ITAN20120149A1 - Macchina per emulsionare oli combustibili con acqua. - Google Patents

Macchina per emulsionare oli combustibili con acqua. Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
“MACCHINA PER EMULSIONARE OLI COMUSTIBILI CON ACQUAâ€
La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto una macchina per emulsionare oli combustibili con acqua.
La microemulsione degli oli combustibili con acqua à ̈ prassi comune in quanto la presenza dell’acqua in seno al combustibile determina un raffreddamento della camera di combustione e degli ugelli iniettori, con conseguente abbattimento, in seno ai fumi, degli ossidi di azoto .
Nelle macchine di tipo noto l’effetto emulsionante à ̈ ottenuto per sbattimento della miscela, provocando un semplice surriscaldamento della stessa; si à ̈ comunque notato che il prodotto emulsionato ha una breve stabilità, nel senso che dopo pochi minuti si verifica la separazione dei due componenti non miscibili fra loro.
Esistono poi alcune macchine di emulsione, che utilizzano pompe ad alta pressione e trasduttori magnetici ; questo genere di macchine vengono utilizzate a bordo delle navi , asservite a motori industriali per la produzione di energia elettrica .
Uno dei principali inconvenienti che penalizza quest’ultima tipologia di macchine emulsionatrici à ̈ quello di poter operare soltanto con acqua osmotica in una percentuale, in seno alla miscela, non superiore del 10 % nonché quello di richiedere un legante chimico per mantenere uniti acqua e olio.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di progettare una nuova macchina per emulsionare gli oli combustibili con acqua, la quale non sia innanzitutto affetta dagli inconvenienti sopra denunciati.
Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di progettare una nuova macchina per emulsionare gli oli combustibili con acqua, la quale sia in grado di aumentare il potere calorifico del olio combustibile, come mai nessuno à ̈ riuscito a fare prima. Quest’ultimo risultato si traduce indirettamente in un maggior rendimento termico della caldaia o del motore endotermico alimentati con la miscela emulsionata in uscita dalla macchina secondo il trovato; ulteriori vantaggi sono apprezzabili in termini di minor inquinamento atmosferico derivante dall’abbattimento, in seno ai fumi, delle polveri sottili, degli ossidi di azoto e degli ossidi di carbonio.
Tutti questi obiettivi sono stati raggiunti dalla macchina emulsionatrice secondo il trovate , la cui caratteristiche principali e secondarie sono state rispettivamente puntualizzate nella allegata prima rivendicazione e nelle successive rivendicazioni dipendenti o sub-dipendenti dalla prima.
Nella macchina secondo il trovato l’effetto emulsionante à ̈ conseguito sottoponendo la miscela ad elevatissime pressioni, dell’ordine di 900 bar, senza ricorre ad alcuna costosa e complicata pompa ad alta pressione, ma per semplice centrifugazione della miscela in seno ad un tamburo cilindrico rotante, dove la miscela viene immessa al centro del tamburo ed il prodotto emulsionato esce in periferia, dopo aver subito un fenomeno di cavitazione, per effetto del quale le pressioni scendono a valori dell’ordine di meno 500-600 bar ; l’effetto più importante di detta cavitazione à ̈ , però, , quello di provocare la scissione della molecola dell’acqua con conseguente formazione stabile di idrogeno ed ossigeno allo stato libero, che , come tali, migliorano la qualità della combustine ed aumentano il potere calorifico del olio combustibile emulsionato .
La macchina emulsionatrice in parola comprende un tamburo cilindrico che ruota entro una carcassa statorica, formata da un mantello cilindrico, da un primo coperchio superiore e da un secondo coperchio inferiore .
Sul coperchio superiore à ̈ previsto un boccaglio centrale per l’immissione della miscela olio-acqua in seno a detta carcassa, mentre sul coperchio inferiore à ̈ ricavato un foro di passaggio dell’albero, ad asse verticale, che supporta in sommità detto tamburo, il quale si caratterizza per il fatto di recare una serie radiale, regolarmente intervallata, di condotti di centrifugazione, che in prossimità dello loro estremità periferica si raccordano con rispettivi canaletti, di diametro molto più piccolo, atti a convogliare la miscela nel meato interposto fra la parete inferiore del tamburo e la parete interna del sottostante coperchio inferiore della carcassa .
E’proprio in corrispondenza di detto meato che si verifica detto fenomeno di forte cavitazione generato dalla presenza di due serie di cave, conformi e corrispondenti, ricavate rispettivamente sulla parete inferiore del tamburo e sulla parete interna di detto coperchio inferiore .
Il prodotto emulsionato in uscita da detto processo di cavitazione risale da detto meato nell’intercapedine anulare delimitata dalla parete interna di detto mantello cilindrico e dalla parete laterale cilindrica di detto tamburo, fuoriuscendo infine all’esterno di detta carcassa attraverso fori all’uopo ricavati su detto mantello cilindrico .
Durante l’attraversamento di detta intercapedine il prodotto emulsionato tende a distendersi e stabilizzarsi dopo aver subito lo stress della fase di cavitazione, risalendo – dopo essere stato sottoposto bruscamente a depressioni dell’ordine di 500-600 bar – a valori di pressione positiva , dell’ordine di 2-4 bar . Si richiama infine l’attenzione sul fatto che sulla parete interna di detto mantello cilindrico e sulla parete laterale cilindrica di detto tamburo sono previste due serie di cave, che, allorquando si interfacciano fra loro, durante la rotazione del tamburo, generano, cooperando fra loro, ad una sorta di effetto ventosa sul prodotto emulsionato che viene risucchiato dalle cave rotanti ricavate sulla parete laterale del tamburo , che sono vuote e che passano a grande velocità di fronte alle cave fisse ricavate sulla parete interna di detto mantello cilindrico .
In corrispondenza di detta intercapedine anulare il prodotto miscelato può essere arricchito con ossigeno o altre sostanze gassose atte a migliore la combustione , come ad esempio idrogeno, immesse all’interno della carcassa anzidetta attraverso apposi fori ricavati su detto mantello cilindrico . Per maggiore chiarezza esplicativa la descrizione della macchina secondo il trovato prosegue con riferimento alla tavole di disegno allegate, riportate a solo titolo esemplificativo e non limitativo, in cui :
- la fig. 1 mostra la macchina in parola con il sua anzidetta carcassa sezionata con un piano passante per l’asse di rotazione del tamburo in essa alloggiato;
- la fig. 2 Ã ̈ una sezione di detto tamburo con un piano passante per il suo asse di rotazione
- la fig. 3 à ̈ una vista in pianta del tamburo visto dall’alto - la fig. 4 à ̈ una vista in pianta del tamburo visto dal basso - la fig. 5 à ̈ una vista in pianta della parete interna del coperchio inferiore della carcassa
- la fig. 6 Ã ̈ la sezione del coperchio inferiore della carcassa con il piano VI-Vi di fig. 5.
- la fig. 7 mostra , con una rappresentazione assonometrica, il mantello cilindrico della anzidetta carcassa , con l’asportazione di un breve tratto per meglio evidenziare il profilo sezionato delle cave ricavate in corrispondenza della sua parete interna . Con particolare riferimento alla figura 1, la macchina emulsionatrice (M) in parola comprende un tamburo cilindrico (1) che à ̈ racchiuso e ruota dentro una carcassa statorica (2) , formata da un mantello cilindrico (3), da un primo coperchio circolare superiore (4) e da un secondo coperchio circolare inferiore (5).
Sul coperchio superiore (4) à ̈ previsto un boccaglio centrale (4a) per l’immissione della miscela olio-acqua in seno a detta carcassa (2), mentre sul coperchio inferiore (5) à ̈ ricavato un foro (5a) per il passaggio dell’albero (6) , ad asse verticale, che supporta in sommità detto tamburo (1) ,
Più precisamente detto foro (5a) alloggia, a tenuta stagna, il complesso (7) della tenuta meccanica di detto albero (6) , trascinato in rotazione da un motore (8), posto alla base dell’incastellatura di supporto di detta carcassa (2).
A quest’ultimo proposito detta incastellatura comprende un basamento scatolare (B) contenente detto motore (8) e sostenente una piattaforma (P), dalla quale aggetta una serie di colonnine ( C ) di supporto per la carcassa statorica (2).
In fig. 1 à ̈ stato schematicamente rappresentato il giunto di collegamento (G) fra l’albero albero (6) del rotore (1) e l’albero (8a) del sottostante motore (8) .
Si precisa infine che detto tamburo (1) reca un foro centrale (1a) dove à ̈ infilato il perno di sommità (6a) dell’albero 6 e dove si impegna la vite (6b) che fissa il tamburo (1) all’albero (6) .
Il tamburo (1) si caratterizza per il fatto di recare una serie radiale, regolarmente intervallata, di condotti di centrifugazione (9) , il cui asse (X) à ̈ inclinato all’indietro rispetto ad una direzione perfettamente radiale e rispetto al verso di rotazione del tamburo, indicato dalla freccia (F) .
In prossimità dello loro estremità periferica (9a) detti condotti (9) si raccordano con rispettivi canaletti (10), di diametro molto più piccolo (dell’ordine di dieci volte più piccolo) , atti a convogliare la miscela nel meato (11) interposto fra la parete inferiore (1b) del tamburo (1) e la parete interna (5b) del sottostante coperchio inferiore (5) della carcassa (2) .
Si precisa che detti calaletti (10) terminano con una bocca di uscita allargata (10a) .
Si precisa altresì che detto meato presenta preferibilmente una luce di mm. 0.20.
Detti condotti di centrifugazione (9) si diramano tutti a partire da una stessa vasca (1c), ricavata al centro della parete superiore (1d) del tamburo (1) e terminano in prossimità della sua parete laterale cilindrica (1e).
Detti canaletti (10) risultano diretti verso il basso , ma inclinati verso il centro , in maniera tale che la miscela che li attraversa sia costretta a percorrere un tragitto centripeto, nonostante sia soggetta ad una fortissima spinta centrifuga , con la conseguenza di accrescere la turbolenza in seno a detta miscela e quindi l’effetto emulsionante.
Facendo ruotare il tamburo ad una velocità di 5000 giri/ minuto à ̈ possibile misurare una pressione dell’ordine di 1000 bar in corrispondenza di detta estremità (9a), laddove il tamburo (1) presentasse un diametro di mm. 300 circa, i condotti di centrifugazione (9) un diametro di mm. 18 e i canaletti (10) un diametro di mm. 2 .
Sulla parete inferiore (1b) del tamburo (1) Ã ̈ ricavata una serie regolarmente intervalla di cave (12), preferibilmente di sagoma quadrata e con il loro asse longitudinale disposto radialmente rispetto al tamburo (1) .
Dette cave (12) possono essere definite, per comodità espositiva, come cave rotoriche (12) in quanto rotanti con il tamburo (1).
Sulla parete interna (5b) del coperchio inferiore (5) Ã ̈ ricavata una serie di cave (13) , conformi e corrispondenti alle cave (12) anzidette.
Dette cave (13) possono essere definite, sempre per comodità espositiva, come cave statoriche (13) in quanto ricavate sulla carcassa statorica (2) .
La miscela emulsionata in uscita dai canaletti (10) tende a riempire le cave statoriche (13), da dove viene risucchiata bruscamente e ritmicamente ad ogni passaggio delle sovrastanti cave rotoriche (12) , vuote.
Proprio in considerazione dell’elevato numero di giri del tamburo (1), il prodotto contenuto in dette cave statoriche (13) subisce un fenomeno di cavitazione, così spinto da provocare la scissione della molecola dell’acqua con conseguente formazione stabile di idrogeno ed ossigeno allo stato libero. La depressione misurabile in seno a dette cave statoriche à ̈ dell’ordine di 500-600 bar,quando il tamburo gira a 5000 giri /minuto, laddove il tamburo (1) presentasse un diametro di mm. 300 circa, i condotti di centrifugazione (9) un diametro di mm. 18 e i canaletti (10) un diametro di mm. 2 .
Al fine di accrescere l’effetto di detto fenomeno di cavitazione à ̈ stata conferita una differente sporgenza ai due bordi longitudinali di ciascuna cava rotorica (12) nel senso qui appresso precisato .
Viene innanzitutto premesso che in seno a ciascun cava (12) Ã ̈ possibile definire, rispetto al verso di rotazione del tamburo (1) indicato dalla freccia (F) , un bordo anteriore (12a) ed un bordo posteriore (12b) .
Ebbene il bordo posteriore (12b) sporge maggiormente -rispetto alla parete inferiore (1b) del tamburo (1) – di quanto sporge il bordo anteriore (12a) .
Più precisamente il bordo posteriore (12b) si protende attraverso il meato (11) fino a sfiorare la parete interna (5b) del coperchio inferiore (5).
Il prodotto emulsionato in uscita da detto processo di cavitazione risale da detto meato (11) nell’intercapedine anulare (14) delimitata dalla parete interna (3a) di detto mantello cilindrico (3) e dalla parete laterale cilindrica (1e) di detto tamburo (1), fuoriuscendo infine all’esterno di detta carcassa (2) attraverso fori (15) all’uopo ricavati su detto mantello cilindrico (3).
Durante l’attraversamento di detta intercapedine (11) il prodotto emulsionato tende a distendersi e stabilizzarsi dopo aver subito lo stress della fase di cavitazione.
Si richiama infine l’attenzione sul fatto che sulla parete interna (3a) di detto mantello cilindrico (3) à ̈ ricavata una serie di cave (16) così come sulla parete laterale (3e) del tamburo (1) à ̈ ricavata una serie di cave (17) , più profonde delle antistanti cave (16) .
Allorquando dette cave (16 e 17) si interfacciano fra loro, durante la rotazione del tamburo (1), le stesse cave (16 e 17) generano, cooperando fra loro, ad una sorta di effetto ventosa sul prodotto emulsionato presente nel meato (11) , che viene risucchiato dalle cave rotanti (17) , che sono vuote e che passano a grande velocità di fronte alle cave fisse (16) .
In corrispondenza di detta intercapedine anulare (11) il prodotto miscelato può essere arricchito con ossigeno o altre sostanze gassose atte a migliore la combustione , come ad esempio idrogeno, immesse all’interno della carcassa anzidetta attraverso appositi fori (18) ricavati su detto mantello cilindrico (3).
Anche se nella descrizione che precede si à ̈ ipotizzato che il tamburo (1) ruoti attorno ad un asse verticale, nulla vieta che la macchina in parola possa essere fatta funzionare, con pari efficacia, prevedendo un asse di rotazione orizzontale per il tamburo medesimo, senza con ciò esulare dal presente concetto inventivo ed ambito di protezione brevettuale.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Macchina per emulsionare oli combustibili con acqua, caratterizzata per il fatto di comprendere : - una carcassa statorica (2), chiusa ermeticamente, formata da un primo coperchio circolare superiore (4), corredato centralmente di boccaglio (4a) di ingresso della miscela olioacqua, da un secondo coperchio circolare inferiore (5) e da un mantello cilindrico (3), corredato di fori (15) per l’uscita del prodotto emulsionato ; - un tamburo cilindrico (1) che à ̈ racchiuso e ruota, trascinato da un albero (6) associato ad un motore (8), entro detta carcassa (2) e che reca una serie radiale, regolarmente intervallata, di condotti di centrifugazione (9) , i quali si raccordano, in prossimità della loro estremità periferica (9a), con rispettivi canaletti (10), di diametro minore, atti a convogliare la miscela nel meato (11) interposto fra la parete inferiore (1b) del tamburo (1) e la parete interna (5b) del sottostante coperchio inferiore (5) della carcassa (2) .
  2. 2) Macchina secondo la rivendicazione precedente caratterizzata per il fatto che sulla parete inferiore (1b) del tamburo (1) à ̈ ricavata una serie regolarmente intervalla di cave (12), così come sulla parete interna (5b) del coperchio inferiore (5) à ̈ ricavata una serie di cave (13), conformi e corrispondenti alle cave (12) anzidette.
  3. 3) Macchina secondo la rivendicazione precedente caratterizzata per il fatto che, in seno a ciascun cava (12), il bordo posteriore (12b), rispetto al verso di rotazione del tamburo (1) sporge maggiormente - dalla parete inferiore (1b) del tamburo (1) - rispetto al bordo anteriore (12a) .
  4. 4) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata per il fatto che detti condotti di centrifugazione (9) si diramano tutti a partire da una stessa vasca (1c), ricavata al centro della parete superiore (1d) del tamburo (1) e terminano in prossimità della sua parete laterale cilindrica (1e).
  5. 5) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata per il fatto che detti condotti di centrifugazione (9) recano un asse longitudinale (X) inclinato all’indietro rispetto ad una direzione perfettamente radiale e rispetto al verso di rotazione del tamburo (1).
  6. 6) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata per il fatto che sulla parete interna (3a) di detto mantello cilindrico (3) Ã ̈ ricavata una serie di cave (16).
  7. 7) Macchina secondo la rivendicazione precedente caratterizzata per il fatto che sulla parete laterale cilindrica (1e) di detto tamburo (1) Ã ̈ ricavata una serie di cave (17) che si interfacciano, durante la rotazione del tamburo (1) , con le cave (16) anzidette .
  8. 8) Macchina secondo la rivendicazione precedente caratterizzata per il fatto che detto mantello cilindrico (3) sono ricavati uno o più fori (18) per l’immissione , in seno alla carcassa (2) , di sostanze in grado di migliorare la combustione del prodotto emulsionato .
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