[001] A presente patente de invenção refere-se a um sistema integrado conversor de energia cinética, que tem por objetivo fazer gerar energia a um custo mais baixo, de forma menos poluente e segura.

Mais especificamente, a presente invenção trata-se de um equipamento de conversão de energia cinética, podendo ser usado preferencialmente em usinas hidrelétricas, eólicas, nucleares, termoelétricas, unidades motrizes, móveis e estacionárias, utilizando suas forças, que proporcionara um aumento significativo no rendimento total de cada uma delas, criando assim, um novo conceito de conversão de energia cinética em energia potencial.

[002] No estado da técnica, as formas mais conhecidas para o uso deste invento, são as usinas hidrelétricas, as eólicas, as nucleares, as termoelétricas e unidades motrizes, móveis e estacionários. Em se tratando do aumento no rendimento energético, as hidrelétricas necessitam de maiores vazões de água, barragens mais altas para um maior MCA, que consequentemente demanda uma maior área de inundação, aumentando os impactos ambientais; as eólicas necessitam cada vez mais, maiores áreas para implantação, alem de só ter eficiência em regiões onde ocorre abundância de ventos com maior intensidade e velocidade; as nucleares requerem caldeiras e turbinas maiores, levando ao aumento do consumo e resíduos de material radioativo; as termoelétricas também necessitam de maiores caldeiras e turbinas, que proporcionara um aumento na demanda de combustível poluentes ou renováveis; e as unidades motrizes móveis ou estacionarias, movidas a combustíveis poluentes, necessitam de maiores motores e consequentemente um maior consumo, prejudicando o meio ambiente e contribuindo para o aumento do aquecimento global.

[003] Dispositivos de conversão de energia são cada vez mais procurados devido a crescente demanda de energia, preocupação com o meio ambiente e o aumento do consumo de combustíveis poluentes. Há uma necessidade cada vez maior por sistemas de conversão de energia que possuam um rendimento otimizado que proporcionam um maior rendimento de forma a se obter uma geração de energia a um menor custo, causando menores impactos ambientais menos poluentes e mais segura.

[004] Vários pedidos de patente já foram depositados referentes a conversão de energia, como a patente PCT/BR/03/00056, mostra um conversor de energia hidrocinética progressiva que compreende, basicamente, uma polia motora, acionada pela unidade motriz, um eixo de entrada de potência com uma seção provida de dentes retos, um eixo de saída de potencia com uma seção provida de dentes helicoidais acoplados por uma luva rotativa externa nas respectivas seções dentadas, sendo que entre a luva e os referidos eixos são dispostas esferas recirculantes, o eixo de entrada de potência compreendendo uma engrenagem com catraca na extremidade oposta à seção de dentes retos e o eixo de saída de potência, uma engrenagem sem catraca na extremidade oposta à seção de dentes helicoidais, junto à saída do conversor; acoplado externamente à luva rotativa externa, um pistão hidráulico alojado dentro de uma camisa e cujo centro separa duas câmaras herméticas; um volante, para armazenagem de energia cinética, uma bomba hidráulica e uma turbina dotada de carcaça externa e palhetas internas; e um circuito hidráulico e de lubrificação com válvula direcional. [005] A polia motora, acoplada à carcaça externa da turbina hidráulica, aciona o eixo de entrada de potência, a bomba hidráulica e o volante, cuja transmissão, por correias e engrenagens, multiplica a rotação do volante motriz. O eixo de entrada de potência transfere o movimento para a luva rotativa externa, que, por sua vez, aciona o eixo de saída de potência, que transfere o movimento para as palhetas internas da turbina hidráulica. Em um segundo estágio, uma pequena parcela de potência na unidade motriz é transferida para a bomba hidráulica, que alimenta o circuito hidráulico e de lubrificação com óleo sob pressão. O óleo sob pressão, injetado na primeira câmara do pistão, imprime ao mesmo um movimento de avanço, levando consigo a luva rotativa externa. Assim, a força da pressão do óleo é transferida para a luva que a transfere para as esferas recirculantes e, finalmente, para os dentes helicoidais do eixo de saída de potência. A componente vertical desta força aumenta o momento torçor no eixo de saída do conversor e o movimento linear alternado do pistão hidráulico aumenta a rotação do referido eixo, obtendo-se um significativo aumento de potência. No fim do curso, o pistão, através de um balancim, aciona a válvula direcional, invertendo o sentido da pressão do óleo, que passa a ser injetado na segunda câmara, conferindo um movimento de retorno ao pistão. A potência da polia motriz é transferida integralmente para o eixo de entrada de potência e para o eixo de saída de potência.

[006] A tendência à auto-aceleração é neutralizada através do provimento de uma catraca na polia da unidade motriz. Assim, quando a polia motora aumenta a velocidade, a catraca promove o desacoplamento entre a unidade motriz e a polia e o conversor passa a ser alimentado apenas pela energia cinética do volante. À medida que a energia armazenada no volante é consumida, o conversor vai desacelerando, a unidade motriz é novamente acoplada à polia motora, reiniciando o ciclo.

O sistema utilizado no conversor acima descrito, no entanto, mostrou-se incapaz de aumentar o torque a velocidades altas, o que representa uma limitação importante da aplicação da invenção. Tal fato resulta, basicamente, da utilização de esferas recirculantes soltas, guiadas apenas por espaçadores, dispostas entre a luva e os eixos de entrada e saída de potência, e desta forma, não consegue transferir toda a força motriz da engrenagem de pistas retas à engrenagem de pistas angulares.

[007] Além dessa falha, o conversor descrito na patente PCT/BR03/00056 apresenta outras deficiências que resultam em perda de energia, desgaste prematuro das peças, reduzindo sua vida útil e onerando a manutenção, como:

I) O sistema de acionamento da bomba hidráulica e do volante, através de correias, tem vida útil reduzida; o número de peças utilizado na transmissão é significativo e a perda de energia por atrito, considerável:

II) O sistema geral de lubrificação, com óleo de baixa viscosidade, provoca um desgaste prematuro nos componentes, além de ruído excessivo;

III) O sistema de fixação dos cilindros na carcaça, através de dois pontos, não proporciona um alinhamento perfeito dos referidos cilindros com a carcaça, gerando trepidação, desgaste das peças e consequentemente redução da vida útil das mesmas;

IV) O eixo de saída é inteiriço com a engrenagem de pistas angulares, fato que resulta, em caso de desgaste, na reposição integral da peça, o que onera a manutenção; V) A utilização de um volante inteiriço causa vibração e ruído;

VI) Os pistões, que deveriam ter apenas movimento linear, apresentam movimento rotatório, provocando maior desgaste nos componentes de vedação.

[008] A presente invenção proporciona rendimento energético fazendo com que as hidrelétricas não necessitem aumentar suas áreas de inundação, diminuindo os impactos ambientais, quanto às eólicas, não necessitarão aumentar suas áreas para implantação, viabilizando também sua instalação em regiões com ventos de menor intensidade e velocidades, as nucleares não necessitarão utilizar maiores quantidades de material radioativo, as termoelétricas poderão manter o mesmo consumo de combustíveis poluentes ou renováveis e as unidades móveis e estacionarias não irão necessitar do aumento da potência do motor, o que não demandará também um maior consumo dos combustíveis poluentes, diminuindo os impactos ambientais, os níveis de poluição, e consequentemente o aumento do aquecimento global. A presente invenção, além de proporcionar as vantagens acima, tem seu custo de montagem bastante reduzido, com uma baixa taxa de desgaste de seus componentes, que proporciona baixo custo de manutenção, tornando o sistema bastante acessível, viabilizando assim sua produção em grande escala, proporcionando sempre rendimentos na geração de energia, tornando-a mais limpa, mais barata e segura, atendendo também qualquer aplicação desejada.

[009] Visando chegar a um sistema de conversão de energia cinética realmente superior aos encontrados no estado da técnica é que foi desenvolvido o presente "SISTEMA INTEGRADO CONVERSOR DE ENERGIA CINÉTICA No intuito de facilitar a leitura do texto será a partir de então citado apenas como "SISTEMA*'.

O "SISTEMA", segundo a presente invenção, seus objetivos e efeitos serão aparentes aos especialistas da técnica a partir da descrição detalhada apresentada a seguir, fazendo-se referência às figuras anexas, dadas apenas a titulo ilustrativo de realizações preferidas da presente invenção. Essas figuras são esquemáticas e, portanto a dimensão, a proporção e a aplicação detalhada podem não corresponder à realidade, uma vez que visam apenas ilustrar a invenção de forma didática, sem impor quaisquer limitações ou restrições, que não aquelas das reivindicações apresentadas mais adiante.

[010] O "SISTEMA" é composto por um único módulo:

A figura 1 de forma esquemática é composta por: base (1.1), eixo de tração (1.2), pistas (1.3), volantes de inércia (1.4), alternadores (l.S), guias centrais (1.6), rolamentos catracas (1.7), fiação (1.8), anéis coletores (1.9), polias motoras (1.10), polias movidas (1.11), correias de tração (1.12), mancais(1.13).

[011] Na versão detalhada abaixo, segundo uma realização preferida da presente invenção, qualquer tipo de força acionará o "SISTEMA" através do eixo de tração (1.2), afixado na base (l .l),pelos mancais(l .13) fazendo com que as pistas (1.3) afixadas no eixo de tração (1.2), girem em baixa rotação nesta versão no sentido horário, o que proporcionará um deslocamento alternado e constante por gravidade dos volantes de inércia (1.4), sustentado nas pistas (1.3) e orientados pelas guias centrais (1.6), ação na qual, farão com que, os volantes de inércia (1.4) tendo afixados preferencialmente em suas bordas os alternadores (1.5) girem em seus próprios eixos em alta rotação acumulando sempre a cada volta energia cinética. A conversão dessa energia cinética acumulada em energia potencial ocasionara no instante em que cada volante de inércia (1.4) chegue as extremidades de cada pista (1.3) e os rolamentos catracas (1.7) acoplados nas guias centrais (1.6) permitirão que elas não desloquem nas pistas(1.3) por alguns segundos, devido ao anglo de suas extremidades , e os volantes de inércia (1.4), juntamente com os alternadores(1.5), continuem girando em alta rotação, momento em que as polias motoras (1.10), acoplada nas guias centrais (1.6), que consequentemente permanecerão estática e através das correias de transmissão (1.12) acionarão as polias movidas (1.11), acopladas nos eixos dos alternadores (1.5) que estarão girando em alta rotação juntamente com os volantes de inércia (1.4), acionando os altemadores(1.5) _> ocasionando assim a geração de uma energia potencial. A retirada do "SISTEMA" dessa energia em potencial, se dará a cada instante que os volantes de inércia(1.4), juntamente com os demais componentes, guias centrais(l.6),alternadores(1.5),roIamentos catracas(1.7) e polias movidas(l.l 1), com suas funções já detalhadas acima, permanecerão por alguns segundos em cada extremidade das pistas(l.3) e os alternadores(l.S) através da fiação(1.8) serão conectados aos anéis coletores(1.9) que se encontrão afixados preferencialmente no eixo de tração(1.2), possibilitando assim, através da fiação(1.8) a retirada da energia em potencial do "SISTEMA" para demais usos.

[012] Ressaltando, que os alternadores(1.5) podem ser substituídos por geradores, as polias movidas(l.l l), polias motoras(1.10), correias de transmissão(1.12) serem substituídos, tomando necessário apenas mudanças e adaptações nos componentes de transmissão, bem como os alternadores(1.5) serem afixados em qualquer parte do "SISTEMA", ou até fora dele, bastando para isso também algumas mudanças e adaptações nos componentes de transmissão, dependendo da aplicação os anéis coletores(1.9) podem ser até dispensados, sendo substituídos por escovas ou por qualquer sistema elétrico ou eletrônico já existentes.

[013] Assim sendo, o "SISTEMA" desponta como uma invenção com reais evoluções sobre o estado da técnica, com características particulares como o fato dos deslocamentos alternados e constantes por gravidade dos volantes de inércia(1.4), juntamente com os demais componentes já descritos acima proporcionarem um balanceamento constante do "SISTEMA", exigindo assim menores quantidades de força para aciona-lo, bem como também o fato dos volantes de inércia(1.4) estarem acumulando energia cinética a cada volta, e essa convertida em energia potencial, que devido a alternância constante, os altemadores(l .5) demandarão uma cobrança para geração por um curto espaço de tempo possibilitando que a cada volta os volantes de inércia(1.4) acumulem mais energia cinética, o que resultara sempre um rendimento energético. O "SISTEMA'*, além de apresentar essas reais evoluções, como outras, proporciona não só vantagens na área económica ,como também, grandes benefícios no aspecto ambiental.

[014] Deve ser reconhecida que, embora a presente invenção tenha sido detalhada com relação a sua realização preferida, os técnicos no assunto poderão desenvolver uma ampla variação de detalhes estruturais, operacionais, assim como expandir a aplicação do invento acima exposto para outros campos, sem, no entanto, se desviar dos princípios aqui revelados. Portanto, as reivindicações apresentadas adiante devem ser interpretadas como cobrindo todos os meios equivalentes, que se enquadram dentro do âmbito e caráter da presente invenção.