IT202100016661A1 - Pompa idraulica volumetrica lenta per pompaggio acqua in quota - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione industriale dal titolo:

POMPA IDRAULICA VOLUMETRICA LENTA A DUE CAMERE DI COMPRESSIONE IMMERSE IN BACINO A VALLE CON VALVOLA DI CATTURA FLUIDI POSTE IN TESTA A OGNI STANTUFFO DI COMPRESSIONE

ASSUNTO

La presente invenzione riguarda il settore delle macchine volumetriche alternative. Preliminarmente si evidenzia che si tratta di una pompa volumetrica lenta a 2 RPM (rotazioni per minuto primo); pompe lente sono di pubblico conoscenza seppure poco utilizzate;

Tecnologia attualmente conosciuta:

Per tutte le pompe volumetriche il compito ? quello di creare aumento di pressione tra la luce di entrata e quella di uscita della camera per aumentare la pressione in un ambiente attiguo; sono usate per inviare notevoli volumi di liquido a elevate altezze e possono raggiungere anche 4.000 mt., con unica dipendenza dalla potenza del motore che le aziona. La loro struttura generalmente prevede una Camera di compressione, uno stantuffo o pistone che comprima il liquido, una condotta di aspirazione ed una di mandata con interposte valvole di ritegno poste in entrata ed uscita dalla Camera di compressione. Tradizionalmente queste pompe presentano diversi inconvenienti specialmente nei punti di tenuta delle guarnizioni poste sugli organi di scorrimento quali il pistone tuffante e le guarnizioni, per la tenuta dell'asta di trazione che penetra nella camera creando un punto di sfiato per il cui sigillo si prevedono guarnizioni di tenuta da regolare frequentemente e creano resistenze nello scorrimento. Per avere buoni rendimenti, vedono impiegate tecnologie complesse, costose, di non facile realizzazione e spesso la manutenzione ha costi elevati e frequenti.

Superare i limiti esistenti nelle pompe a volume variabile ? possibile realizzando una pompa volumetrica per fluidi di facile costruzione ed in particolare sfruttando:

- congegni semplici con tecnologia economica,

- materiali di facile reperibilit? a costi accettabili,

- alto rapporto tra resa ed investimento,

- tempi di realizzazione relativamente brevi,

- lunga durata nel tempo per robustezza degli elementi impiegati,

- ridotta manutenzione per il limitato numero di particolari usurabili, - escludendo impianti di lubrificazione tanto costosi quanto rischiosi.

Una macchina certamente indirizzabile anche a Paesi in via di sviluppo utilizzabile sia per l'irrigazione di terreni aridi in quota, sia per allevamento ittico su terraferma in territori altrimenti non sfruttabili per imperviet?, sicuramente utilizzabile per lo sfruttamento del fluido di ritorno in caduta per la produzione di energia elettrica sia alimentandola con acqua fluente da un qualsiasi corso d'acqua irrigua. Nel caso di utilizzo in idroelettrico creando un ciclo chiuso tra bacini a valle e a monte, anche di limitate dimensioni, che quindi non costituiscono rischi ambientali per la popolazione locale, flora e fauna. Una macchina che per impatto ambientale pu? essere dislocata ovunque ci sia la possibilit? di un salto geodetico sia con struttura fissa a terra o su piattaforma galleggiante, in prossimit? di una collina, una cava di pietre o marmi, in riva ad un lago o una scogliera facilmente occultabile per le limitate dimensioni riducendo cos? l'impatto visivo.

DESCRIZIONE DELLA POMPA

Gli scopi prefissati si raggiungono con una pompa volumetrica lenta per fluidi comprendente:

- due Camere di compressione fissate ad un solido piano contenente ciascuna solamente una luce di uscita del fluido compresso e un pistone la cui testa ? formata da una valvola per la cattura e compressione del fluido delle dimensioni pari all'80% della testa medesima oltre ad altri particolari che la rendono una novit?.

- aste per il movimento alternato degli stantuffi di compressione,

- una condotta di mandata per ogni pistone,

caratterizzata dal fatto che il moto alternato necessario al funzionamento dei pistoni ? fornito da:

- una struttura del tipo utilizzato nei pozzi petroliferi con bilanciere oscillante sul quale ? allocato il punto di forza e i due punti di resistenza con interposto il cuscinetto con funzione di fulcro, caratterizzata da funzionamento lento che inibisce rapidi logorii e stress dei materiali costruttivi diluendone le manutenzioni, PuntI di resistenza sui quali poggiano i cavi di trazione dei pistoni di compressione.

PREGI DELLA MACCHINA

- Assenza di impianto di lubrificazione con olio in circolo riducendo notevolmente i costi costruttivi e rischi ambientali sempre attuali in presenza di oli.

- Assenza di una condotta di aspirazione economizzando cos? energia altrimenti necessaria al sollevamento in condotta di aspirazione del liquido trattato.

- Materiale di costruzione: non sono richieste leghe in fusione ma ? preferibile l?acciaio per le aste, le guide, i piedi di sostegno e il grigliato, che diventa AISI 310 per la struttura del cilindro, eventualmente sostituibile con bronzo in caso di trattamento di acqua salata oppure con un rivestimento con pi? recenti perfluorocarburi. - Le dimensioni non miniaturizzate facilitano la costruzione senza impiego di particolari microtecnologie.

- La valvola in testa allo stantuffo, novit? assoluta dell'invenzione, in materiale plastico ad impermeabilit? garantita con spessori adatti per le sagome e per sopportare le pressioni raggiunte nella camera di compressione.

- Il suo funzionamento ad asse verticale con pistoni (o stantuffi) che operano verticalmente evitando usura sulle guarnizioni di tenuta, contrariamente all'impiego orizzontale che le vede costrette al carico gravitazionale usurandosi rapidamente.

- La sua motorizzazione prodotta fuori dal liquido e trasferita alle pompe immerse da un sistema di leve che per la semplicit?, la durata di funzionamento automatizzato e con dei principi fisici sfruttati (propri delle leve primarie) che offrono un risparmio di potenza anche del 75% . SEMPRE NEL TRASFERIMENTO DEL MOTO ? INSERITO UN ROCCHETTO TRA MOTORIDUTTORE E PUNTO DI FORZA DELLA LEVA APPENA CITATA CHE MOLTIPLICA LA FORZA DELL'ALBERO LENTO DI BEN 35.5 VOLTE. Ne consegue che la trasmissione moltiplica la forza in uscita dal riduttore di (35.5 x 4=) 142 volte.

Questi vantaggi sono maggiormente evidenti nel seguito, in cui viene descritta la realizzazione preferita dell'invenzione, a titolo esemplificativo e non limitativo, con il supporto di figure dove :

Dettaglio nr. 1 : rappresenta l'insieme schematico della pompa.

Dettaglio nr. 2 : rappresentano la sezione trasversale dello stantuffo la cui testa presenta la nuova valvola di cattura del fluido (particolari delle componenti esplosi) con il dispositivo di governo del ritardo di chiusura.

Dettaglio nr. 3 Testa di Ariete con suo supporto telescopico che gestisce apertura e chiusura della valvola di riempimento della camera di compressione.

Dettaglio n. 4 : Motorizzazione della macchine con Rocchetto e cremagliera curva per il cambio del moto da rotatorio a rettilineo e non ultimo un significante vantaggio che lo stesso rappresenta. (35,5: 1)

La macchina proposta ? immersa nel bacino a valle in modo che resti sempre sotto il 'Pelo minimo' per lo sfruttamento del principio fisico dei vasi comunicanti indispensabile per al suo funzionamento.

Sono volutamente omesse le misure poich? la sua costruzione pu? avere diverse dimensioni e portate funzionando perfettamente se tutto ? rapportato al diametro della camera, alla corsa dello stantuffo, alla portata della mandata, con il motore dimensionato al lavoro richiesto.

EVIDENZE E NOZIONI GENERALI SUL LIQUIDO TRATTATO DALLA MACCHINA

Prima della descrizione ? doveroso riassumere i particolari tecnici e le nozioni di fisica proprie della materia oggetto di lavorazione:

'ACQUA' . anche se note:

A) se contenuta in un recipiente chiuso ermeticamente e senza bolle d'aria, ? incomprimibile (altrimenti ? l'aria che si comprime!)

B) ? una materia informe con la capacit? di adattarsi al contenitore che la riceve;

C) quale fluido ? elastica cio? si deforma facilmente sotto l'azione di una forza esterna e riprende la forma primitiva appena cessa l'azione deformante; ( ci? in presenza di spazi vuoti non sigillati)

D) messa in un contenitore chiuso la pressione esercitata in un punto ? uguale in tutte le direzioni;

E) se il contenitore ? una colonna, qualunque sia il suo diametro, sviluppa alla base la pressione di una atmosfera ogni dieci metri di altezza riempita, quindi la pressione nella colonna varia in funzione del salto.

Tutto ci? premesso si pu? dedurre che l'acqua in un contenitore rigido e a cielo aperto si comporta come ogni altro solido, se sospinto si alza ed esce dal contenitore. In un contenitore a colonna aperta nella sommit? la riduzione di volume alla base comporta espansione al livello superiore causandone il superamento del bordo aperto del contenitore (tracimando) DESCRIZIONE DEL RITROVATO : POMPA IDRAULICA VOLUMETRICA LENTA A DUE CAMERE DI COMPRESSIONE IMMERSE IN BACINO A VALLE:

Particolari che la compongono e loro descrizione:

1 ) Camera di compressione e suo sostegno:

Di forma cilindrica in materiale rettificato e lisciato all'interno con coperchio applicato per la sua chiusura ermetica nella parte alta. Detta chiusura superiore sar? collegata alla mandata con tubo di adatte dimensioni (*) sul quale sar? inserita una saracinesca. ;((*)Per adatte dimensioni si intendono quelle che consentono nel tempo della corsa di far scorrere l'acqua contenuta nella camera di compressione.)

Il posizionamento ed il fissaggio del coperchio avviene con viti nella parete del cilindro e/o con tiranti esterni allo stesso interponendo sempre una guarnizione. Il fissaggio del coperchio cos? come descritto, ? funzionale alla manutenzione interna evitando l'estrazione del pistone.

Il cilindro che la delimita, adatto di spessore, indeformabile al peso dell'acqua contenuta e alla pressione raggiungibile nel ciclo lavorativo avr? almeno un' altezza pari alla corsa aumentata allo spessore del sandwich in testa allo stantuffo (descritto in seguito) ivi compresa la lunghezza della testa di ariete con particolare 'Femmina'. Il cilindro, nella parte superiore interna dedicata allo scorrimento dello stantuffo, ? rettificato cos? d'avere il massimo scivolamento dello stantuffo di compressione con il minimo attrito. La rugosit? necessaria ? fornita dal produttore della guarnizione di tenuta posta sullo stantuffo. Si evidenzia che la citata guarnizione e l'interno della camera a volume variabile sono gli unici due elementi di sfregamento esistenti all'interno della pompa. In sostituzione della rettifica interna della camera di compressione che incide notevolmente sui costi di produzione, in considerazione che si tratta di liquido a temperatura ambiente, non ? da sottovalutare il rivestimento di pi? strati con teflon o materiale equipollente (PTFE) che ne aumenta la scivolosit? con buona efficienza nel tempo.

Ininfluente la lunghezza complessiva del corpo dello stantuffo purch? superiore alla corsa sommata allo spessore della testa ivi compreso la testa di ariete.

Esternamente a ogni camera: 4 guide delle aste in acciaio, con profilo ad omega, rappresentano anche i sostegni della camera di compressione. Sono congiunte al coperchio ed al cilindro formando quattro piedi di sostegno ancorati al pavimento. Se installate su piattaforma galleggiante i piedi di sostegno saranno fissati sotto alla piattaforma quindi capovolti ed accorciati di conseguenza.

L'ingombro della pompa ? pari a quella del cilindro e della corsa esterna dello stantuffo avendo cura di allungare le gambe di sostegno di 15-20 cm cos? d'avere sul fondo del pavimento uno spazio per eventuali depositi evitando intoppi alla corsa di ritorno.

Nei quattro piedi di cui sopra, eventualmente rinforzati con altri ininfluenti ai movimenti, ? raccomandato un rivestimento di teflon/PTFE per favorirne lo scivolamento gi? migliorato dalla presenza di acqua. All'interno delle quattro guide scorreranno altrettante aste con movimento alternato collegate al traliccio a croce posto alla base dello stantuffo. (vedasi descrizione in proseguo.)

Le quattro guide, applicate verticalmente e saldamente alla struttura della pompa evitano inclinazioni dello stantuffo durante la corsa mantenendo rigida la struttura. Funzionano da binari di scorrimento vincolando lo stantuffo (pistone) ad un percorso obbligato con tolleranze di oscillazione laterali molto limitate quasi inesistenti.

Lo stantuffo dall'anima a croce ( il pistone) deve avere un solido supporto per cui si ? scelto un disco di grigliato in acciaio del diametro adeguato alla camera di compressione. Detto grigliato sar? saldato all'anima dello stantuffo (lamiere tubo 'telescopico maggiore' al centro). Sulla sua circonferenza esterna ? saldata una lamiera calandrata resa tonda il cui compito ? di sostenere un foglio di polietilene 1000 che la avvolge (altezza almeno 200 mm) costituente la parte 'scivolante' dello stantuffo quando dovesse appoggiare alla parete della camera volumetrica per effetto di qualche oscillazione intervenuta nella verticale della macchina. Il collegamento di tale foglio di polietilene 1000 all'anello di supporto ? effettuato con viti T.P.S e dado nella parte opposta, tra le maglie del grigliato o sotto di esso. Si dovr? aver cura che la svasatura di scomparsa consenta alle teste delle viti di restare sotto quota di scivolamento per evitare rigature della camera. Non ? da escludere la sostituzione del rivestimento in polizene con rivestimento in teflon/PTFE spray a pi? strati pratico e senza fissaggio a vite.

Sopra il grigliato si posiziona un anello di materiale plastico (perfluorocarburi PFC o polietilene 1000) sagomato al suo interno per ospitare la valvola; una fascia larga mm. 200/250, secondo istruzioni del costruttore della guarnizione di tenuta. L'incastro tra la valvola di chiusura, (disco svasato) e l'anello posto perimetralmente sopra al grigliato permetter? una tenuta ottimale specialmente se nella svasatura, sar? ricavata la sede per una guarnizione in gomma morbida, un OR, che comprimendosi sigiller? ermeticamente ogni fessura o sfiato durante la fase di compressione. Sull'anello plastico gi? saldamente fissato al grigliato con viti e rondelle da sotto senza forarlo completamente, ? alloggiata una guarnizione di tenuta che garantisca la sua performance alla pressione di esercizio. Utilizzando una 'calotta' in 'cuoio grasso' o materiale equipollente che garantir? la tenuta di sfiati d'acqua durante la compressione si dovr? prevedere, per evitare strappi durante il suo funzionamento, l'applicazione di una lamiera con il compito di distribuire equamente la pressione delle viti che la fissano in modo che non si deformi. Le Viti che fissano la lamiera e la calotta alla sottostante fascia periferica di plastica non la devono perforare ma solo agganciare. Diverso il fissaggio della guarnizione di tenuta se si usa un profilo a " L " o a "U" ma questo ? un particolare costruttivo significante ma non tassativo.

Questo tipo di sandwich (grigliato, anello sagomato, calotta/guarnizione di tenuta, lamiera e valvola di chiusura) costituisce la testa dello stantuffo.

Il grigliato per la sua conformazione costituisce una struttura aperta ma resistente con ottime portate che, dove non ostruito (fascia perimetrale) consente al livello dell'acqua di essere sempre al massimo della corsa del pistone e, all'aprirsi della valvola, all'inversione della corsa, mischiarsi all'acqua rimasta in camera e non travasata in condotta e praticamente essere immediatamente al coperchio e alla valvola di ritegno a valle Qualsiasi particolare costruttivo ha la massima sollecitazione nella fase compressiva e, per tale motivo, le viti, sempre preferibili a spirali larghe, poste tra i dischi hanno la funzione di tenere il ritrovato principalmente in corsa di ritorno quando la pressione ? quella atmosferica mentre in compressione ? la pressione a schiacciare i particolari.

Particolare A): Valvola di cattura e spinta del fluido: Cattura perch? blocca/chiude l'acqua nella camera ; Spinta perche sospinge l'acqua da elemento esterno (lettera c. di pagina 4) riducendo il volume del contenitore (tubo di mandata camera di compressione con interposta saracinesca o V.N.R ).

Il materiale usato pu? essere in materiale plastico, rigido, impermeabile, a basso peso specifico, resistente alla compressione. E' posta in testa allo stantuffo ed ha il compito di chiudere l'acqua nella camera volumetrica di compressione immersa direttamente nel bacino a valle. Non sono presenti condotte di aspirazione e l'acqua riempie la camera di compressione per effetto del principio dei vasi comunicanti "entrando" da sotto la testa del pistone per effetto del distacco della valvola dalla testa dal momento in cui lo stantuffo inizia la fase discendente.

E' posizionata al centro della testa dello stantuffo; con la sua grande dimensione copre quasi interamente la superficie comprimente. Si apre e si chiude a comando meccanico consentendo, quando chiusa, di comprimere il fluido mentre quando ? aperta facilita il ritorno della testa del pistone che diventa a cielo aperto lasciandola scorrere sulla parete della camera con una limitata resistenza dell'acqua sotto pistone. L'acqua del bacino a valle ? sempre sotto la testa per effetto livellante dei vasi comunicanti,ed ? sempre al massimo della corsa del pistone, separata dall'acqua in camera di compressione dalla valvola interposta.

La valvola ? costituita da due dischi concentrici di diametri diversi di cui il minore svasato mentre il disco maggiore per la differenza di diametro costituisce labbro di appoggio all'anello circonferenziale che sostiene la guarnizione di tenuta. I due dischi sovrapposti, uniti concentricamente anche con semplici viti autofilettanti, inserite dal basso verso l'alto, evitando di perforare il disco superiore, costituiranno la valvola di chiusura vera e propria che sigiller? la camera di compressione alla sua base quando piena d'acqua. All'interno di detto anello, la valvola come sopra formata, poggia direttamente sul grigliato metallico che ? il punto di forza di tutta la testa per il quale si riferir? in proseguo.

Caratterizza la valvola il tubo telescopico sotto posizionato, al centro dei dischi e del grigliato di testa. E'composto da due tubi a scorrimento telescopico tra loro di cui il maggiore ? saldato al centro della croce di spinta e del grigliato mentre il minore, sfilabile, ? unito con piastra per l'attacco ai dischi di cui si ? detto. La piastra di attacco sar? incassata nel disco minore cos? d'avere lo stesso piano di appoggio al grigliato metallico. Il tubo minore perfora i dischi valvola sovrapposti uscendo nella camera di compressione. Detto tubo che sporge in camera di compressione per una lunghezza di almeno 7 cm. sar? sigillato/chiuso e filettato quanto basta per avvitarvi una sfera in polizene (o materiali equipollente) con la funzione di testa di ariete col compito di penetrare nella femmina di tale dispositivo (particolare rappresentato nel Dettaglio n..3 ) a cui compete il compito di trattenere la valvola di cattura al raggiungimento del P.M.S. (Punto Morto Superiore )per circa 7/8 secondi dall'inizio della corsa di ritorno.

Per la sagoma del tubo telescopico maggiore si rimanda al Dettaglio 3 Il compito del telescopio ? quello di staccare la valvola dal dispositivo appeso al coperchio (la femmina della testa di ariete) facendola cadere fino ad appoggiarsi al grigliato ostruendo il foro di accesso acqua alla camera di compressione.

Alla base del tubo maggiore, della lunghezza minima pari alla corsa o all'anima dello stantuffo, con diametro a libera scelta, ? effettuata una fresata lunga quanto basta per lasciar passare una carrucola diametro 50 mm spessore a piacere che deve essere fissata per met? all'interno del tubo e met? al suo esterno in grado di ruotare liberamente. Altra fresatura nella parte alta dai 200 mm fino ai 470 mm larga mm 15 ha il compito di regolare lo sfilamento del tubo minore alla cui base sar? inserito uno spinotto di lunghezza superiore al diametro del tubo maggiore. Nel perno inserito trasversalmente, alla base del tubo minore, forato al centro viene infilato un cavo morbido (a fili di acciaio) e testa grossa,(cavetto ciclistico per freni o frizione meglio se di diametro maggiore meno soggetto ad allungamenti per sforzo) che si fa passare sulla carrucola in prossimit? della croce, uscendo, lo si fissa alla base della parete del 'cilindro pompa' interponendo in questa posizione una vite cava di registro che ne regoler? la tensione con tutto il dispositivo completamente compresso a valvola chiusa al P.M.I. Il cavo disegner? cos? una 'V' di cui un braccio ? nel tubo telescopico maggiore, l'altro braccio ? il cavo attaccato alla base del cilindro e la punta della 'V' ? la carrucola su cui scorre. Completa il sistema di chiusura una molla di spinta tarata al peso della valvola con il compito di sostenerla fin tanto che il cavo non ne forzi la chiusura meccanicamente al sopraggiungere P.M.I. .-

Particolare B) Testa di Ariete: Al centro della Valvola di chiusura esce il tubo minore del telescopio per 7 cm. e su di esso si avviter? una sfera in polizene (o materiali equipollente) con la funzione di una testa di ariete con il compito di penetrare nell'opposto dispositivo femmina a cui compete il compito di trattenere la valvola di cattura al raggiungimento del P.M.S. per circa 7/8 secondi, fin tanto che il tubo telescopico raggiungendo la sua massima estensione si blocca tirando verso il basso la valvola e testa di ariete, vincendo la forza delle molle di tenuta del dispositivo di serraggio, libera la valvola e la fa cadere. La caduta della valvola per? potrebbe essere troppo veloce o troppo lenta creando possibili chiusure anticipate precludendo l'intero riempimento della camera oppure chiudere troppo tardi rispetto al P.M.I rendendo vana la compressione. Per ovviare tali inconvenienti la sua caduta sar? attutita da una molla di sostegno a spinta inserita alla base del tubo telescopico maggiore. Alla puntuale ed ermetica chiusura provvede il cavo di tensione pi? sopra descritto costringendo a maggior pressione la molla di sostegno.

Particolare C) stantuffo (o pistone) ? caratterizzato da una struttura rigida, senza snodi con un'anima centrale a forma di "+", (a croce) con il compito di sospingere la testa dello stantuffo sulla quale ? alloggiata la valvola di chiusura e cattura dell'acqua. La sua lunghezza consentir? come minimo la corsa designata. E' caratterizzato da uno Stelo la cui base ? costituita de due tralicci in acciaio saldati sullo stesso piano riproducendo una croce a bracci uguali, lunghi al pari del raggio esterno della camera di compressione maggiorati dello spessore delle aste di sollevamento nelle quali sono infilati i bracci. Sopra alla croce di base fino al grigliato, sono saldati tubi quadri o rotondi di adeguato spessore con l'avvertenza che alla loro base deve esserci adeguata fessurazione per far si che l'acqua circoli nei tubi per non togliere flusso di riempimento della camera di compressione.

2 ) SISTEMA DI TRASMISSIONE DEL MOTO ALTERNATO AL PISTONE A) L'applicazione preferita ? senz'altro l'uso di una struttura del tipo pompe petrolifere gi? diffusa in quei pozzi con aggiunta di una seconda testa per la gestione di due camere volumetriche, motorizzata con motore elettrico di calcolata potenza. La trave oscillante della struttura, dovr? avere da entrambi le parti del fulcro la stessa lunghezza per bilanciarsi e due punti di resistenza (due teste)

equidistanti dal fulcro. (--------(-----o-----)--------. Da una parte, la grande parentesi tonda aperta, rappresenta il punto di forza a cremagliera in diretto contatto del motoriduttore

La trave oscillante dovr? avere un braccio lungo minimo pari a 2 interassi tra le due pompe cos? d'avere il punto di forza oltre la proiezione della pompa e consentire il posizionamento della motorizzazione su terra ferma ai bordi del bacino a valle. La trave oscillante ? una leva di primo genere che ben dimensionata offre un VANTAGGIO direttamente proporzionale al rapporto tra braccio di resistenza e braccio di forza.

E' quindi facile comprendere che avere al braccio di resistenza un peso da vincere di 2400 kg con un braccio di forza lungo 3 volte quello di resistenza sar? sufficiente una forza di (800 1) kg per sollevare i 2400 kg; se il braccio di forza invece fosse di 4 volte la lunghezza del braccio corto servirebbe {(2400:4)+1}=kg 601.(esempi puramente matematici , nessun riferimento a valori del proposto)

Per raggiungere tutte le prerogative necessarie si deve applicare un gruppo di conversione in punta alla trave oscillante , una struttura curva equivalente al tracciato che la trave descrive in funzione del raggio (il nostro braccio lungo o di forza) ed applicare su tale arco una

cremagliera curva (la grande '(' che al suo scorrere spinger? verso l'alto o verso il basso la trave imprimendo forza e direzione necessaria all'impianto. Naturalmente la cremagliera sar? accoppiata con un pignone di un motoriduttore (epicicloidale) della calcolata potenza il cui motore elettrico (trifase) sar? dotato di quadro di partenza stellatriangolo, di temporizzatore di avvio tarato perch? la pausa duri il tempo necessario per creare una sufficiente quiete in condotta; l'inversione dei collegamenti normalmente ? attuata in mezzo secondo ma nel ns. impianto si dovr? operare con un temporizzatore a tempo variabile. L'eliminazione di organi in movimento riducono gli attriti alleggerendo il lavoro del motore.

Altrettanto funzionale sarebbe anche un sistema oleodinamico con pistoni a doppio effetto rigorosamente posti fuori dall?acqua ma questa ? una scelta che utilizza olio ad oltranza e l'olio ? potenzialmente inquinante quindi scartato dal progettista.

B) Cestello di sollevamento del pistone di compressione: composto da aste, croce di base e croce di trazione

Particolare a) Aste di trasmissione del pistone

quattro aste in profilato piatto, adatte all'omega delle guide/sostegni, della lunghezza e dimensioni adatte alla macchina in costruzione, sono in essi infilate e collegate alla croce posta a base dello stantuffo cos? da costituire un cestello. Dopo aver inserito le aste nelle guide e averle fissate alla croce inferiore, dovremo avere per tutte una sporgenza sopra la camera di compressione di almeno mm. 400 con lo stantuffo nella posizione del P.M.I (punto morto inferiore).

Dette aste saranno fissate con perni alla croce in acciaio posta alla base dello stantuffo opportunamente inseriti e bloccati con robuste brugole o viti trasversali, mai saldate, per favorire interventi di manutenzione sempre da prevedere. Gli stessi perni possono essere ricavati dai profili formanti la croce e non necessariamente tondi.

Similmente alla parte bassa, nella parte superiore si collegano le aste di sollevamento tra di loro con croce identica a quella alla base dello stantuffo con al suo centro applicato un golfare per l'aggancio al terminale di sollevamento che potrebbe essere costituito da un cavo in acciaio dell'adatta sezione.

Massima precisione dovr? essere riservata al collegamento perfettamente verticale, a piombo tra aste, l'organo di sollevamento e il Golfare per assicurare al cilindro sfregamento zero con la parete dello stantuffo e camera di compressione. Malgrado queste aste scorrano nelle guide sempre immerse nell?acqua ? opportuno rivestire internamente o con lamine di polietilene 1000 o coprendole con pi? strati di teflon/PTFE o altro materiale antigraffio.

Le guide di scorrimento in profilato a ?Omega? devono essere fissati / saldate sulla parete esterna della pompa sia per il suo sostegno sia per trattenerla in fase di spinta quando tende ad alzarsi. Ancorate al piano di appoggio con robusti tirafondi costituiscono una rigida struttura.

Completa ogni camera di compressione una struttura con spigoli a parallelepipedo che unisce le due camere di compressione costituirebbe una gabbia di insediamento della macchina. Struttura strategica per assicurare una costruzione adeguata dell'intera pompa volumetrica rispettando livelli e piombi della macchina. A tale gabbia, anzi gli stessi tirafondi che la fissano alla base della struttura ricevente si potr? avvitare il sostegno del fulcro della trave oscillante al quale va riservato un punto di ancoraggio sicuro in rapporto al consistente peso in costante oscillazione. L'affiancamento di tali due strutture di contenimento delle camere di compressione faciliterebbe l'installazione nel bacino a valle.

Particolare 3) CONDOTTA : ? il tubo che porta l?acqua al bacino a monte. Di fondamentale importanza ? la scabrezza interna che dipende dal tipo di materiale utilizzato (inox = 140 ; tubi in PVC e similari 150; calcestruzzo 100) il targhet ? inversamente proporzionale alla fluidit? nel condotto e ne determina tempi di transazione e portata. Per il suo dimensionamento si applichi la formula di Hazen-Williams.

La condotta ? collegata direttamente alla camera di compressione formando prima una curva a "U" con il compito di sopportare il peso dell'acqua contenuta nella colonna evitando di appesantire ulteriormente quella nella camera di compressione all'apertura della saracinesca/ritegno; al contrario la pressione si manterr? quella che si forma nella colonna discendente in funzione del salto.

La 'U' di fondo deve essere opportunamente dimensionata negli spessori per resistere alla pressione e al peso della colonna d'acqua ad evitare cedimenti. Gli spessori della condotta possono essere gradualmente ridotti mano a mano che si sale in quota per il variare di pressione e peso del liquido contenuto. Nella mandata, il pi? possibile vicino alla calotta della camera di compressione, sar? posizionata una saracinesca di adatto diametro o quanto meno del diametro interno della condotta per non rallentare il flusso dalla camera, ma soprattutto dovr? avere un funzionamento istantaneo sia in apertura che in chiusura.

Questa valvola, o saracinesca a sfera elettrificata e munita di attuatore comandato da quadro elettrico, ha il compito di sigillare alla base la colonna di mandata quando il pistone inizia la fase discendente, evitando che la colonna si svuoti attraverso la camera di compressione nei momenti a valvola di testa aperta e quindi scarichi nel bacino a valle. Quando il pistone raggiunge il P.M.S , quindi cessa di spingere acqua nella mandata, si crea un momento di quiete e la 'saracinesca' chiude il flusso e trasforma il contenitore unico in due contenitori.

Al contrario l'aprirsi della saracinesca (sia elettricamente o meccanicamente) per la maggiore pressione generata dalla spinta del pistone in camera superando quella della base della colonna si costituir? un contenitore dalla nuova sagoma; aperto alla sua sommit? quindi con liquido libero di espandersi alla bocca di tracimazione con la stessa quantit? di acqua che il pistone riduce nel volume a valle.

Il pistone, risalendo in camera, riduce il volume del 'nuovo contenitore' e per effetto dell'elasticit?, il fluido si deformer? nell'unico punto possibile cio? alla bocca di tracimazione a monte della colonna.

Terminata la spinta, la 'saracinesca' chiude e torna a dividere i due contenitori ricominciando il ciclo.

Deve essere rimarcato che la massima forza richiesta al motore ? rilevabile all?istante iniziale della spinta quando la valvola di ritegno ? chiusa, stiamo parlando di una VNR di tipo meccanico ( deve avere una forza tale da comprimere il fluido contenuto in camera di compressione portandolo a superare la pressione alla base della condotta per aprire la valvola) mentre, riferendosi ad una saracinesca a sfera con attuatore elettrico, quando si apre la valvola si avr?, alla base del nuovo contenitore, la stessa pressione rilevata alla base della colonna che per? non agir? pi? da resistenza al pistone essendo il contenitore aperto a monte. In questo preciso istante si passa allo sfruttamento del principio fisico del liquido: deformabilit? per effetto di agente esterno.

La deformabilit? dell'acqua, per effetto di una forza esterna (il pistone) che progressivamente modifica e riduce il contenitore, (lettera C delle caratteriste fisiche esposte a pagina 4) obbligher? alla tracimazione nel bacino a monte riducendo progressivamente il liquido nel maxi contenitore. Quattordici secondi ? il tempo in cui a monte si osserver? la tracimazione dei Kg/litri contenuti nella Camera volumetrica a valle che passa da questa alla condotta di mandata. Contrariamente ad altre pompe non vi ? aspirazione dell'acqua con sollevamento della stessa dal bacino alla camera di compressione ma ? lo stantuffo della pompa che si abbassa con la valvola di testa aperta ricostruendo il volume originario della pompa. La chiusura della valvola al P.M.I imprigioner? l'acqua nella camera di compressione pronta per essere sospinta nella mandata. Perch? ci? sia possibile sar? necessario posizionare tutta la pompa volumetrica sotto il pelo d'acqua del bacino a valle superando almeno di 400 mm. la calotta di chiusura delle camera di compressione garantendone il funzionamento del principio dei vasi comunicanti.

Per evitare bacini di alta profondit?, sul lato di posizionamento della pompa, si approfondisca lo scavo quanto basta circondandolo di grate o feritoie per evitare che rifiuti vadano sotto la pompa ostacolando la corsa dello stantuffo al ritorno.

L'approvvigionamento di acqua pu? avvenire con presa da un corso d'acqua limitrofo, da fontanili se disponibili in quantit? sufficiente. Nel caso lo sfruttamento sia a scopi idroelettrici pu? essere creato un ciclo chiuso se economicamente pi? conveniente all'acqua fluente solitamente a pagamento.

E' evidente che il progetto d'insieme, proposto per un RPM minimo di quattro compressioni, pu? essere aumentato con la sola sostituzione dei rapporti di trasmissione tra motoriduttore e rocchetto.

L'inserimento di valvole di ritegno a comando elettrico ridurrebbe la potenza richiesta al motore in fase iniziale di spinta; ? anche vero che con le valvole elettriche l?apertura e la chiusura pu? essere gestita alla frazione di secondi, riducendo lo sforzo iniziale di compressione sostenuto nella tracimazione con economia di energia al motore.

Nella pratica ? chiaro che i dettagli costruttivi possono essere sostituiti con altri tecnologicamente equivalenti, cos? come i materiali. Le forme, le dimensioni e la corsa dei pistoni possono variare in funzione delle esigenze senza che per questo siano abbandonati gli scopi di protezione delle rivendicazioni.

Claims (1)

RIVENDICAZIONI

1)- POMPA IDRAULICA VOLUMETRICA LENTA A DUE CAMERE DI COMPRESSIONE IMMERSE IN BACINO A VALLE CON VALVOLA DI CATTURA FLUIDI POSTE IN TESTA A OGNI STANTUFFO DI COMPRESSIONE AZIONATA DA UNICO MOTORIDUTTORE POSTO FUORI DAL FLUIDO CARATTERIZZATA DAL COMPRENDERE :

A) ORGANI DI TRASMISSIONE DEL MOTO COMPOSTO DA MOTORIDUTTORE CON ROCCHETTO E CREMAGLIERA CURVA APPLICATA IN TESTA ALLA TRAVE OSCILLANTE CON FUNZIONE DI LEVA A DUE PUNTI DI RESISTENZA.; B)- CAMERE DI COMPRESSIONE LENTE CON UNICO FORO D' USCITA PER IL TRAVASO DEL LIQUIDO DALLA CAMERA DI COMPRESSIONE ALLA MANDATA, SENZA ALTRO SFIATO;

C)-CESTELLI DI SOLLEVAMENTO ESTERNI A OGNI CAMERA COMPOSTI DA CROCE DI BASE, CORPI DI SPINTA SALDATI AL GRIGLIATO DI SUPPORTO DELLA VALVOLA DI COMPRESSIONE E CATTURA FLUIDO;

D) TESTA DEI PISTONI/ STANTUFFI CON STRUTTURA IN GRIGLIATO D'ACCIAIO PER IL SOSTEGNO DELLE VALVOLE DI CUI ALLA RIVENDICAZIONE E);

E) VALVOLE DI CATTURA E SPINTA DEL FLUIDO GESTITA DAL DISPOSITIVO TESTA DI ARIETE;

F) TESTA DI ARIETE CON TUBI TELESCOPICI A SAGOMA PARTICOLARE.