ITMI20122059A1

ITMI20122059A1 - Ascensore elettrico reversibile

Info

Publication number: ITMI20122059A1
Application number: IT002059A
Authority: IT
Inventors: Rosario Pullano
Original assignee: Sophia R & S Di G C
Priority date: 2012-12-02
Filing date: 2012-12-02
Publication date: 2014-06-03

Description

DESCRIZIONE

«ascensore elettrico reversibile».

1. CAMPO DELLA TECNICA

Il trovato si riferisce al campo della tecnica degli ascensori elettrici.

Gli attuali ascensori sono dotati di un contrappeso che oltre a limitare la potenza massima richiesta dal motore e quindi la potenza elettrica assorbita, minimizza il peso che deve essere alzato e quindi il lavoro che deve essere compiuto dal motore e di conseguenza il consumo elettrico.

2. PROBLEMI TECNICI

In ogni caso il lavoro richiesto al motore e quindi il consumo elettrico resta molto elevato.

In una giornata, in media, le persone che salgono ad un piano discendono dal medesimo piano. In teoria, quindi, in una giornata, il lavoro richiesto al motore dell'ascensore sarebbe nullo. Eppure il consumo elettrico degli ascensori resta una delle maggiori voci di spesa degli edifici.

3. LE SOLUZIONI AI PROBLEMI

La soluzione trovata ai problemi consiste sostanzialmente nella sostituzione del normale motore elettrico con una macchina elettrica reversibile. In tal modo mentre la cabina scende la macchina elettrica reversibile funziona da generatore elettrico e l'energia prodotta può essere o immessa sulla rete elettrica o immagazzinata in accumulatori elettrici.

L'energia potenziale non è però la sola tipologia di energia meccanica a bilancio zero implicata nel trasporto dell'ascensore, bisogna tener conto anche dell'energia cinetica che è tanto maggiore quanto è maggiore il peso che la cabina può trasportare, ed anche proporzionale al quadrato della velocità e quindi questa componente di energia meccanica entra in gioco tanto maggiormente quanto più è maggiore la velocità con la cabina viaggia.

4. EFFETTI VANTAGGIOSI DELL'INVENZIONE

L'effetto vantaggioso più importante del trovato è la riduzione del consumo di energia elettrica. Come conseguenza vi è quindi anche un miglioramento della qualità ambientale.

5. DESCRIZIONE DELLE FIGURE

La figura 1 mostra lo schema semplificato di un ascensore elettrico senza contrappeso. La figura mostra la cabina (1), il cavo di collegamento (2), il motore elettrico (3) e la rete di distribuzione dell’ energia elettrica (4). Sono indicate inoltre: l’altezza da terra h e la forza pesa della cabina e del carico P. Per far salire la cabina (1) è necessario che il motore (3) assorba la potenza necessaria dalla rete elettrica (4). Quando la cabina (1) scende è necessario dissipare in calore la diminuzione di energia potenziale.

La figura 2 mostra lo schema del trovato in un implementazione con macchina elettrica reversibile e con contrappeso. La figura mostra la cabina (1), il cavo di collegamento (2), la macchina elettrica reversibile MR (3), la rete di distribuzione dell’energia elettrica (4) e il sistema di controllo CS (5). Quando viene premuto il pulsante di discesa il freno rilascia la cabina (1) che comincia a scendere trascinata dalla forza peso P, mettendo in moto la macchina reversibile MR (3). Il sistema di controllo CS (5) regola le eccitazioni della macchina reversibile affinché la cabina raggiunga la velocità di crociera con la dolcezza dovuta. Una volta raggiunta la velocità di crociera il sistema di controllo regola le eccitazioni della macchina affinché mantenga costante la velocità. In questa fase l’energia cinetica del sistema ascensore resta costante e, a meno degli attriti, la diminuzione di energia potenziale viene trasformata in energia elettrica dalla macchina elettrica reversibile che funziona come generatore elettrico e trasferita alla rete di distribuzione dell’ energia elettrica. Quando la cabina raggiunge il piano di fermata, il sistema di regolazione regola le eccitazioni facendo aumentare la potenza erogata dalla macchina elettrica reversibile, questo rallenta la corsa della cabina la cabina, trasformando l’energia cinetica in energia elettrica. Quando la cabina raggiunge il piano un freno blocca la cabina. Si badi che il freno serve soltanto al blocco della cabina e non al rallentamento e in questo modo, oltre all’energia potenziale, viene recuperata in energia elettrica anche l’energia cinetica.

La figura 3 mostra lo schema del trovato in un implementazione su un ascensore con contrappeso e macchina reversibile. La figura mostra la cabina (1), il cavo di collegamento (2), la macchina elettrica reversibile MR (3), la rete di distribuzione dell’energia elettrica (4), il sistema di controllo CS (5) della macchina reversibile e il contrappeso (6). Quando viene premuto il pulsante il freno rilascia la cabina e il sistema di controllo determina se la macchina reversibile deve funzionare motore o generatore, in questo caso, infatti, se il peso P è inferiore del contrappeso C la macchina reversibile funzionerà da generatore quando la cabina sale, mentre invece, se il peso P è maggiore del contrappeso C la macchina reversibile funzionerà da generatore quando la cabina scende. Anche in questo caso il trovato, tramite il sistema di controllo che regola le eccitazioni recupera sia l’energia potenziale che l’energia cinetica in fase di frenata.

La figura 4 mostra lo schema del trovato in un implementazione su un ascensore con contrappeso e con sistema di accumulazione. La figura mostra la cabina (1), il cavo di collegamento (2), la macchina elettrica reversibile MR (3), la rete di distribuzione dell’energia elettrica (4), il sistema di controllo CS (5) della macchina reversibile, il contrappeso (6) e il sistema di accumulazione B (7). Rispetto all’ implementazione mostrata nella figura 3 quella della figura 4 differisce soltanto per il sistema di accumulazione B (7). Il sistema di accumulazione è costituito da una batteria di accumulatori che possono immagazzinare sia l’energia proveniente dalla rete elettrica (4) che quella proveniente dalla macchina elettrica reversibile MR (3) in funzionamento come generatore elettrico. In tal modo è possibile limitare al minimo l’assorbimento di energia dalla rete elettrica, immagazzinare l’energia senza necessità di cederla alla rete e utilizzare come macchina reversibile una macchina a corrente continua.

La figura 5 mostra lo schema del trovato in un implementazione senza contrappeso e con generatore elettrico. La figura mostra la cabina (1), il cavo di collegamento (2), la macchina elettrica M (3), la rete di distribuzione dell’energia elettrica (4), il sistema di controllo CS (5), il generatore elettrico G (8). In questa implementazione quando la cabina (1) scende, l’energia potenziale persa è recuperata dal generatore elettrico G (8). Il sistema di controllo CS (5), controlla sia il motore M (3) che il generatore elettrico G (8), garantendo il recupero dell’energia potenziale in fase di discesa e dell’energia cinetica in fase di frenata.

La figura 6 mostra lo schema del trovato in una implementazione senza contrappeso e con macchina elettrica reversibile che utilizza un sistema di accumulatori per immagazzinare l’energia elettrica prodotta. La figura mostra la cabina (1), il cavo di collegamento (2), la macchina elettrica reversibile MR (3), la rete di distribuzione dell’energia elettrica (4), il sistema di controllo CS (5) della macchina reversibile, e il sistema di accumulazione B (7).

6. MODALITÀ D'IMPLEMENTAZIONE

Fermo restando la validità generale, si illustrerà di seguito un implementazione del trovato che si riferisce ad un ascensore senza contrappeso e con macchina elettrica reversibile, come mostrato in figura 2, valendo, mutatis mutandi, anche per le altre modalità d’ implementazione del trovato ossia.

Una delle migliori implementazioni del trovato si può ottenere utilizzando una macchina elettrica a corrente continua. Questo tipo di macchina possiede infatti il massimo della reversibilità poiché facendo attraversare i suoi morsetti dalla corrente produce potenza meccanica mettendo in moto il suo rotore, mentre facendo ruotare il rotore produce ai morsetti energia elettrica in corrente continua.

Questo tipo di funzionamento è d’altronde ben noto alla tecnica, infatti, è risaputo che i treni elettrici funzionano in corrente continua ed hanno un sistema di controllo che durante la discesa da una montagna consente di non surriscaldare i freni facendo funzionare come generatore elettrico la macchina a corrente continua e restituendo in tal modo alla linea elettrica l’energia assorbita in fase di salita.

Ciò non toglie tuttavia che sia possibile utilizzare altri tipi di macchine elettriche come ad esempio la macchina asincrona, visto che negli ultimi anni i sistemi di controllo si sono evoluti consentendo una buona regolazione in velocità e potenza oltre che della reversibilità .

La cabina ha una certa massa m e possiede un’energia potenziale paria a (mgh)/2. Quando la cabina scende l’energia potenziale diminuisce e si trasforma in energia cinetica pari a (mv )/ 2, dove v è la velocità della cabina. Mentre scende però la cabina deve compiere un lavoro sull’aria perché si muove essenzialmente come un pistone in un cilindro. Parte dell’energia potenziale si trasforma in lavoro compiuto sull’aria e quindi in ventilazione. Un’altra parte di energia potenziale si trasforma in calore per via degli attriti. Inoltre, quando la cabina si ferma tutta l’energia cinetica dovuta alla velocità viene trasformata in calore dal freno.

Affinché l’utilizzo del trovato sia vantaggioso è necessario ridurre al minimo le perdite in ventilazione e in attrito. Tali perdite possono raggiungere valori tali da assorbire tutta l’energia prodotta dalla diminuzione di energia potenziale e questo maggiormente negli ascensori con contrappeso, dove il contrappeso è calcolato per controbilanciare in media il carico trasportato e nei quali, quindi, mediamente la variazione di energia potenziale è piccola.

I nuovi ascensori con cabina leggera e senza contrappeso rappresentano l’applicazione ottimale per il trovato.

II trovato utilizza una macchina elettrica reversibile che funziona da motore assorbendo energia dalla rete elettrica quando la cabina sale, mentre funziona da generatore trasferendo energia elettrica alla rete quando la cabina scende.

II trovato inoltre, mediante la programmazione del sistema di controllo del generatore o macchina reversibile frena la cabina quando arriva al piano recuperando anche l’energia cinetica oltre all’energia potenziale.

Il sistema di frenatura prevede che il sistema di controllo intervenga sulle correnti di eccitazione della macchina elettrica reversibile affinché, la cabina, muovendosi, produca maggiore potenza elettrica. Poiché la cabina si muove di moto rettilineo uniforme erogando una data potenza elettrica, per erogarne una maggiore a parità di peso deve attingerla dall’energia cinetica rallentando la sua corsa.

Naturalmente è possibile realizzare un sistema di frenatura che recuperi l’energia cinetica utilizzando uno o più generatori elettrici aggiuntivi e prevedendo un sistema di controllo specifico che si occupi della sola frenata.

7. MODALITÀ D'APPLICAZIONE INDUSTRIALE

Il modo in cui il trovato può essere utilizzato in ambito industriale è ovvio dalla natura dell’ invenzione e dalla descrizione.

8. CLASSIFICAZIONI PROPOSTE

La classificazione internazionale IPC e EUCLA proposta è la seguente: B66B 1/100.

La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Ascensore elettrico senza contrappeso e caratterizzato in quanto invece del motore elettrico per il sollevamento della cabina ha una macchina elettrica reversibile che funziona come motore elettrico quando la cabina dell’ ascensore sale e come generatore elettrico quando la cabina dell’ ascensore scende.
2. Ascensore elettrico con contrappeso e caratterizzato in quanto invece del motore elettrico per il movimento della cabina ha una macchina elettrica reversibile che funziona come motore elettrico quando la cabina si muove nel verso opposto a quello della forza risultante tra il peso della cabina e il contrappeso e come un generatore elettrico quando la cabina si muove nello stesso verso della forza risultante tra del peso della cabina e il contrappeso.
3. Ascensore elettrico senza contrappeso e caratterizzato in quanto in aggiunta al motore elettrico per il sollevamento della cabina ha uno o più generatori elettrici che generano energia elettrica quando la cabina dell’ ascensore scende verso il basso.
4. Ascensore elettrico con contrappeso e caratterizzato in quanto in aggiunta al motore elettrico per il movimento della cabina ha uno o più generatori elettrici che generano energia elettrica quando la cabina si muove nello stesso verso della forza risultante tra il peso della cabina e del contrappeso.
5. Ascensore elettrico caratterizzato in quanto ha un sistema di frenatura della cabina che funziona trasformando l’energia cinetica delle parti in movimento in energia elettrica.
6. Ascensore elettrico come nella rivendicazione 1 o 2 e caratterizzato in quanto ha un sistema di controllo tra le cui funzioni c’è la frenata della cabina mediante la trasformazione dell’energia cinetica delle parti in movimento in energia elettrica prodotta facendo funzionare la macchina elettrica reversibile come generatore elettrico.
7. Ascensore elettrico come nella rivendicazione 3 o 4 e caratterizzato in quanto ha un sistema di controllo tra le cui funzioni c’è la frenata della cabina mediante la trasformazione dell’energia cinetica delle parti in movimento in energia elettrica prodotta dal generatori elettrici.
8. Ascensore elettrico come nella rivendicazione 1 o 2 o 3 o 4 o 5 o 6 o 7 e caratterizzato in quanto l’energia elettrica prodotta è trasferita alla rete di distribuzione dell’energia elettrica.
9. Ascensore elettrico come nella rivendicazione 8 e caratterizzato in quanto l’energia elettrica trasferita alla rete di distribuzione dell’energia è misurata da un misuratore di energia elettrica.
10. Ascensore elettrico come nella rivendicazione 1 o 2 o 3 o 4 o 5 o 6 o 7 e caratterizzato in quanto l’energia elettrica prodotta è trasferita ad un sistema di accumulatori elettrici.