ITVR980025A1

ITVR980025A1 - PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR THE EXPLOITATION OF GRAVITATIONAL ENERGY

Info

Publication number: ITVR980025A1
Application number: IT98VR000025A
Authority: IT
Inventors: Cesare Alvisi
Original assignee: Cesare Alvisi
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1999-10-03
Also published as: IT1299656B1

Description

PROCEDIMENTO ED APPARECCHIATURA PER LO SFRUTTAMENTO DELL’ENERGIA GRAVITAZIONALE PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR THE EXPLOITATION OF GRAVITATIONAL ENERGY

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un procedimento ed un’apparecchiatura per lo sfruttamento dell’energia gravitazionale. The present invention relates to a process and equipment for the exploitation of gravitational energy.

E’ già stato proposto un sistema formato da due contenitori chiusi intercomunicanti montati alle estremità di un’asta avente la propria mezzeria imperniata attorno ad un perno orizzontale, uno dei vasi essendo posizionato in una zona nella quale riceve calore e l’altro in una zona dove può disperdere calore. Un fluido di lavoro entro il vaso nella zona dove riceve calore evapora trasferendosi e condensandosi nell’altro vaso, finché il peso del fluido condensato trasferitosi nell’altro vaso non fa ruotare l’asta capovolgendo la situazione. La rotazione dell’asta, peraltro, presto interrompe, in quanto l’intero sistema si mette in oscillazione < si ferma in una posizione di equilibrio. Un’applicaziont ingegnosa e migliorativa di tale sistema è consistita nello sfruttare il calore dei pozzi artesiani per avere un sistema permanentemente oscillante attorno ad un fulcro orizzontale, utile per esempio per sollevare l’acqua dai pozzi in condizioni ambientali dalle risorse molto scarse. Gli inconvenienti principali di un tale sistema sono peraltro costituiti dall'ingombro esorbitante e dalla lentezza dei movimenti di rotazione. A system has already been proposed consisting of two closed intercommunicating containers mounted at the ends of a rod having its centerline pivoted around a horizontal pin, one of the vessels being positioned in an area in which it receives heat and the other in an area where it can dissipate heat. A working fluid within the vessel in the area where it receives heat evaporates, transferring and condensing in the other vessel, until the weight of the condensed fluid transferred to the other vessel causes the rod to rotate, reversing the situation. The rotation of the rod, however, soon stops, as the whole system starts to oscillate <stops in a position of equilibrium. An ingenious and improving application of this system consisted in exploiting the heat of artesian wells to have a system permanently oscillating around a horizontal fulcrum, useful for example for raising water from wells in environmental conditions with very scarce resources. The main drawbacks of such a system are, moreover, constituted by the exorbitant bulk and the slowness of the rotational movements.

Scopo precipuo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un procedimento ed un’apparecchiatura per lo sfruttamento della forza di gravità terrestre in grado di ottenere una coppia utile da poter sfruttare come presa di moto. The main purpose of the present invention is to provide a process and an apparatus for exploiting the force of earth's gravity capable of obtaining a useful torque that can be exploited as a power take-off.

Secondo un primo aspetto della presente invenzione si fornisce un procedimento per lo sfruttamento della forza di gravità, il quale comprende: According to a first aspect of the present invention, a method for exploiting the force of gravity is provided, which comprises:

- il collegare mediante un mezzo flessibile di collegamento almeno una coppia due contenitori di un mezzo fluido di lavoro, chiusi ed intercomunicanti tramite un condotto flessibile ed - connecting by means of a flexible connection means at least one pair of two containers of a working fluid medium, closed and intercommunicating by means of a flexible conduit and

il rinviare detti mezzi flessbili tramite almeno una puleggia ad asse sostanzialmente orizzontale, cosicché ciascun contenitore della o di ciascuna coppia di contenitori risulta: alternatamente spostabile tra una posizione inferiore, nella quale esso assorbe calore per far evaporare e trasferire il mezzo fluido di lavoro in esso contenuto nell’altro contenitore della coppia, ed una posizione superiore nella quale esso disperde calore per favorire la condensazione del mezzo di lavoro in arrivo dall’altro contenitore della o della rispettiva coppia. transmitting said flexible means through at least one pulley with a substantially horizontal axis, so that each container of or of each pair of containers is: alternately movable between a lower position, in which it absorbs heat to evaporate and transfer the working fluid medium therein contained in the other container of the pair, and an upper position in which it disperses heat to favor the condensation of the working medium arriving from the other container of the respective pair.

Secondo un altro aspetto della presente invenzione si fornisce un’ apparecchiatura per lo sfruttamento della forza di gravità terrestre, la quale comprende almeno una coppia di contenitori chiusi ed intercomunicanti, un mezzo fluido di lavoro atto a trasferirsi tra un contenitore e l’altro nella od in ciascuna coppia di contenitori e si caratterizza per il fatto che i contenitori della o di ciascuna coppia di contenitori sono tra loro vincolati da un mezzo flessibile e dal fatto di comprendere una ruota o puleggia di rinvio ad asse sostanzialmente orizzontale per il o ciascun mezzo flessibile di vincolo per la o ciascuna coppia di contenitori, cosicché ciascun contenitore della o di ciascuna coppia di contenitori risulta alternatamente spostabile tra una posizione inferiore, nella quale esso assorbe calore per far evaporare e trasferire il mezzo fluido di lavoro in esso contenuto nell’altro contenitore della o della rispettiva coppia, ed una posizione superiore nella quale esso disierete: calore per favorire la condensazione del mezzo di lavoro in arrivo dall’altro contenitore della o della rispettiva coppia. According to another aspect of the present invention, an apparatus is provided for the exploitation of the earth's force of gravity, which comprises at least a pair of closed and intercommunicating containers, a fluid working means suitable for transferring between one container and another in the od in each pair of containers and is characterized by the fact that the containers of the or of each pair of containers are mutually constrained by a flexible means and by the fact that they comprise a return wheel or pulley with a substantially horizontal axis for the or each flexible means constraint for the or each pair of containers, so that each container of the or each pair of containers is alternately movable between a lower position, in which it absorbs heat to evaporate and transfer the working fluid medium contained therein into the other container of the respective pair or pairs, and a higher position in which it desires te: heat to favor the condensation of the working medium arriving from the other container of the respective couple.

Ulteriori aspetti e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di realizzazione attualmente preferiti, dati a solo titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento agli uniti disegni, nei quali: Further aspects and advantages of the present invention will become clearer from the following detailed description of some of its currently preferred embodiments, given only by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings, in which:

la Figura 1 è una vista schematica in alzato laterale di un’apparecchiatura secondo la presente invenzione con una sola coppia di contenitori; Figure 1 is a schematic side elevation view of an apparatus according to the present invention with a single pair of containers;

la Figura 2 è una vista simile a quella di Fig. 1, ma con una puleggia di rinvio superiore ed una inferiore; Figure 2 is a view similar to that of Figure 1, but with an upper and a lower return pulley;

la Figura 3 illustra una vista schematica idealizzata di un’apparecchiatura secondo la presente invenzione a quattro coppie di contenitori rinviate ognuna da due pulegge, le pulegge di rinvio superiore e quelle inferiori essendo calettate su un rispettivo albero comune dotato di volano; Figure 3 illustrates an idealized schematic view of an apparatus according to the present invention with four pairs of containers each returned by two pulleys, the upper and lower transmission pulleys being keyed on a respective common shaft equipped with a flywheel;

la Figura 4 mostra schematicamente un’apparecchiatura secondo il trovato inserita in una pompa di calore; e Figure 4 schematically shows an apparatus according to the invention inserted in a heat pump; And

la Figura 5 è una vista schematica in sezione ed in scala ridotta presa lungo la traccia V-V di Fig. 4. Figure 5 is a schematic view in section and on a reduced scale taken along the trace V-V of Fig. 4.

Negli uniti disegni parti o componenti uguali o simili sona stati contraddistinti con gli stessi numeri di riferimento. In the accompanying drawings identical or similar parts or components have been marked with the same reference numerals.

Con riferimento dapprima alla Figura 1, si noterà fornisce un’apparecchiatura per lo sfruttamento della forza di gravità terrestre, genericamente indicata con 1, sia formata nella sua strutturazione più semplice da una coppia di contenitori 2 e 3 chiusi ed intercomunicanti per mezzo di un condotto flessibile 4. Nel sistema formato dai contenitori 2 e 3 e dal condotto flessibile 4 è contenuto un mezzo fluido di lavoro, ad esempio un liquido bassofondente 5. Referring first to Figure 1, it will be noted that it provides an apparatus for exploiting the force of earth's gravity, generally indicated with 1, which is formed in its simplest structure by a pair of enclosures 2 and 3 closed and intercommunicating by means of a conduit flexible 4. The system formed by the containers 2 and 3 and the flexible duct 4 contains a fluid working medium, for example a low-melting liquid 5.

I contenitori 2 e 3 sono tra loro vincolati da un mezzo flessibile quale una fune, una catena e persino lo stesso tuÌ>o flessibile 4, come si è mostrato in Fig. 3, rinviato da una ruota o puleggia di rinvio 6 ad asse sostanzialmente orizzontale e posta al di sopra di una sorgente di calore 7, quale acqua in un pozzo relativamente profondo. Con questa disposizione ciascun contenitore 3, come illustrato in Fig. 1, risulta alternatamente spostabile tra una posizione inferiore, nella quale esso assorbe calore dalla sorgente 7 per far evaporare e trasferire il mezzo fluido di lavoro 5 in esso contenuto nel contenitore 2 lungo il condotto flessibile 4, ed una posizione superiore, nella quale esso disperde calore nell’atmosfera per favorire la condensazione del mezzo di lavoro 5 in arrivo dal contenitore 3. The containers 2 and 3 are linked together by a flexible means such as a rope, a chain and even the same flexible tube 4, as shown in Fig. 3, driven by a transmission wheel or pulley 6 with a substantially axis horizontal and placed above a heat source 7, such as water in a relatively deep well. With this arrangement each container 3, as illustrated in Fig. 1, is alternately movable between a lower position, in which it absorbs heat from the source 7 to evaporate and transfer the working fluid medium 5 contained therein in the container 2 along the duct flexible 4, and an upper position, in which it disperses heat into the atmosphere to favor the condensation of the working medium 5 arriving from the container 3.

Nel ciclo di lavoro successivo il contenitore 2 si abbassa in rapporto di scambio termico con la sorgente di calore 7, pe? cui il mezzo di lavoro 5 verrà trasferito al contenitore 3, ora in posizione superiore, dove cede calore e così via. In the following work cycle the container 2 is lowered in relation to the heat exchange with the heat source 7, eg? to which the working medium 5 will be transferred to the container 3, now in the upper position, where it transfers heat and so on.

L’esempio di realizzazione di Fig. 2 è del tutto simile a quello di Fig. 1 eccetto che è previsto un mezzo di vincolo 8, ad esempio costituito da una fune, cinghia o catena, per i due contenitori 2 e 3, il quale è rinviato su una puleggia superiore 6 e su una puleggia inferiore 9 ad asse sostanzialmente orizzontale. The embodiment example of Fig. 2 is quite similar to that of Fig. 1 except that a constraint means 8 is provided, for example consisting of a rope, belt or chain, for the two containers 2 and 3, which it is returned to an upper pulley 6 and to a lower pulley 9 with a substantially horizontal axis.

La Figura 3 mostra una batteria di moduli unitari, come quello illustrato in Fig. 2, i quali presentano le proprie pulegge superiori 6 e le proprie pulegge inferiori 9 cinematicamente collegate, ad esempio tramite un dispositivo a scatto libero (non mostrato nei disegni), rispettivamente, ad un albero di trasmissione superiore 10 dotato di volano I l e ad un albero di trasmissione inferiore 12 anch’esso dotato di volano 13. Naturalmente, il mezzo di vincolo 8 per ciascun modulo, oltre a trasmettere il moto agli alberi 11 e 12, serve anche a mantenere in fase l’intera apparecchiatura o sistema formato dai moduli unitari e dai due alberi 10 ed 11. Figure 3 shows a battery of unitary modules, such as the one shown in Fig. 2, which have their upper pulleys 6 and their lower pulleys 9 kinematically connected, for example by means of a free release device (not shown in the drawings), respectively, to an upper transmission shaft 10 equipped with a flywheel 11 and to a lower transmission shaft 12 also equipped with a flywheel 13. Naturally, the constraint means 8 for each module, in addition to transmitting the motion to the shafts 11 and 12 , it also serves to keep in phase the entire equipment or system formed by the unit modules and by the two shafts 10 and 11.

Più in particolare, mentre nel primo modulo esterno, a partire dal lato sinistro guardando la Fig. 3, il rispettivo contenitore 3 si trova nella propria posizione inferiore ed il contenitore 2 nella sua posizione superiore, nell’ultimo modulo si ha la disposizione esattamente opposta, ossia contenitore 3 nella sua posizione superiore e contenitore 2 nella propria posizione inferiore, mentre nei due moduli interni i rispettivi contenitori 2, 3 si trovano in posizioni intermedie sfalsate di un quarto della lunghezza del percorso di salita o discesa. More specifically, while in the first external module, starting from the left side looking at Fig. 3, the respective container 3 is in its lower position and the container 2 in its upper position, in the last module there is the exact opposite arrangement , ie container 3 in its upper position and container 2 in its lower position, while in the two internal modules the respective containers 2, 3 are in intermediate positions offset by a quarter of the length of the ascent or descent path.

I volani 11 e 13 servono a superare meglio i punti morti costituiti dai rinvìi e ruotano nello stesso senso di rotazione. The flywheels 11 and 13 serve to better overcome the dead points constituted by the transmissions and rotate in the same direction of rotation.

Data la presenza della fonte di energia termica, a tutti i fini pratici da considerare inesauribile, le apparecchiature sopra descritte costituiscono un efficace mezzo per lo sfruttamento del gradiente di temperature esistente tra posizione superiore ed inferiore (sorgente di calore 7) dei contenitori 2 e 3 in abbinamento con la forza di gravità. Given the presence of the thermal energy source, for all practical purposes to be considered inexhaustible, the equipment described above is an effective means for exploiting the temperature gradient existing between the upper and lower position (heat source 7) of containers 2 and 3 in conjunction with the force of gravity.

Nel caso dell’esempio di realizzazione illustrato in Fig. 3, la forza di trascinamento in rotazione degli alberi 10 e 12 è funzione della massa impiegata di mezzo fluido 5 moltiplicata per quattro e del dislivello tra posizione superiore ed inferiore. Nel gruppo vi sono quattro contenitori attivi o riceventi fluido di lavoro e quattro contenitori passivi od eroganti fluido. In the case of the example of embodiment illustrated in Fig. 3, the driving force in rotation of the shafts 10 and 12 is a function of the mass used of fluid medium 5 multiplied by four and of the difference in level between the upper and lower position. In the group there are four active or working fluid receiving containers and four passive or fluid dispensing containers.

Volendo, si può aumentare l efficienza del sistema prevedendo percorsi termicamente isolati per ciascun contenitore 2 e 3. If desired, the efficiency of the system can be increased by providing thermally insulated paths for each container 2 and 3.

L’esempio di realizzazione illustrato nelle Figure 4 e 5 è basato sullo sfruttamento di un ‘apparecchiatura come quella illustrata in Fig. 3, nella quale al posto della sorgente di calore 7 si prevede una pompa di calore, ossia sullo sfruttamento del caldo e del freddo che una pompa di calore riesce a separare per adibirlo all’alimentazione energetica del sistema, spendendo pochissimo in termini di rigenerazione. Per influenza degli attriti l’entalpia del sistema tende a crescere, ma grazie alla sottrazione termica da parte dell’ambiente circostante, essa può essere mantenuta costante e quindi mantenere i giri del motore invariati, a parte la fase di avviamento del motore. The embodiment illustrated in Figures 4 and 5 is based on the exploitation of an apparatus such as the one illustrated in Fig. 3, in which a heat pump is provided instead of the heat source 7, i.e. on the exploitation of heat and cold that a heat pump is able to separate to use it for the energy supply of the system, spending very little in terms of regeneration. Due to the influence of friction, the enthalpy of the system tends to grow, but thanks to the thermal subtraction from the surrounding environment, it can be kept constant and therefore keep the engine revolutions unchanged, apart from the engine starting phase.

Più in particolare, in un involucro od alloggiamento scatolare 15 è alloggiato un sistema a quattro o più moduli, come quello illustrato in Fig. 3, dove i contenitori 2 e 3 sono previsti scorrevoli entro condotti di guida 16 a guisa di pistoni e lo spazio interno all’involucro è suddiviso in due scompartì: uno superiore 17 ed uno inferiore 18, da due setti 19 e 20 disposti lateralmente al sistema a quattro moduli e, da una parte da un gruppo evaporatore 21 e, dall’altra, da un gruppo condensatore 22. I gruppi evaporatore 21 e condensatore 22 fanno parte di una pompa di calore che comprende anche un compressore 23, il quale è azionato da motore elettrico (non mostramo nel disegno) alimentato da corrente proveniente da un quadro di controllo della tensione 24 a sua volta alimentato da due generatori elettrici 25 e 26 comandati dagli alberi , rispettivamente, 10 ed 11. Accanto all’evaporatore 21 ed al condensatore 22 è previsto un ventilatore, rispettivamente, 27 e 28. More specifically, a system with four or more modules is housed in a box-like casing or housing 15, such as the one illustrated in Fig. inside the casing it is divided into two compartments: one upper 17 and one lower 18, by two partitions 19 and 20 arranged laterally to the four-module system and, on one side by an evaporator unit 21 and, on the other, by a group condenser 22. The evaporator 21 and condenser 22 units are part of a heat pump which also includes a compressor 23, which is driven by an electric motor (not shown in the drawing) powered by current from a voltage control panel 24 a in turn powered by two electric generators 25 and 26 controlled by the shafts 10 and 11 respectively. Next to the evaporator 21 and the condenser 22 there is a fan 27 and 28 respectively.

Si noterà come un flusso d’aria circolante nello scomparto superiore 17 dopo aver attraversato l’evaporatore 21 sia costituito da aria relativamente fredda, che spostandosi lungo lo scomparto 17 lambisce i contenitori passivi e si porta a ridosso del condensatore, dove viene aspirata dal ventilatore 28. Attraversando il condensatore 22 l’aria si riscalda per cui entra nello scomparto inferiore 18 ad una temperatura decisamente maggiore rispetto a quella che essa aveva nello scomparto superiore 17 per lambire i contenitori attivi e far evaporare il mezzo di lavoro 5 in essi contenuto. Le perdite sono estremamente contenute e pertanto l’alimentazione esterna per piccoli intervalli può essere assicurata da un avviamanto elettrico della pompa di calore o da una resistenza posta in posizione opportuna nello scomparto 18 per il riscaldamento dell’aria vettrice. Il circuito dell’aria vettrice attraverso gli scompartì 17 e 18 è un circuito chiuso all’esterno e destinato a riciclare internamente sempre la stessa aria. It will be noted how a flow of air circulating in the upper compartment 17 after passing through the evaporator 21 consists of relatively cold air, which moving along the compartment 17 laps the passive containers and moves close to the condenser, where it is sucked in by the fan 28. As the air passes through the condenser 22, it heats up so that it enters the lower compartment 18 at a much higher temperature than that it had in the upper compartment 17 to lick the active containers and evaporate the working medium 5 contained therein. The losses are extremely low and therefore the external power supply for small intervals can be ensured by an electric start of the heat pump or by a resistance placed in a suitable position in compartment 18 for heating the carrier air. The carrier air circuit through compartments 17 and 18 is a closed circuit on the outside and intended to always recycle the same air internally.

Volendo, a monte dell’evaporatore rispetto al senso di circolazione dell’aria interna, si può prevedere una bocca di parziale deviazione dell’aria da e verso l’esterno per garantire, su comando, un apporto di energia termica, quando questa è carente, ed un rilascio di energia termica quando questa è in eccesso. If desired, upstream of the evaporator with respect to the direction of internal air circulation, a mouth can be provided for partial deviation of the air to and from the outside to ensure, on command, a supply of thermal energy, when this is lacking. , and a release of thermal energy when this is in excess.

Con una adeguata meccanica si potranno avere parti in movimento con attriti molto ridotti, per cui l’apparecchiatura sopra descritta si presta allo sfruttamento in vari campi come sorgente di moto non inquinante ed a costi di esercizio trascurabili. With adequate mechanics it will be possible to have moving parts with very low friction, so the equipment described above is suitable for use in various fields as a source of non-polluting motion and at negligible operating costs.

L’apparecchiatura ed il procedimento sopra descritti sono suscettìbili di numerose modifiche e varianti entro l’ambito definito dal tenore delle rivendicazioni che seguono. The apparatus and the procedure described above are susceptible to numerous modifications and variations within the scope defined by the content of the following claims.

I materiali nonché le dimensioni possono essere vari a seconda delle esigenze. The materials as well as the dimensions can be various according to the needs.

Claims

CLAIMS 1. Apparatus for exploiting the force of earth's gravity, which comprises at least a pair of closed and intercommunicating containers, a fluid working medium suitable for transferring between one container and another in or in each pair of containers and is characterized by the fact that the containers of the each pair of containers are connected to each other by a flexible means and by the fact that they comprise at least one return wheel or pulley with a substantially horizontal axis for the or each flexible free-wheeling means for each pair of containers, so that each container of the or of each pair of containers is alternately displaceable between a lower position, in which it absorbs heat to evaporate and transfer the working fluid contained therein in the other container of the respective pair or pairs, and an upper position in which it disperses heat to favor the condensation of the working medium arriving from the other with holder of the respective pair.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a flexible or deformable constraint means, and a pair of return wheels with a substantially horizontal axis, one upper and one lower, on which said flexible or deformable constraint is conveyed.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that it comprises a battery of modular groups having their own upper pulleys and their own lower pulleys kinematically connected, respectively, to an upper transmission shaft and to a lower transmission shaft, a flywheel for each drive shaft and a free release device between each shaft and each wheel or pulley.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that it comprises thermally insulated paths for each container,

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that it comprises a heat pump as a heat source, a box-like casing or housing divided into an upper and a lower compartment, a system with four or more modules included in said housing , so as to present the upper transmission shaft arranged in one compartment and the lower transmission shaft in the other compartment, two communication passages between said upper compartment and said lower compartment, an evaporator assembly placed in one of said communication, a condenser group arranged in the other communication passage, a compressor group placed outside said housing, at least one electric generator kinematically connected to a respective transmission shaft and electrically connected to said compressor.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that it comprises a fan in correspondence with both said evaporator and said condenser, each fan being electrically connected to said electric generator.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that it comprises a heating means for the initial start-up of said heat pump.

8. Apparatus according to any one of claims 5 to 7, characterized in that it comprises a mouth for partial deviation of the air from and towards the outside of said housing to ensure, on command, a thermal energy input, when this is lacking. , and a release of thermal energy when this is in excess.

9. Apparatus for exploiting the force of earth's gravity substantially as described above with reference to the accompanying drawings and as illustrated therein.

10. Procedure for exploiting the force of gravity, which includes: connecting by means of a flexible connection means at least one pair of two containers of a working fluid medium, closed and intercommunicating through a flexible conduit and - returning said flexible means by means of at least one pulley with a substantially horizontal axis, so that each container of or of each pair of containers is alternately displaceable between a lower position, in which it absorbs heat to evaporate and transfer the working fluid medium therein contained in the other container of the pair, and an upper position in which it disperses heat to favor the condensation of the working medium arriving from the other container of the respective pair.