ITFI20100080A1 - Sistema per il recupero dell'energia. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

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.

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.

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.

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.

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.

Tra i vantaggi della presente invenzione vi sono quelli in seguito descritti:

<—>il recupero dell’energia à ̈ eseguito con un rendimento relativamente elevato, grazie all’impiego di apparecchiature espressamente dedicate allo scopo a cui sono destinate;

<—>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;

<—>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;

<—>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;

<—>la sua struttura à ̈ robusta e consente di mantenere le sue caratteristiche peculiari inalterate nel tempo, anche dopo un uso estremamente prolungato.

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.

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.

Il dispositivo sollevatore comprende una cabina (2) destinata al contenimento del carico da movimentare verticalmente.

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.

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.

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).

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.

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).

In fase di funzionamento del sistema sopra descritto, possono essere ipotizzate le seguenti configurazioni:

a. peso della cabina (2) (e del carico portato) inferiore al peso del contrappeso (4);

b. peso della cabina (2) (e del carico portato) superiore al peso del contrappeso (4);

c. peso della cabina (2) (e del carico portato) uguale al peso del contrappeso (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.

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.

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†.

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).

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.

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).

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.

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).

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).

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.

Claims (5)

1. 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).
2. 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).
3. 3 Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende un invertitore di polarità (TP) collegato a detto generatore (G).
4. 4 Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una batteria di accumulatori (BA) collegata all’uscita di detto un generatore (G).
5. 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).