CH627525A5 - Apparato per la produzione combinata di energia elettrica e di calore. - Google Patents

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Description

Il presente trovato ha per oggetto un apparato per la produzione combinata di energia e di calore, nel quale un motore a combustione interna e raffreddato ad acqua, viene utilizzato per produrre energia elettrica ed il calore residuo viene ricuperato a scopi di riscaldamento in vista di utilizzare nel modo più razionale il contenuto energetico di una fonte di energia.
Le soluzioni finora proposte prevedono l'impiego di motori termici di grande potenza, il che comporta dei problemi relativi sia al rendimento globale, in quanto le dimensioni non consentono una buona coibentazione, sia al costo in quanto non si possono utilizzare elementi fabbricabili in grande serie e la distribuzione comporta costi notevoli di infrastrutture.
Il problema che il presente trovato si propone di risolvere è quello di realizzare un apparato del tipo generale sopra specificato di conformazione tale da consentire il suo agevole abbinamento, anche mediante la sovrapposizione, ad altri apparati analoghi, che sia facilmente trasportabile sul luogo
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di utilizzazione, ed adeguatamente isolato termicamente ed acusticamente senza pregiudicare l'accessibilità alle rispettive parti componenti.
In vista di realizzare i suddetti scopi il presente trovato ha per oggetto un apparato per la produzione combinata di energia elettrica e di calore, comprendente un motore a combustione interna raffreddato ad acqua, un generatore elettrico comandato dal motore e degli scambiatori di calore che ricuperano il calore dall'acqua di raffreddamento, dall'olio di lubrificazione e dai gas di scarico del motore nonché dal generatore elettrico a scopo di riscaldamento, caratterizzato dal fatto che tutti gli elementi componenti dell'apparato sono sopportati all'interno di un telaio portante costituito da profilati metallici disposti secondo gli spigoli di un parallelepipedo; le facce laterali e la faccia superiore del parallelepipedo definito da detto telaio essendo rivestite con pannelli termicamente ed acusticamente isolanti fissati in modo smontabile al telaio.
Le suddette caratteristiche e i vantaggi del presente trovato risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a disegni annessi forniti a titolo di esempio non limitativo, in cui;
la fig. 1 è uno schema circuitale di principio,
la fig. 2 è una vista prospettica dell'apparato dal lato posteriore,
la fig. 3 è una vista prospettica dal lato anteriore destro dell'apparato, con una parte dei pannelli di rivestimento asportati,
la fig. 4 è una vista prospettica analoga alla fig. 3, guardando dal lato sinistro,
la fig. 5 è una vista analoga alla fig. 2, in maggiore scala e con una parte dei pannelli asportata,
la fig. 6 è una vista prospettica, parzialmente esplosa, dei componenti dall'apparato, e la fig. 7 è un particolare in sezione secondo la linea VII-VII della fig. 2 illustrante la struttura dei pannelli isolanti.
Lo schema circuitale di principio illustrato nella fig. 1 riguarda un impianto del tipo formante oggetto della domanda di brevetto 69573-A/76 della Richiedente, utilizzato nell'apparato che forma oggetto del presente trovato.
In tale schema con 1 è indicato un motore a combustione interna raffreddato ad acqua, del quale con 2 è indicata la camicia nella quale circola l'acqua di raffreddamento. Con 3 è indicato l'albero del motore che tramite un giunto di accoppiamento 4 comanda l'albero 5 di un generatore elettrico 6.
II percorso dell'acqua di raffreddamento del motore (circuito primario) è il seguente.
L'acqua calda uscente dalla testa del motore viene alimentata tramite un condotto 7 ad uno scambiatore di calore 8, ricavato in un sol blocco colla testa del motore nel quale essa viene ulteriormente riscaldata dai gas di scarico.
Tali gas vengono, all'uscita dallo scambiatore 8, scaricati nell'atmosfera attraverso un condotto 9.
All'uscita dallo scambiatore 8 l'acqua viene alimentata, tramite un condotto 10 ad uno scambiatore di calore 11, nella quale essa cede calore all'acqua del circuito esterno di riscaldamento (circuito secondario). All'uscita dallo scambiatore 11 l'acqua viene alimentata tramite un condotto 12 ad uno scambiatore di calore 13 ricavato nella coppa dell'olio del motore 1, all'uscita del quale l'acqua ritorna nella camicia di raffreddamento 2 del motore.
Con 14 è indicato un condotto di by-pass che collega direttamente i condotti 10 e 12 ed è controllato da un termostato 15.
Il condotto 14 serve ad escludere lo scambiatore 11 dal circuito primario nella fase iniziale di funzionamento del motore 1 e quando il circuito secondario si trova a bassa temperatura.
La circolazione dell'acqua nel circuito primario è attivata da una pompa di circolazione 16 disposta fra l'uscita dallo scambiatore 13 e l'entrata nella camicia 2 e la pressione in tale circuito è controllata da una valvola 17 di taratura della pressione disposta all'ingresso di un condotto 18 che collega tale circuito con una vaschetta d'espansione 19.
Il circuito secondario comprende un condotto di mandata 20 uscente dallo scambiatore Ile facente capo agli utilizzatori 21 (costituiti ad esempio dai radiatori 30 di un impianto di riscaldamento di un edificio), un condotto 22 che collega l'uscita dagli utilizzatori con l'ingresso in una camicia di raffreddamento 23 ricavata nella carcassa del generatore elettrico 6 ed un condotto 24 che collega l'uscita dalla camicia 23 con lo scambiatore 11.
Si descriverà ora la struttura dell'apparato, indicato nel suo insieme con 25 nella fig. 2, che forma oggetto del presente trovato.
Con 26 è indicato un telaio costituito da profilati metallici ad L disposti secondo gli spigoli di un parallelepipedo, preferibilmente di un cubo come rappresentato nei disegni.
I profilati 27 che formano gli spigoli verticali del telaio cubico sono collegati in modo smontabile, come indicato in 28, ai profilati che costituiscono la base inferiore e la base superiore del cubo, per facilitare l'installazione dell'apparato in locali di difficile accesso.
Ai profilati che costituiscono la base del telaio cubico sono fissati in modo smontabile dei piedi di sostegno 29 regolabili in altezza. Alla base del telaio è inoltre fissata una piastra metallica 30 costituente una parete di fondo.
Al profilato orizzontale superiore 31 della faccia anteriore del telaio cubico 26 è fissato un sopporto 32 al quale è sospesa, tramite un sopporto antivibrante 33, la parte anteriore del motore 1, il cui basamento è collegato rigidamente alla carcassa del generatore 6. Al profilato orizzontale inferiore 34 della faccia posteriore del telaio cubico 26 sono fissati due sopporti 35 (uno solo dei quali è rappresentato nella fig. 3) per il sostegno, tramite sopporti antivibranti, della parte posteriore del generatore 6. La posizione dei sopporti 32 e 35 è tale che l'unità rigida costituita dal motore 1 e dal generatore 6 risulta disposta adiacente ad una delle facce laterali del telaio cubico 26.
II motore a combustione interna 1 è un motore ad eccen-sione per scintilla con una cilindrata dell'ordine di 1000 cc, quale il motore dell'autovettura Fiat 127, e le dimensioni del cubo che contiene l'apparato sono pertanto ridotte; la lunghezza dello spigolo del cubo è dell'ordine di 1 metro.
Ai profilati del telaio 26 che definiscono la faccia posteriore del cubo è fissata superiormente una piastra 36 alla quale è fissata esternamente una scatola 37 contenente le apparecchiature elettroniche di accensione del motore. La scatola 37 è provvista di feritoie 38 per l'ingresso dell'aria aspirata dal motore.
Sulla stessa piastra 36 sono sopportati due raccordi 39 e 40 per il collegamento dell'apparato ai condotti del circuito secondario di riscaldamento, il condotto 41 di uscita dei gasi di scarico dal motore 1, il condotto 42 di alimentazione del combustibile gassoso al motore ed il cavo 43 di erogazione dell'energia elettrica fornita dal generatore 6.
Il combustibile alimentato attraverso il condotto 42 può essere ad esempio gas metano, gas di petrolio liquefatto, gas manifatturato, bio gas od alcool metilico.
Il generatore elettrico 6 è costituito da un motore asincrono trifase, la cui curva caratteristica ne consente l'utilizzazione sia per l'avviamento del motore sia per la generazione di elettricità.
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La vaschetta d'espansione 19 del circuito primario è sopportata in modo scorrevole tramite staffe 44 ad un elemento longitudinale di sopporto 45 che collega i profilati orizzontali superiori della faccia anteriore e della faccia posteriore del telaio cubico 26 per facilitare l'accessibilità al relativo tappo di riempimento 46.
Lo scambiatore di calore 11 fra l'acqua del circuito primario e l'acqua del circuito secondario è sopportato dal fondo 30 del tealio cubico 26 tramite traverse di rinforzo 30a.
Il fondo 30 sopporta pure, tramite elementi distanziatori 47, un contenitore d'olio di riserva 48 comunicante con la coppa dell'olio del motore 1.
Lo scambiatore di calore 8 fra i gas di scarico e l'acqua del circuito primario è del tipo formante oggetto della domanda di brevetto n. 69 292-A/76 della stessa richiedente ed è fissato direttamente alla testa del motore 1.
Sulle facce laterali e sulla faccia superiore del telaio cubico 26 sono applicati in modo facilmente smontabile mediante dispositivi di fissaggio rapido (non illustrati) dei pannelli di isolamento termico ed acustico indicati con 49, dei quali 5 quello applicato sulla faccia posteriore, indicato con 49a, presenta un'altezza minore in quanto si estende fino alla base della scatola 37 per lasciare scoperta tale scatola e le connessioni 39 a 43 portate dalla piastra 36.
Come indicato nella fig. 7, ciascun pannello 49 presenta io una struttura portante di lamiera metallica 50, una struttura assorbente 51 costituita da due strati di materiale isolante 52 a base bituminosa con interposizione di uno strato di materiale poroso sciolto 53 ed una parete interna 54, pure di materiale fonoassorbente, che delimita una camera d'aria 55. 15 Fra ciascun pannello 49 ed i profilati del telaio metallico 26 sono interposti dei tasselli smorzanti 30 di materiale elastomero.
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Claims (20)

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1. Apparato per la produzione combinata di energia elettrica e di calore, comprendente un motore a combustione interna raffreddato ad acqua, un generatore elettrico comandato dal motore e degli scambiatori di calore che ricuperano il calore dall'acqua di raffreddamento, dall'olio di lubrificazione e dai gas di scarico del motore nonché dal generatore elettrico a scopo di riscaldamento, caratterizzato dal fatto che tutti gli elementi componenti dell'apparato sono sopportati all'interno di un telaio portante costituito da profilati metallici disposti secondo gli spigoli di un parallelepipedo; le facce laterali e la faccia superiore del parallelepipedo definito da detto telaio essendo rivestite con pannelli termicamente ed acusticamente isolanti fissati in modo smontabile al telaio.
2. Apparato secondo la rivendicaione 1, caratterizzato dal fatto che i profilati metallici costituenti il telaio portante hanno una sezione ad L.
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RIVENDICAZIONI
3. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i profilati metallici sono disposti secondo gli spigoli di un cubo.
4. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la faccia inferiore del parallelepipedo definito dal telaio è rivestita con una piastra metallica costituente una parete di fondo.
5. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ai profilati che definiscono la faccia inferiore del parallelepipedo sono fissati in modo smontabile dei piedi di sostegno regolabili in altezza.
6. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i profilati disposti secondo gli spigoli verticali del parallelepipedo sono collegati in modo smontabile ai profilati che definiscono le facce superiore ed inferiore del parallelepipedo.
7. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'albero del generatore elettrico è allineato con l'albero del motore a combustione interna ed è accoppiato con esso tramite un giunto e che la carcassa del generatore elettrico è collegata rigidamente con il basamento del motore a combustione interna, per cui il motore ed il generatore costituiscono un'unità rigida.
8. Apparato secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che l'unità motore-generatore è disposta adiacente ad una delle facce laterali del parallelepipedo definito dal telaio, con il suo asse longitudinale sostanzialmente parallelo a detta faccia; la faccia del parallelepipedo rivolta verso l'estremità del motore opposta al generatore costituendo la faccia anteriore dell'apparato e la faccia del parallelepipedo rivolta verso l'estremità del generatore opposta al motore costituendo la faccia posteriore dell'apparto.
9. Apparato secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che al profilato del telaio che definisce lo spigolo superiore della faccia anteriore del parallelepipedo è fissato un sopporto pendente al quale è sospesa anteriormente l'unità motore-generatore e che al profilato del telaio che definisce lo spigolo inferiore della faccia posteriore del parallelepipedo sono fissati due sopporti che sopportano posteriormente l'unità motore-generatore.
10. Apparato secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che ai profilati che definiscono la faccia posteriore dell'apparato è fissata superiormente una piastra portante una presa d'aria per il motore, un condotto di alimentazione di un combustibile gassoso al motore, un condotto d'uscita dei gas di scarico, due raccordi per il collegamento rapido dell'apparato alle tubazioni del circuito esterno di riscaldamento ed il cavo per l'alimentazione all'esterno dell'energia elettrica fornita dal generatore; la zona occupata da detta piastra non essendo rivestita dal pannello isolante termico ed acustico applicato sulla faccia posteriore del parallelepipedo definito da detto telaio.
11. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ai profilati che definiscono la faccia superiore del parallelepipedo è sospesa la vaschetta d'espansione del circuito di raffreddamento del motore.
12. Apparato secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che la vaschetta d'espansione è sopportato in modo scorrevole su un elemento longitudinale di sopporto esten-dentesi dallo spigolo superiore della faccia anteriore allo spigolo superiore della faccia posteriore ed è provvista alla sua estremità anteriore di un tappo di riempimento accessibile previo smontaggio del pannello anteriore.
13. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ai profilati che definiscono la faccia inferiore del parallelepipedo sono fissati elementi di rinforzo per sopportare lo scambiatore di calore fra l'acqua di raffreddamento del motore e l'acqua del circuito esterno di raffreddamento.
14. Apparato secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la piastra costituente la parete di fondo sopporta un contenitore d'olio di riserva comunicante con la coppa dell'olio del motore.
15. Apparato secondo una delle rivendicazioni 1 a 14, caratterizzato dal fatto che il motore a combustione interna è ad accensione per scintilla.
16. Apparato secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che il motore è provvisto di un apparato elettronico d'accensione.
17. Apparato secondo le rivendicazioni 10 e 16, caratterizzato dal fatto che l'apparato elettronico d'accensione è contenuto in un involucro applicato esternamente alla suddetta piastra portante le tubazioni ed il cavo elettrico, detto involucro essendo attraversato dall'aria aspirata dal motore a combustione interna.
18. Apparato secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che il motore ha una cilindrata dell'ordine di 1000 cc.
19. Apparato secondo una delle rivendicazioni 1, o 3 a 18, caratterizzato dal fatto che ha una forma sostanzialmente cubica e che la lunghezza di ogni spigolo è dell'ordine di 1 metro.
20. Apparato secondo una delle rivendicazioni 1 a 19, caratterizzato dal fatto che il telaio portante è dimensionato in modo da poter sopportare, oltre al carico dei componenti, un sovraccarico pari al peso totale dell'apparato stesso.
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