ITCR20010004A1

ITCR20010004A1 - Rocedimento di riscaldamento e doppia polarizzazione elettromagneticaper combuatibili liquidi e gassosi e relativo dispositivo

Info

Publication number: ITCR20010004A1
Application number: IT2001CR000004A
Authority: IT
Inventors: Franco Scali
Original assignee: Crete Trading Srl
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2002-12-08
Also published as: ATE291167T1; US20040238514A1; WO2002101224A1; EP1397589A1; DE60203287T2; ES2240763T3; JP2004529288A; DE60203287D1; EP1397589B1; ITCR20010004A0

Description

DESCRIZIONE

Del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

“Procedimento di riscaldamento e doppia polarizzazione elettromagnetica per combustibili liquidi e gassosi e relativo dispositivo”

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne un procedimento di riscaldamento e doppia polarizzazione elettromagnetica per combustibili liquidi e gassosi e relativo dispositivo.

Uno dei principali problemi legati al’utilizzo di combustibili liquidi e gassosi, sia per riscaldamento che per trazione di autoveicoli, è costituito dalla combustione incompleta della miscela formata da combustibile e comburente. Tale fenomeno peggiora il rendimento di combustione causando un aumento dei consumi e provoca l’emissione di sostanze altamente inquinanti e pericolose per la salute dell’uomo, quali ad esempio idrocarburi incombusti o altri prodotti derivanti da una combustione non completa della miscela combustibile.

La combustione incompleta si verifica in particolare nell’utilizzo a carichi fortemente ridotti, ad esempio nella marcia degli autoveicoli all’interno di aree urbane, caratterizzata da utilizzo del motore ai regimi minimi e per brevi periodi di tempo e da ripetute operazioni di accensione e spegnimento del motore.

Attualmente, nelle macchine che utilizzano combustibili liquidi o gassosi, si utilizzano svariati accorgimenti costruttivi e dispositivi per migliorare l'efficienza di combustione, ridurre i consumi e diminuire la produzione di inquinanti. In particolare, si utilizzano procedimenti e dispositivi atti a introdurre nella camera di combustione una miscela comburente il più possibile omogenea, in modo da facilitare la propagazione della fiamma ed ottenere una combustione completa, senza che particelle di carburante rimangano incombuste.

E’ noto in proposito il ricorso a processi di polarizzazione, nei quali il combustibile, tramite appositi dispositivi, viene sottoposto ad un campo magnetico di una certa intensità, al fine di orientare opportunamente le molecole che lo compongono e facilitare in tal modo la combustione. Ad esempio, nei veicoli con motore a combustione interna, si utilizzano dispositivi montati sul condotto di alimentazione del combustibile, nei quali il combustibile viene fatto passare all’interno di un campo magnetico, generalmente prodotto da un avvolgimento percorso da corrente elettrica.

I procedimenti di polarizzazione del combustibile ed i dispositivi polarizzatori di tipo noto hanno tuttavia alcuni inconvenienti.

Uno svantaggio consiste nel fatto che l’efficienza del procedimento di polarizzazione risente della temperatura a cui è portato il combustibile dal dispositivo stesso ed i dispositivi attualmente in uso raggiungono la massima efficienza solo dopo un certo tempo di riscaldamento iniziale, manifestando quindi un’efficacia non ottimale in condizioni di utilizzo intermittente ed a carico parziale. A titolo di esempio, i dispositivi polarizzatori utilizzati su autoveicoli di media potenza richiedono un tempo di riscaldamento di 30 minuti circa, e sono quindi inefficienti durante l’utilizzo dell’autoveicolo per brevi spostamenti urbani.

Un altro svantaggio è dato dal fatto che, poiché l’efficienza del procedimento e dei dispositivi di polarizzazione risente della temperatura del combustibile, essa dovrebbe essere costante, ma così non risulta, ed è particolarmente bassa durante i primi minuti di utilizzo a freddo del dispositivo, oppure quando l’utilizzo stesso sia intermittente.

Scopo della presente invenzione è di eliminare o ridurre gli inconvenienti descritti.

Scopo principale della presente invenzione consiste nel realizzare un procedimento di riscaldamento e doppia polarizzazione elettromagnetica per combustibili liquidi e gassosi, agevolandone la completa combustione, che garantisca una efficienza elevata e costante in tutte le condizioni di utilizzo, risolvendo il problema della fumosità delle emissioni dei gas di scarico e del rispetto dell’ambiente. Ulteriore scopo consiste nel creare un dispositivo che applichi il procedimento illustrato, di elevata efficienza, economico, di facile costruzione ed installazione.

Un altro scopo consiste nel realizzare un dispositivo che applichi il procedimento illustrato e che risulti particolarmente adatto per ridurre i consumi e le emissioni inquinanti di motori per autotrazione alimentati a benzina, gasolio o GPL, particolarmente durante i brevi tragitti cittadini.

Questi ed altri scopi sono raggiunti con la presente invenzione, consistente in un procedimento di riscaldamento e doppia polarizzazione elettromagnetica per combustibili liquidi e gassosi, caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi :

riscaldamento controllato del combustibile ad una temperatura determinata e compresa tra 30 °C e 65 °C;

passaggio del flusso di combustibile lungo l’asse di un campo elettromagnetico;

ritorno del combustibile all’interno dello stesso campo elettromagnetico secondo un flusso contrario e coassiale più esterno rispetto a quello della precedente fase.

Il dispositivo di attuazione di detto procedimento è caratterizzato dal fatto che comprende :

un modulo idraulico supportato da un collettore, percorso dal flusso di combustibile, comprendente due tubazioni coassiali, in cui la tubazione più interna è percorsa dal flusso in ingresso al dispositivo e la tubazione più esterna, chiusa all’estremità situata allo sbocco della prima tubazione, è percorsa dal flusso in uscita; mezzi di riscaldamento atti a generare un flusso termico riscaldamento del flusso di combustibile;

mezzi di polarizzazione atti a generare un campo elettromagnetico di intensità costante il cui asse sia allineato con l’asse di dette tubazioni coassiali.

Per migliorare e rendere costante l’efficienza del dispositivo, detti mezzi di riscaldamento comprendono una resistenza elettrica posizionata in corrispondenza della sezione di ingresso del combustibile nel modulo idraulico e controllata da un termostato; comprendono inoltre una camera di preriscaldamento nella quale il combustibile viene riscaldato prima di fluire all’interno di dette tubazioni coassiali.

I detti mezzi di polarizzazione comprendono una bobina avente un opportuno numero di spire e collegata ad un generatore di corrente continua o, in alternativa, un magnete permanente atto a generare un campo magnetico equivalente a quello di detta bobina.

I vantaggi ottenuti mediante la presente invenzione consistono essenzialmente nel fatto che, grazie al riscaldamento ed alla polarizzazione del combustibile, si ottiene un effetto di polverizzazione ed omogeneizzazione del combustibile stesso, che brucia con combustione completa della miscela e con conseguente diminuzione dei consumi specifici e riduzione delle emissioni di inquinanti a vantaggio della soluzione del problema ecologico; nell’applicazione su veicoli a motore a combustione interna i vantaggi comprendono in particolare riduzione dei consumi, riduzione della fumosità allo scarico, miglioramento delle prestazioni, maggiore durata del motore dovuta alla riduzione dei depositi di scorie incombuste su iniettori, candele, pistoni e camere di combustione; facilità di installazione del dispositivo su qualsiasi motore a ciclo Otto o Diesel, alimentato a benzina, gasolio o GPL.

La fase di riscaldamento consente al combustibile di raggiungere in tempi brevi la temperatura che garantisce la massima efficienza del procedimento, permettendo di ottenere una elevata efficienza in tutte le condizioni di uso, e particolarmente di realizzare dispositivi efficaci anche su autoveicoli utilizzati per brevi spostamenti in ciclo urbano. Detta fase di riscaldamento può inoltre essere ottenuta tramite un dispositivo riscaldante, quale ad esempio una resistenza elettrica, controllato da un termostato, mantenendo costante la temperatura del combustibile a vantaggio della costanza di rendimento.

Variando opportunamente l’intensità del campo magnetico, ad esempio variando il numero di spire della bobina che genera il campo stesso, è possibile ottimizzare l'efficacia del procedimento in funzione del tipo di combustibile, realizzando dispositivi specificamente adatti a motori per autotrazione di piccola o di elevata potenza, alimentati a benzina, a gasolio o a GPL.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione più dettagliata esposta nel seguito con l’aiuto dei disegni che illustrano le fasi del procedimento e rappresentano un modo d'esecuzione preferito del dispositivo oggetto della presente invenzione, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo.

La figura 1 rappresenta la schematizzazione del procedimento di riscaldamento e polarizzazione elettromagnetica per combustibili liquidi e gassosi secondo il presente trovato.

La figura 2 rappresenta, in sezione longitudinale, un dispositivo di attuazione del procedimento oggetto del presente trovato.

La figura 3 rappresenta, in sezione longitudinale, una variante costruttiva del dispositivo di figura 2.

Le figure 4 e 5 rappresentano, in sezione longitudinale, una variante semplificativa dei dispositivi illustrati rispettivamente in figura 2 ed in figura 3.

La figura 6 rappresenta, in sezione longitudinale, un’ulteriore semplificazione costruttiva del dispositivo illustrato in figura 2.

Con riferimento ai particolari illustrati nella figura 1, il procedimento di doppia polarizzazione elettromagnetica per combustibili liquidi e gassosi comprende le seguenti fasi:

- riscaldamento del combustibile 1 ad opera di un flusso termico 2, prodotto da una apposita sorgente di calore quale ad esempio una resistenza elettrica;

- passaggio del flusso di combustibile 1 all’interno di un campo magnetico 3, disposto in asse al detto flusso di combustibile, generato da un magnete permanente o da un solenoide rettilineo alimentato in corrente continua;

- ritorno del combustibile all’interno dello stesso campo elettromagnetico 3 secondo un flusso contrario 4 e coassiale più esterno rispetto a quello della precedente fase.

In una versione semplificata, ma meno efficiente, del procedimento illustrato, il campo magnetico 3 è generato da un solenoide rettilineo alimentato in corrente continua ed il flusso termico 2 è dovuto unicamente al riscaldamento di detto solenoide a causa del passaggio della corrente elettrica in esso.

Nelle figure da 2 a 6 è illustrato in più varianti, a titolo esemplificativo e non limitativo, un dispositivo atto a realizzare il processo di riscaldamento e polarizzazione di combustibili oggetto della presente invenzione. In una prima variante illustrata in figura 2, detto dispositivo comprende essenzialmente una camera di preriscaldamento 5 connessa ad un modulo idraulico 6 ed una bobina 7 atta a generare un campo magnetico. Il dispositivo comprende inoltre un manicotto esterno 8 ed un tappo di chiusura 9. La camera di preriscaldamento 5 è dotata di una resistenza elettrica 10 controllata da un termostato 11, che può essere posizionato nella detta camera di preriscaldamento 5 o, in alternativa, in corrispondenza della sezione di uscita del combustibile dal dispositivo. Detta resistenza elettrica 10 è vantaggiosamente realizzata in materiale non ferromagnetico, per non essere magnetizzata dal campo magnetico 3 e generare un differente campo magnetico che possa interferire con detto campo 3.

Il modulo idraulico 6 comprende un collettore 12, una prima tubazione “di andata” 13 collegata alla camera di preriscaldamento 5 ed una seconda tubazione “di ritorno” 14, coassiale ed esterna alla prima. Sulla porzione della tubazione 14 esterna al collettore 12 è inserito un rocchetto 15 sul quale sono avvolte le spire di 16 della bobina 7. Detta bobina 7 è collegata tramite cavi elettrici ad un opportuno generatore di tensione, quale ad esempio la batteria di un’automobile.

11 tappo di chiusura 9 è avvitato alla estremità chiusa della tubazione 12 e mantiene in posizione il manicotto esterno 8, che protegge la bobina 7.

La connessione di ingresso del carburante è costituita da un portagomma 17 collegato direttamente alla camera di preriscaldamento 5, mentre l’uscita del carburante avviene attraverso un portagomma 18 fissato al modulo idraulico 6, in corrispondenza della sezione di uscita della tubazione 14. I condotti del combustibile, non raffigurati, sono bloccati ai rispettivi portagomma con fascette stringitubo di tipo noto.

La lunghezza totale della tubazione 13, dalla sezione di ingresso nel collettore 12 fino all’altra estremità, è vantaggiosamente di 75 mm circa, mentre il suo diametro interno è di circa 6 mm. Per dispositivi atti ad essere montati su motori Diesel di elevata potenza, la lunghezza ed il diametro interno della tubazione 13 misurano all'incirca rispettivamente 95 mm e 8 mm.

La lunghezza totale della tubazione 14, dalla sezione terminale chiusa fino alla sezione di ingresso nel collettore 12, è vantaggiosamente di circa 60 mm, mentre il suo diametro interno è di circa 10 mm. Per dispositivi atti ad essere montati su motori Diesel di elevata potenza, la lunghezza totale ed il diametro interno della tubazione 14 misurano all’incirca rispettivamente 85 mm e 12 mm.

Il collettore 12 è vantaggiosamente realizzato con un corpo prismatico a sezione trasversale esagonale, con diametro del cerchio circoscritto di 32 mm circa, e con lunghezza all’incirca pari al diametro stesso. Il manicotto esterno 8 è vantaggiosamente realizzato con un cilindro cavo, con diametro esterno di 32 mm e lunghezza di 60 mm circa. Per dispositivi atti ad essere montati su motori Diesel di elevata potenza, la lunghezza del manicotto esterno 8 è pari a circa 85 mm.

Il tappo filettato 9 è vantaggiosamente realizzato con un prisma a sezione identica a quella del collettore 12 ed altezza pari ad 11 mm circa.

Il rocchetto 15 ha un diametro interno di circa 12 mm ed una lunghezza di 55 mm circa. Per dispositivi atti ad essere montati su motori Diesel di elevata potenza, il diametro del rocchetto 15 misura circa 14 mm ed è lungo circa 80 mm.

Le spire 16 sono vantaggiosamente realizzate con filo di rame del diametro di 0,35 mm rivestito con doppio smalto isolante.

Il vantaggio principale di questa soluzione costruttiva è dato dal fatto che il combustibile viene rapidamente riscaldato nella camera di preriscaldamento 5 sino ad una temperatura ottimale per l’efficacia del dispositivo; la temperatura del combustibile può inoltre essere mantenuta costante e controllata grazie alla presenza della camera di preriscaldamento 5 e della resistenza elettrica 10 controllata dal termostato 11.

In una variante realizzatvia del dispositivo, illustrata in figura 3, la bobina 7 è sostituita da un magnete permanente 19 che avvolge la parte esterna della tubazione 14, atto a generare un campo magnetico equivalente a quello generato da detta bobina 7. Detto magnete permanente 19 può essere di forma anulare cava, oppure in alternativa può essere costituito da una pluralità di elementi disposti attorno alla superfìcie esterna di detta tubazione 14.

Il vantaggio di questa variante costruttiva consiste nel fatto che il magnete permanente 19 non genera calore e quindi non altera la temperatura del combustibile, che si mantiene all’incirca costante all'interno del dispositivo. Risulta così possibile un accurato controllo della temperatura del combustibile, tramite la resistenza elettrica 10 ed il termostato 11 , a vantaggio dell’efficienza globale del dispositivo. In una versione semplificata del dispositivo non è presente la camera di preriscaldamento 5, e la resistenza elettrica di riscaldamento 10, collegata al termostato 11 , è posizionata in corrispondenza dell’inizio della tubazione di andata 13. Detta resistenza 10 può anche trovarsi annegata nel portagomma 17.

Il numero di spire e la tensione di alimentazione della detta bobina 7 sono vantaggiosamente scelti in funzione della tensione di alimentazione impiegata e del tipo di combustibile utilizzato.

In dispositivi adatti al montaggio su autoveicoli alimentati a benzina, la bobina 7 è vantaggiosamente realizzata con 1020 spire ed è alimentata in corrente continua a 12 V.

In dispositivi adatti al montaggio su autoveicoli alimentati a GPL, la bobina 7 è vantaggiosamente realizzata con 980 spire ed è alimentata in corrente continua a 12 V.

In dispositivi adatti al montaggio su autoveicoli alimentati a gasolio, la bobina 7 è vantaggiosamente realizzata con 920 spire ed è alimentata in corrente continua a 12 V.

In dispositivi adatti al montaggio su motori di elevata potenza alimentati a gasolio, del tipo di quelli utilizzati nelle macchine operatrici, la bobina 7 è vantaggiosamente realizzata con 2040 spire ed è alimentata in corrente continua a 24 V.

Un tale numero di spire permette un effetto di riscaldamento, dovuto alla corrente elettrica che circola nelle spire stesse, tale da consentire, in una semplificazione costruttiva del dispositivo illustrato, di evitare il ricorso alla resistenza elettrica di riscaldamento. In tale semplificazione costruttiva, illustrata in figura 6, il dispositivo non comprende né la camera di preriscaldamento 5, né la resistenza elettrica di riscaldamento 10, ed il riscaldamento del combustibile avviene per effetto del calore prodotto dal passaggio di corrente elettrica nella bobina 7. Tale variante è particolarmente semplice ed economica, tuttavia non permette di controllare e mantenere costante con sicurezza assoluta la temperatura del combustibile.

Conformemente al presente trovato, nel procedimento di riscaldamento e polarizzazione elettromagnetica, il flusso del combustibile liquido o gassoso 1 viene riscaldato dal flusso termico 2 sino a raggiungere una temperatura di circa 30 - 65 °C, quindi transita lungo l’asse del campo elettromagnetico 3 spostandosi da un polo all’altro ed infine ritorna in controcorrente verso la sezione di ingresso, attraversando nuovamente ed in senso opposto il campo elettromagnetico 3, in un flusso 4 a sezione anulare coassiale ed esterno al primo.

In questo modo il combustibile viene riscaldato e polarizzato due volte e gli ioni migrano e si orientano in base alla polarità del campo elettromagnetico, facilitando la polverizzazione e la combustione nella camera di scoppio.

Riferendosi infine al dispositivo di applicazione del procedimento oggetto del presente trovato, esso si applica sulla tubazione di alimentazione del combustibile al carburatore od alla pompa di iniezione. I cavi di alimentazione della bobina e della resistenza di riscaldamento del combustibile devono essere collegati con il quadro del veicolo in modo che il dispositivo inizi a funzionare a quadrante di accensione inserito.

Il flusso di combustibile liquido 1 proveniente dal serbatoio è introdotto nella tubazione più interna 13, la percorre fino all’uscita e quindi ritorna attraverso lo spazio a sezione anulare che si crea tra la tubazione più esterna coassiale 14 e la detta tubazione 13, per uscire infine attraverso il portagomma 18 posto sul collettore 12.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, lievi variazioni del numero di spire e delle dimensioni del dispositivo, non mutano sensibilmente il funzionamento e sono pertanto comprese neN’ambito di protezione della presente invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Procedimento di riscaldamento e doppia polarizzazione elettromagnetica per combustibili liquidi e gassosi, caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi : riscaldamento controllato del combustibile ad una temperatura determinata e compresa tra 30 °C e 65 °C; passaggio del flusso di combustibile lungo l’asse di un campo elettromagnetico; ritorno del combustibile all’interno dello stesso campo elettromagnetico (2) secondo un flusso contrario (4) e coassiale più esterno rispetto a quello della precedente fase.
2) Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto riscaldamento controllato è preliminare alle successive fasi di passaggio del flusso di combustibile lungo l’asse di un campo elettromagnetico (2) e ritorno.
3) Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il riscaldamento del flusso di combustibile avviene contemporaneamente all’attraversamento di detto campo elettromagnetico (2) per effetto del calore prodotto dal passaggio di corrente elettrica in un solenoide rettilineo generante il campo elettromagnetico stesso.
4) Dispositivo atto a riscaldare e polarizzare combustibili liquidi secondo il procedimento della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende : un modulo idraulico (6) supportato da un collettore (12), percorso dal flusso di combustibile, comprendente due tubazioni coassiali (13) e (14), in cui la tubazione più interna (13) è percorsa dal flusso in ingresso al dispositivo e la tubazione più esterna (14), chiusa all’estremità situata allo sbocco della prima tubazione (13), è percorsa dal flusso in uscita; mezzi di riscaldamento (10) atti a generare un flusso termico di riscaldamento del flusso di combustibile; mezzi di polarizzazione (7, 19) atti a generare un campo elettromagnetico (3) di intensità costante il cui asse sia allineato con l’asse di dette tubazioni coassiali (13) e (14).
5) Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento comprendono una resistenza elettrica (10) realizzata in materiale non ferromagnetico posizionata in corrispondenza della sezione iniziale di detta tubazione (13) e collegata ad un dispositivo (11) di regolazione termostatica della temperatura del combustibile.
6) Dispositivo secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento comprendono una camera di preriscaldamento (5) collegata a detta tubazione interna (13).
7) Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di polarizzazione comprendono un magnete permanente (19), avvolgente la superficie esterna di detta tubazione (14).
8) Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di polarizzazione comprendono una bobina (7) alimentata inr corrente continua.
9) Dispositivo secondo la rivendicazione 8, atto ad essere applicato sul condotto di alimentazione di motori di autoveicoli, caratterizzato dal fatto che : per autoveicoli alimentati a benzina od a gas, detta bobina (7) è realizzata con 1020 spire ed è alimentata in corrente continua a 12 per autoveicoli alimentati a GPL, detta bobina (7) è realizzata con 980 spire ed è alimentata in corrente continua a 12 V; per autoveicoli alimentati a gasolio, detta bobina (7) è realizzata con 920 spire ed è alimentata in corrente continua a 12 V; per motori a ciclo Diesel di elevata potenza, detta bobina (7) è realizzata con 2040 spire ed è alimentata in corrente continua a 24 V.
10) Veicolo a motore, caratterizzato dal fatto che comprende un dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 4 a 9.