifting devices such as cranes.

In dispositivi quali ascensori e montacarichi à ̈ solitamente prevista una cabina o un vano destinati al trasporto di un carico, un contrappeso collegato alla cabina o al vano per il tramite di un cavo che passa attorno ad una puleggia, ed un motore che à ̈ cinematicamente collegato alla puleggia per movimentarla in rotazione. In pratica, per limitare il consumo di energia da parte del motore, quest’ultimo viene fatto lavorare in una condizione nella quale il lavoro necessario (non tenendo conto delle varie perdite dovute alle trasformazioni del moto, ad attrito, ecc) non corrisponde all’intero peso della cabina e del suo contenuto, ma alla differenza tra il valore del peso della cabina e del relativo contrappeso. Nel caso in cui il valore del peso della cabina e del suo contenuto sia maggiore del valore del contrappeso, il motore consumerà più energia nella movimentazione di salita (della cabina). Con le stesse condizioni di carico, nella corrispondente corsa di discesa il lavoro del motore risulta sostanzialmente sostituito dalla forza peso esercitata dalla cabina. In devices such as lifts and hoists there is usually a cabin or a compartment intended for the transport of a load, a counterweight connected to the cabin or compartment by means of a cable that passes around a pulley, and a motor that is kinematically connected to the pulley to move it in rotation. In practice, to limit the consumption of energy by the motor, the latter is made to work in a condition in which the necessary work (not taking into account the various losses due to the transformations of motion, friction, etc.) does not correspond to the € ™ full weight of the cabin and its contents, but to the difference between the weight of the cabin and its counterweight. In the event that the weight of the cabin and its contents is greater than the value of the counterweight, the engine will consume more energy in the upward movement (of the cabin). With the same load conditions, in the corresponding descent stroke the work of the engine is substantially replaced by the weight force exerted by the cabin.

Al contrario, ovvero quando il valore del peso della cabina e del suo contenuto à ̈ minore del valore del contrappeso, il motore consumerà più energia nella movimentazione di discesa. Con queste condizioni di carico, il lavoro del motore risulterà sostanzialmente sostituito dalla forza peso esercitata dal contrappeso nella corsa di salita della cabina. On the contrary, that is, when the weight of the cabin and its contents is less than the value of the counterweight, the engine will consume more energy in the lowering movement. With these load conditions, the work of the engine will be substantially replaced by the weight force exerted by the counterweight in the upstroke of the cabin.

Lo scopo della presente invenzione à ̈ quello di recuperare energia, in particolare quando le condizioni operative del motore sono vantaggiose rispetto alla richiesta di energia: in pratica, con riferimento a dispositivi di sollevamento quali ascensori e montacarichi con contrappeso, nelle corse di salita della cabina quando il valore del peso di quest’ultima (comprensivo del suo carico) à ̈ minore del valore del contrappeso e nelle corse di discesa della cabina quanto il valore del peso di quest’ultima (comprensivo del suo carico) à ̈ maggiore del valore del contrappeso. Analogamente, nel caso di dispositivi di sollevamento senza contrappeso, si recupera energia grazie alla gravità agente sul carico nelle fasi di discesa. The purpose of the present invention is to recover energy, in particular when the operating conditions of the engine are advantageous with respect to the energy demand: in practice, with reference to lifting devices such as lifts and hoists with counterweight, in the lift travels of the cabin when the value of the weight of the latter (including its load) is less than the value of the counterweight and in the descent travels of the cabin as the value of the weight of the latter (including its load) is greater than the value of the counterweight. Similarly, in the case of lifting devices without counterweight, energy is recovered thanks to the gravity acting on the load during the descent phases.

A questi ed altri risultati si à ̈ pervenuti in conformità dell’invenzione adottando l’idea di realizzare un sistema avente le caratteristiche descritte nella rivendicazione 1. Altre caratteristiche sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti. These and other results have been achieved in accordance with the invention by adopting the idea of realizing a system having the characteristics described in claim 1. Other characteristics are the subject of the dependent claims.

Tra i vantaggi della presente invenzione vi sono quelli in seguito descritti: Among the advantages of the present invention there are those described below:

<—>il recupero dell’energia à ̈ eseguito con un rendimento relativamente elevato, grazie all’impiego di apparecchiature espressamente dedicate allo scopo a cui sono destinate; <â € ”> energy recovery is performed with a relatively high efficiency, thanks to the use of equipment expressly dedicated to the purpose for which they are intended;

<—>il sistema può essere facilmente applicato in dispositivi elevatori di nuova costruzione, ma può essere altrettanto facilmente impiegato anche per la riqualificazione di dispositivi già esistenti (“retrofit†), inclusi dispositivi di sollevamento quali gru e simili; <â € ”> the system can be easily applied in newly built lifting devices, but it can also be used just as easily for the requalification of existing devices (â € œretroofitâ €), including lifting devices such as cranes and the like;

<—>il sistema ha un costo aggiuntivo piuttosto contenuto rispetto ai sistemi tradizionali ed il suo costo si ammortizza rapidamente con l’impiego dello stesso sistema in termini di risparmio energetico; <â € ”> the system has a rather low additional cost compared to traditional systems and its cost is amortized quickly with the use of the same system in terms of energy savings;

<—>la richiesta di una minore energia da parte del dispositivo elevatore determina dei vantaggi dal punto di vista dei consumi, del risparmio energetico generale, con conseguenze positive sull’ambiente; <â € ”> the request for less energy by the elevator device determines advantages from the point of view of consumption and general energy savings, with positive consequences on the environment;

<—>la sua struttura à ̈ robusta e consente di mantenere le sue caratteristiche peculiari inalterate nel tempo, anche dopo un uso estremamente prolungato. <â € ”> its structure is sturdy and allows it to maintain its peculiar characteristics unaltered over time, even after extremely prolonged use.

Questi ed ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione saranno più e meglio compresi da ogni tecnico del ramo dalla descrizione che segue e con l’aiuto degli annessi disegni, dati quale esemplificazione pratica del trovato, ma da non considerarsi in senso limitativo, nei quali le Figg. 1 e 2 sono schemi relativi a possibili esempi di realizzazione di un sistema in conformità dell’invenzione, e la Fig.3 rappresenta una schematica vista in sezione diametrale di un dispositivo in conformità della presente invenzione. These and further advantages and characteristics of the present invention will be better understood by every person skilled in the art from the following description and with the help of the attached drawings, given as a practical example of the invention, but not to be considered in a limiting sense, in which Figs. 1 and 2 are diagrams relating to possible examples of embodiment of a system in accordance with the invention, and Fig.3 represents a schematic cross-sectional view of a device in accordance with the present invention.

Con riferimento alle figure 1 e 2 dei disegni allegati, un sistema per il recupero dell’energia in conformità dell’invenzione à ̈ utilizzabile in abbinamento ad un dispositivo elevatore, rappresentato schematicamente da un ascensore nei disegni. With reference to figures 1 and 2 of the attached drawings, an energy recovery system in accordance with the invention can be used in combination with an elevator device, schematically represented by an elevator in the drawings.

Il dispositivo sollevatore comprende una cabina (2) destinata al contenimento del carico da movimentare verticalmente. The lifting device comprises a cabin (2) intended for containing the load to be moved vertically.

La cabina (2) à ̈ collegata, tramite un cavo (3) che passa attorno ad una puleggia (5), ad un contrappeso (4). In modo di per sé noto, il sollevamento della cabina (2) corrisponde all’abbassamento del contrappeso (4) e viceversa. The cabin (2) is connected, by means of a cable (3) which passes around a pulley (5), to a counterweight (4). In a per se known manner, the lifting of the cabin (2) corresponds to the lowering of the counterweight (4) and vice versa.

Nella sua movimentazione bi-direzionale verticale la cabina (2) à ̈ guidata lungo binari verticali, non illustrati; analogamente, altri particolari non strettamente legati all’invenzione non sono illustrati nei disegni e/o menzionati nella presente descrizione. In its bi-directional vertical movement, the cabin (2) is guided along vertical tracks, not shown; similarly, other details not strictly related to the invention are not illustrated in the drawings and / or mentioned in the present description.

Sulla puleggia (5) à ̈ agente un motore (M) il quale fa girare l’albero della puleggia (5) in un senso o nell’altro in funzione della movimentazione in discesa o in salita della cabina (2). A motor (M) acts on the pulley (5) which makes the pulley shaft (5) rotate in one direction or the other according to the upward or downward movement of the cabin (2).

Il motore (M) conduce un relativo albero (6m), sul quale à ̈ montato il rotore di un generatore (G) atto a trasformare in energia elettrica il moto rotatorio ricevuto tramite l’albero (6m); in uscita, il generatore (G) à ̈ collegato ad una batteria di accumulatori (B). In pratica, il motore (M) ed il generatore (G) hanno l’albero (6m) in comune. Il generatore (G) à ̈ attivato o disattivato intervenendo in automatico sui relativi circuiti di eccitazione (schematicamente indicati dal riferimento “E†nelle figure degli annessi disegni), come ulteriormente descritto nel seguito, così che il generatore (G) sia attivato solo quando occorre immagazzinare l’energia derivante dal lavoro “positivo†dovuto alla forza di gravità. In pratica, il generatore (G) à ̈ attivato solo quando il motore (M) non assorbe energia. The motor (M) drives a relative shaft (6m), on which the rotor of a generator (G) is mounted, capable of transforming the rotary motion received through the shaft (6m) into electrical energy; at the output, the generator (G) is connected to an accumulator battery (B). In practice, the motor (M) and the generator (G) have the shaft (6m) in common. The generator (G) is activated or deactivated by automatically intervening on the relative excitation circuits (schematically indicated by the reference â € œEâ € in the figures of the attached drawings), as further described below, so that the generator (G) is activated only when it is necessary to store the energy deriving from the â € œpositiveâ € work due to the force of gravity. In practice, the generator (G) is activated only when the motor (M) is not absorbing energy.

E’ previsto un invertitore di polarità (IP) di tipo elettronico o meccanico, associato al generatore (G) per consentire comunque la carica delle batterie, indipendentemente dal senso di rotazione dell’albero (6g). An electronic or mechanical polarity inverter (IP) is provided, associated with the generator (G) to allow the batteries to be charged, regardless of the direction of rotation of the shaft (6g).

In fase di funzionamento del sistema sopra descritto, possono essere ipotizzate le seguenti configurazioni: During the operation of the system described above, the following configurations can be assumed:

a. peso della cabina (2) (e del carico portato) inferiore al peso del contrappeso (4); to. weight of the cabin (2) (and of the load carried) lower than the weight of the counterweight (4);

b. peso della cabina (2) (e del carico portato) superiore al peso del contrappeso (4); b. weight of the cabin (2) (and of the load carried) higher than the weight of the counterweight (4);

c. peso della cabina (2) (e del carico portato) uguale al peso del contrappeso (4). c. weight of the cabin (2) (and of the load carried) equal to the weight of the counterweight (4).

Nel caso a (peso della cabina<<>peso contrappeso), quando la cabina viene mossa in salita, il motore (M) non richiede energia poiché la spinta verso l’alto della cabina (2) viene determinata dalla forza di gravità agente sul contrappeso (4). In questo caso, il generatore (G) à ̈ attivato, consentendo la trasformazione dell’energia meccanica dell’albero in energia elettrica, immagazzinata nella batteria (B), per essere utilizzata come si desidera. Al contrario, quando la cabina viene movimentata verso il basso (discesa), il motore (M) deve fornire energia per superare la forza peso del contrappeso (4) che, come detto, ha un valore maggiore rispetto alla cabina (2). In questo caso, il generatore (G) à ̈ disattivato. In case a (car weight <<> counterweight), when the car is moved uphill, the motor (M) does not require energy since the upward thrust of the car (2) is determined by the force of gravity acting on the counterweight (4). In this case, the generator (G) is activated, allowing the transformation of the mechanical energy of the shaft into electrical energy, stored in the battery (B), to be used as desired. On the contrary, when the car is moved downwards (descent), the motor (M) must provide energy to overcome the weight force of the counterweight (4) which, as mentioned, has a higher value than the car (2). In this case, the generator (G) is deactivated.

Nel caso b (peso della cabina<>>peso contrappeso), quando la cabina viene mossa in discesa, il motore (M) non richiede energia poiché la discesa della cabina (2) à ̈ determinata dalla forza di gravità agente sulla stessa cabina (2) (che ha peso maggiore rispetto al contrappeso (4)). In questo caso, il generatore (G) à ̈ attivato, consentendo la trasformazione dell’energia meccanica dell’albero in energia elettrica, con immagazzinamento nella batteria (B). Al contrario, quando la cabina viene movimentata verso l’alto (salita), il motore (M) deve fornire energia per superare la forza peso della cabina (2) e del suo contenuto. In questo caso, il generatore (G) à ̈ disattivato. In case b (weight of the car <>> weight of the counterweight), when the car is moved downwards, the motor (M) does not require energy since the descent of the car (2) is determined by the force of gravity acting on the same car (2) (which has greater weight than the counterweight (4)). In this case, the generator (G) is activated, allowing the transformation of the mechanical energy of the shaft into electrical energy, with storage in the battery (B). On the contrary, when the car is moved upwards (up), the motor (M) must supply energy to overcome the weight force of the car (2) and its contents. In this case, the generator (G) is deactivated.

Nel caso c, il motore (M) ha una richiesta di energia molto contenuta per superare le resistenze offerte dai vari attriti. Non si ha comunque il summenzionato “lavoro positivo†. In case c, the motor (M) has a very low energy demand to overcome the resistances offered by the various frictions. However, the aforementioned â € œpositive workâ € does not occur.

Ad esempio, per determinare se attivare o meno il generatore (G), si può provvedere al rilevamento dell’intensità della corrente assorbita dal motore (M) e confrontarla con un valore di soglia prestabilito, determinando l’attivazione solo se la corrente assorbita dal motore (M) à ̈ minore del valore di soglia prestabilito. Contestualmente, si può rilevare, ovvero controllare, il senso di rotazione dell’albero (6m). For example, to determine whether or not to activate the generator (G), it is possible to measure the intensity of the current absorbed by the motor (M) and compare it with a predetermined threshold value, determining the activation only if the current absorbed by the motor (M) is less than the preset threshold value. At the same time, the direction of rotation of the shaft (6m) can be detected or checked.

Sono evidenti i vantaggi derivanti dall’utilizzazione di apparecchiature “dedicate†; in pratica, il motore (M) viene utilizzato per trasformare energia elettrica in energia meccanica ponendo in rotazione l’albero della puleggia (5) ed il generatore (G) viene utilizzato per trasformare l’energia meccanica della rotazione dell’albero in energia elettrica da accumulare nella batteria (BA). In tal modo, la funzione di organo motore à ̈ svolta dal motore (M) che non svolge anche funzione di generatore e, pertanto, il motore ed il generatore possono essere scelti ognuno con le caratteristiche più idonee (anche in termini di prestazioni e di rendimento) in relazione alla funzione da svolgere, per cui il rendimento complessivo del sistema à ̈ maggiore di quello che si realizza nei sistemi dove lo stesso motore à ̈ utilizzato anche come generatore. Nel caso di dispositivi di sollevamento senza contrappeso, l’attivazione del generatore viene realizzato unicamente nelle fasi di discesa del carico. The advantages deriving from the use of â € œdedicatedâ € equipment are evident; in practice, the motor (M) is used to transform electrical energy into mechanical energy by turning the pulley shaft (5) and the generator (G) is used to transform the mechanical energy of the shaft rotation in electrical energy to be stored in the battery (BA). In this way, the engine function is performed by the engine (M) which does not also perform the function of generator and, therefore, the engine and the generator can be chosen each with the most suitable characteristics (also in terms of performance and efficiency) in relation to the function to be performed, so that the overall efficiency of the system is greater than that achieved in systems where the same motor is also used as a generator. In the case of lifting devices without counterweight, the activation of the generator is carried out only in the phases of descent of the load.

Dalla descrizione che precede si evince, inoltre, che, grazie alla presenza del dispositivo di attivazione/disattivazione del generatore (G), quest’ultimo non agisce da freno. In altri termini, il generatore (G) svolge la propria funzione senza influire negativamente sulle prestazioni e sul rendimento del motore (M). From the above description it is also clear that, thanks to the presence of the generator activation / deactivation device (G), the latter does not act as a brake. In other words, the generator (G) performs its function without negatively affecting the performance and efficiency of the engine (M).

Con riferimento allo schema di Fig.2, i riferimenti “FP†ed “FC†indicano le funi del contrappeso e rispettivamente della cabina, mentre il riferimento “FR†indica un freno elettromagnetico applicato sull’albero della macchina e utilizzabile per frenare i carichi quando richiesto. With reference to the diagram in Fig.2, the references â € œFPâ € and â € œFCâ € indicate the ropes of the counterweight and respectively of the cabin, while the reference â € œFRâ € indicates an electromagnetic brake applied on the shaft of the machine and usable to brake loads when required.

L’insieme costituito dal motore (M) e dal generatore (G) con l’albero comune (6m) à ̈ contenuto in una struttura di contenimento scatolare (SC) che semplifica le operazioni di installazione e di manutenzione del sistema, contenendo sia l’unità motrice (M) che il generatore (G). The assembly consisting of the motor (M) and the generator (G) with the common shaft (6m) is contained in a box-like containment structure (SC) which simplifies the installation and maintenance of the system, containing both the drive unit (M) and the generator (G).

Nello schema di Fig.3, con “SM†ed “SG†sono indicati rispettivamente lo statore del motore (M) e quello del generatore (G), mentre i riferimenti “RM†ed “RG†contraddistinguono rispettivamente il rotore del motore (M) ed il rotore del generatore (G). In the diagram of Fig. 3, with â € œSMâ € and â € œSGâ € the stator of the motor (M) and that of the generator (G) are indicated respectively, while the references â € œRMâ € and â € œRGâ € respectively distinguish the motor rotor (M) and generator rotor (G).

I particolari di esecuzione possono comunque variare in maniera equivalente nella forma, dimensioni, disposizione degli elementi, natura dei materiali impiegati, senza peraltro uscire dall’ambito dell’idea di soluzione adottata e perciò restando nei limiti della tutela accordata dal presente brevetto. The details of execution may however vary in an equivalent manner in the shape, size, arrangement of the elements, nature of the materials used, without however departing from the scope of the idea of the solution adopted and therefore remaining within the limits of the protection granted by this patent.

Claims (5)

RIVENDICAZIONI 1 Sistema per il recupero dell’energia in dispositivi di movimentazione di carichi nei quali un carico (2) à ̈ movimentato verticalmente mediante un organo motore (M) che, in relazione al suo stato operativo, assorbe energia elettrica in quantità maggiore o minore di un valore prestabilito, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di rilevazione dell’energia istantaneamente assorbita dal detto organo motore (M), un generatore di energia elettrica (G) atto a trasformare in energia elettrica il moto di rotazione di un albero (6m) presentato da detto motore (M) e dal fatto che i detti mezzi di rilevazione comandano l’attivazione del detto un generatore (G) quando l’assorbimento di energia da parte di detto motore (M) à ̈ minore di un valore di soglia prestabilito e comandano la disattivazione del detto generatore (G) quando l’assorbimento di energia da parte di detto motore (M) à ̈ maggiore del detto valore di soglia prestabilito, il sistema essendo ulteriormente caratterizzato dal fatto che il rotore del motore (M) e del generatore (G) sono montati sullo stesso albero (6m). CLAIMS 1 System for energy recovery in load handling devices in which a load (2) is moved vertically by means of a motor (M) which, in relation to its operating status, absorbs electricity in greater or lesser quantities of a predetermined value, characterized by the fact that it includes means for detecting the energy instantly absorbed by the said motor (M), an electrical energy generator (G) capable of transforming the rotation motion of a shaft (6m) into electrical energy ) presented by said motor (M) and by the fact that said detection means command the activation of said generator (G) when the energy absorption by said motor (M) is less than a value of predetermined threshold and command the deactivation of said generator (G) when the absorption of energy by said motor (M) is greater than said predetermined threshold value, the system being further characterized due to the fact that the rotor of the motor (M) and of the generator (G) are mounted on the same shaft (6m). 2 Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto carico (2) à ̈ appeso ad una prima estremità di un cavo (3) associato nell’estremità opposta ad un relativo contrappeso (4), e viene movimentato verticalmente mediante il detto motore (M) che agisce su una puleggia (5) o altro organo di movimentazione del cavo (3). 2 System according to claim 1, characterized by the fact that said load (2) is hung from a first end of a cable (3) associated at the opposite end to a relative counterweight (4), and is moved vertically by means of the said motor (M) which acts on a pulley (5) or other element for moving the cable (3). 3 Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende un invertitore di polarità (TP) collegato a detto generatore (G). 3 System according to claim 1, characterized in that it comprises a polarity inverter (TP) connected to said generator (G). 4 Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una batteria di accumulatori (BA) collegata all’uscita di detto un generatore (G). 4 System according to claim 1, characterized in that it comprises an accumulator battery (BA) connected to the output of said generator (G). 5 Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di rilevazione sono preposti al rilevamento della corrente assorbita dal motore (M).5 System according to one or more of the preceding claims characterized in that said detection means are designed to detect the current absorbed by the motor (M).