ITVR980025A1 - Procedimento ed apparecchiatura per lo sfruttamento dell'energia gravitazionale - Google Patents

Description

PROCEDIMENTO ED APPARECCHIATURA PER LO SFRUTTAMENTO DELL’ENERGIA GRAVITAZIONALE

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un procedimento ed un’apparecchiatura per lo sfruttamento dell’energia gravitazionale.

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.

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.

Secondo un primo aspetto della presente invenzione si fornisce un procedimento per lo sfruttamento della forza di gravità, il quale comprende:

- 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

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.

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.

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:

la Figura 1 è una vista schematica in alzato laterale di un’apparecchiatura secondo la presente invenzione con una sola coppia di contenitori;

la Figura 2 è una vista simile a quella di Fig. 1, ma con una puleggia di rinvio superiore ed una inferiore;

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;

la Figura 4 mostra schematicamente un’apparecchiatura secondo il trovato inserita in una pompa di calore; e

la Figura 5 è una vista schematica in sezione ed in scala ridotta presa lungo la traccia V-V di Fig. 4.

Negli uniti disegni parti o componenti uguali o simili sona stati contraddistinti con gli stessi numeri di riferimento.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

I volani 11 e 13 servono a superare meglio i punti morti costituiti dai rinvìi e ruotano nello stesso senso di rotazione.

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.

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.

Volendo, si può aumentare l efficienza del sistema prevedendo percorsi termicamente isolati per ciascun contenitore 2 e 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.

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.

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.

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.

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.

L’apparecchiatura ed il procedimento sopra descritti sono suscettìbili di numerose modifiche e varianti entro l’ambito definito dal tenore delle rivendicazioni che seguono.

I materiali nonché le dimensioni possono essere vari a seconda delle esigenze.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiaturaperlo sfruttamento dellaforzadi 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 ciascunacoppiadi contenitori e si caratterizzaperil fatto che i contenitori della o di ciascuna coppia di contenitori sono tra loro vincolati daun mezzo flessibile e dal fatto di comprendere almeno una ruota o puleggia di rinvio ad asse sostanzialmente orizzontaleperil o ciascunmezzo flessibile divincoloperlao 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 caloreperfarevaporaree trasferireil mezzo fluidodilavoroin esso contenuto nell’altro contenitore della o della rispettiva coppia, ed una posizione superiore nella quale esso disperde calore per favorire la condensazione del mezzo di lavoro in arrivodall’altrocontenitoredella odellarispettivacoppia.
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un mezzo di vincolo flessibile o deformabile, ed una coppia di ruote di rinvio ad asse sostanzialmente orizzontale, una superiore ed una inferiore, su cui detto vincolo flessibile o deformabile è rinviato.
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto di comprendere una batteria di gruppi modulari presentanti le proprie pulegge superiori e le proprie pulegge inferiori cinematicamente collegate, rispettivamente, ad un albero di trasmissione superiore e ad un albero di trasmissione inferiore, un volano per ciascun albero di trasmissione ed un dispositivo a scatto libero tra ciascun albero e ciascuna ruota o puleggia.
4. 4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto di comprendere percorsi termicamente isolati per ciascun contenitore ,
5. 5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzata dal fatto di comprendere una pompa di calore come sorgente di calore, un involucro od alloggiamento scatolare suddiviso in uno scomparto superiore ed in uno inferiore, un sistema a quattro o più moduli incluso in detto alloggiamento, così da presentare l’albero di trasmissione· superiore disposto in uno scomparte e l’albero di trasmissione inferiore nell’altro scomparto, due passaggi di comunicazione tra detto scomparto superiore e detto scomparto inferiore, un gruppo evaporatore posto in uno di detti passaggi di comunicazione, un gruppo condensatore disposto nell’ altro passaggio di comunicazione, un gruppo compressore posto fuori da detto alloggiamento, almeno un generatore elettrico cinematicamente collegato ad un rispettivo albero di trasmissione ed elettricamente collegato a detto compressore.
6. 6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto di comprendere un ventilatore in corrispondenza sia di detto evaporatore che di detto condensatore, ciascun ventilatore essendo elettricamente collegato a detto generatore elettrico.
7. 7. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzata dal fatto di comprendere un mezzo di riscaldamento per l’avviamento iniziale di detta pompa di calore.
8. 8. Apparecchiatura secondo una qualunque delle rivendicazioni da 5 a 7, caratterizzata dal fatto di comprendere una bocca di parziale deviazione dell’aria da e verso l’esterno di detto alloggiamento per garantire, su comando, un apporto energia termica, quando questa è carente, ed un rilascio di energia termica quando questa è in eccesso.
9. 9. Apparecchiatura per lo sfruttamento della forza di gravità terrestre sostanzialmente come sopra descritta con riferimento agli uniti disegni e come ivi illustrata.
10. 10. Procedimento per lo sfruttamento della forza di gravità, il quale comprende: 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 - 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..