ITPR20090090A1 - Dispositivo elettromagnetico statico per accelerare molecole elettricamente neutre utilizzando il loro momento dipolare - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“DISPOSITIVO ELETTROMAGNETICO STATICO PER ACCELERARE

MOLECOLE ELETTRICAMENTE NEUTRE UTILIZZANDO IL LORO MOMENTO

DIPOLARE”

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo elettromagnetico meccanicamente statico per accelerare molecole elettricamente neutre utilizzando il loro debole momento elettrico dipolare e la forza di Lorentz dell’elettrologia.

Il dispositivo trova impiego come:

a) pompa per liquidi,

b) compressore per gas,

c) propulsore per sostanze solide (in pezzi, in polvere o in sospensione in liquidi), d) motore elettrico rotativo senza collegamenti elettrici fra statore e rotore, e) generatore di elettricità alimentato da fluidi sotto pressione,

f) indicatore di portata per fluidi,

g) separatore di componenti chimici in fase liquida o gassosa,

h) separatore di isotopi di atomi.

Il dispositivo elettromagnetico oggetto del presente brevetto ha due gruppi di applicazioni principali: come motore/generatore e come separatore di componenti chimico-fisici.

1) Per il primo gruppo di applicazioni, nella tecnica attuale si ricorre, generalmente, per la propulsione di fluidi, ad una combinazione [motore elettrico rotativo – pompa centrifuga] nel caso di motori e ad una [turbina – motore elettrico rotativo] nel caso di generatori di energia elettrica. Sono evidenti gli svantaggi connessi alla presenza nei dispositivi di parti mobili, di contatti di strisciamento o rotolamento, di superfici di tenuta di fluidi (anche corrosivi e talvolta molto pericolosi, come quelli trattati nelle centrali nucleari) e, complessivamente, all’impiego di apparecchiature complicate e in molti casi ingombranti, con rendimenti energetici bassi principalmente per la necessità di trasformare un moto rotatorio in lineare o viceversa.

2) Per il secondo gruppo di applicazioni la separazione di componenti con metodi fisici (escludendo quella con metodi chimici) viene fatta, nella tecnica attuale, principalmente mediante il complesso e talvolta molto costoso processo di distillazione frazionata di componenti chimico-fisici in fase liquida, previa liquefazione della miscela di partenza se gassosa. La distillazione viene fatta in colonne, generalmente a piatti, utilizzando la differenza fra i punti di ebollizione dei componenti stessi. La separazione mediante centrifughe viene impiegata solo in alcuni casi, come per gli isotopi di uranio. Si prenda in considerazione, come esempio, la separazione per distillazione di una miscela dei due idrocarburi propano e propilene in una colonna a piatti. In corrispondenza di un piatto intermedio si introduce l’alimentazione. Dal piatto superiore viene estratto in fase vapore il componente più volatile (propilene), che viene condensato. Una parte del condensato viene reintrodotta nel piatto superiore come “riflusso”, e questo può essere in quantità anche parecchie volte maggiore di quella della parte utile estratta. Dal piatto inferiore, in corrispondenza del quale viene fornito il calore per l’evaporazione del liquido, si estrae il componente meno volatile (propano). Per una tonnellata di miscela può essere necessario far evaporare anche parecchie tonnellate di liquido. Nella colonna un piatto è un “elemento di arricchimento” nel componente più volatile. Questo arricchimento è ottenuto creando nel piatto stesso un equilibrio chimico-fisico fra una fase liquida ed una gassosa, in cui la concentrazione del componente più volatile nel vapore è più alta di quella nel liquido.

Il principio fisico base del presente trovato permette anche di realizzare un nuovo tipo di motore elettrico rotativo.

In questo contesto, lo scopo della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo elettromagnetico molto innovativo che possa consentire per le anzidette applicazioni grandi semplificazioni e risparmi di costi. Il dispositivo in questione, comprendente le caratteristiche esposte in una o più delle unite Rivendicazioni, permette di ottenere buoni risultati nel raggiungimento di tale scopo, soprattutto per la presenza esclusivamente di parti statiche e per la diretta accelerazione lineare delle sostanze da trattare senza la necessità di trasformare un moto rotatorio in lineare o viceversa.

Le caratteristiche e i vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di due forme di realizzazione preferite ma non esclusive del dispositivo in questione, come propulsore e come separatore di componenti, secondo quanto illustrato negli uniti disegni in cui:

- la Fig.1 illustra un propulsore (pompa per liquidi);

- la Fig.1a illustra la sezione A-A di Fig.1;

- la Fig.2 illustra un separatore di componenti chimici;

- la Fig.2a illustra la sezione B-B di Fig.2;

- la Fig. 3 illustra forme d'onda del vettore forza elettromotrice E e del vettore induzione magnetica B;

- la Fig. 4 illustra forme d'onda del vettore forza elettromotrice E e del vettore induzione magnetica B in una variante realizzativa con onde rettangolari;

- la Fig. 5 illustra un dispositivo corrispondente a quello della Fig. 1, in una diversa forma realizzativa.

Il principio di funzionamento alla base del presente trovato è descritto nel seguito.

Come è noto, il fenomeno della produzione, in un atomo o molecola, di un momento elettrico dipolare viene chiamato polarizzazione elettrica. Tale polarizzazione può essere spontanea (causata da interazioni interne in una molecola pluriatomica fra le cariche elettriche positive e quelle negative), indotta (da campi elettromagnetici esterni), o composta fra i due tipi precedenti.

I tipi di polarizzazione elettrica, già descritti nella letteratura specifica, sono le polarizzazioni molecolare, elettronica, atomica e interfacciale (o ionica).

È noto che in una molecola (monoatomica o pluriatomica) il centro di massa delle cariche elettriche positive (nuclei degli atomi) e quello delle negative (elettroni orbitali periferici degli atomi) possono non essere coincidenti, per fenomeno intrinseco relativo alla struttura di una molecola pluriatomica o indotto da un campo elettromagnetico esterno. Il prodotto del valore della carica totale positiva della molecola per la distanza fra i centri di massa delle cariche positive e negative costituisce un momento elettrico dipolare.

Il comportamento della molecola sotto l’azione di un campo elettrico esterno per effetto del momento elettrico dipolare si può schematizzare come quello del complesso di un elettrone ("elettrone equivalente") e di un positrone solidali con la molecola stessa, disposti lungo l'asse congiungente i centri di massa delle cariche elettriche positive e negative, e separati da un "braccio equivalente di momento dipolare” .

Indicando con [e] la carica elettrica, in valore assoluto, di un elettrone, il momento elettrico dipolare è dato dal prodotto [e· ] e può essere misurato nell’unità [e·m] (elettrone·metro). Nella letteratura esso viene, generalmente, misurato nell’unità [C·m] (Coulomb·metro) o nell’unità [D] (Debye), essendo 1 D equivalente a 3.336·10<-30>C·m o a 0,2082·10<-10>e·m. Per l’acqua si ha 1,85 D, equivalente a 0.3852·10<-10>e·m, per cui risulta = 0.3852·10<-10>m = 0.3852 À.

Con riferimento alla Fig. 1, una sostanza in trattamento (liquida, gassosa o solida) viene sottoposta, in una Camera di Trattamento 1, realizzata entro un Tubo di Trattamento 14, all’azione di un campo magnetico alternato ad onde generalmente sinusoidali (ma che possono essere anche rettangolari o rettangolari con angoli arrotondati), con vettore “induzione magnetica” B perpendicolare alla direzione della spinta da ottenere e, simultaneamente, ad un campo elettrico alternato, isofrequenziale e con le stesse caratteristiche riguardo alla forma dell'onda, con vettore “forza elettromotrice” E perpendicolare sia a B che alla direzione della spinta.

Nella trattazione seguente si consideri il caso della polarizzazione molecolare e si trascuri la variazione del momento dipolare per effetto del vettore E del campo elettrico esterno. Si fa presente, comunque, che in tutti i tipi di polarizzazione il fenomeno della produzione della spinta periodica in una stessa direzione orientata è identico a quello della polarizzazione molecolare.

Vengono inclusi nella presente invenzione tutti i tipi di onde, sinusoidali, pulsanti o di forma intermedia fra la rettangolare e la sinusoidale. Queste ultime possono essere generate, ad esempio, da un inverter.

Nel seguito, per tutta la descrizione dell'invenzione:

• si considerano onde sinusoidali, salvo diversamente indicato,

• si indicano, in un sistema destrogiro a tre assi coordinati ortogonali [x, y, z], con “x” la direzione della spinta, con “z” quella del campo magnetico (vettore B) e con “y” quella del campo elettrico (vettore E).

Con riferimento alla Fig. 3, nella quale la sinusoide del vettore B è spostata in anticipo rispetto a quella del vettore E, quando il vettore E all’istante t1 (indicato sull’asse delle ascisse) subisce un’inversione, esso inizia a far muovere una molecola tendendo a disporre parallelamente a se stesso l’asse congiungente i centri di massa delle cariche positive e negative della molecola stessa, con il centro di massa positivo rivolto verso il polo negativo istantaneo del campo elettrico. Questo movimento lascia invariata la posizione del centro della molecola. Esso verrà chiamato nel seguito “stiramento”. Perché lo stiramento abbia luogo occorre, però, che il campo elettrico abbia già una certa intensità. Lo stiramento avverrà, perciò, e si completerà in corrispondenza di un intervallo t2-t2’ della sinusoide del vettore E ad una certa distanza dal punto d’inversione t1. La lunghezza di questo intervallo di stiramento dipenderà dall’intensità del campo elettrico applicato, dalle proprietà chimico-fisiche della sostanza in trattamento e dalla temperatura.

Con riferimento alla schematizzazione fatta di un elettrone e un positrone allineati nella direzione y e separati dalla distanza [ ], lo stiramento è un movimento che ha, sia per l’elettrone che per il positrone, una componente nella direzione y. Poichè l’elettrone e il positrone durante questo movimento sono sottoposti all’azione del campo magnetico B agente in direzione z, essi subiranno una forza di Lorentz in direzione x. Questa forza agirà in uno stesso senso sia per l’elettrone, che per il positrone, dato che essi hanno di segno opposto non solo la carica elettrica, ma anche il senso del vettore velocità. In questo senso agirà, di conseguenza, una forza di Lorentz su tutta la molecola.

La molecola dopo lo stiramento e fino al termine del semiperiodo del campo elettrico (intervallo t2’-t3) rimane ferma e non subisce, quindi, alcuna forza di Lorentz indipendentemente da variazioni del campo magnetico. Quando il campo elettrico si invertirà nuovamente, ad una certa distanza dal punto d’inversione t3, la molecola subirà un nuovo stiramento (nell’intervallo t4-t4’) in direzione opposta, ma si troverà esposta ad un campo magnetico invertito rispetto al semiperiodo precedente. Essa subirà, perciò, una forza di Lorentz uguale in valore assoluto e diretta, sempre secondo x, nello stesso senso di quella del semiperiodo precedente.

Il senso della forza di Lorentz nella direzione x dipende dalla relazione di fase fra i vettori E e B.

La forza di Lorentz media agente su tutta la molecola in un intero periodo [T] dell’oscillazione può essere calcolata introducendo nella formula

(scritta in forma scalare e valida solo per vettori E e B fra di loro perpendicolari) la carica [e] del solo elettrone, e la velocità media [v] dell’elettrone relativamente al positrone. Essendo [2 ] il percorso dell’elettrone rispetto al positrone in un semiperiodo, e [4 ] in un intero periodo, la velocità media [v], indicando con [f] la frequenza, si calcola come

La velocità media [v] verrà, nel seguito, chiamata “velocità dello schematico elettrone equivalente”, o semplicemente, “velocità equivalente”.

L’assorbimento di corrente corrispondente alla potenza teorica di compressione è quasi totalmente a carico del campo elettrico ed ha luogo durante lo stiramento delle molecole. Infatti, lo spostamento dello schematico elettrone equivalente in direzione y causa su tutta una molecola un altro spostamento in direzione x, che è contrastato dalla contropressione agente sul fluido in trattamento passante, ad esempio, attraverso una pompa. Nello spostare la molecola in direzione x l’elettrone trova, quindi, una resistenza, per superare la quale esso compie un lavoro, assorbendo corrente dal campo elettrico.

Un primo fattore critico per il funzionamento del processo è il “tempo di rilassamento” di molecole sottoposte a campi elettrici.

Nella letteratura viene definito come “tempo di rilassamento” il tempo necessario perché una molecola di una sostanza sottoposta a un campo elettrico ritorni, dopo esclusione di tale campo, alla sua orientazione spontanea, che è determinata, nel caso di un liquido, dalle interazioni elettromagnetiche reciproche (dovute a momenti elettrici dipolari, a momenti magnetici dipolari, ecc.) con le molecole circostanti. L’intensità di tali interazioni diminuisce, sempre nel caso dei liquidi, con l’aumento della temperatura, dato che l’agitazione termica delle molecole tende a svincolarle l’una dall’altra. L’effetto delle interazioni anzidette si può considerare inesistente nel caso dei gas.

Se il tempo di rilassamento si avvicina al semiperiodo del campo elettrico applicato, si verifica un caso di risonanza, in corrispondenza del quale si determinano forti effetti di agitazione nelle molecole ed alte dispersioni di energia.

I tempi di rilassamento nella polarizzazione molecolare sono relativamente lunghi, per cui, per la maggior parte delle molecole polari, tale polarizzazione può essere, in pratica, utilizzata solo fino a un massimo di 100 MHz. Nelle polarizzazioni elettronica e atomica i tempi di rilassamento sono molto più brevi, permettendo l’impiego di frequenze più elevate.

Un secondo fattore critico è la relazione di fase fra i campi magnetico ed elettrico.

Dalla Fig.3, nella quale viene indicato, per comodità di spiegazione, un intervallo di stiramento t2-t2’ brevissimo, è evidente che se, in tale intervallo, l’induzione B si trova al punto d’inversione della sua sinusoide, e quindi al suo valore nullo, la forza di Lorentz si riduce a zero. Se il valore di B nell’anzidetto intervallo non è prossimo al suo valore di picco positivo o negativo la forza di Lorentz e il rendimento del processo si abbassano notevolmente.

Un terzo fattore critico è la lunghezza dell’intervallo di stiramento.

Questa lunghezza viene variata regolando la tensione del campo elettrico.

L’intervallo di stiramento:

• deve essere di lunghezza inferiore al quarto della lunghezza d’onda e tale, in relazione allo sfasamento fra i due vettori E e B, da permettere il funzionamento del processo secondo lo schema della Fig.3,

• deve essere sufficientemente lungo per evitare che l’assorbimento di corrente nel campo elettrico per il lavoro di compressione abbia luogo per impulsi troppo brevi.

Con riferimento alla Fig. 3, perché il processo possa funzionare con rendimenti ottimali occorre determinare la relazione di fase fra i vettori B, E (e quindi fra i vettori I, E, essendo I la corrente inviata al campo magnetico) e l’intensità del vettore E in modo tale che l’intervallo di stiramento copra approssimativamente almeno un quarto della lunghezza d’onda e che in tale intervallo la sinusoide del vettore B sia ai suoi valori massimi, positivi o negativi. Questo può essere ottenuto, ad esempio, se B si trova in anticipo rispetto ad E di un angolo compreso fra 0° e 45°.

La polarizzazione elettronica è l’unica scelta per le molecole apolari. Essa richiede però, tensioni elevatissime per il campo elettrico, data la scarsa deformabilità degli atomi. Vantaggi della polarizzazione elettronica sono di essere presente per tutte le specie di molecole monoatomiche o poliatomiche e di avere, come già detto, “tempi di rilassamento” (dell’ordine di 10<-16>s) molto inferiori a quelli della polarizzazione molecolare, la qual cosa permette l’utilizzo di frequenze elevate.

Le onde del campo elettrico possono essere sostituite da onde Hertziane ottenute, ad esempio, da un magnetron. Esse, infatti, causano stiramenti delle molecole, per effetto del loro momento elettrico dipolare, identici a quelli prodotti da onde di tensione elettrica. Occorre che le oscillazioni delle onde Hertziane siano nella direzione del vettore E del campo elettrico che sostituiscono.

Viene presentato nel seguito uno schema generale di calcolo (Progetto Base) per la realizzazione di un dispositivo propulsore per fluido con Tubo di Trattamento rettilineo, in un caso di processo particolare e utilizzando la polarizzazione molecolare. Tale schema serve come traccia per la progettazione di tutte le altre applicazioni, anche per Tubo di Trattamento elicoidale (anche come generatore, come separatore di componenti chimico-fisici e come motore elettrico rotativo), con tutti gli altri tipi di polarizzazione, per qualsiasi disposizione in un’apparecchiatura delle Camere di Trattamento, e per qualsiasi scelta dei valori delle grandezze elettriche (in particolare per campo di scelta delle frequenze da 10 Hz a 100 GHz, e delle tensioni da 10 V a 1 MV).

Il tipo di applicazione scelto è quello di motore (pompa per acqua, 4 m<3>/h, 4 Kg/cm<2>, 1 MHz, spire con nuclei di ferrite).

Si considera sempre il sistema di riferimento destrogiro ad assi coordinati ortogonali [x, y, z] utilizzato per la Fig.1.

L’apparecchiatura completa comprende, in generale, un certo numero di propulsori da collegarsi fra di loro in combinazioni serie e parallelo. Nel caso qui considerato viene impiegato un solo propulsore.

Un Convertitore di Frequenza 2 a due uscite 2a e 2b (Prima e Seconda Linea HF – Alta Frequenza), collegato al proprio ingresso 2c ad una rete a 50 Hz, fornisce a tutta l’apparecchiatura:

- dalla Prima Linea HF 2a, per la generazione dei campi magnetici, una corrente alternata [I = 13.8 A], 1 MHz, ad onde sinusoidali,

- dalla Seconda Linea HF 2b, per la generazione dei campi elettrici, una tensione alternata, isofrequenziale con la corrente della Prima Linea HF 2a e con le stesse caratteristiche per quanto riguarda la forma dell’onda.

La tensione alternata della Prima Linea HF 2a deve essere tale far circolare entro il circuito dei propulsori l’intensità prevista per la corrente.

La tensione alternata della Seconda Linea HF 2b deve essere tale da assicurare entro la Camera di Trattamento 1 per la forza elettromotrice E un numero di V/cm sufficiente a produrre uno stiramento efficiente delle molecole.

Nella Prima Linea HF, a valle del Convertitore di Frequenza, è posta una Resistenza Non Induttiva Variabile 3. Dopo questa la corrente viene inviata al Propulsore 4.

Nella Seconda Linea HF a valle del Convertitore di Frequenza è posto un Trasformatore di Tensione 9, che innalza e regola la tensione per i campi elettrici, e, di seguito, un Regolatore di Fase 10, che permette di regolare la relazione di fase fra la forza elettromotrice E del campo elettrico e il vettore B del campo magnetico all’interno delle Camere di Trattamento.

Il Propulsore 4 consiste nei seguenti elementi:

• Un Tubo di Trattamento 14, internamente vuoto, disposto secondo x, nel quale fluisce l’acqua, da un’entrata 11 ad un’uscita 12. Nel Tubo di Trattamento, avente preferibilmente dimensioni esterne secondo yz di 18 x 12 mm e lungo secondo x 346 mm, sono ricavate Camere di Trattamento 1 (preferibilmente quattro), aventi preferibilmente lunghezza secondo x di 24 mm ciascuna, distanziate fra di loro preferibilmente di 50 mm.

• Un Avvolgimento formato da una pluralità di spire 7, preferibilmente otto, poste una al disopra (secondo z) e una al disotto di ciascuna Camera di Trattamento. In tali spire, collegate in serie, circola la corrente elettrica per la generazione del campo magnetico. L’asse di ciascuna spira è disposto secondo z.

• Una pluralità di piastre di ferrite 8, preferibilmente otto, formanti il nucleo magnetico di ciascuna spira. Ciascuna piastra ha preferibilmente le dimensioni secondo yzx di 18 x 8 x 24 mm. Si impiega preferibilmente ferrite ad alto valore di permeabilità relativa µ = 10000.

• Una pluralità di Condensatori di Risonanza 6, preferibilmente otto, interposti ciascuno alla giunzione fra due spire 7 successive dell’avvolgimento. Funzione di ciascuno di questi condensatori è quella di fornire una tensione reattiva uguale e di segno opposto (di capacità) rispetto alla tensione induttiva che si determina nella spira precedente, evitando, così, di far raggiungere alla tensione induttiva stessa valori eccessivi per tutto l’induttore.

• Una pluralità di Condensatori di Processo 5, preferibilmente quattro, ciascuno costituito da due piastre parallele (armatura) disposte in modo da produrre un campo elettrico diretto secondo y attraverso ciascuna Camera di Trattamento 1. Le due piastre di ciascun Condensatore di Processo sono preferibilmente lunghe secondo x 24 mm e sono poste, generalmente all’esterno del Tubo di Trattamento, alla minima distanza possibile dalle pareti di questo, assicurando comunque l’isolamento dalla ferrite. In generale è possibile anche, per certi fluidi, disporre le due piastre internamente al Tubo di Trattamento, a diretto contatto col fluido, ed anche restringere la larghezza secondo y delle Camere di Trattamento rispetto a quella delle piastre di ferrite e del Tubo di Trattamento esternamente alle Camere di Trattamento stesse. I Condensatori di Processo sono collegati fra di loro in parallelo, e il loro complesso è inserito a valle del Regolatore di Fase 10. La tensione da applicare alle piastre è quella fornita direttamente dal Convertitore di Frequenza 2 nella Seconda Linea HF 2b.

Il dimensionamento è stato scelto cercando di far sì che le linee di flusso del vettore B non fuoriescano, per quanto possibile, dal “nucleo” del campo magnetico.

Non è strettamente necessario, invece, che le stesse linee di flusso corrano in modo esattamente parallelo all’asse dell’avvolgimento, nè che la loro distribuzione entro la sezione del nucleo del campo magnetico sia uniforme. Infatti, la spinta totale ricevuta dal fluido in una Camera di Trattamento dipende solo dal numero totale di linee di flusso del vettore B “tagliate” dal fluido stesso nel passaggio attraverso la Camera.

La disposizione qui considerata delle Camere di Trattamento verrà chiamata “disposizione a Camere di Trattamento allineate”.

Si può prendere in considerazione, come variante realizzativa, anche una “disposizione a Camere di Trattamento sovrapposte”, nella quale fra due Camere successive è presente una sola piastra di ferrite ad immediato contatto con le Camere stesse.

Questa seconda disposizione si presenta complessivamente come meno favorevole, soprattutto per la necessità di collegare l’uscita da una Camera con l’entrata nella successiva mediante tubi di ritorno esterni all’avvolgimento, con conseguenti complicazioni costruttive ed aumenti delle perdite di pressione per il passaggio del fluido.

Si ottiene il numero di molecole per cm<3>nel modo seguente:

massa molecolare H2O in unità “u” 18.0153

unità “u” 1.66054·10<-27>Kg

massa della molecola H2O 18.0153 ·1.66054·10<-27>= 2.99151·10<-26>Kg

massa di 1 cm<3>H2O 10<-3>Kg

numero di molecole H2O per cm<3>10<-3>/ 2.99151·10<-26>= 3.3428·10<22>

Si ottiene la “velocità equivalente” dello schematico “elettrone equivalente” nel modo seguente:

braccio equivalente di momento elettrico dipolare = 0.3852 Å = 0.3852·10<-10>m frequenza f = 1 MHz = 10<6>s<-1>

velocità equivalente v =4· ·f = 4·0.3852·10<-10>·10<6>=1.541·10<-4>m/s

I dati relativi al propulsore sono i seguenti:

- corrente per il campo magnetico I = 13.8 A

- frequenza f = 10<6>s<-1>(lunghezza d’onda = 300 m)

- velocità angolare = 2 ·f = 6.2832·10<6>s<-1>

- altezza secondo z del propulsore 28 mm

- piastre di ferrite spessore 8 mm, = 10000, area 4.32 cm<2>.

Per tener conto, secondo un calcolo semplificato, della ferrite, si introduce nelle formule seguenti per ciascuna Camera di Trattamento un valore medio

= 10000·16/28 = 5714.

Per il calcolo dell’induttanza nelle spire si trascura, in prima approssimazione, la differenza fra l’area interna di una spira e quella di una piastra di ferrite (4.32 cm<2>). Per 1 spira

Induttanza L=1.2566·10<-6>·5714·1<2>·4.32·10<-4>/0.014 = 221.56·10<-6>H

Reattanza XL= ·L = 6.2832·10<6>· 221.56·10<-6>= 1392.1

Tensione induttiva VL= XL·I = 1392.1 · 13.8 = 19211 V

Per 2 spire

Induzione

B = 1.2566·10<-6>· 5714 · 2 · 13.8 / 0.028 = 7.078 T (Tesla, V·s/m<2>)

Forza su 1 molecola (e = 1.60219·10<-19>carica elettrica dell’elettrone in Coulomb)

FH2O= e·B·v = 1.60219·10<-19>· 7.078 · 1.541·10<-4>= 1.7475·10<-22>N/molecola Spinta teorica su 1 cm<3>del tubo (spinta volumetrica unitaria)

FH2O· 3.342810<22>· 1 = 1.7475·10<-22>· 3.3428·10<22>· 1 = 5.842 N/cm<3>Prevalenza (lunghezza totale secondo x delle Camere di Trattamento 9.6 cm) 5.842 · 9.6 = 56.08 N/cm<2>.

Allo stesso valore della prevalenza si giunge secondo uno schema di calcolo equivalente, come descritto nel seguito.

La carica totale di elettroni equivalenti contenuta in un cm<3>di acqua è 1.60219·10<-19>· 3.3428·10<22>= 5355.8 C.

Moltiplicando questa carica per la “velocità equivalente” espressa in cm/s si ottiene una “corrente equivalente interna al fluido” espressa in A/cm<2>

5355.8 · 0.01541 = 82.533 A/cm<2>

Moltiplicando quest’ultima per la sezione zx della Camera di Trattamento(12 x 24 mm, 2.88 cm<2>) si ottiene la corrente equivalente interna su tutta la sezione di una Camera (82.533 · 2.88) = 237.7 A (è come, quindi, se al posto dell’acqua in ciascuna Camera ci fosse un cilindretto di rame lungo 1.8 cm in direzione y percorso da una corrente di 237.7 A).

Per avere la spinta in N/cm<2>si moltiplica la corrente 82.533 A/cm<2>per la lunghezza totale secondo x in cm delle 4 Camere (9.6 cm), per l’induzione B in Tesla e per la lunghezza di 1 cm in direzione y (0.01 m)

82.533 · 9.6 · 7.078 · 0.01 = 56.08 N/cm<2>.

Questa spinta (prevalenza) va ridotta mediante un coefficiente di sicurezza, ad esempio 0.7, per tener conto di vari fattori, fra i quali le semplificazioni fatte nel calcolo elettromagnetico, lo scostamento dalla ottimale relazione di fase fra i campi magnetico ed elettrico nelle Camere di Trattamento, la fuoriuscita parziale dalle Camere di Trattamento di linee di flusso del campo magnetico e le perdite di pressione del fluido lungo il tubo.

Si ottiene una spinta di (56.08 · 0.7) = 39.26 N/cm<2>, equivalenti a 4.002 Kg/cm<2>. E’, quindi, sufficiente un solo propulsore.

Le dimensioni approssimative dell’apparecchio completo possono essere di 150 x 150 x 500 mm.

Con uno spessore del tubo di 1 mm la sezione interna è di 1.60 cm<2>e la velocità del fluido a 4 m<3>/h è di 6.94 m/s.

In ciascuna spira di un propulsore 4 l’induttanza è stata calcolata in 221.56·10<-6>H. La capacità di ciascun Condensatore di Risonanza 6 risulta

C = 1 / (<2>·L) = 1 / [(6.2832·10<6>)<2>· 221.56·10<-6>] = 114.3·10<-12>F.

Il Condensatore di Risonanza deve essere progettato per resistere ad una tensione di perforazione di 25000 V.

Il complesso dei Condensatori di Processo 5 è alimentato come già detto, da una tensione fornita direttamente dal Convertitore di Frequenza 2 nella Seconda Linea HF 2b attraverso Trasformatore di Tensione 9 e Regolatore di Fase 10.

Sempre secondo quanto già detto, la tensione nei Condensatori di Processo 5 è da stabilirsi, in pratica, sperimentalmente, ma ciò non comporta difficoltà per il tecnico del ramo. Con la tensione scelta si calcola poi la corrente assorbita, sulla base della potenza teorica di compressione (435 W) e del rendimento previsto per il propulsore.

Dalle formule precedenti si vede che, per dimensionamento geometrico invariato, sia la tensione induttiva nelle spire, che la spinta totale sul fluido non variano se resta costante il prodotto [µ·I·f] della permeabilità relativa, della corrente e della frequenza.

La tensione induttiva in una spira (19211 V) è molto alta. Allo scopo, ad esempio, di dimezzarla molte soluzioni sono possibili, fra le quali le seguenti.

• Raddoppiare il numero delle Camere di Trattamento mantenendo invariata la frequenza e dimezzando la corrente (a 6.9 A).

• Raddoppiare sempre il numero delle Camere di Trattamento mantenendo invariata la corrente e dimezzando la frequenza (a 500 KHz).

Se si sceglie di raddoppiare il numero delle Camere di Trattamento, anziché disporne otto allineate lungo il Tubo di Trattamento, si possono prevedere due propulsori uguali a quello di questo Progetto Base, collegandoli affiancati secondo y, opportunamente distanziati. In entrambi i propulsori viene mantenuta invariata la direzione orientata del campo elettrico (vettore E), mentre nel secondo viene invertita la direzione del vettore B del campo magnetico (scambiando le connessioni ai terminali della corrente all’avvolgimento). Il senso del flusso del fluido nel secondo propulsore risulta invertito rispetto a quello del primo.

Le linee di flusso del campo magnetico in uscita da una Camera di Trattamento del primo propulsore rientrano in parte nella Camera di Trattamento affiancata del secondo propulsore in senso inverso. In tal modo il campo magnetico complessivo di due Camere di Trattamento affiancate si chiude nello spazio “ad anello”, con conseguente miglior utilizzo delle linee di flusso magnetiche nel complesso delle due Camere. Questo tipo di collegamento fra due propulsori verrà, d’ora innanzi, chiamato “disposizione a Camere di Trattamento allineate e Tubi di Trattamento affiancati”.

Lo schema di propulsore ora presentato deve essere inteso come indicativo. Le possibilità di variazione sono diverse, ed alcune di esse vengono descritte nel seguito.

Una prima possibilità di variazione al Progetto Base è quella di realizzare l’avvolgimento con spire “in aria” (senza nucleo magnetico al loro interno).

Con tale scelta, se non si innalza la frequenza (per evitare gli svariati problemi conseguenti), occorre aumentare notevolmente il numero delle Camere di Trattamento, la qual cosa porta a strutture piuttosto ingombranti con molti propulsori.

Non potendo superare certi limiti nell’intensità delle correnti, le tensioni induttive negli avvolgimenti non risultano particolarmente elevate, per cui, anzichè porre in un propulsore un Condensatore di Risonanza ad ogni spira, vi è la possibilità di prevederne uno ad ogni multiplo di spire, o uno solo alla fine dell’avvolgimento.

Una seconda possibilità di variazione al Progetto Base è quella di funzionare con una sola Linea HF.

Nello schema di flusso della Fig. 1 viene soppressa la Seconda Linea HF 2b e la tensione da inviare ai Condensatori di Processo 5 per il campo elettrico viene prelevata direttamente dalla Prima Linea HF 2a a valle della resistenza 3, oppure fra due punti, scelti opportunamente, del circuito dell’avvolgimento del propulsore (composto dalle spire 7 e dai Condensatori di Risonanza 6).

Questo Progetto avrebbe il vantaggio di eliminare la Seconda Linea HF, con relativi elementi 9 e 10, ma presenterebbe problemi per assicurare il funzionamento del processo secondo quanto descritto in precedenza e lo schema della Fig.3.

Anche se il processo può funzionare, sia pure con bassi rendimenti, con vettori B, E in fase, è piuttosto difficile trovare valori efficaci accettabili per i due vettori anzidetti B, E.

Una realizzazione di questo genere è, di conseguenza, possibile solo in un numero molto limitato di casi, in cui, fra l’altro, considerazioni sul rendimento energetico non siano determinanti, come in certe separazioni di componenti.

Una terza possibilità di variazione al Progetto Base è quella di sistemare la Camera di Trattamento direttamente all’interno delle spire generatrici del campo magnetico, in un tipo di propulsore (“elicotrone”) a Tubo di Trattamento elicoidale (non illustrato nelle figure).

Il Tubo di Trattamento a sezione circolare, del diametro esterno, ad esempio, di 25 mm, viene avvolto ad elicoide, formando una serpentina del diametro esterno di 16 cm. All’esterno e all’interno della serpentina, alla minima distanza da essa, vengono disposti due avvolgimenti di spire, rispettivamente “avvolgimento primario” e “avvolgimento secondario”.

All’avvolgimento primario viene inviata la corrente per la generazione del campo magnetico. L’avvolgimento secondario è lasciato aperto alle due estremità. Il campo magnetico prodotto dall’avvolgimento primario induce fra due punti affacciati dei due avvolgimenti una tensione alternata sfasata, rispetto a quella inviata all’avvolgimento primario, secondo la regola di Lenz. I conduttori dei due avvolgimenti esercitano la funzione delle due piastre dell’armatura di un Condensatore di Processo 5 della Fig. 1. La forza di Lorentz sul fluido nella serpentina risulta diretta tangenzialmente alla serpentina stessa.

Un solo Condensatore di Risonanza (6 della Fig. 1) va previsto a valle dell’avvolgimento primario.

In alternativa, l’avvolgimento secondario può essere alimentato, come nella Fig. 1, da una Seconda Linea HF in uscita dal Convertitore di Frequenza 2. In tal caso a monte e a valle dell’avvolgimento secondario vanno posti, rispettivamente, una Resistenza 3 Non Induttiva Variabile e un altro Condensatore di Risonanza 6.

Un propulsore a Tubo di Trattamento elicoidale permetterebbe di utilizzare in modo ottimale il campo magnetico, quello elettrico e il Tubo di Trattamento stesso, in quanto avrebbe tutti i vantaggi derivanti da un processo fisico continuo ed uniforme lungo tutto il percorso della sostanza in trattamento. Tuttavia, la realizzabilità di un tale propulsore è piuttosto problematica e possibile solo in casi semplici.

Una quarta possibilità di variazione al Progetto Base è quella di utilizzare onde Hertziane al posto di quelle elettriche.

Come già detto in precedenza a proposito del principio di funzionamento del processo, le onde del campo elettrico possono essere sostituite da onde Hertziane ottenute, ad esempio, da un magnetron. Tali onde devono produrre oscillazioni nella direzione del vettore E del campo elettrico che sostituiscono.

Ciò è realizzabile disponendo, con riferimento alla Fig. 1, in corrispondenza di una piastra dell’armatura di ciascun Condensatore di Processo 5, un “lanciatore” del tipo di quello impiegato nei forni a microonde, orientandolo in modo da lanciare le onde, eventualmente guidate da un’apposita “guida d’onda”, verso la piastra opposta (in direzione y).

Per il Progetto Base e le relative quattro variazioni valgono le considerazioni seguenti.

1) La relazione di fase fra i due campi magnetico ed elettrico nelle Camere di Trattamento è influenzata dalla lunghezza dei conduttori delle spire. Se tale lunghezza è notevole rispetto alla lunghezza d’onda, per avere nelle Camere di Trattamento una relazione di fase fra i due campi tale da rendere possibile il funzionamento del processo occorre suddividere i Condensatori di Processo 5 in un certo numero di gruppi. In tal caso, in ciascun gruppo tali condensatori vanno messi in parallelo, e ciascun gruppo va collegato a valle del Trasformatore di Tensione 9 attraverso un separato Regolatore di Fase 10. Il Regolatore di Fase può, in certi casi, mancare. Ciò è possibile nel caso di elevate frequenze, ad esempio intorno a 1 GHz (sempre possibili con questa tecnologia utilizzando la polarizzazione elettronica), poiché a tali frequenze, alle quali corrisponde una lunghezza d’onda di pochi decimetri, per regolare, in ciascuna Camera di Trattamento, la fase del vettore E basta variare la lunghezza dei cavi che portano la corrente ai Condensatori di Processo.

2) Il valore massimo praticamente accettabile della tensione induttiva nell’avvolgimento può essere uno dei principali fattori limitanti nella spinta ottenibile da un propulsore. Per limitare lo svantaggio di elevate tensioni induttive, nel Progetto Base si è inserito un Condensatore di Risonanza ad ogni spira. Se le tensioni induttive sono basse, è possibile porre un Condensatore di Risonanza ad ogni multiplo di spire, o prevederne uno solo alla fine dell’induttore. Un’applicazione avanzata è quella di realizzare una spira con un conduttore “composto”, costituito da tanti tratti, inserendo al termine di ogni tratto un Condensatore di Risonanza calcolato per eliminare la tensione induttiva prodotta nel tratto stesso. Risulta, così, un conduttore “a filo di perline”, con le “perline” più o meno ravvicinate. Con un tale conduttore composto si possono realizzare, a parità di vettore B, induttori con sezioni interne relativamente grandi contenendo la tensione induttiva entro limiti praticamente accettabili.

3) E’ possibile e conveniente in certi casi mantenere la forma sinusoidale per le onde del campo elettrico e inviare alle spire degli induttori impulsi alternati isofrequenziali, determinandone la posizione angolare rispetto alla sinusoide del campo elettrico e la durata in modo tale che le Camere di Trattamento siano attraversate dal vettore induzione magnetica B solo per il tempo strettamente necessario a produrre le forze di Lorentz richieste (onde pulsanti). In altre parole, gli impulsi agli induttori dovrebbero agire, in ciascun semiperiodo, solo per il minimo intervallo di tempo comprendente l’intervallo di stiramento delle molecole. Questi impulsi possono essere facilmente generati da un microprocessore, che può anche essere incorporato in un inverter previsto per le onde sinusoidali del campo elettrico. Si ha il vantaggio di inviare agli induttori, a parità di riscaldamento dei conduttori e degli eventuali nuclei magnetici, correnti molto più intense. Tutto ciò può essere conveniente principalmente in impianti stazionari di grande potenza operanti a frequenze basse.

Il presente trovato trova una prima applicazione come motore in una pompa per liquidi.

I vantaggi presentati da questa tecnologia rispetto ai gruppi tradizionali [motore elettrico - pompa centrifuga] risultano notevoli per i fatti seguenti:

• impiego solo di elementi meccanicamente statici, con eliminazione di vibrazioni, di rumorosità e di tutti gli altri problemi relativi alla presenza di parti mobili, • grandi risparmi in sede costruttiva considerando che l’apparecchiatura risulta compatta e che viene eliminata la parte girante centrifuga,

• rendimenti superiori, in quanto quelli delle pompe centrifughe sono bassi e scendono rapidamente alle portate ridotte,

• notevoli risparmi nei costi di manutenzione, per l’assenza di contatti di strisciamento o di rotolamento e di superfici di tenuta,

• grandi risparmi costruttivi nel caso di liquidi fortemente corrosivi o pericolosi (come, ad esempio, quelli utilizzati nelle centrali nucleari).

Gli svantaggi sono rappresentati principalmente dalla necessità di impiego di frequenze elevate con relativi Convertitori di Frequenza (inverter o magnetron) e, in certi casi, da maggiori ingombri. Inoltre, la progettazione di una pompa va fatta in relazione alle proprietà chimico-fisiche della sostanza in trattamento.

La convenienza di utilizzare una pompa a momento elettrico dipolare può, quindi, sussistere in certi casi e in altri no.

Le considerazioni fatte su questa tecnologia a momento elettrico dipolare per le pompe per liquidi valgono, in generale, anche per i compressori per gas.

La compressione di gas utilizzando il momento elettrico dipolare è, però, meno favorevole del pompaggio di liquidi, a causa delle minori densità dei gas e della conseguente necessità di maggiori sezioni di passaggio nelle Camere di Trattamento.

In accordo con il presente trovato, si possono inoltre costruire propulsori per sostanze solide in pezzi, o in polvere, o in sospensione in liquidi, come, ad esempio, frumento in chicchi, latte in polvere, polvere di carbone sospesa in acqua, ecc..

In accordo con il presente trovato, un motore elettrico rotativo può essere realizzato secondo uno degli schemi precedentemente descritti, e precisamente secondo quello dell’elicotrone (terza variazione al Progetto Base), ponendo gli avvolgimenti primario e secondario rispettivamente nello statore e nel rotore. La serpentina viene sostituita da cilindretti allungati posti alla periferia del rotore (immediatamente all’esterno dell’avvolgimento secondario) parallelamente all’asse del motore. Ciascuno di questi cilindretti è chiuso alle estremità e riempito con una sostanza polare (a polarizzazione intrinseca o ionica) liquida o, preferibilmente, solida.

Il motore non ha collegamenti elettrici fra statore e rotore.

Il presente trovato ha applicazione anche come generatore di elettricità alimentato da liquidi, per il quale valgono, in generale, le stesse considerazioni fatte per il pompaggio di liquidi).

Per la sostituzione dei gruppi [turbina - alternatore] delle centrali idroelettriche può essere studiata anche la progettazione di generatori direttamente per frequenza 50 Hz. Per una tale applicazione è da considerare che la bassissima frequenza e l’altissima tensione induttiva accettabile consentono una fortissima intensità di corrente. Per tale motivo può essere conveniente, trattandosi di impianti di grande potenza e stazionari, utilizzare superconduttori mantenuti alla temperatura dell’elio liquido, impiegare eventualmente onde pulsanti per il campo magnetico, o inserire più Condensatori di Risonanza entro ciascuna spira.

Il presente trovato ha applicazione anche come generatore di elettricità alimentato da gas, (per il quale valgono le stesse considerazioni fatte per la compressione di gas).

Il presente trovato ha anche applicazione come indicatore di portata per fluidi.

Un apparecchio di misura di portata di fluidi con la tecnologia a momento elettrico dipolare si costruisce come un generatore di elettricità.

Rispetto ai metodi tradizionali di misura un tale indicatore ha il vantaggio di non introdurre nelle tubazioni sensibili perdite di pressione e di misurare direttamente la massa del fluido. Esso richiede un Convertitore di Frequenza (denominato anche "Alimentatore" nella presente descrizione), che può essere, comunque, condiviso fra diversi indicatori ed, eventualmente, con pompe o compressori.

Il presente trovato trova utilizzo anche come separatore di componenti da una miscela.

La separazione di componenti chimici o fisici (isotopi di atomi) con la tecnologia a momento elettrico dipolare presenta alcuni problemi molto complessi, che la differenziano dalle altre applicazioni della stessa tecnologia.

Nell’utilizzo come motore o generatore (anche se la sostanza in trattamento è una miscela di due o più componenti) si tratta di un processo di propulsione totale, in cui la spinta sulle molecole viene utilizzata totalmente, mentre nella separazione di due componenti il processo è di propulsione differenziale, in quanto è utilizzabile solo la spinta differenziale calcolabile separatamente sulle molecole dei due componenti stessi.

Le separazioni di liquidi miscibili e di gas avvengono spontaneamente anche in natura nel campo della gravità, quando i pesi specifici di due componenti differiscono. Esempi possono essere per i liquidi miscibili la stratificazione dell’acqua pesante nelle profondità oceaniche (nelle quali la percentuale di D2O è superiore anche del 30% a quella che esiste in superficie), e per i gas la stratificazione dell’anidride carbonica nei terreni adiacenti alle perforazioni degli impianti geotermici.

Per una prima stima dell’intensità e velocità di separazione di due componenti sottoposti a spinte volumetriche diverse si possono utilizzare criteri basati sul confronto con osservazioni sperimentali di fenomeni simili che avvengono spontaneamente in natura, come i due sopra menzionati, o realizzabili nei laboratori.

A tale scopo si introducono le seguenti definizioni.

• Spinta volumetrica unitaria su un componente puro è la spinta totale da momento elettrico dipolare su tutte le molecole del componente esistenti nel volume unitario. Unità di misura il N/m<3>.

• Spinta volumetrica differenziale unitaria fra due componenti è la differenza fra le spinte volumetriche unitarie calcolate separatamente per i due componenti puri. Unità di misura sempre il N/m<3>.

Per una separazione effettiva e industrialmente utilizzabile di due componenti, con una data purezza di ciascuno di essi, sono da considerare i seguenti 2 fattori:

F1 - valore della spinta volumetrica differenziale unitaria fra i due componenti (N/m<3>),

F2 - tempo di esposizione della miscela all’azione delle spinte (s).

Si determina, per ciascuna miscela, una coppia di valori degli anzidetti 2 fattori tale da produrre una separazione soddisfacente, e in base ad essa si procede poi al progetto di un'applicazione industriale.

Nei liquidi miscibili si hanno interazioni elettromagnetiche, come già detto, fra le molecole (da momenti elettrici dipolari, da legami idrogeno in certe sostanze, ecc.) che sono presenti anche in assenza di campi elettromagnetici esterni. Queste interazioni non hanno influenza sulle spinte nella propulsione totale. Nella propulsione differenziale, invece, la spinta differenziale esercitata su due molecole eterologhe viene, generalmente, diminuita per effetto delle interazioni anzidette. L’intensità delle stesse interazioni diminuisce con l’aumento della temperatura, dato che l’agitazione termica tende, come già detto, a svincolare le molecole l’una dall’altra.

Complessivamente, la riduzione di spinta differenziale può essere, in talune miscele, notevole, tanto da rendere difficoltosa o addirittura impossibile la separazione dei componenti.

Nei gas le interazioni elettromagnetiche fra le molecole si possono considerare come assenti. Nella propulsione differenziale la spinta differenziale esercitata su due molecole eterologhe viene, generalmente, anche per i gas, diminuita. Questo, però, per gli urti fra le molecole, i quali tendono a ridurre le differenze di velocità fra le molecole stesse.

La separazione di componenti con metodi fisici viene fatta ora nell’industria sulla miscela dei componenti liquidi, liquefacendoli se disponibili all’origine in fase gassosa, principalmente con distillazione frazionata, secondo quanto già descritto in precedenza.

La separazione di componenti liquidi con tecnologia a momento elettrico dipolare viene fatta nel modo seguente.

La miscela liquida dei due o più componenti viene introdotta in un punto intermedio di un Tubo di Trattamento, internamente vuoto, entro il quale è realizzata una serie di Camere di Trattamento, opportunamente distanziate. Le molecole dei componenti vengono assoggettate a spinte assiali proporzionali non alle loro masse (come avviene, ad esempio, nelle centrifughe o nel campo della gravità), ma ai loro momenti elettrici dipolari. I due componenti, o gruppi di componenti da separare, sotto l’azione di una forza differenziale, migrano ciascuno verso un’estremità del tubo, dalla quale vengono estratti.

Nel confronto col metodo tradizionale, l’equivalente di un piatto di distillazione è un tratto del Tubo di Trattamento in cui viene introdotta la miscela dei componenti da separare. L’interno del tubo è vuoto, e ciò comporta enormi semplificazione e riduzione di costi di costruzione rispetto al sistema a colonne di distillazione.

I risparmi nei costi di costruzione e di esercizio sono, nel nuovo sistema, particolarmente grandi nel caso di miscele di partenza gassose (come azoto e ossigeno nell’aria), in quanto si evita il processo, molto oneroso, della loro liquefazione ed eventuale loro successiva gassificazione.

Anche per miscele di partenza liquide i risparmi nei costi di esercizio sono, nel nuovo sistema rispetto a quello della distillazione, molto elevati, soprattutto per il fatto che si evita la vaporizzazione di liquidi in quantità che possono essere un multiplo anche elevato di quella del liquido di alimentazione, come nel caso, già menzionato, della separazione propano-propilene.

Oltre ai risparmi costruttivi, di esercizio e di manutenzione si può considerare anche il vantaggio di avere strutture più compatte e sistemate orizzontalmente, anziché verticalmente. Infatti, in una colonna di distillazione i piatti sono impilati verticalmente e, quando la colonna risulta molto alta (ad esempio, oltre i 60 metri), essa viene suddivisa in due o più parti collegate in serie.

La separazione di liquidi appare come molto promettente, ad esempio, nei seguenti casi:

• di miscela propano-propilene,

• di miscele acqua-alcool etilico per la produzione diretta di alcool anidro (anche per carburanti),

• di miscele acqua-alcool etilico per la concentrazione di bevande alcooliche, nel quale si avrebbe il vantaggio, rispetto alla distillazione, rappresentato dal fatto che tutte le sostanze aromatiche presenti nelle cariche passerebbero nella fase alcoolica e senza venire danneggiate in alcun modo per riscaldamento.

La separazione di componenti gassosi con tecnologia a momento elettrico dipolare viene fatta, direttamente in fase gassosa, in un Tubo di Trattamento come nel caso di una miscela liquida.

Si considera, come primo esempio, la separazione azoto-ossigeno dall’aria in fase gassosa con utilizzo della polarizzazione elettronica alla frequenza di 1 MHz. L’apparecchiatura è descritta nella Fig. 2. Lo schema del processo è identico, a parte la scelta delle grandezze elettriche ed il dimensionamento, a quello del Progetto Base (pompa per acqua), con la sola differenza che l’ingresso del fluido (aria) viene fatto in un punto intermedio 13 del Tubo di Trattamento, dalle cui estremità 11 e 12 escono, rispettivamente, l’ossigeno e l’azoto.

Il Tubo di Trattamento 14 ha la sezione interna yz preferibilmente di 60 x 30 mm. Una Camera di Trattamento 1 viene realizzata come tratto della lunghezza di 60 mm del tubo.

45 Camere di Trattamento sono disposte entro il tubo, allineate in direzione x (disposizione a Camere di Trattamento allineate) e distanziate l’una dall’altra di 60 mm. La lunghezza fisica del Tubo di Trattamento è di 5.4 m, e quella utile totale in corrispondenza delle Camere di Trattamento di 2.7 m.

Al disopra e al disotto di ciascuna Camera è posta una spira 7 piana con, al suo interno, una piastra di ferrite 8 ( = 10000), dello spessore di 20 mm. Nelle due spire, collegate in serie, della Camera circola la corrente per la generazione del campo magnetico.

Al termine di ciascuna spira è posto in serie un Condensatore di Risonanza 6.

I Condensatori di Processo 5 sono come nel Progetto Base. La corrente è di 50 A.

Le costanti di polarizzabilità [ ’ = / (40)] sono state rilevate dalla letteratura. La costante d’influenza elettrica0ha il valore, in unità SI (Standard International) 8.854210<-12>.

momento dipolare e m / (V/m) 1.22910<-21>0.55110<-21>

Per tener conto, secondo un calcolo semplificato, delle piastre di ferrite si introduce nelle formule seguenti per una totale Camera di Trattamento (con 2 spire) un valore medio della permeabilità relativa = 10000·2·2 / 7 = 5714.

Per il calcolo dell’induttanza nelle spire si trascura, in prima approssimazione, la differenza fra l’area interna di una spira e quella di una piastra di ferrite (36 cm<2>). Per 1 spira

Induttanza L=1.2566·10<-6>· 5714 · 1<2>· 36·10<-4>/ 0.035 = 738.5·10<-6>H

Reattanza XL= ·L = 6.2832·10<6>· 738.5·10<-6>= 4640.1

Tensione induttiva VL= XL·I = 4640.1 · 50 = 232005 V

Per 2 spire

Induzione B=1.2566·10<-6>· 5714 · 2 · 50 / 0.07=10.257 T

Risultano una tensione induttiva molto alta in ciascuna spira (232005 V) ed una induzione in ciascuna Camera di Trattamento 10.257 T.

Ciascun Condensatore di Risonanza 6 ha la capacità

C = 1/(<2>·L) = 1 / [(6.2832·10<6>)<2>· 738.5·10<-6>] = 34.30·10<-12>F.

Applicando un campo elettrico di 20000 V/cm (210<6>V/m) i bracci equivalenti di momento elettrico dipolare risultano

N2= 1.22910<-21>210<6>= 2.45810<-15>m

O2= 0.55110<-21>210<6>= 1.10210<-15>m

Le velocità equivalenti di elettrone v si calcolano come

vN2= 4N2f = 4 2.45810<-15>10<6>= 9.83210<-9>m/s

vO2= 4O2f = 4 1.10210<-15>10<6>= 4.40810<-9>m/s

Le spinte sulle due molecole risultano

FN2= e B vN2= 1.6021910<-19>10.257 9.83210<-9>= 1.615810<-26>N/molecola FO2= e B vN2= 1.6021910<-19>10.257 4.40810<-9>= 0.724410<-26>N/molecola La spinta differenziale è

(1.615810<-26>- 0.724410<-26>) = 0.891410<-26>N/molecola.

Questa spinta differenziale viene moltiplicata per un coefficiente di sicurezza 0.7, in analogia con quanto fatto per il Progetto Base. Si ottiene una spinta differenziale 0.891410<-26>0.7 = 0.624010<-26>N/molecola.

Il numero di molecole per unità di volume, uguale per i due componenti, in condizioni normali (0°C e 760 mm Hg) si calcola in base alle co stanti di Avogadro (6.0225210<23>molecole/g-mole e 0.022414 m<3>/g-mole).

6.0225210<23>/ 0.022414 = 2.686910<25>molecole / Nm<3>.

Operando a 50 Kg/cm<2>effettivi e 50°C si hanno

2.686910<25>[(50 1.033)/1.033] (273 / 323) = 1.121910<27>molecole / m<3>.

La spinta volumetrica differenziale unitaria a 50 Kg/cm<2>effettivi e 50°C risulta 0.624010<-26>1.121910<27>= 7.001 N/m<3>.

E’, quindi, F1 = 7.001 N/m<3>

Per confronto, nel caso della stratificazione dell’anidride carbonica nei terreni in vicinanza delle perforazioni degli impianti geotermici la spinta volumetrica differenziale unitaria calcolata su 1 m di altezza dal suolo è di circa 6 N/m<3>. Tale spinta è sufficiente a determinare una concentrazione elevata di CO2nei primi 20 cm dal suolo anche alle condizioni di normale agitazione dell’atmosfera.

Si può ritenere che, per il valore di F1 sopra calcolato e per il grado di separazione richiesto, risulti un fattore F2 = 10 s.

Con sezione interna del tubo di 14.56 cm<2>il volume di gas contenuto in corrispondenza della lunghezza fisica del tubo (5.4 m) è di 7862 cm<3>.

La portata complessiva in uscita dalle due estremità si calcola considerando che il volume di gas sopra determinato deve rimanere nel tubo per (105.4/2.7) = 20 s, essendo la lunghezza fisica del tubo doppia di quella utile. Tale portata complessiva risulta (7862/ 20) = 393.1 cm<3>/s.

Con concentrazione di O221% la portata in uscita di O2è (393.10.21) = 82.55 cm<3>/s, con velocità di uscita dalla relativa estremità del tubo di (82.55 / 14.56) = 5.67 cm/s e una produzione di 0.2972 m<3>/h, 12.410 Nm<3>/h (297.84 Nm<3>/giorno).

In un solo apparecchio, della forma di un lungo armadio orizzontale, possono essere sistemati parecchi tubi, ad esempio 100, in parallelo per il flusso dell’aria. Tali tubi possono, per un miglior utilizzo delle linee dei campi magnetici del complesso, venire collegati a due a due secondo il collegamento a Camere di Trattamento allineate e Tubi di Trattamento affiancati già descritto in precedenza. Con 100 tubi la produzione sopra calcolata sale a 1241.0 Nm<3>/h (29784 Nm<3>/giorno).

Maggiori produzioni sarebbero possibili, sempre alla pressione di 50 Kg/cm<2>effettivi, aumentando l’intensità del campo elettrico, considerando che la rigidità dielettrica dell’aria aumenta con la pressione (alla pressione atmosferica per l’aria secca è di 25000 V/cm). Maggiori produzioni sarebbero possibili anche aumentando la pressione, ad esempio, a 200 Kg/cm<2>effettivi.

Alla pressione di 3 Kg/cm<2>effettivi, che può essere richiesta per molte applicazioni tecniche, la produzione di O2, sempre operando con tensione del campo elettrico di 20000 V, da 29784 Nm<3>/giorno scenderebbe a 2353.7 Nm<3>/giorno.

Tutto questo verrebbe ottenuto con un certo consumo di elettricità, dovuto unicamente a perdite nei circuiti (essendo il lavoro chimico-fisico per la separazione trascurabile), ma con grandi risparmi energetici, di costruzione e di manutenzione rispetto al sistema per distillazione.

Una possibilità può essere vista anche nella separazione dei gas H2e CO, prodotti in miscela in numerosi processi dell’industria chimica. La separazione sarebbe agevole utilizzando la polarizzazione molecolare, dato che la molecola CO ha un momento elettrico dipolare intrinseco, mentre l’altra molecola H2non ne ha. Ciò permetterebbe, fra l’altro, di utilizzare tensioni nel campo elettrico molto minori, non essendo necessario produrre nella miscela da trattare una polarizzazione elettronica.

Un’altra applicazione è la separazione di elettroliti da liquidi, come è il caso, ad esempio, della dissalazione dell’acqua di mare.

Si utilizza la polarizzazione interfacciale (o ionica). Introducendo in un Tubo di Trattamento, in un punto intermedio, acqua di mare, si ottengono da un’estremità del tubo una soluzione concentrata di sale, e dall’altra acqua dissalata.

Questo tipo di separazione avrebbe il vantaggio rappresentato da bracci di momento elettrico dipolare molto maggiori di quelli considerati nelle polarizzazioni non ioniche. Infatti le migrazioni degli ioni dovute ad una inversione del campo elettrico sono di un ordine di grandezza superiore a quello degli spostamenti considerati per lo schematico elettrone equivalente negli altri tipi di polarizzazione.

Il propulsore trova applicazione anche per la purificazione di sostanze chimiche allo scopo di eliminare, fino ad alto grado, impurità da sostanze chimiche per le quali occorre raggiungere una estrema purezza, come reagenti per analisi chimiche e prodotti intermedi per cristalli di silicio o di arseniuro di gallio (per computers o applicazioni fotovoltaiche).

Un’altra applicazione industriale può essere quella della separazione degli isotopi di atomi, in particolare la separazione degli isotopi dell’idrogeno e dell’uranio.

La separazione degli isotopi di idrogeno verrebbe fatta su idrogeno allo stato combinato, come acqua (miscela di H2O, D2O e T2O) in fase liquida.

Per una separazione H2O-D2O occorre un Tubo di Trattamento molto lungo, ma i costi di costruzione sono di molto inferiori a quelli dei corrispondenti impianti tradizionali (per distillazione o per elettrolisi), e minimi sono i consumi energetici.

La separazione degli isotopi di uranio può essere eseguita su uranio sotto forma di esafluoruro in fase liquida o gassosa. Valgono, per la separazione degli isotopi U235e U238, le stesse considerazioni fatte per il caso degli isotopi dell’idrogeno.

Come considerazioni conclusive, le spinte sulla sostanza in trattamento vengono prodotte esercitando sulle sue molecole una forza di Lorentz, intermittente e diretta sempre in un solo senso, ottenuta sottoponendo le molecole stesse ad una combinazione di un campo magnetico e di uno elettrico, alternati ed isofrequenziali. La velocità necessaria per la produzione della forza di Lorentz è ottenuta facendo spostare, ad ogni inversione del campo elettrico, le cariche elettriche positive e negative delle molecole sfruttando il loro momento elettrico dipolare preesistente o indotto dal campo elettrico esterno. In alternativa, la combinazione campo magnetico/campo elettrico può essere sostituita da un’altra campo magnetico/onde Hertziane, realizzata in modo da sfruttare sempre il momento elettrico dipolare delle molecole.

Nel trattamento di una miscela di componenti chimico-fisici le spinte sulle molecole risultano diverse per le differenti proprietà fisiche delle molecole stesse, la qual cosa permette di separare i componenti.

Nei motori elettrici, a corrente continua o alternata, si sfrutta la forza di Lorentz applicata al moto di elettroni (di conduzione) che si spostano fra atomi di un conduttore. In questo caso un moto inter-atomico di elettroni permette la produzione di una forza di Lorentz.

Il moto di tutte le cariche elettriche negative (elettroni) e positive (nuclei) prodotto all’interno di un atomo dall’applicazione di un campo elettrico, o ad onde Hertziane, esterno può essere visto come un moto intra-atomico di elettroni equivalenti. Questo secondo moto di cariche elettriche può essere utilizzato, per la generazione di una forza di Lorentz, esattamente come il primo, se si adotta la tecnologia qui descritta.

Lo spirito della presente invenzione è quello di estendere l’applicazione della forza di Lorentz dal moto inter-atomico di elettroni a quello intra-atomico, ampliando e notevolmente migliorando, nella realizzazione di motori/generatori, quella rivoluzione dell’industria meccanica che si è avuta nella seconda metà del diciannovesimo secolo, in seguito alla scoperta di Lorentz, con la comparsa dei motori elettrici e aprendo per l’industria chimica, nei riguardi della separazione di componenti chimico-fisici, un campo completamente nuovo ed estremamente remunerativo nella sostituzione dei processi di frazionamento attualmente impiegati.

Viene ora descritta un'altra variante realizzativa del Progetto Base.

La variante in argomento riguarda sempre la stessa applicazione del Progetto Base, e cioè una pompa per acqua con la portata di 4 m<3>/h e la prevalenza di 4 Kg/cm<2>, e sempre utilizzando la polimerizzazione molecolare, ma con diversa scelta delle variabili elettriche e diversa sistemazione delle Camere di Trattamento.

Per quanto riguarda le variabili elettriche la stessa variante considera una frequenza di 20 MHz e spire “in aria” per la generazione dei campi magnetici. Inoltre vengono considerate per i due campi magnetico ed elettrico onde teoricamente rettangolari.

Occorre precisare che tali onde rettangolari rappresentano una schematizzazione puramente teorica adottata sia per facilitare la spiegazione del funzionamento del processo fisico, che per il fatto che onde rettangolari in teoria permetterebbero di realizzare, a parità di altre condizioni, forze di Lorentz più intense. Onde di forma vicina a quella rettangolare possono essere prodotte in pratica solo a frequenze relativamente basse. D’altra parte, alla frequenza di 20 MHz onde perfettamente rettangolari non potrebbero essere prodotte per l’intensità dei “transitori” che risulterebbero in corrispondenza dei vertici dei rettangoli.

Le corrispondenti onde reali vanno intese come di forma intermedia fra la rettangolare e la sinusoidale (in pratica sinusoidi “appiattite”, come possono essere generate da un inverter).

Per l’impiego delle anzidette onde teoricamente rettangolari nella spiegazione del funzionamento del processo occorre sostituire lo schema della Fig.3 con quello dell’altra Fig.4, a cui si fa riferimento nelle spiegazioni seguenti.

Si indicheranno, in un sistema destrogiro a tre assi coordinati ortogonali [x, y, z], con “x” la direzione della spinta, con “z” quella del campo magnetico (vettore B) e con “y” quella del campo elettrico (vettore E). Questo sistema di riferimento è identico a quello del Progetto Base ed è mostrato nella Fig.5.

Con riferimento alla Fig.4, nella quale il vettore B è spostato in anticipo rispetto ad E, quando il vettore E all’istante t2 (indicato sull’asse delle ascisse) subisce un’inversione, esso, se sufficientemente intenso, fa muovere una molecola tendendo a disporre parallelamente a se stesso l’asse congiungente i centri di massa delle cariche positive e negative della molecola stessa, con il centro di massa positivo rivolto verso il polo negativo istantaneo del campo elettrico. Questo movimento impresso alla molecola verrà chiamato nel seguito “stiramento”. Il tempo richiesto per questo stiramento, indicato nella figura come intervallo t2-t2’, dipende, nel caso qui considerato della polarizzazione molecolare, dalle caratteristiche chimico-fisiche della sostanza in trattamento e dalla temperatura. Questo tempo di stiramento deve essere molto breve rispetto al quarto di periodo (tratto t2-t3) del campo elettrico.

Con riferimento alla schematizzazione fatta di un elettrone e un positrone allineati nella direzione y e separati dalla distanza , lo stiramento, per quanto riguarda l’elettrone, è un movimento che ha una componente 2 nella direzione y rispetto al positrone. Dato che questo schematico elettrone compie, rispetto al positrone antagonista, in direzione y e ad una certa velocità, un tale spostamento 2 , esso è sottoposto, nel campo magnetico B agente in direzione z, ad una forza di Lorentz in direzione x, in un determinato senso di percorrenza.

La molecola dopo lo stiramento e fino al termine del semiperiodo del campo elettrico (tratto t2’-t4) non varia il suo allineamento e la sua orientazione nella direzione y e non subisce, quindi, alcuna ulteriore forza di Lorentz indipendentemente da variazioni del campo magnetico. Quando il campo elettrico si invertirà nuovamente, all’istante t4, la molecola subirà un nuovo stiramento in direzione opposta, ma si troverà esposta ad un campo magnetico invertito rispetto al semiperiodo precedente. Essa subirà, perciò, una forza di Lorentz uguale in valore assoluto e diretta, sempre secondo x, nello stesso senso di quella del semiperiodo precedente.

La spinta media sulla molecola si può calcolare come la forza agente su un elettrone che copra, in moto uniforme, in un secondo una distanza pari a 4· ·f, essendo “f” la frequenza in Hertz, ad una “velocità equivalente” di 4· ·f m/s.

L’apparecchiatura completa comprende, come illustrato in Fig. 5, un certo numero di propulsori, che sono collegati fra di loro in combinazioni in serie e parallelo secondo quanto verrà detto in seguito.

Lo schema è simile a quello della Fig. 1, con eliminazione del Trasformatore di Tensione 9 e del Regolatore di Fase 10, che si intendono inclusi nell’Alimentatore 2 (identico al Convertitore di Frequenza 2 della Fig.1).

Un alimentatore 2 a due uscite 2a e 2b, collegato al proprio ingresso 2c ad una rete a 50 Hz, fornisce a tutta l’apparecchiatura:

dalla prima uscita 2a, per la generazione dei campi magnetici, una corrente alternata [I = 40 A], 20 MHz, ad onde assunte come perfettamente rettangolari, dalla seconda uscita 2b, per la generazione dei campi elettrici, una tensione alternata, isofrequenziale con la corrente della prima uscita 2a e con le stesse caratteristiche per quanto riguarda la forma delle onde.

La tensione alternata della prima uscita 2a deve essere tale far circolare entro il circuito dei propulsori l’intensità prevista per la corrente.

La tensione alternata della seconda uscita 2b deve essere tale da assicurare entro la camera di trattamento 1 per la forza elettromotrice E un numero di V/cm sufficiente a produrre uno stiramento efficiente delle molecole.

Per la polarizzazione molecolare qui considerata si possono prevedere, come minimo, alcune decine di V/cm. L’impiego di forze elettromotrici più elevate, dell’ordine dei 1000 V/cm, può produrre, oltre ad uno stiramento più efficiente delle molecole, un certo aumento del braccio equivalente di momento elettrico dipolare, per ulteriore deformazione della molecola H2O.

Per la polarizzazione elettronica la forza elettromotrice entro la camera di trattamento deve essere molto elevata (dell’ordine delle decine di migliaia di V/cm), dato che in tale polarizzazione il momento elettrico dipolare delle molecole è proporzionale alla tensione applicata.

A valle dell’alimentatore è posta una resistenza 3 non induttiva, che può anche mancare.

A valle della resistenza 3 non induttiva si trova il complesso dei propulsori, il primo soltanto dei quali è mostrato nella Fig. 5 indicato con 4. Il propulsore 4 consiste nei seguenti elementi.

Un avvolgimento 5 o induttore a spire in materiale conduttore in cui circola la corrente elettrica per la generazione del campo magnetico. Le spire sono ”in aria” (senza nucleo magnetico). L’asse dell’avvolgimento è disposto secondo z, e le spire sono a sezione rettangolare di 3 cm secondo y e 5 cm secondo x. L’avvolgimento 5 è diviso in due parti, collegate in serie, ciascuna delle quali ha la lunghezza secondo z di 6 cm e comprende 15 spire. Le due parti sono separate da una distanza (“interspazio di induttore”) di 2 cm.

Una camera di trattamento 1, in corrispondenza dell’interspazio di induttore, della sezione yz di 3 x 2 cm, entro cui scorre il fluido.

Una pluralità di condensatori di risonanza 6, interposti ciascuno alla giunzione fra due spire 7 successive dell’avvolgimento. Funzione di ciascuno di questi condensatori è quella di fornire una tensione reattiva uguale e di segno opposto (di capacità) rispetto alla tensione induttiva che si determina nella spira precedente, evitando, così, di far raggiungere alla tensione induttiva stessa valori eccessivi per tutto l’induttore.

Un condensatore attivo 8, costituito da due piastre parallele (armatura) disposte in modo da produrre un campo elettrico diretto secondo y attraverso la camera di trattamento 1. Le due piastre sono delle dimensioni, secondo x e z, rispettivamente di 6 e 2 cm, e sono distanziate secondo y di 4 cm. La tensione da applicare alle piastre è quella fornita direttamente dall’alimentatore 2 attraverso la seconda uscita 2b.

Si utilizza il numero di molecole per cm<3>calcolato per il Progetto Base 3.3428·10<22>.

Si ottiene la “Velocità equivalente” dello schematico “elettrone equivalente” nel modo seguente:

braccio equivalente di momento dipolare

= 0.3852 Å = 0.3852·10<-10>m

frequenza f = 20 MHz = 2·10<7>s<-1>

“velocità equivalente”

v =4· ·f = 4 · 0.3852·10<-10>· 2·10<7>= 3.0816·10<-3>m/s

I dati relativi al primo propulsore sono i seguenti:

corrente I = 40 A

frequenza f = 2·10<7>Hz (lunghezza d’onda = 15 m)

velocità angolare =2 f = 6.28·2·10<7>s<-1>= 1.256·10<8>s<-1>

sezione di calcolo spire 20 cm<2>– lunghezza di calcolo di 1 spira 20 cm interasse spire 0.4 cm

numero totale spire 30 – lunghezza totale spire LS= 30 x 20 = 600 cm lunghezza secondo z di ciascuna metà dell’induttore 6 cm

interspazio di induttore 2 cm

lunghezza totale secondo z del propulsore 14 cm

Per 1 spira

Induttanza L=1.25·10<-6>· 1 · 20·10<-4>/ 0.004=0.625·10<-6>H

Reattanza XL= ·L = 1.256·10<8>· 0.625·10<-6>= 78.5

Tensione induttiva VL= XL·I = 78.5 · 40 = 3140 V

Per 30 spire

Induzione B=1.25·10<-6>· 30 · 40 / 0.14=10.71·10<-3>T(Tesla)

Forza su 1 molecola (e = 1.602·10<-19>carica elettrica dell’elettrone in Coulomb) FH2O= e·B·v = 1.602·10<-19>· 10.71·10<-3>· 3.0816·10<-3>= 52.87·10<-25>N/molecola Spinta teorica su 1 propulsore (5 cm di tubo), riferita a 1 cm<2>di sezione del tubo,

1=FH2O·3.3428·10<22>·5 = 52.87·10<-25>·3.3428·10<22>·5 = 0.8837 N/cm<2>

pari a 90.08 cm H2O.

Questa spinta può essere ridotta mediante un coefficiente, ad esempio 0.7, per tener conto degli scostamenti pratici delle onde di corrente dalla forma esattamente rettangolare e di altri fattori, fra i quali la parziale fuoriuscita di linee del campo magnetico dalla camera di trattamento 1. Si otterrebbe, allora, una spinta di (90.08 · 0.7) = 63.06 cm H2O.

Nel caso di propulsione di liquidi a basse portate volumetriche (ad esempio, 4 m<3>/h), come in questo caso, si può suddividere la camera di trattamento 1 in un certo numero di canali, da collegare in serie con lo stesso senso di percorrenza del liquido. Nello schema di propulsore considerato si potrebbero sistemare nella camera di trattamento diversi passaggi di un unico tubo di trattamento.

Con un tubo di trattamento avente diametri esterno ed interno rispettivamente di 10 e 8 mm la sezione interna sarebbe di 0.503 cm<2>e la velocità dell’acqua a 4 m<3>/h di 22.09 m/s. Per ridurre tale velocità si può variare il dimensionamento del propulsore, oppure suddividere il flusso dell’acqua in due parti da collegare in parallelo. In quest’ultimo caso, con 6 passaggi per propulsore e (14 · 2) = 28 propulsori la spinta teorica sarebbe di (14 · 6 · 0.06306) = 5.2970 Kg/cm<2>. Togliendo da essa le perdite di carico dell’acqua nel passaggio attraverso i tubi, resterebbe disponibile una prevalenza superiore a 4 Kg/cm<2>.

In ciascuna spira di un propulsore 4 l’induttanza è stata calcolata a 0.625·10<-6>H. La capacità di ciascun condensatore di risonanza 6 risulta

C=1/(<2>·L)= 1 / [(1.256·10<8>)<2>· 0.625·10<-6>] = 0.1014·10<-9>F.

Il condensatore attivo 8 del propulsore 4 è alimentato, come già detto, da una tensione fornita direttamente dall’alimentatore 2.

I propulsori possono essere collegati fra di loro in vari modi, non illustrati ma nel seguito descritti.

In un primo modo, 5 propulsori vengono posti uno sopra l’altro, in direzione z, con immediato contatto fra gli avvolgimenti. Diversi aggregati di 5 propulsori sono posti uno di fianco all’altro, opportunamente distanziati, in direzione x.

Se le camere di trattamento dei propulsori non sono suddivise in canali si hanno 5 tubi di trattamento, ciascuno dei quali corre rettilinearmente fra i propulsori degli aggregati. I 5 tubi di trattamento, poi, possono venire collegati fra di loro in parallelo o in serie. Se la camera di trattamento di ciascun propulsore è suddivisa in canali, in questi passa un tubo che attraversa tutti i propulsori o una parte di questi (se si hanno più tubi, da porre in parallelo).

Un altro modo di collegamento può essere quello di formare un aggregato disponendo diversi propulsori a contatto l’uno con l’altro lungo un tracciato rettangolare, in modo da produrre lungo di esso un campo magnetico complessivo con linee di flusso chiuse completamente all’interno delle spire, realizzando un utilizzo ottimale delle linee del campo magnetico complessivo dell’aggregato.

Gli avvolgimenti degli induttori possono venir collegati in combinazioni di serie e paralleli.

I condensatori attivi dei vari propulsori vengono collegati fra di loro in parallelo. Occorre, però, assicurare, eventualmente con opportuni dispositivi ausiliari, che in ciascun propulsore la relazione di fase fra i vettori E del campo elettrico e B del campo magnetico attraverso ciascuna camera di trattamento sia tale da permettere il funzionamento del processo secondo la Fig.4.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettromagnetico per accelerare molecole elettricamente neutre di una sostanza (fluida o solida), caratterizzato dal fatto che comprende: - un tubo di trattamento (14) in materiale non conduttore, nel quale è immessa la sostanza da trattare; - circuiti elettromagnetici statici che circondano detto tubo di trattamento esercitando sulla sostanza da trattare azioni elettromagnetiche che la spingono assialmente utilizzando il momento elettrico dipolare delle molecole.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui il tubo di trattamento è rettilineo.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente: - un convertitore di frequenza (2) collegato in ingresso (2c) ad una rete a 50 Hz, ed avente una prima uscita (2a) per la generazione di campi magnetici generante corrente alternata ad onde sinusoidali o rettangolari, detto convertitore (2) avendo eventualmente una seconda uscita (2b) per la generazione di campi elettrici, generante una tensione alternata, isofrequenziale con la corrente della prima uscita e con le stesse caratteristiche per quanto riguarda la forma dell’onda; - almeno una camera di trattamento (1), definita nel tubo di trattamento (14), nella quale una tensione alternata assicura per la forza elettromotrice E un valore di V/cm sufficiente a produrre uno stiramento efficiente delle molecole; - eventualmente una resistenza (3) non induttiva a valle della prima uscita (2a) del convertitore (2); - almeno un propulsore (4) a valle di detta eventuale resistenza (3); - un eventuale trasformatore di tensione (9) a valle della seconda uscita (2b) del convertitore (2), detto trasformatore di tensione (9) innalzando e regolando la tensione per i campi elettrici; - un eventuale regolatore di fase (10), a valle del trasformatore di tensione (9), che regola la relazione di fase fra la forza elettromotrice E del campo elettrico e il vettore B del campo magnetico all’interno dell’almeno una camera di trattamento (1).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui ciascun propulsore (4) comprende: • un tubo di trattamento (14), internamente vuoto, disposto secondo x, nel quale fluisce la sostanza da trattare, da un’entrata (11) ad un’uscita (12) e nel quale sono definite camere di trattamento (1); • un avvolgimento formato da almeno una spira (7); • una pluralità di piastre di ferrite (8), formanti il nucleo magnetico di ciascuna spira (7); • almeno un condensatore di risonanza (6); • una pluralità di condensatori di processo (5), collegati fra loro in parallelo e posti a valle dell’eventuale regolatore di fase (10), ciascuno di detti condensatori di processo (5) essendo costituito da due piastre parallele (armatura) disposte in modo da produrre un campo elettrico diretto secondo y attraverso ciascuna camera di trattamento (1).
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui sono presenti più spire (7), poste una al disopra (secondo z) e una al disotto di ciascuna camera di trattamento (1), in dette spire (7), collegate in serie ed aventi asse disposto secondo z, circolando la corrente elettrica per la generazione del campo magnetico.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui è presente una pluralità di condensatori di risonanza (6) interposti ciascuno fra due spire (7) successive, o due gruppi di spire, dell’avvolgimento, detti condensatori di risonanza (6) fornendo una tensione reattiva uguale e di segno opposto (di capacità) rispetto alla tensione induttiva che si determina nella spira, o nel gruppo di spire, precedente; più condensatori di risonanza (6) essendo inseribili anche entro ciascuna spira.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui è presente una pluralità di camere di trattamento (1) disposte allineate.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui è presente una pluralità di camere di trattamento (1) disposte sovrapposte, fra due camere di trattamento successive essendo presente una sola piastra di ferrite (8) ad immediato contatto con le camere di trattamento (1).
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui il tubo di trattamento (14) è elicoidale e forma una serpentina all’esterno e all’interno della quale sono disposti due avvolgimenti di spire, rispettivamente “avvolgimento primario” e “avvolgimento secondario”: all’avvolgimento primario viene inviata la corrente per la generazione del campo magnetico, mentre l’avvolgimento secondario è lasciato aperto alle due estremità; il campo magnetico prodotto dall’avvolgimento primario induce fra due punti affacciati dei due avvolgimenti una tensione alternata sfasata, rispetto alla corrente inviata all’avvolgimento primario, secondo la regola di Lenz; la forza di Lorentz sul fluido nella serpentina risulta diretta tangenzialmente alla serpentina stessa.
10. 10. Motore per la propulsione lineare o compressione di fluidi (liquidi e gas) o di solidi (in pezzi, in polvere o in sospensione in liquidi), caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti.
11. 11. Generatore di elettricità alimentato da fluidi sotto pressione, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti.
12. 12. Separatore di componenti chimici o fisici (isotopi di atomi) in fase liquida o gassosa, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti.
13. 13. Indicatore di portata per fluidi, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti.
14. 14. Motore elettrico rotativo senza collegamenti elettrici fra statore e rotore, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti.
15. 15. Metodo di accelerazione di molecole elettricamente neutre di una sostanza (fluida o solida), caratterizzato dal fatto che prevede di esercitare una forza di Lorentz sulle molecole stesse utilizzando il loro momento elettrico dipolare, preesistente o indotto da un campo elettromagnetico esterno, sottoponendo la sostanza in una camera di trattamento (1), all’azione di un campo magnetico alternato con vettore “induzione magnetica” B perpendicolare alla direzione della spinta da ottenere e, simultaneamente, ad un campo elettrico alternato isofrequenziale con vettore “forza elettromotrice” E perpendicolare sia a B che alla direzione della spinta; la velocità di cariche elettriche necessaria per la produzione della forza di Lorentz essendo quella che acquistano le cariche elettriche positive (nuclei atomici) e negative (elettroni) degli atomi costituenti una molecola ad ogni inversione del campo elettrico; nella combinazione campo magnetico / campo elettrico, il campo elettrico potendo essere sostituito da un campo ad onde Hertziane.