PT107614A1 - Gerador de energia eléctrica para ferrovias - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM DISPOSITIVO PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DA ENERGIA CINÉTICA DO COMBOIO ATRAVÉS DE UM SISTEMA HIDRÁULICO ACIONADO PELA SUA PASSAGEM SOBRE O DISPOSITIVO. A ENERGIA ELÉTRICA ASSIM GERADA SERÁ SUFICIENTE PARA ALIMENTAR SISTEMAS DE SEGURANÇA E SINALIZAÇÃO FERROVIÁRIOS POSSIBILITANDO DESTA FORMA A SUA INSTALAÇÃO EM LOCAIS SEM REDE ELÉTRICA. O SISTEMA GERADOR DE ENERGIA É CONSTITUÍDO POR UMA CAIXA COM PISTÕES (2), DOIS CIRCUITOS HIDRÁULICOS (4) E (18) E UM CIRCUITO ELÉTRICO (22). A CAIXA COM PISTÕES (2) É COLOCADA JUNTO AO CARRIL (1). OS PISTÕES HIDRÁULICOS (3) À PASSAGEM DO COMBOIO SOFREM UM MOVIMENTO LINEAR DESCENDENTE IMPOSTO PELA RODA. O CAUDAL DE ÓLEO GERADO PELA COMPRESSÃO DOS PISTÕES É UTILIZADO PARA IMPRIMIR UM MOVIMENTO ROTACIONAL A UM ALTERNADOR ELÉTRICO (11) ATRAVÉS DE UM MOTOR HIDRÁULICO (10) INTEGRADO NOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS (4) E (18).

Description

Descrição

Gerador de energia elétrica para ferrovias A ferrovia desempenha um papel incontornável no transporte de matérias-primas e mercadorias, e consequentemente no desenvolvimento e competitividade económica nos parses em desenvolvimento, nomeadamente nos paises da África Austral. Os atuais planos de obras preveem a modernização e aumento de capacidade de carga das linhas existentes bem como a construção de novas linhas. 0 alargamento da rede ferroviária e o crescimento do tráfego das linhas existentes, aumentará os problemas de segurança das populações instaladas na sua proximidade, em particular junto das passagens de nivel pedonais e rodoviárias que atualmente não possuem sinalização.

Na maioria destas passagens de nivel não existe alimentação elétrica da rede o que dificulta a instalação de sistemas de sinalização e segurança que possam mitigar este risco de acidente. A extensão e localização remota da rede ferroviária inviabilizam a construção de ramais de energia para a alimentação destes sistemas. A utilização de fontes de energia renováveis tradicionais, tais como energia solar ou eólica, ou sistemas geradores por queima de combustível, não são uma opção viável pois estão associados a uma operação que obriga a uma logística de visitas/inspeções periódicas para abastecimento e/ou limpeza dos mesmos, a par de se revelarem particularmente vulneráveis a atos de vandalismo ou roubo. Surge então a necessidade de se recorrer a outra fonte geradora de energia que possa estar dissimulada na infraestrutura ferroviária e que possa gerar energia elétrica suficiente para alimentar um sistema de aviso de passagem de nível. A presente invenção refere-se a um dispositivo para geração de energia elétrica a partir da energia cinética do comboio através de um sistema hidráulico acionado pela passagem do comboio sobre o dispositivo. A energia elétrica assim gerada será suficiente para alimentar sistemas de segurança e sinalização ferroviários possibilitando desta forma a sua instalação em locais onde não exista rede elétrica. 0 dispositivo gera energia elétrica a partir da energia cinética do comboio através de um sistema hidráulico acionado pela passagem do comboio sobre o dispositivo. 0 dispositivo é fixado ao carril (1). Este dispositivo contém uma caixa com pistões (2) com um conjunto de pistões hidráulicos (3), ambos com dimensões e caraterísticas otimizadas para as diferentes tipologias de carril existentes e que garantem o funcionamento do sistema ao longo da vida útil/desgaste das diferentes tipologias de carril, que à passagem do comboio sofrem um movimento linear descendente imposto pela roda. Este movimento linear descendente dos pistões hidráulicos (3) gera um caudal de óleo limitado por uma válvula limitadora de pressão (5) e com o sentido de escoamento garantido por uma válvula de retenção (6), que através de um circuito hidráulico (4) é armazenado temporariamente num acumulador de pressão (7). 0 óleo armazenado neste acumulador de pressão (7) é então utilizado para acionar um motor hidráulico (10) em regime continuo (velocidade constante) através de uma válvula de regulação de caudal (8) e de uma válvula de sequência com descarga (9) instaladas no circuito hidráulico (4). O motor hidráulico (10) está acoplado mecanicamente a um alternador elétrico (11), por um sistema de transmissão (12). A energia elétrica produzida pelo alternador elétrico (11) é transferida num circuito elétrico (22) e controlada por um módulo eletrónico (13) que gere de forma otimizada a transferência de energia elétrica para um ultracondensador (14) através da monitorização e controlo da energia armazenada no ultracondensador (14) e das pressões existentes no acumulador de pressão (7) e no acumulador de pressão (17). A energia armazenada no ultracondensador (14) é utilizada para efetuar o carregamento de forma mais lenta de uma bateria para armazenamento de energia (16), através de um conversor DC/DC (15). O óleo de saida do motor hidráulico (10) é reposto na caixa com pistões (2) através de um circuito hidráulico (18), que é mantida pressurizada a uma baixa pressão através de um segundo acumulador de pressão (17). Este segundo acumulador (17) possui como segunda função garantir uma reserva de óleo suficiente para alimentar o circuito durante a passagem completa de um comboio. Como a caixa com pistões (2) poderá estar a uma distância considerável dos circuitos hidráulicos (4) e (18) , a inércia do óleo existente na tubagem de ligação entre a caixa e o sistema hidráulico pode exercer uma força impulsiva muito elevada nos pistões aquando do seu acionamento pelo contacto com a roda. Assim, para limitar esta força de inércia, existe um pequeno acumulador de pressão (19) colocado junto da caixa com pistões (2) no circuito hidráulico (4) e que absorve os transientes de pressão mantendo a pressão máxima nos pistões hidráulicos (3) abaixo de um valor de segurança. À entrada e à saida do acumulador de pressão (19) , existem duas válvulas de retenção (20) e (21) que garantem um caudal de óleo unidirecional.

Claims (3)

REIVINDICAÇÕES

1- Dispositivo fixado ao carril (1) para geração de energia elétrica a partir da energia cinética do comboio, caraterizado por um sistema hidráulico que à passagem das rodas dos comboios sobre uma caixa com pistões (2) com um conjunto de pistões hidráulicos (3) , ambos com dimensões e caraterísticas otimizadas para as diferentes tipologias de carril existentes e que garantem o funcionamento do sistema ao longo da vida útil/desgaste das diferentes tipologias de carril, transforma através de um circuito hidráulico (4) que contém uma válvula limitadora de pressão (5), uma válvula de retenção (6), um acumulador de pressão (7), uma válvula de regulação de caudal (8) e uma válvula de sequência com descarga (9), o movimento linear de compressão dos pistões hidráulicos (3) imprimido pelas rodas, em movimento de rotação de um motor hidráulico (10) que por um sistema de transmissão mecânico (12) o transmite a um alternador elétrico (11). A energia elétrica produzida pelo alternador elétrico (11) é transferida por um circuito elétrico (22) e controlada por um módulo eletrónico (13) que gere de forma otimizada a transferência de energia elétrica produzida à passagem das várias rodas de um comboio para um ultracondensador (14), através da monitorização e controlo da energia armazenada no ultracondensador (14) e das pressões existentes no acumulador de pressão (7) e no acumulador de pressão (17) . A energia armazenada no ultracondensador (14) é utilizada para efetuar o carregamento de forma mais lenta de uma bateria (16) para armazenamento de energia, através de um conversor DC/DC (15), constituindo um sistema autónomo de fonte de energia elétrica.

2- Dispositivo para geração de energia elétrica de acordo com a revindicação 1 caraterizado por possuir um acumulador de pressão (17) no circuito hidráulico (18) que permite repor automaticamente o óleo na caixa com pistões (2), e que mantendo uma pressão constante nos pistões, efetua e possibilita a recuperação automática à posição inicial após atuação pela passagem da roda.

3- Dispositivo para geração de energia elétrica de acordo com qualquer uma das revindicações precedentes caraterizado por possuir um acumulador de pressão (19) no circuito hidráulico (4) junto à caixa com pistões (2) com duas válvulas de retenção (20) e (21) , que permite absorver os transientes de pressão mantendo a pressão máxima nos pistões abaixo de um valor de segurança, evitando assim transientes de pressão que poderiam ocorrer devido à inércia do volume de óleo existente nas tubagens de ligação entre a caixa com pistões e o circuito hidráulico (4).