Campo da invenção

[001 ] A presente invenção refere-se a uma estrutura geradora de energia capaz de converter energia potencial gravitacional de veículos em energia mecânica. Mais particularmente a invenção compreende um plataforma a qual estão acopladas vários dispositivos de sistema hidráulico que são acionados, via compressão de pistão, pelos pneus dos veículos. O movimento do pistão, em cada um dos dispositivos acoplados à plataforma, gerará pressão hidráulica sulficiente para acionar um sistema hidráulico de conversão de energia e produzir energia mecânica que poderá ativar um motor hidráulico que irá alimentar outras fontes de energia, como um gerador, por exemplo, culminando com a produção de energia elétrica. Ainda, esses dispositivos permitem o acúmulo de energia através de um processo de comprensão de molas, que irão armazenar e potencializar a geração de energia pelo sistema.

Fundamentos da invenção

[002] Desde a revolução industrial a demanda por energia vem aumetando cada vez mais. Na época a principal energia utilizada era o carvão mineral, um combustível fóssil. Na atualidade os combustíveis fósseis ainda são considerados fontes convencionais de energia, principalmente o petróleo e o gás natural, mas também o carvão. A queima desses combustíveis libera cases poluentes, que contribuem para o aquecimento global, agravando os problemas ambientais.

[003] Uma alternativa ao uso dos combustíveis fósseis são as fontes renováveis de energia. Algumas delas são contínuas como o Sol, o vento, a água e o calor da terra, outras podem ser renovadas, como a biomassa. Apesar das fontes renováveis de energia serem consideradas limpas, até elas causam danos ao meio ambiente, a energia eólica, por exemplo, pode ocasionar poluição visual e sonora, além de influenciarem no fluxo migratório de aves, a solar precisa de minério para a fabricação da célula fotovoltaica e utiliza baterias. Para utilizar a biomassa na obtenção de energia deve-se ampliar a área de cultivo, ocasionando desmatamento e impactando os recursos hídricos, devido à irrigação..

[004] A produção de energia a partir das usinas hidroelétricas é uma das principais opções de energia renovável atual, mas vem se tornando inviável devido aos impactos e riscos ambientais. A inundação de grandes áreas para formação dos reservatórios altera o ecossistema, algumas vezes tendo até que deslocar populações ribeirinhas.

[005] Portanto pode-se dizer que os processos atuais de produção de energia ainda não são cem por cento efetivos quando nos referimos ao meio ambiente. Poluição, chuva ácida, destruição da camada de ozônio, aquecimento da Terra, devido ao efeito estufa, e destruição da fauna e flora são alguns dos seus efeitos.

[006] Pensando nisso, a presente invenção trata-se de uma alternativa à produção de energia que é capaz de converter energia potencial gravitacional de veículos em energia mecânica.

[007] Existem diversos documentos de patentes relacionados a sistemas de produção de energia através de veículos, podendo citar aqui alguns exemplos, como o documento W00020756A1 que trata de um sistema de plataforma produtora de energia elétrica a partir do movimento e peso de veículos e trens. Na primeira modalidade da presente invenção, o sistema compreende uma bexiga deformável contendo um volume de fluido hidráulico e compressível a partir do peso de um veículo em movimento. Quando um veículo é conduzido sobre a bexiga, a bexiga comprime e força o fluido hidráulico a um conjunto de circulação em comunicação fluida com a bexiga. O conjunto de circulação converte a energia do fluido hidráulico em energia mecânica que, por sua vez, é usada para alimentar um gerador para assim gerar energia elétrica. O documento HRP950242A2, descreve um sistema de produção de energia elétrica por meio de objetos em movimento na terra, que utiliza placas piezoelétricas para transformar a deformação do solo causada pelo peso dos veículos em energia elétrica.

[008] O documento KR20090055536A descreve um gerador de pressão que gera energia com a carga de pedestres, veículos e metrô. O gerador compreende um gerador de pressão que gera pressão com a transição de mídias sucessivas; um acumulador no qual a pressão gerada no gerador de pressão é armazenada; uma válvula solenoide que é convertida pela pressão predefinida de um pressostato; e um gerador de energia que gira com uma engrenagem de aceleração de um sistema hidráulicomotor e gera eletricidade.

[009] O documento ES2381720A1 descreve um sistema para converter a pressão de corpos móveis em energia elétrica. Consiste em um mecanismo que integra uma série de dispositivos projetados para converter a pressão gerada por corpos em movimento em energia elétrica. Todo esse mecanismo é protegido por uma cobertura na qual os corpos circulam. A pressão exercida por eles nesta tampa é transferida para tubos elásticos alojados nela, direcionando o fluido contido nos referidos tubos para cilindros hidráulicos que acionam bombas geradoras de pressão no líquido de um circuito hidráulico independente, transmitindo essa pressão a um sistema hidráulico acumulador. Estes são apenas alguns exemplos dentre diversos outros encontrados. No entanto, ao analisarmos os documentos existentes observa-se que eles são diferenciados da tecnologia aqui proposta. Esses documentos de patente estão relacionados a obtenção de energia elétrica através de quebra molas e também de estruturas. Alguns utilizam, como elemento de transferência de energia, o próprio ar atmosférico, acumulando-o em reservatórios de ar comprimido.

[0010] Existem ainda os sistemas que utilizam placas cerâmicas embutidas no asfalto e dispositivos piezoelétricos, que geram a energia ao sofrerem algum tipo de deformação. Outros utilizam óleo hidráulico que é armazenado sob pressão em acumuladores de pressão, onde o óleo é direcionado a uma turbina que faz a conversão de energia hidráulica em energia elétrica. [0011] Quando se utiliza vazo de pressão, no caso do ar, e acumuladores hidráulicos, no caso de fluido hidráulico, trabalha-se com reservatórios pressurizados e portanto oferecem risco de grandes explosões, caso não sejam tomadas as devidas medidas de inspeção. Além disso, o uso desses acumuladores é inviável econômicamente por onerarem a tecnologia.

[0012] Na presente invenção, optamos por não utilizar nenhum tipo de acumulador de grande porte, como elemento gerador de trabalho ou de acúmulo de energia. Toda a energia hidráulica será utilizada para a compressão de um conjunto de molas helicoidais ou de lâminas, que são o componente principal do sistema para acumular energia. A vantagem deste sistema de acumulação de energia é a facilidade de ajuste e o baixo custo de fabricação, operação e manutenção, pois o mesmo pode ser totalmente fabricado em aço estrutural e aços especiais para fabricação de molas. Este sistema acumulador tem a vantagem de não trabalhar com reservatório de gás pressurizado, o que elimina o risco de explosões comparados a outros que possam adotar tal cofiguração.

[0013] A deflexão deste conjunto de molas acumula energia potencial elástica. Esta energia será utilizada para movimentar um motor hidráulico ou um redutor de engrenagens ou um conjunto de polias, que por sua vez acionará um dispositivo ou maquina como uma bomba por exemplo a fim de realizar trabalho, ou gerar energia elétrica, que pode ser acumulada em um conjunto de baterias ou lançada diretamente na rede ou ainda servir como posto de abastecimento dos próprios veículos. O sistema poderá alimentar geradores e motores hidráulicos, por exemplo, que são de concepção mais simples, mais baratos e mais fáceis de serem mantidos e instalados do que as turbinas hidráulicas sugeridas para o mesmo fim , em alguns casos.

Breve descrição das figuras

[0014] A Figura 1 representa uma vista externa da estrutrura geradora de energia, representando a rampa (1 ) por onde passa o carro, com os diversos braços de acionamento (3) e o dispositivo de sistema hidráulico (31). [0015] A Figura 2 representa uma visão completa de um dos dispositivos de sistema hidráulico (31) que estará acoplado à plataforma da estrutura geradora de energia compreendendo a rampa (1), o braço articulado (2) à rampa através do centro de pivotamento (25) com uma mola de retorno (15); o braço de acionamento (3) conectado ao braço articulado (2); o cilindro hidráulico de alimentação (4), o tanque de armazenamento (5) do óleo hidráulico; a primeira válvula unidirecional (6); a segunda válvula unidirecional (7); a terceira válvula unidirecional (29), a válvula de alívio de pressão (8); o sistema acumulador de energia (24) compreendendo o cilindro hidráulico acumulador (10), e as molas acumuladoras (9); a válvula de retenção direcional de duas posições e duas vias 2/2 (11); o acumulador amortecedor de choque hidráulico (12); o motor hidráulico (13); o gerador elétrico (14) ( utilizado para exemplificar um modo de aplicação); o filtro de óleo hidráulico (16); o tubo transferidor (17); as tubulações e mangueiras hidráulicas (18); a válvula de retenção direcional duas posições e três vias 2/3 (19); a bomba de alimentação (20); o regisro (21 ); a válvula reguladora de pressão (22); o pneu do veículo (23).

[0016] A Figura 3- (A) mostra uma vista lateral do dispositivo que estará acoplado à plataforma da estrutura geradora de energia compreendendo a rampa (1) com o pneu do carro (23) próximo ao braço de acionamento (3); as chapas de apoio (26) do braço de acionamento, as molas de retorno (15); os apoios das molas (27); o cilindro hidráulico de alimentação (4); (B) vista superior da rampa (1) com o braço de acionamento (3) e o pneu do veículo (23); (C) vista frontal da estrutura com o braço de acionamento (3); a mola de retorno (15) e o cilidro hidráulico de alimentação (4).

[0017] A Figura 4 mostra vista lateral do sistema acumulador de energia (24), compreendendo o cilindro hidráulico acumulador (10); as molas acumuladoras (9).

[0018] A Figura 5 mostra corte transversal do dispositivo compreendendo o braço de acionamento ligado ao pantógrafo (28), em uma extremidade, o qual que está ligado ao cilindro hidráulico de alimentação (4) em sua outra extremidade.

Descrição Detalhada da invenção

[0019] A presente invenção refere-se a uma estrutura geradora de energia capaz de converter energia potencial gravitacional de veículos em energia mecânica.

[0020] A estrutura compreende uma armação (estrutura) que possui pelo menos duas rampas (1), que servem para proporcionar entrada e saída suaves do veiculo na estrutura e projetando-se em direção ao solo, pelo menos um dispositivo de sistema hidráulico (31 ), o qual é acionado pelo peso dos veículos que circulam através da rampa sobre a estrutura.

[0021] A armação(estrutura) e a rampa (1 ) são constituídas, preferencialmente, em chapas de aço dimensionadas para suportar o peso de veículos de cargas e passageiros.

[0022] Os dispositivos de sistema hidráulico (31) são acionados pelo braço de acionamento (3) que pode se apresentar na forma selecionada do grupo compreedendo, tubos mecânicos de parede espessa, chapas lisas em forma de rampa, chapas metálicas retangulares. Essa estrutura deverá retornar à sua posição inicial, após a passagem do veículo, através da atuação de um braço articulado (2) ou por molas de retorno (15) atuando diretamento no corpo do braço de acionamento (3). Toda vez que um automóvel sobe na estrutura e se movimenta sobre a rampa (1), o pneu ou roda passa por cima do braço de acionamento (3), ativa o cilindro de alimentação (4), fazendo com que o mesmo seja movimentado e deslocado para baixo, fazendo com que o óleo hidráulico presente em seu interior seja transferido, através do tubo transferidor (17), para o cilindro hidráulico acumulador (10).

[0023] A quantidade de dispositivos na rampa (1) da estrutura vai depender do comprimento de fabricação especificado da estrutura. Este comprimento depende por sua vez do espaço físico disponível e do peso permitido para a estrutura. Cada braço de acionamento (3) pode atuar sobre diferentes quantidades de cilindros hidráulicos de alimentação (4).

[0024] Sendo assim, a cada acionamento do braço de acionamento (3) pelos pneus dos veículos que passam sobre a estrutura, uma determinada quantidade de óleo, com determinada pressão, é transferida ao cilindro hidráulico acumulador (10) da energia potencial gravitacional. Neste momento, válvulas de retenção (11 e 19) devidamente posicionadas, impedem que o óleo retorne para o tanque de armazenamento (5). Quando a mola de retorno (15) retorna o braço articulado (2) para a posição inicial e, consequentemente, força a haste do cilindro hidráulico de alimentação (4) a subir, neste momento, a segunda válvula unidirecional (7) impede que o óleo retorne do cilindro hidráulico acumulador (10), ao mesmo tempo em que a primeira válvula unidirecional (6) se abre e permite a sucção de óleo do tanque de armazenamento (5) para o cilindro hidráulico de alimentação (4), para reiniciar um novo ciclo. Ainda nesse nível da transmissão, após o cilindro hidráulico de alimentação (4) há pelo menos uma válvula de alívio de pressão (8) para o caso de ocorrer alguma obstrução na linha. À medida que o cilindro hidráulico acumulador (10) vai se enchendo de óleo hidráulico, sua haste vai comprimindo o conjunto de molas acumuladoras (9) do sistema acumulador de energia (24) .

[0025] É colocado, também, um pequeno acumulador amortecedor de choque hidráulico (12) na linha de pressão, para amortecimento de impacto devido a sobre a rampa (1).

[0026] Quando o cilindro hidráulico acumulador (10) atingir o ponto máximo pré- determinado de avanço, ele aciona a válvula de retenção direcional de duas posições e duas vias 2/2 (11) que se abre, permitindo que este óleo acumulado no cilindro hidráulico acumulador (10) seja direcionado para movimentar o motor hidráulico (13) que, por sua vez, gira outro dispositivo mecânico ou elétrico, como um gerador elétrico (14), uma bomba ou compressor , por exemplo, de forma a poder executar trabalho. [0027] Através da válvula de retenção direcional de duas posições e três vias 2/3 (19), posicionada na linha de enchimento do cilindro acumulador (10), antes dele, é possível converter o modo de geração acumulativa em modo de geração contínuo.

[0028] No caso de aproveitamento da energia mecânica para geração de energia elétrica, a mesma pode ser descarregada em uma bateria, na rede de distribuição ou nos próprios veículos com propulsão elétrica. Com a vantagem de se poder atuar manualmente nas válvulas direcionais (11 e 19) e possibilitar a geração de energia em qualquer momento, como por exemplo, no abastecimento de veículos movidos a bateria elétrica. Ou ainda alterar do modo acumulativo para o constante e vice versa.

[0029] As chapas de apoio do tubo (26) impedem que o tubo ou rampa de acionamento se entorte para os lados e quebre.

[0030] Opcional ao braço articulado (2), o retorno do cilindro hidráulico de alimentação (4) pode se dar através de molas de retorno (5) apoiadas nos apoios de molas (27).

[0031] O dispositivo hiráulico compreende também pelo menos uma terceira válvula unidirecional (29) , que fica localizada na linha de manutenção, onde existe uma bomba de alimentação (20) para acionamento direto do sistema hidráulico acumulador (10), quando houver alguma manutenção preventiva. Esta válvula impede o retorno do fluido hidráulico para o tanque de armazenamento (5) pelo sistema hidráulico acumulador (10).

[0032] Quando houver a necessidade do cilindro de alimentação (4) ficar a uma profundidade alta, entre o braço de acionamento (3) e o cilindro de alimentação poderá ser instalado um pantógrafo (28). Assim o braço puxa o cilindro mesmo ele estando em uma alta profundidade.

[0033] A estrutura pode ser instalada em declives de baixa inclinação, servindo também como apoio à frenagem de veículos de carga, além da acumulação de energia mecânica.