IT201600095984A1

IT201600095984A1 - Apparatus for generating a hydraulic leap exploiting intermolecular forces

Info

Publication number: IT201600095984A1
Application number: IT102016000095984A
Authority: IT
Inventors: Patrick Ferretti
Original assignee: Ferrantino Loredana
Priority date: 2016-09-24
Filing date: 2016-09-24
Publication date: 2018-03-24

Description

“Apparato per la generazione di un salto idraulico sfruttante le forze intermolecolari” "Apparatus for the generation of a hydraulic jump exploiting the intermolecular forces"

Campo della tecnica: Field of technique:

Il trovato rientra nel campo della produzione di energia rinnovabile attraverso un meccanismo idroelettrico e lo sfruttamento di fenomeni fisici. The invention falls within the field of renewable energy production through a hydroelectric mechanism and the exploitation of physical phenomena.

Stato dell’arte: State of the art:

Attualmente sono utilizzati diversi dispositivi che producono energia elettrica da fonti rinnovabili: eolica, idroelettrica, solare, marina, biomasse, geotermica. Tuttavia la fonte idroelettrica ha produzione e rendimento sensibilmente maggiori. Gli impianti idroelettrici utilizzati sono costruiti in prossimità di fiumi, laghi o cascate. Essi comprendono almeno una condotta forzata, usata per trasportare l’acqua dal bacino di partenza alla turbina, una turbina idraulica, scelta e dimensionata in base alla struttura dell’impianto, un generatore, usato per convertire l’energia cinetica della turbina in energia elettrica. Currently, various devices are used that produce electricity from renewable sources: wind, hydroelectric, solar, marine, biomass, geothermal. However, the hydroelectric source has significantly higher production and yield. The hydroelectric plants used are built near rivers, lakes or waterfalls. They include at least a penstock, used to transport the water from the starting basin to the turbine, a hydraulic turbine, chosen and sized according to the structure of the plant, a generator, used to convert the kinetic energy of the turbine into electrical energy .

Sommario dell’invenzione: Summary of the invention:

Gli impianti idroelettrici utilizzati presentano numerosi svantaggi, i principali sono: l’impatto ambientale negativo dovuto al deflusso minimo vitale, i requisiti per il terreno di costruzione limitati alle zone in prossimità di fiumi, laghi o salti naturali, il ciclo di produzione di energia è influenzato dalle condizioni fisiche del territorio, la produzione e il rendimento sono limitati dalla struttura naturale del territorio. The hydroelectric plants used have numerous disadvantages, the main ones being: the negative environmental impact due to the minimum viable runoff, the requirements for the construction land limited to areas near rivers, lakes or natural jumps, the energy production cycle is influenced by the physical conditions of the territory, production and yield are limited by the natural structure of the territory.

Il trovato presenta le soluzioni ai suddetti problemi tecnici: grazie alle caratteristiche del suo funzionamento, può essere costruito in qualsiasi territorio senza aver bisogno di salti naturali, aumentando il numero di impianti realizzabili, le sue dimensioni vengono decise in base alla richiesta energetica in modo da soddisfarla completamente, l’impatto ambientale è sensibilmente minore, in quanto il trovato non interferisce in alcun modo con habitat naturali come fiumi o laghi, infine il ciclo di produzione del trovato è continuo e regolare, in quanto non è influenzato da alcun fattore esterno. The invention presents the solutions to the aforementioned technical problems: thanks to the characteristics of its operation, it can be built in any territory without the need for natural jumps, increasing the number of plants that can be built, its dimensions are decided on the basis of the energy demand in order to to satisfy it completely, the environmental impact is considerably lower, since the invention does not interfere in any way with natural habitats such as rivers or lakes, finally the production cycle of the invention is continuous and regular, as it is not influenced by any external factor.

In un aspetto vantaggioso dell’invenzione, la produzione e il rendimento del trovato possono essere sensibilmente maggiori rispetto a quelli degli impianti utilizzati, pur mantenendo lo stesso dislivello, in quanto è possibile decidere le dimensioni iniziali del diametro del flusso ed utilizzare una condotta che aumenti sensibilmente il carico idraulico grazie alla sua forma. In an advantageous aspect of the invention, the production and efficiency of the invention can be significantly higher than those of the plants used, while maintaining the same difference in height, since it is possible to decide the initial dimensions of the flow diameter and use a pipeline that increases significantly the hydraulic load thanks to its shape.

In un secondo aspetto vantaggioso dell’invenzione, è possibile utilizzare un’ampia gamma di liquidi, scelti in base alle loro caratteristiche, in modo da adattare il trovato a qualsiasi clima per espandere il numero di impianti realizzabili. In a second advantageous aspect of the invention, it is possible to use a wide range of liquids, chosen on the basis of their characteristics, in order to adapt the invention to any climate to expand the number of plants that can be built.

Breve descrizione delle figure: Brief description of the figures:

Figura 1: rappresenta la prima forma di realizzazione, da un punto di vista frontale. Figure 1: represents the first embodiment, from a front point of view.

Figura 2: rappresenta la prima forma di realizzazione, da un punto di vista frontale ravvicinato. Figura 3: rappresenta la prima forma di realizzazione, da un punto di vista frontale ravvicinato. Figura 4: rappresenta la prima forma di realizzazione, da un punto di vista prospettico. Figure 2: represents the first embodiment, from a close front view. Figure 3: represents the first embodiment, from a close front viewpoint. Figure 4: represents the first embodiment, from a perspective point of view.

Figura 5: rappresenta la seconda forma di realizzazione, da un punto di vista frontale. Figure 5: represents the second embodiment, from a front point of view.

Figura 6: rappresenta la terza forma di realizzazione, da un punto di vista frontale. Figure 6: represents the third embodiment, from a front point of view.

Figura 7: rappresenta la quarta forma di realizzazione, da un punto di vista frontale. Figure 7: represents the fourth embodiment, from a front point of view.

Descrizione delle forme di realizzazione: Description of the embodiments:

In una prima forma di realizzazione del trovato, caratterizzata da almeno un serbatoio di aspirazione, almeno un liquido contenuto all’interno dell’almeno un serbatoio, almeno due capillari. L’estremità inferiore di uno dei due capillari è immersa nell’almeno un liquido contenuto nell’almeno un serbatoio e l’estremità superiore è posizionata ad un’altezza geodetica superiore, rispetto all’altezza del livello dell’almeno un liquido contenuto all’interno dell’almeno un serbatoio. All’interno del detto capillare, risale l’almeno un liquido per effetto del fenomeno della capillarità. Il secondo capillare, dei detti almeno due capillari, deve avere l’estremità di aspirazione immersa nel liquido risalito nel primo capillare. Detto secondo capillare deve avere il diametro esterno minore del diametro interno del detto primo capillare, in modo che tra la parete interna del detto primo capillare e la parete esterna del detto secondo capillare ci sia abbastanza spazio, in modo che il detto primo capillare, funga da serbatoio di aspirazione per il detto secondo capillare. Detto secondo capillare, deve avere l’estremità di scarico ad un’altezza geodetica inferiore, rispetto all’altezza geodetica del livello del liquido in cui è immerso, ma superiore rispetto all’altezza geodetica del livello dell’almeno un liquido contenuto nell’almeno un serbatoio di partenza. Detto secondo capillare, nella parte che si trova all’esterno del detto primo capillare, a partire dal livello dell’altezza geodetica del liquido risalito nel primo capillare, fino al livello dell’estremità di scarico del detto secondo capillare, deve avere un diametro sufficientemente grande, in modo da contenere un volume definito di liquido. Detto volume deve essere maggiore del volume di liquido risalito nel primo capillare. Tra l’estremità di scarico del detto secondo capillare e il livello dell’almeno un liquido all’interno dell’almeno un serbatoio di partenza, può essere posizionata una condotta e al di sotto della sua estremità di scarico una turbina idraulica, allo scopo di produrre energia idroelettrica. In una seconda forma di realizzazione del trovato, ci sono almeno due fasci di capillari, di cui uno corrisponde all’insieme di più di un detto primo capillare della prima forma di realizzazione, e il secondo fascio corrisponde all’insieme di più di un detto secondo capillare della prima forma di realizzazione, ma a differenza della prima forma di realizzazione, ogni detto capillare appartenente al secondo fascio, viene collegato ad un dispositivo di raccoglimento, che a sua volta viene collegato ad un tubo. Il detto tubo deve avere l’estremità di scarico posizionata ad un’altezza geodetica inferiore rispetto all’altezza geodetica del liquido in cui è immerso ogni capillare del detto secondo fascio di capillari, ma superiore all’altezza geodetica dell’almeno un liquido contenuto nell’almeno un serbatoio di partenza. Detto tubo, a partire dal livello dell’altezza geodetica del liquido risalito in ogni detto capillare appartenente al primo fascio, fino all’estremità di scarico del detto tubo, deve avere un diametro definito, in modo che contenga un volume di liquido maggiore della somma dei volumi di liquido sollevati in tutti i capillari appartenenti al detto primo fascio. In una terza forma di realizzazione, ci sono una pluralità di capillari, posizionati uno all’interno dell’altro, per esempio tre capillari di cui il primo capillare posizionato come il detto primo capillare descritto nella prima forma di realizzazione, il secondo capillare avente l’estremità inferiore posizionata come il detto secondo capillare nella prima forma di realizzazione, e l’estremità superiore posizionata ad un’altezza geodetica superiore rispetto all’altezza del livello del liquido in cui è immerso, e il terzo capillare, posizionato nello stesso modo in cui è posizionato il detto secondo capillare nella prima forma di realizzazione, ma in questo caso, all’interno del detto secondo capillare. All’ultima forma di realizzazione si possono formare dei fasci per ogni capillare aggiunto, come nella seconda forma di realizzazione (figura 6). In una quarta forma di realizzazione, partendo dalla terza forma, il detto terzo fascio di capillari è collegato ad un dispositivo di raccoglimento, a sua volta collegato ad un tubo, posizionato come per la seconda forma di realizzazione (figura 7). In a first embodiment of the invention, characterized by at least one suction tank, at least one liquid contained within the at least one tank, at least two capillaries. The lower end of one of the two capillaries is immersed in the at least one liquid contained in the at least one tank and the upper end is positioned at a higher geodetic height, with respect to the level height of the at least one liquid contained in the inside the at least one tank. Inside the said capillary, at least one liquid rises due to the phenomenon of capillarity. The second capillary, of the said at least two capillaries, must have the suction end immersed in the liquid that has risen in the first capillary. Said second capillary must have an external diameter smaller than the internal diameter of said first capillary, so that there is enough space between the internal wall of said first capillary and the external wall of said second capillary, so that said first capillary acts from the suction tank for the said second capillary. Said second capillary, it must have the discharge end at a geodetic height lower than the geodetic height of the liquid level in which it is immersed, but higher than the geodetic height of the level of the at least one liquid contained in the at least a starting tank. Said second capillary, in the part that is outside the said first capillary, starting from the level of the geodesic height of the liquid rising in the first capillary, up to the level of the discharge end of the said second capillary, must have a diameter sufficiently large, so as to contain a defined volume of liquid. Said volume must be greater than the volume of liquid that has risen in the first capillary. Between the discharge end of said second capillary and the level of the at least one liquid inside the at least one starting tank, a pipeline can be positioned and a hydraulic turbine below its discharge end, in order to produce hydroelectricity. In a second embodiment of the invention, there are at least two bundles of capillaries, one of which corresponds to the set of more than one said first capillary of the first embodiment, and the second bundle corresponds to the set of more than one said second capillary of the first embodiment, but unlike the first embodiment, each said capillary belonging to the second bundle is connected to a collecting device, which in turn is connected to a tube. The said pipe must have the discharge end positioned at a geodesic height lower than the geodesic height of the liquid in which each capillary of the said second bundle of capillaries is immersed, but higher than the geodesic height of the at least one liquid contained in the at least one starting tank. Said tube, starting from the level of the geodesic height of the liquid rising in each said capillary belonging to the first bundle, up to the discharge end of said tube, must have a defined diameter, so that it contains a volume of liquid greater than the sum of the volumes of liquid raised in all the capillaries belonging to said first bundle. In a third embodiment, there are a plurality of capillaries, positioned one inside the other, for example three capillaries of which the first capillary positioned as the said first capillary described in the first embodiment, the second capillary having the 'lower end positioned as the said second capillary in the first embodiment, and the upper end positioned at a geodesic height higher than the height of the liquid level in which it is immersed, and the third capillary, positioned in the same way in which said second capillary is positioned in the first embodiment, but in this case, inside said second capillary. In the last embodiment, bundles can be formed for each added capillary, as in the second embodiment (Figure 6). In a fourth embodiment, starting from the third embodiment, the said third bundle of capillaries is connected to a collection device, in turn connected to a tube, positioned as for the second embodiment (Figure 7).

Esempi delle forme di realizzazione: Examples of the embodiments:

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti, dalla seguente descrizione illustrata, a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, nei quali: in accordo alla prima forma di realizzazione, il serbatoio 1 contiene il liquido 2, in cui è immersa l’estremità inferiore del capillare 3. All’interno del capillare 3, risale il liquido in cui è immerso fino al livello 7. Dall’estremità superiore del capillare 3, viene inserito il capillare 4, in modo che tra la parete esterna del capillare 4 e la parete interna del capillare 3, ci sia una distanza 15. Il capillare 4 è formato dalla parte 41 inserita nel capillare 3, da cui viene aspirato il liquido dai capillari 3, la parte 42 piegata verso il serbatoio 1, la parte 43, la parte 44 a forma di tronco di cono e la parte 45 con diametro maggiore. Il livello 8 dell’estremità di scarico del capillare 4, è posizionato ad un’altezza geodetica inferiore rispetto al livello 7 ma superiore all’altezza geodetica del livello del liquido 2 nel serbatoio 1. Al di sotto dell’estremità di scarico del capillare 4 viene posizionata una condotta 5, allo scopo di raccogliere il flusso 12 e indirizzarlo all’interno dell’apparato della turbina 6, per poi scaricarlo nel serbatoio 1, come mostrato dalle frecce di flusso 13 e 14. Nella parte di capillare 4 esterna al capillare 3, che va dal livello 7 fino al livello 8, è contenuto il volume di liquido 10 pari al volume di liquido 9 risalito all’interno del capillare 3, più il volume di liquido 11. La forza peso della massa del volume di liquido 11, è la forza motrice del sifone, tirando il liquido in discesa e trascinando quello in salita. La forza peso del volume di liquido 10 è pari alla forza di adesione del capillare 4, dato che hanno stesso modulo ma verso opposto si annullano, quindi da sola non basterebbe per creare il moto. Il capillare 3 funge da serbatoio di aspirazione per il capillare 4, il quale ha la funzione di tubo del sifone. Il capillare 3 e il capillare 4 non devono essere collegati, ma il capillare 4 deve essere immerso nel liquido risalito all’interno del capillare 3. In accordo ad una seconda forma di realizzazione del trovato, ci sono due fasci di capillari, corrispondenti all’insieme di più di un capillare 3 e 4. I capillari 4 sono collegati ad un dispositivo di raccoglimento 16, il quale è collegato ad un tubo 17. Il tubo 17 viene piegato verso il serbatoio di partenza 1 e l’altezza geodetica del livello 8, della sua estremità di scarico deve essere inferiore all’altezza geodetica del livello 7. Il volume di liquido contenuto nella parte 18 del tubo deve essere pari alla somma del volume risalito all’interno di ogni capillare 3. La forza peso della massa del volume di liquido 19, è la forza motrice del sifone. In questo caso i capillari 4 e il tubo 17 si comportano come un’unica condotta. In accordo con la terza forma di realizzazione del trovato, i capillari 4 sono posizionati come nella prima forma di realizzazione, ma sono inseriti nei capillari 20, a loro volta inseriti nei capillari 3. In accordo ad una quarta forma di realizzazione, i capillari 4 sono inseriti all’interno dei capillari 20, a loro volta inseriti nei capillari 3. I capillari 4 sono collegati ad un dispositivo di raccoglimento 16, il quale è collegato ad un tubo 17, come per la seconda forma di realizzazione. In ogni forma di realizzazione, i capillari 3 fungono da contenitori di aspirazione del sifone, tra la loro parete interna e la parete esterna dei capillari in essi inseriti, ci deve essere una distanza 15. I capillari 3 non devono essere collegati ai capillari 4, altrimenti essi si comporterebbero come un’unica condotta e il contenitore di aspirazione del sifone sarebbe il serbatoio di partenza, quindi per generare il fenomeno del sifone bisognerebbe posizionare l’estremità di scarico all’esterno del serbatoio e al di sotto del livello del liquido in esso contenuto. Per riempire i capillari 4, o per riempire il tubo 17 e il dispositivo di raccoglimento 16, si può seguire la seguente procedura: prima di piegare verso il basso la condotta, collegare ai capillari 4 e al tubo 17 un dispositivo di raccoglimento come il dispositivo 16, collegare al dispositivo una valvola, versare il liquido dalla valvola fino a riempire tutta la condotta, piegare verso il basso la condotta, estrarre il dispositivo e contemporaneamente la valvola chiusa. Per un funzionamento corretto, il livello del liquido durante la fase di aspirazione deve rimanere invariato, quindi si deve versare ulteriore liquido nel serbatoio di partenza fino a quando il liquido discendente non arriva nel serbatoio. Tuttavia è possibile calcolare la quantità esatta di liquido che verrà aspirato nei capillari e nei componenti in cui deve circolare, per calcolare quindi quanta ne verrà sottratta dal serbatoio da cui viene aspirata, e montando, se possibile, i componenti in modo tale da non necessitare in seguito di versare altro liquido nel serbatoio di partenza. In questo modo il liquido in caduta trascinerà, grazie alla forza di coesione intermolecolare, il liquido in salita, ottenendo così un flusso. Il liquido, deve avere un movimento acropeto (verso l’alto), cioè la forza di adesione tra il liquido e la parete interna del capillare deve prevalere sulla forza di coesione tra le molecole del liquido nel capillare e quelle nel serbatoio, ad esempio, l’acqua ha un movimento acropeto, al contrario il mercurio ha un movimento basipeto, cioè verso il basso. Inoltre il liquido deve avere un livello di viscosità molto basso (può essere abbassato aumentando la temperatura, quello dell’acqua distillata a temperatura ambiente è considerato il più basso) poiché rischierebbe di rallentare la velocità nei tubi capillari. Il regime di flusso all’interno dei capillari e del tubo deve essere laminare, ma dall’estremità di scarico può diventare turbolento. Se il regime del flusso all’interno dei capillari e del tubo non è laminare, il fenomeno del sifone non avviene. La funzionalità del trovato si può facilmente adeguare al luogo in cui si installa, cambiando il tipo di liquido da utilizzare, infatti in luoghi con temperature troppo elevate, l’acqua evaporerebbe e bisognerebbe rifornire l’impianto, al contrario, in luoghi con temperature troppo basse, l’acqua si solidificherebbe impedendo il funzionamento dell’impianto. A soluzione di ciò è possibile utilizzare altri liquidi più adeguati all’ambiente in cui viene costruita l’impianto (per esempio il benzene, avendo tensione superficiale minore dell’acqua distillata), oppure utilizzare liquidi che produrrebbero una quantità di energia maggiore di quanta ne produrrebbe l’acqua distillata. I componenti dell’invenzione possono variare, in quanto esiste la possibilità di dare molte altre forme ad ognuno di essi, può essere migliorato il modo in cui il liquido viene raccolto o in cui viene sfruttata la sua energia di caduta, modificando la forma del dispositivo di raccoglimento 16 e della condotta 5. Inoltre un ulteriore componente variabile è il tipo di turbina, in quanto ogni turbina utilizzata ha delle precise caratteristiche, in altre parole il tipo di turbina varia in base alle caratteristiche dell’impianto e quindi alle sue dimensioni, al numero dei componenti e al liquido utilizzato. The characteristics and advantages of the present invention will become evident from the following illustrated description, by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which: according to the first embodiment, the tank 1 contains the liquid 2, in which the liquid 2 is immersed. 'lower end of capillary 3. Inside capillary 3, the liquid in which it is immersed rises up to level 7. From the upper end of capillary 3, capillary 4 is inserted, so that between the outer wall of capillary 4 and the internal wall of the capillary 3, there is a distance 15. The capillary 4 is formed by the part 41 inserted in the capillary 3, from which the liquid is sucked from the capillaries 3, the part 42 bent towards the tank 1, the part 43, part 44 in the shape of a truncated cone and part 45 with a larger diameter. Level 8 of the discharge end of capillary 4, is positioned at a lower geodetic height than level 7 but higher than the geodetic height of liquid level 2 in tank 1. Below the discharge end of capillary 4 a duct 5 is positioned, in order to collect the flow 12 and direct it inside the turbine 6 apparatus, to then discharge it into the tank 1, as shown by the flow arrows 13 and 14. In the part of the capillary 4 external to the capillary 3, which goes from level 7 to level 8, contains the volume of liquid 10 equal to the volume of liquid 9 that has risen inside the capillary 3, plus the volume of liquid 11. The weight force of the mass of the volume of liquid 11 , is the driving force of the siphon, pulling the liquid down and dragging the one up. The weight force of the liquid volume 10 is equal to the adhesion force of the capillary 4, since they have the same modulus but in the opposite direction they cancel each other out, therefore it alone would not be enough to create the motion. Capillary 3 acts as a suction tank for capillary 4, which acts as a siphon tube. The capillary 3 and the capillary 4 must not be connected, but the capillary 4 must be immersed in the liquid which has risen inside the capillary 3. According to a second embodiment of the invention, there are two bundles of capillaries, corresponding to the together of more than one capillary 3 and 4. The capillaries 4 are connected to a collecting device 16, which is connected to a tube 17. The tube 17 is bent towards the starting tank 1 and the geodesic height of level 8 , of its discharge end must be less than the geodetic height of level 7. The volume of liquid contained in part 18 of the tube must be equal to the sum of the volume that has risen inside each capillary 3. The weight force of the mass of the volume of liquid 19, is the driving force of the siphon. In this case the capillaries 4 and the tube 17 behave as a single pipe. In accordance with the third embodiment of the invention, the capillaries 4 are positioned as in the first embodiment, but are inserted into the capillaries 20, which are in turn inserted into the capillaries 3. According to a fourth embodiment, the capillaries 4 they are inserted inside the capillaries 20, in turn inserted in the capillaries 3. The capillaries 4 are connected to a collection device 16, which is connected to a tube 17, as in the second embodiment. In each embodiment, the capillaries 3 act as suction containers of the siphon, between their inner wall and the outer wall of the capillaries inserted into them, there must be a distance 15. The capillaries 3 must not be connected to the capillaries 4, otherwise they would behave as a single pipe and the suction container of the siphon would be the starting tank, therefore to generate the siphon phenomenon it would be necessary to position the discharge end outside the tank and below the liquid level in it contained. To fill the capillaries 4, or to fill the tube 17 and the collection device 16, the following procedure can be followed: before bending the duct downwards, connect a collection device such as the device to the capillaries 4 and to the tube 17 16, connect a valve to the device, pour the liquid from the valve until the entire pipe is filled, bend the pipe down, extract the device and at the same time the valve closed. For correct operation, the liquid level during the suction phase must remain unchanged, therefore additional liquid must be poured into the starting tank until the descending liquid reaches the tank. However, it is possible to calculate the exact quantity of liquid that will be sucked into the capillaries and the components in which it must circulate, to calculate how much will be subtracted from the tank from which it is sucked, and by assembling, if possible, the components in such a way as not to need then pour more liquid into the starting tank. In this way the falling liquid will drag, thanks to the intermolecular cohesion force, the rising liquid, thus obtaining a flow. The liquid must have an acropetal movement (upwards), i.e. the force of adhesion between the liquid and the internal wall of the capillary must prevail over the force of cohesion between the molecules of the liquid in the capillary and those in the tank, for example, water has an acropetal movement, on the contrary mercury has a basipetal movement, that is, downwards. In addition, the liquid must have a very low viscosity level (it can be lowered by increasing the temperature, that of distilled water at room temperature is considered the lowest) since it would risk slowing down the speed in the capillary tubes. The flow regime inside the capillaries and the tube must be laminar, but from the discharge end it can become turbulent. If the flow regime inside the capillaries and the tube is not laminar, the siphon phenomenon does not occur. The functionality of the invention can be easily adapted to the place where it is installed, by changing the type of liquid to be used, in fact in places with too high temperatures, the water would evaporate and the system would have to be refueled, on the contrary, in places with too high temperatures. low, the water would solidify, preventing the system from functioning. To solve this it is possible to use other liquids more suitable for the environment in which the plant is built (for example benzene, having a lower surface tension than distilled water), or to use liquids that would produce a greater amount of energy than would produce distilled water. The components of the invention may vary, as there is the possibility of giving many other shapes to each of them, the way in which the liquid is collected or in which its fall energy is exploited can be improved by modifying the shape of the device of the collection 16 and of the duct 5. Furthermore, a further variable component is the type of turbine, since each turbine used has precise characteristics, in other words the type of turbine varies according to the characteristics of the plant and therefore to its dimensions, the number of components and the liquid used.

Applicazione industriale: Industrial application:

Il trovato può essere utilizzato nel campo della produzione industriale di energia rinnovabile, nel campo della vendita di mini impianti per la produzione domestica di energia rinnovabile e nel campo del sollevamento di liquidi. The invention can be used in the field of industrial production of renewable energy, in the field of the sale of mini plants for the domestic production of renewable energy and in the field of lifting liquids.

Descrizione scientifica del funzionamento del trovato: Scientific description of the functioning of the invention:

Il funzionamento del trovato si basa su due fenomeni: la capillarità e il sifone. Il lavoro compiuto dal trovato, è alimentato da due fonti di energia: elettromagnetica e gravitazionale. The operation of the invention is based on two phenomena: capillarity and the siphon. The work accomplished by the invention is powered by two sources of energy: electromagnetic and gravitational.

La fonte di energia elettromagnetica ha origine nelle forze intermolecolari: adesione tra il liquido e il materiale della parete del capillare, coesione tra il liquido e sé stesso e tensione superficiale tra il liquido, le pareti del materiale e il gas in cui è contenuto, queste forze sono la causa del fenomeno della capillarità. Mentre la forza di gravità terrestre, causata dalla massa terrestre, insieme alla forza di coesione del liquido, sono la causa del fenomeno del sifone. Le prime tre forze, a loro volta, derivano dalle forze di Van der Waals. Le forze di Van der Waals sono dovute all’attrazione o alla repulsione dei dipoli molecolari, essi possono essere permanenti, indotti o temporanei. In questo caso si può parlare di dipoli molecolari permanenti per la forza di coesione (il liquido può essere acqua) e indotti per la forza di adesione (le pareti del capillare possono essere di silice), ma possono essere anche temporanee (usando materiali diversi). Le forze di Van der Waals che ne derivano, nell’esempio dell’acqua e della silice, sono le forze di Keesom per la forza di coesione (dipolo permanente dell’acqua) e di Debye per la forza di adesione (dipolo indotto della silice). Il fenomeno della capillarità descritto qui è acropeto (con movimento verso l’alto) e il liquido si solleva nei capillari un numero indefinito di volte, ma non infinito. Infatti, apparentemente potrebbe sembrare che il trovato non rispetti le leggi della termodinamica, perché potrebbe sembrare che produca energia dal nulla o che ne produca più di quanta ne utilizza. In risposta a ciò, il trovato non produce più energia di quanta ne utilizza, ma trasforma l’energia elettromagnetica, causa delle forze intermolecolari di Van der Waals, e l’energia gravitazionale, causa della forza motrice del sifone, in energia meccanica. Ma all’esaurirsi di tali energie, il trovato cesserà di compiere lavoro. La dimostrazione di ciò sta nella stessa teoria della termodinamica: il lavoro compiuto dalle forze di Van der Waals deriva dai dipoli molecolari, che a loro volta sono causati dalla carica degli elettroni e dei protoni negli atomi che li compongono. Tali particelle, dotate di carica elettrica, sono definite “particelle elementari” e compiono un lavoro apparentemente perenne, attraendo o respingendo altre cariche, attraverso il loro campo elettromagnetico. Tuttavia, se si considera l’atomo come sistema isolato, si fraintende la vera natura del lavoro che compie. Infatti, considerando come sistema isolato l’intero universo, il lavoro compiuto dalle particelle elementari è alimentato dall’energia sprigionata dal Big Bang, e, come ogni altro lavoro, fa aumentare l’entropia nell’universo. Secondo la teoria della “morte termica”, teorizzata proprio in congruenza alle leggi della termodinamica e alla teoria del Big Bang, fra miliardi di anni non ci sarà più energia libera nell’universo per compiere un qualsiasi lavoro, l’entropia sarà al suo livello massimo, e, anche le suddette particelle, termineranno di compiere lavoro. Di conseguenza, non sarebbe più possibile il funzionamento del trovato. Lo stesso ragionamento vale per la forza di gravità terrestre. Questo caso è simile a quello dei normali impianti idroelettrici, che apparentemente creano energia dal nulla se si considerano come sistemi isolati, tuttavia se si considera il sistema più grande in cui sono contenuti, si può notare che essi sono alimentati dall’energia gravitazionale terrestre e dall’energia solare, che permette all’acqua di evaporare e ritornare al punto di partenza. Anche il lavoro di questo fenomeno, risalendo alla fonte principale di energia, è alimentato dall’energia sprigionata dal Big Bang. Da ciò si può dedurre che, da un punto di vista termodinamico, il trovato non genera lavoro “dal nulla”, prendendo in considerazione come sistema isolato l’intero universo. In conclusione, il trovato è assolutamente congruente alle leggi della termodinamica e non è da considerarsi un “moto perpetuo”, ma un trasformatore dell’energia sprigionata dal Big Bang in energia meccanica. Descrizione scientifica dei fenomeni della capillarità e del sifone: The source of electromagnetic energy originates in the intermolecular forces: adhesion between the liquid and the material of the capillary wall, cohesion between the liquid and itself and surface tension between the liquid, the walls of the material and the gas in which it is contained, these forces are the cause of the phenomenon of capillarity. While the force of earth's gravity, caused by the earth's mass, together with the cohesive force of the liquid, are the cause of the siphon phenomenon. The first three forces, in turn, arise from the Van der Waals forces. Van der Waals forces are due to the attraction or repulsion of molecular dipoles, they can be permanent, induced or temporary. In this case we can speak of permanent molecular dipoles for the force of cohesion (the liquid can be water) and induced for the force of adhesion (the walls of the capillary can be made of silica), but they can also be temporary (using different materials) . The resulting Van der Waals forces, in the example of water and silica, are the Keesom forces for the cohesive force (permanent dipole of water) and Debye for the adhesion force (induced dipole of silica ). The phenomenon of capillarity described here is acropetus (with upward movement) and the liquid rises in the capillaries an indefinite number of times, but not infinite. In fact, apparently it could seem that the invention does not respect the laws of thermodynamics, because it could seem that it produces energy from nothing or that it produces more than it uses. In response to this, the invention does not produce more energy than it uses, but transforms the electromagnetic energy, the cause of the Van der Waals intermolecular forces, and the gravitational energy, the cause of the driving force of the siphon, into mechanical energy. But when these energies are exhausted, the invention will cease to do work. The proof of this lies in the theory of thermodynamics itself: the work done by the Van der Waals forces derives from molecular dipoles, which in turn are caused by the charge of electrons and protons in the atoms that compose them. These particles, endowed with electric charge, are defined “elementary particles” and perform an apparently perennial job, attracting or repelling other charges, through their electromagnetic field. However, if we consider the atom as an isolated system, we misunderstand the true nature of the work it does. In fact, considering the entire universe as an isolated system, the work done by elementary particles is powered by the energy released by the Big Bang, and, like any other work, it increases the entropy in the universe. According to the theory of "thermal death", theorized precisely in congruence with the laws of thermodynamics and the theory of the Big Bang, in billions of years there will be no more free energy in the universe to perform any work, entropy will be at its level maximum, and, even the aforementioned particles, will finish doing work. Consequently, the operation of the invention would no longer be possible. The same reasoning applies to the force of Earth's gravity. This case is similar to that of normal hydroelectric plants, which apparently create energy out of nothing when viewed as isolated systems, however when considering the larger system in which they are contained, it can be seen that they are powered by the Earth's gravitational energy and from solar energy, which allows the water to evaporate and return to the starting point. Even the work of this phenomenon, going back to the main source of energy, is powered by the energy released by the Big Bang. From this it can be deduced that, from a thermodynamic point of view, the invention does not generate work "out of nothing", taking into consideration the entire universe as an isolated system. In conclusion, the invention is absolutely congruent with the laws of thermodynamics and is not to be considered a "perpetual motion", but a transformer of the energy released by the Big Bang into mechanical energy. Scientific description of the phenomena of capillarity and siphon:

La capillarità è un fenomeno che avviene quando un tubo di diametro paragonabile a quello di un capello, viene immerso in un liquido, come l’acqua, in cui le forze di adesione prevalgono sulle forze di coesione. Tale liquido è detto con movimento acropeto (verso l’alto) perché risale il tubo, attratto dalla forza di adesione tra il liquido e le pareti del tubo. Il fenomeno della capillarità non dipende dalla pressione in quanto è riproducibile in un vuoto parziale e riesce a contrastare la forza di gravità. L’altezza a cui si innalza il menisco del liquido è calcolabile attraverso la formula di Jurin: Capillarity is a phenomenon that occurs when a tube with a diameter comparable to that of a hair is immersed in a liquid, such as water, in which the adhesion forces prevail over the cohesion forces. This liquid is called with acropetal movement (upwards) because it goes up the tube, attracted by the force of adhesion between the liquid and the walls of the tube. The phenomenon of capillarity does not depend on pressure as it is reproducible in a partial vacuum and is able to counteract the force of gravity. The height to which the meniscus of the liquid rises can be calculated using the Jurin formula:

h = (2γcosθ) / (ρgr) h = (2γcosθ) / (ρgr)

dove γ è la tensione superficiale, θ è l’angolo di contatto tra il liquido e la parete interna del tubo, ρ è la densità del liquido, g è la costante gravitazionale (9,81 metri/secondo quadro), r è il raggio interno del capillare. In ogni capillare della stessa forma, con diametro interno diverso, immerso nello stesso liquido, risale sempre lo stesso volume di liquido, perché in accordo all’equazione di Jurin, al diminuire del diametro aumenta l’altezza e viceversa, all’aumentare del diametro diminuisce l’altezza. Il liquido risale fino a quando la forza peso non equilibra la forza di adesione. La forza che permette l’innalzamento del liquido è la forza di Van der Waals. In conclusione, in questo caso il livello del liquido nel capillare rimarrà invariato, a meno che non ci sia una variazione del livello del liquido in cui è immerso il capillare. where γ is the surface tension, θ is the contact angle between the liquid and the inner wall of the pipe, ρ is the density of the liquid, g is the gravitational constant (9.81 meters / second square), r is the radius inside the capillary. In each capillary of the same shape, with different internal diameter, immersed in the same liquid, the same volume of liquid always rises, because according to the Jurin equation, as the diameter decreases, the height increases and vice versa, as the diameter increases. height decreases. The liquid rises until the weight force balances the adhesion force. The force that allows the liquid to rise is the Van der Waals force. In conclusion, in this case the level of the liquid in the capillary will remain unchanged, unless there is a change in the level of the liquid in which the capillary is immersed.

Il sifone, a differenza della capillarità, sfrutta la forza di gravità e la forza di coesione tra le molecole del liquido per dare vita ad un moto. Questo fenomeno come la capillarità, non dipende dalla pressione poiché è possibile riprodurlo in un vuoto parziale. Il sifone è costituito da due contenitori, un tubo e un liquido. In un uno dei due contenitori ci deve essere il liquido e immerso in esso il tubo. Quest’ultimo deve poi essere ripiegato verso il basso (va bene qualsiasi forma, quella comune è la “U” rovesciata). L’estremità finale del tubo deve essere rivolta nel contenitore di raccolta e deve essere posta al di sotto dell’altezza geodetica del livello del liquido contenuto nel serbatoio di partenza. Il tubo deve quindi essere riempito di liquido. Se si divide in due parti il tubo, tracciando una retta verticale sul punto medio della cresta, si ottengono due parti di cui una è più lunga dell’altra. La colonna di liquido contenuta nella parte più lunga avrà massa maggiore e quindi sarà spinta dalla gravità verso il basso. La colonna di liquido nella parte di tubo più piccola è trascinata dalla colonna nella parte di tubo più grande e quindi dalla colonna più pesante, grazie alla forza di coesione tra le molecole del liquido. La colonna di liquido ascendente aspira il liquido nel contenitore di partenza e il flusso finisce quando l’altezza geodetica del livello del liquido nel contenitore di partenza, è inferiore all’altezza geodetica dell’estremità di scarico del tubo. Inoltre la sezione delle due parti del tubo non influenzano la massa in quanto, per la legge di conservazione della portata, nella parte con la sezione maggiore scorrerà la stessa quantità di liquido ma con velocità minore rispetto alla parte di tubo con sezione minore. Il tubo non aspira il liquido dall’altezza geodetica dell’estremità di aspirazione, ma dall’altezza geodetica del livello del liquido in cui è immerso. Se il tubo è esposto alla pressione, l’altezza massima che può raggiungere è di 10 metri, ma se esso è posto all’interno di un vuoto parziale, l’altezza può essere maggiore perché il flusso non sarà interrotto dalla pressione. Inoltre, l’accelerazione del liquido nel salto, dipenderà dalla forza peso della massa contenuta nella porzione di tubo, della parte più lunga, che va dal livello dell’altezza geodetica del liquido nel contenitore di partenza, al livello dell’estremità di scarico del tubo. The siphon, unlike the capillarity, exploits the force of gravity and the force of cohesion between the molecules of the liquid to give life to a motion. This phenomenon, like capillarity, does not depend on pressure since it is possible to reproduce it in a partial vacuum. The siphon consists of two containers, a tube and a liquid. In one one of the two containers there must be liquid and immersed in it the tube. The latter must then be folded down (any shape is fine, the common one is the inverted "U"). The final end of the tube must face into the collection container and must be placed below the geodetic height of the liquid level contained in the starting tank. The tube must then be filled with liquid. If the tube is divided into two parts, drawing a vertical line on the midpoint of the ridge, two parts are obtained, one of which is longer than the other. The column of liquid contained in the longest part will have greater mass and therefore will be pushed downwards by gravity. The column of liquid in the smaller part of the tube is dragged by the column into the larger part of the tube and therefore by the heavier column, thanks to the cohesive force between the molecules of the liquid. The ascending liquid column sucks the liquid into the starting container and the flow ends when the geodesic height of the liquid level in the starting container is lower than the geodesic height of the discharge end of the pipe. Furthermore, the section of the two parts of the pipe does not affect the mass since, due to the law of conservation of flow rate, the same quantity of liquid will flow in the part with the largest section but with a slower speed than in the part of the pipe with a smaller section. The tube does not suck the liquid from the geodesic height of the suction end, but from the geodesic height of the liquid level in which it is immersed. If the pipe is exposed to pressure, the maximum height it can reach is 10 meters, but if it is placed within a partial vacuum, the height may be greater because the flow will not be interrupted by the pressure. Furthermore, the acceleration of the liquid in the jump will depend on the weight force of the mass contained in the portion of the pipe, of the longer part, which goes from the level of the geodetic height of the liquid in the starting container, to the level of the discharge end of the tube.

Claims

Claims 1) Apparatus for the generation of a hydraulic head exploiting the intermolecular forces, essentially consisting of at least one starting tank (1), at least one liquid (2) contained inside the at least one tank (1), at least two capillaries or micro tubes (3) and (4) of which said first capillary (3) with the lower end immersed in the at least one liquid (2) and the upper end positioned at a geodetic height higher than that of the at least a liquid (2), contained inside the at least one tank (1), the said second capillary (4) with the suction end inserted inside the upper end of the said first capillary (3), so that there is a distance (15) between the internal wall of the said first capillary (3) and the external wall of the said second capillary (4), the said capillaries must not be connected, the said second capillary (4) must have the suction end immersed in the liquid (7) inside said first capillary (3 ), the discharge end at a geodesic height (8) lower than the height of the level (7) of the liquid that has risen inside the said first capillary (3), the said second capillary (4), in the external part to said first capillary (3), which goes from the height of the level (7) of the liquid in said first capillary (3), up to the level of the discharge end (8), must have a diameter large enough to contain a volume of liquid (10) and (11), greater than the volume of liquid (9) rising up in said first capillary (3), between the discharge end of said second capillary (4), and the at least one liquid (2) contained inside the at least one tank (1), at least one duct (5) of variable size and shape is positioned, underneath said at least one duct (5), at least one turbine apparatus (6) is positioned ), from which the flow (12) coming out of the at least one duct (5) enters and exits from the drain (14) falling back into the starting tank (1).

2) Apparatus for generating a hydraulic head exploiting the intermolecular forces, as per claim 1, essentially consisting of a first bundle formed by more than one said first capillary (3) and a second bundle formed by more than one said second capillary (4), each capillary of the first bundle is positioned as the said first capillary (3) of claim 1, the suction end of each capillary of the second bundle is positioned as the said second capillary (4) of claim 1, the said second bundle of capillaries is connected to a collection device (16), in turn connected to a tube (17), said tube has the discharge end positioned at a geodetic height lower than the level (7) of the contained liquid in the capillaries belonging to said first bundle, and higher than the level (2) of the said at least one liquid inside the said at least one tank (1), said tube (17), starting from the geodetic height of the level or (7) of the liquid that has risen in the capillaries belonging to said first beam, up to the geodetic height of the level (8) of the discharge end, must have a diameter large enough to contain a volume of liquid (18) and (19) greater than the sum of the volume of liquid inside each capillary belonging to said first bundle.

3) Apparatus for the generation of a hydraulic jump exploiting the intermolecular forces, as per claim 1, essentially consisting of a plurality of capillaries, one inside the other, which is inserted inside the said first capillary (3), in so that in each capillary between the outer wall and the inner wall there is a distance, the lower end of each capillary is immersed in the liquid contained in the capillary in which it is inserted and the upper end of each capillary is positioned at a height geodesic higher than the height of the level of the liquid in which it is immersed, inside the last capillary (20) of the said plurality of capillaries, the said second capillary (4) of claim 1 is inserted, so that between the wall of the said second capillary (4) and the internal wall of the capillary (20) in which it is inserted there is a distance, the suction end of the said second capillary (4) must be immersed in the liquid contained in the said capillary (20) in which it is inserted, the discharge end of said second capillary (4) must be positioned at a geodesic height lower than that of the level of the liquid contained in said capillary (20) in which it is inserted.

4) Apparatus for the generation of a hydraulic jump exploiting the intermolecular forces, as per claim 3, essentially consisting of a bundle of capillaries for each capillary of claim 3, and the bundle formed by more than one said second capillary (4), a collection device (16) is connected, to which a tube (17) is connected, said tube has the discharge end at a geodetic height lower than the geodetic height of the liquid contained in each said capillary (20) in to which the said second capillary (4) is inserted as in claim 3.

5) Apparatus for the generation of a hydraulic jump exploiting the intermolecular forces, as per claims 1 to 4, essentially consisting of the said capillaries (3), (4) and (20), which are inserted one inside the other so as not to create a connection with the capillary in which they are inserted and favoring the siphon phenomenon.

6) Apparatus for the generation of a hydraulic head exploiting the intermolecular forces, as per claims 1 to 5, essentially consisting of the at least one liquid (2) inside the at least one tank (1), said at least one liquid (2) arises due to the phenomenon of capillarity in said capillaries (3) immersed in the at least one liquid (2).

7) Apparatus for the generation of a hydraulic head exploiting the intermolecular forces, as per claims 1 to 6, essentially consisting of the said at least one liquid (2), in which inside the said capillaries (4) and the said tube (17), the column of descending liquid has a greater mass than the column of ascending liquid, the weight force of said column of descending liquid has a modulus greater than the weight force which balances the adhesion force inside the capillaries, in this way the weight force of the descending column manages to detach the liquid adhered to the inside of said capillaries (4) and to drag said column of ascending liquid, thanks to the force of cohesion between the molecules of the liquid, generating a motion, in accordance with the phenomenon of the siphon .

8) Apparatus for the generation of a hydraulic jump exploiting the intermolecular forces, as per claims 1 to 7, essentially consisting of the said at least one liquid (4), whose work is performed by the Van der Waals forces and the gravity, these forces are powered by the energy released by the Big Bang and will stop doing work when the entropy in the universe will reach its maximum level and the free energy in the universe will end, according to the theory of thermal death of the universe and to the laws of thermodynamics.

9) Apparatus for the generation of a hydraulic head exploiting the intermolecular forces, as per claims 1 to 8, essentially consisting of the said at least one liquid (2), of which the flow rate in all the said capillaries (3), (4) and (20), in the collecting device (16) and in the tube (17), is of the laminar type.

10) Apparatus for the generation of a hydraulic head exploiting the intermolecular forces, as per claims 1 to 9, essentially consisting of the at least one duct (5), whose shape is an inverted truncated cone, so as to increase the flow velocity and hydraulic load, decreasing the flow section, in accordance with the laws of flow conservation and the Bernoulli equation.