ITRM20120070A1 - PLANT AND PROCESS TO CREATE A WATER / OIL EMULSION. - Google Patents
PLANT AND PROCESS TO CREATE A WATER / OIL EMULSION. Download PDFInfo
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Description
Descrizione dell’invenzione avente per titolo: Description of the invention entitled:
“IMPIANTO E PROCESSO PER CREARE UN’EMULSIONE DI ACQUA/GASOLIO†⠀ œPLANT AND PROCESS TO CREATE A WATER / DIESEL EMULSIONâ €
Campo dell’invenzione Field of invention
La presente invenzione concerne il campo delle emulsioni di acqua/gasolio ed in particolare un impianto ed un processo per creare un’emulsione di acqua/gasolio. Tecnica nota The present invention relates to the field of water / diesel emulsions and in particular a plant and a process for creating a water / diesel emulsion. Known technique
L’emulsione à ̈ una dispersione, stabile, di un fluido sotto forma di minutissime goccioline o bollicine (fase dispersa) in un altro fluido non miscibile (fase disperdente o veicolo). The emulsion is a stable dispersion of a fluid in the form of very small droplets or bubbles (dispersed phase) in another non-miscible fluid (dispersant phase or vehicle).
La sua stabilità dipende dalla densità delle due fasi, dalla temperatura e dalla presenza di sostanze tensioattivi (emulsionanti) e la presenza di elettroliti. Its stability depends on the density of the two phases, the temperature and the presence of surfactants (emulsifiers) and the presence of electrolytes.
Le emulsioni fanno parte di una classe più generale di sistemi a due fasi chiamati colloidi. Emulsions are part of a more general class of two-phase systems called colloids.
Un colloide à ̈ una sostanza che si trova in uno stato finemente disperso, intermedio tra la soluzione omogenea e la dispersione eterogenea. Questo stato “microeterogeneo†consiste quindi di due fasi: una sostanza di dimensioni microscopiche (diametro da 10-9 m a 1 µm) dispersa in una fase continua poiché à ̈ costituita da uno stato fisico che determina le proprietà fisiche macroscopiche dell’intero sistema. A colloid is a substance that is in a finely dispersed state, intermediate between the homogeneous solution and the heterogeneous dispersion. This â € œmicroheterogeneousâ € state therefore consists of two phases: a substance of microscopic dimensions (diameter from 10-9 m to 1 µm) dispersed in a continuous phase since it consists of a physical state that determines the macroscopic physical properties of the whole system.
Le emulsioni acqua/gasolio sono dei combustibili utilizzabili nei motori endotermici a ciclo Diesel e nei bruciatori per riscaldamento ed hanno l'obiettivo di ridurre la presenza di sostanze inquinanti nocive dai gas di scarico e/o dai camini. Water / diesel emulsions are fuels that can be used in diesel cycle endothermic engines and burners for heating and have the aim of reducing the presence of harmful pollutants from exhaust gases and / or chimneys.
Dal punto di vista chimico le emulsioni acqua/gasolio sono dispersioni di minutissime microgocce di acqua nel gasolio, stabilizzate attraverso l’aggiunta di particolari sostanze tensioattivi sostanze in grado di stabilizzare un’emulsione (stabilizzante di Pickering ). From the chemical point of view, the water / diesel emulsions are dispersions of very minute micro-drops of water in the diesel, stabilized through the addition of particular surfactants substances capable of stabilizing an emulsion (Pickering stabilizer).
Le emulsioni acqua/gasolio costituiscono una moderna tecnologia per alimentare motori diesel, sia montati su veicoli che impiegati in installazioni fisse. Water / diesel emulsions are a modern technology for powering diesel engines, both mounted on vehicles and used in fixed installations.
Esse si presentano per un impiego immediato nei motori in sostituzione del gasolio tradizionale, possono essere formulate con combustibili diesel a bassissimo tenore di zolfo e sono compatibili con i moderni dispositivi di abbattimento delle emissioni. They are available for immediate use in engines to replace traditional diesel, they can be formulated with diesel fuels with a very low sulfur content and are compatible with modern emission abatement devices.
Tuttavia le emulsioni ad oggi proposte nel mercato non presentano elevata stabilità , alte prestazioni in termine di regolarità , aumento dei rendimenti energetici ed il miglioramento dei consumi specifici. However, the emulsions currently proposed on the market do not have high stability, high performance in terms of regularity, increased energy yields and improved specific consumption.
Compito della presente invenzione industriale à ̈ quindi quello di fornire una tecnologia tale da poter creare un’emulsione di acqua/gasolio che superi gli inconvenienti dell’arte nota. The task of the present industrial invention is therefore to provide a technology capable of creating a water / diesel emulsion that overcomes the drawbacks of the known art.
Sommario dell’invenzione Summary of the invention
Pertanto, in un suo primo aspetto l’invenzione riguarda un impianto per la preparazione di un’emulsione di acqua/gasolio comprendente: Therefore, in a first aspect, the invention relates to a plant for the preparation of a water / diesel emulsion comprising:
- almeno un gruppo di alimentazione per l’acqua; - at least one water supply group;
- almeno un gruppo di alimentazione per l’attivante; - at least one power supply unit for the activator;
- almeno un gruppo di alimentazione per il gasolio integro; - at least one supply unit for intact diesel oil;
- almeno un serbatoio di pre-miscelazione; - at least one pre-mixing tank;
caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo miscelatore a valle del detto serbatoio di pre-miscelazione comprendente: characterized in that it comprises a mixing device downstream of said pre-mixing tank comprising:
- almeno un condotto tubolare che definisce una direzione di estensione (X-X): - almeno un primo canale elicoidale posto all’interno del condotto tubolare per generare un moto turbolento del miscuglio di acqua, attivante e gasolio integro all’interno del detto elemento tubolare. - at least one tubular duct that defines an extension direction (X-X): - at least a first helical duct placed inside the tubular duct to generate a turbulent motion of the mixture of water, activating and diesel fuel intact inside said element tubular.
Il movimento turbolento secondo un percorso elicoidale realizzato all’interno del condotto tubolare consente di ottenere un’emulsione stabile. The turbulent movement according to a helical path made inside the tubular duct allows to obtain a stable emulsion.
La presente invenzione, nel suddetto aspetto, può presentare almeno una delle caratteristiche preferite che qui di seguito sono descritte. The present invention, in the aforesaid aspect, can have at least one of the preferred characteristics which are described below.
Preferibilmente, il serbatoio di pre-miscelazione comprende un dispositivo di nebulizzazione dell’acqua. Preferably, the pre-mixing tank comprises a water atomization device.
Convenientemente il gruppo di scarico emulsione posto a valle di detto serbatoio di pre-miscelazione comprendente: Conveniently, the emulsion discharge unit located downstream of said pre-mixing tank comprising:
- almeno una pompa; - at least one pump;
- almeno un filtro; - at least one filter;
- almeno una valvola di pressione. - at least one pressure valve.
Vantaggiosamente il gruppo di alimentazione per l’acqua comprende almeno un primo serbatoio dell’acqua, fluidamente connesso al serbatoio di premiscelazione, almeno un dispositivo di preriscaldamento dell’acqua, almeno un sensore di temperatura, ameno una valvola di controllo pressione ed almeno un sensore di pressione. Advantageously, the water supply unit comprises at least a first water tank, fluidly connected to the premixing tank, at least one water preheating device, at least one temperature sensor, at least one pressure control valve and at least one pressure sensor.
Convenientemente, l’impianto comprende almeno una pompa volumetrica a palette scorrevoli, comprendente: Conveniently, the system comprises at least one volumetric sliding vane pump, comprising:
- almeno un rotore; ed - at least one rotor; and
- almeno una camera eccentrica in cui gira detto rotore. - at least one eccentric chamber in which said rotor rotates.
Vantaggiosamente, la pompa a palette scorrevoli à ̈ posta a valle del detto serbatoio di pre-miscelazione e a monte del detto dispositivo miscelatore. Advantageously, the sliding vane pump is located downstream of said pre-mixing tank and upstream of said mixing device.
Preferibilmente, il dispositivo miscelatore comprende inoltre: Preferably, the mixing device further comprises:
- almeno un primo setto, posto ortogonalmente alla detta direzione di estensione X-X e a valle del detto primo canale elicoidale. Il primo setto comprende una pluralità di fori. - at least a first septum, placed orthogonally to said direction of extension X-X and downstream of said first helical channel. The first septum comprises a plurality of holes.
Preferibilmente, il dispositivo miscelatore comprende inoltre almeno un secondo canale elicoidale posto a valle del primo canale elicoidale. Preferably, the mixing device further comprises at least a second helical channel located downstream of the first helical channel.
Vantaggiosamente, il dispositivo miscelatore comprende almeno un secondo setto posto ortogonalmente alla detta direzione di estensione X-X e a valle del secondo canale elicoidale, il secondo setto comprende una pluralità di fori. Convenientemente il dispositivo miscelatore comprende un elemento di uscita comprendente: Advantageously, the mixing device comprises at least a second septum placed orthogonally to said direction of extension X-X and downstream of the second helical channel, the second septum comprises a plurality of holes. Conveniently, the mixing device comprises an outlet element comprising:
- almeno una prima parete cieca disposta trasversalmente alla direzione di estensione X-X; - at least a first blind wall arranged transversely to the direction of extension X-X;
- almeno una seconda parete cieca disposta trasversalmente alla direzione di estensione X-X; ed - at least a second blind wall arranged transversely to the direction of extension X-X; and
- una pluralità di canali di uscita posizionati a valle della prima parete e disposti radialmente alla direzione di estensione X-X. - a plurality of outlet channels positioned downstream of the first wall and arranged radially to the direction of extension X-X.
Vantaggiosamente, il dispositivo miscelatore comprende: Advantageously, the mixing device comprises:
- almeno un primo anello di trattenuta per posizionare il primo setto in modo amovibile a valle del primo canale elicoidale; - at least a first retaining ring for positioning the first septum in a removable way downstream of the first helical channel;
- almeno un secondo anello di trattenuta per posizionare il secondo setto a valle del secondo canale elicoidale. - at least a second retaining ring to position the second septum downstream of the second helical channel.
Il dispositivo nebulizzatore comprende un corpo centrale, almeno una girante posta all’interno del corpo centrale, almeno un condotto di alimentazione acqua al corpo centrale ed almeno due elementi radialmente sporgenti dal corpo centrale e sfalsati angolarmente. Gli elementi radialmente sporgenti comprendono una pluralità di ugelli di nebulizzazione posti, reciprocamente distanziati ed estendentisi dall’estremità libera di detti elementi radialmente sporgenti. The nebulizer device comprises a central body, at least one impeller placed inside the central body, at least one water supply duct to the central body and at least two elements protruding radially from the central body and angularly offset. The radially projecting elements comprise a plurality of atomizing nozzles placed, mutually spaced apart and extending from the free end of said radially projecting elements.
Secondo un altro aspetto la presente invenzione concerne un processo per la preparazione di un’emulsione di acqua/gasolio con un impianto come sopra descritto. According to another aspect, the present invention relates to a process for the preparation of a water / diesel emulsion with a plant as described above.
Il processo comprende le fasi di: The process includes the steps of:
- prelevare una predeterminata quantità di gasolio integro Qg ed inviarlo al serbatoio di pre-miscelazione; - take a predetermined quantity of intact diesel fuel Qg and send it to the pre-mixing tank;
- prelevare una predeterminata quantità di attivante Qa ed inviarla al serbatoio di pre-miscelazione; - take a predetermined quantity of Qa activator and send it to the pre-mixing tank;
- prelevare una predeterminata quantità d’acqua Qw ed inviarla al serbatoio di pre-miscelazione; - take a predetermined quantity of water Qw and send it to the pre-mixing tank;
- pre-miscelare il suddetto miscuglio di acqua, gasolio e attivante; - pre-mixing the aforementioned mixture of water, diesel and activator;
- inviare il miscuglio pre-miscelato ad un dispositivo miscelatore per far compiere al miscuglio un moto turbolento secondo almeno un primo percorso elicoidale. Vantaggiosamente, la fase di prelevare una predeterminata quantità d’acqua Qw ed inviarla al serbatoio di pre-miscelazione comprende una fase di nebulizzazione dell’acqua da immettere nel serbatoio di pre-miscelazione. - sending the pre-mixed mixture to a mixing device to make the mixture perform a turbulent motion according to at least a first helical path. Advantageously, the phase of withdrawing a predetermined quantity of water Qw and sending it to the pre-mixing tank comprises a phase of nebulizing the water to be introduced into the pre-mixing tank.
Preferibilmente, la fase di inviare il miscuglio pre-miscelato ad un dispositivo miscelatore per far compiere al miscuglio un moto turbolento secondo almeno un primo percorso elicoidale, avviene all’interno di un condotto tubolare in cui il fluido pre-miscelato entra ad una pressione p1 ed esce ad una pressione p2 con p1>p2. Preferably, the step of sending the pre-mixed mixture to a mixing device to make the mixture perform a turbulent motion according to at least a first helical path, takes place inside a tubular duct in which the pre-mixed fluid enters at a pressure p1 and exits at a pressure p2 with p1> p2.
Preferibilmente viene fatto compiere al miscuglio pre-miscelato un moto turbolento secondo un secondo percorso elicoidale posto a valle del primo percorso a elicoidale. Preferably, the pre-mixed mixture is made to perform a turbulent motion according to a second helical path located downstream of the first helical path.
Vantaggiosamente, il processo per la preparazione di un’emulsione di acqua/ gasolio comprende una fase di perdita di energia cinetica e velocità del fluido tra detto primo percorso elicoidale e il secondo percorso elicoidale. Advantageously, the process for preparing a water / diesel emulsion comprises a step of loss of kinetic energy and fluid velocity between said first helical path and the second helical path.
Convenientemente, il processo comprende un’ulteriore fase di perdita di energia cinetica e velocità del fluido tra il secondo percorso elicoidale e l’elemento di uscita. Conveniently, the process includes a further phase of loss of kinetic energy and fluid velocity between the second helical path and the outlet element.
Preferibilmente, il processo comprende una fase in cui il fluido viene forzato ad uscire dall’elemento tubolare in direzione radiale rispetto alla direzione di estensione X-X. Preferably, the process comprises a step in which the fluid is forced out of the tubular element in a radial direction with respect to the direction of extension X-X.
Preferibilmente, il processo comprende una fase in cui il fluido nel dispositivo miscelatore almeno un numero di volte compreso tra 4 e 12. Preferably, the process comprises a step in which the fluid in the mixing device at least a number of times between 4 and 12.
Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive di un impianto per la preparazione di un’emulsione di acqua/gasolio secondo la presente invenzione. Further characteristics and advantages of the invention will become more apparent from the detailed description of some preferred but not exclusive embodiments of a plant for the preparation of a water / diesel emulsion according to the present invention.
Tale descrizione verrà esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a scopo solo indicativo e, pertanto non limitativo, nei quali: This description will be set out below with reference to the accompanying drawings, provided for indicative purposes only and, therefore, not limitative, in which:
- la figura 1 à ̈ una vista schematica in prospettiva di una prima forma di realizzazione dell’impianto per la preparazione di un’emulsione di acqua/gasolio secondo la presente invenzione; - figure 1 is a schematic perspective view of a first embodiment of the plant for the preparation of a water / diesel emulsion according to the present invention;
- la figura 2 à ̈ una vista schematica dell’impianto per la preparazione di un’emulsione di acqua/gasolio secondo la presente invenzione mostrato in figura 1; - figure 2 is a schematic view of the plant for the preparation of a water / diesel emulsion according to the present invention shown in figure 1;
- la figura 3 à ̈ una vista schematica ingrandita del dispositivo miscelatore dell’impianto per la preparazione di un’emulsione di acqua/gasolio secondo la presente invenzione; - figure 3 is an enlarged schematic view of the mixing device of the plant for the preparation of a water / diesel emulsion according to the present invention;
- la figura 4 Ã ̈ una vista schematica in esploso del dispositivo miscelatore di figura 3; - figure 4 is an exploded schematic view of the mixing device of figure 3;
- la figura 5 à ̈ una vista schematica ingrandita in sezione di una porzione del dispositivo miscelatore dell’impianto per la preparazione di un’emulsione di acqua/gasolio di figura 3; e - figure 5 is an enlarged schematic sectional view of a portion of the mixing device of the plant for the preparation of a water / diesel emulsion of figure 3; And
- le figure 6a, 6b sono viste schematiche di una forma di realizzazione del dispositivo di nebulizzazione dell’impianto per la preparazione di un’emulsione di acqua/gasolio secondo la presente invenzione. - Figures 6a, 6b are schematic views of an embodiment of the nebulization device of the plant for the preparation of a water / diesel emulsion according to the present invention.
Descrizione dettagliata di forme realizzative dell’invenzione Detailed description of embodiments of the invention
Con riferimento alle figure 1-2, un impianto per la preparazione di un’emulsione di acqua/gasolio, secondo la presente invenzione, viene identificato con il riferimento numerico 100. With reference to figures 1-2, a plant for the preparation of a water / diesel emulsion, according to the present invention, is identified with the reference numeral 100.
L’impianto 100, nella forma di realizzazione mostrata in figura 1 e 2, presenta almeno un gruppo di alimentazione per l’acqua 1, almeno un gruppo di alimentazione per l’attivante 2, almeno un gruppo di alimentazione per il gasolio integro 3, almeno un serbatoio di pre-miscelazione 4 ed almeno un dispositivo miscelatore 5 posto a valle del detto serbatoio di pre-miscelazione 4. The plant 100, in the embodiment shown in Figures 1 and 2, has at least one feeding group for water 1, at least one feeding group for activating agent 2, at least one feeding group for diesel intact 3, at least one pre-mixing tank 4 and at least one mixing device 5 located downstream of said pre-mixing tank 4.
Preferibilmente, nella forma di realizzazione mostrata nelle figure 1 e 2, sono presenti, a valle del serbatoio di pre-miscelazione 4 due dispositivi miscelatori 5, posti in parallelo. Preferably, in the embodiment shown in Figures 1 and 2, two mixing devices 5, placed in parallel, are present downstream of the pre-mixing tank 4.
Il gruppo di alimentazione per l’acqua 1, il gruppo di alimentazione per l’attivante 2 ed il gruppo di alimentazione per il gasolio integro 3 sono posti a valle del serbatoio di pre-miscelazione 4 e ad esso fluidicamente collegati. The feeding group for the water 1, the feeding group for the activator 2 and the feeding group for the intact diesel fuel 3 are placed downstream of the pre-mixing tank 4 and fluidically connected to it.
Il gruppo di alimentazione per l’acqua 1 comprende un primo serbatoio per l’acqua 51, preferibilmente realizzato in acciaio inox, un gruppo di preriscaldo dell’acqua, atto a riscaldare l’acqua presente nel serbatoio 51 tra una temperatura di 4° e 40° C, preferibilmente tra 5° e 35°C, almeno una pompa di carico volumetrica provvista di almeno una valvola di by-pass ed un dispositivo conta litri, preferibilmente del tipo digitale per garantire un elevata precisione e ripetibilità di misura. The water supply unit 1 comprises a first water tank 51, preferably made of stainless steel, a water preheating unit, suitable for heating the water present in the tank 51 between one temperature of 4 ° and 40 ° C, preferably between 5 ° and 35 ° C, at least one volumetric loading pump equipped with at least one by-pass valve and a liter-counter device, preferably of the digital type to ensure high accuracy and repeatability of measure.
Le valvole e le pompe del gruppo di alimentazione per l’acqua 1 sono controllate da un’unità di controllo 30 che controlla i parametri di funzionamento di tutto l’impianto 100 e si preoccupa del suo corretto funzionamento. The valves and pumps of the water supply unit 1 are controlled by a control unit 30 which controls the operating parameters of the whole system 100 and takes care of its correct operation.
Il gruppo di alimentazione per il gasolio integro 3 comprende almeno una pompa di mandata del gasolio integro al serbatoio di pre-miscelazione 4, almeno un filtro atto ad eliminare eventuali impurità in ingresso al serbatoio di premiscelazione 4 e delle valvole di regolazione pressione. The supply unit for the intact diesel fuel 3 comprises at least one pump for delivering the intact diesel to the pre-mixing tank 4, at least one filter suitable for eliminating any impurities entering the premixing tank 4 and pressure adjustment valves.
Preferibilmente, la pompa di mandata del gasolio integro al serbatoio di premiscelazione 4 à ̈ un’elettropompa volumetrica con tenuta meccanica, ad esempio del tipo Viton, con portata di 500 litri/minuto, prevalenza 25 metri, 1450 giri/ minuto, accoppiamento a mezzo lanterna e giunto elastico, dotata di un motore elettrico antideflagrante. Preferably, the diesel delivery pump intact to the premix tank 4 is a volumetric electric pump with mechanical seal, for example of the Viton type, with a flow rate of 500 liters / minute, head 25 meters, 1450 rpm, coupling to half lantern and elastic coupling, equipped with an explosion-proof electric motor.
Sul condotto in uscita dal gruppo di alimentazione per il gasolio integro 3 può essere presente un manometro di controllo della temperatura. A temperature control pressure gauge may be present on the duct leaving the supply unit for intact diesel fuel 3.
Il gruppo di alimentazione per il gasolio integro 3 comprende inoltre almeno un serbatoio, non mostrato in figura, per il gasolio integro da cui viene prelevato il gasolio da inviare al serbatoio di pre-miscelazione 4. The supply unit for the intact diesel fuel 3 also comprises at least one tank, not shown in the figure, for the intact diesel from which the diesel oil to be sent to the pre-mixing tank 4 is taken.
Anche il gruppo di alimentazione del gasolio integro 3 al serbatoio di premiscelazione 4 à ̈ controllato dall’unità di controllo 30. The intact diesel feed unit 3 to the premix tank 4 is also controlled by the control unit 30.
Ll gruppo di alimentazione dell’attivante 2 comprende almeno una pompa di mandata dell’attivante al serbatoio di pre-miscelazione 4, almeno un serbatoio 52 per l’attivante, preferibilmente in acciaio inox ed un dispositivo di preriscaldo dell’attivante. The activator 2 feeding group comprises at least one activator delivery pump to the pre-mixing tank 4, at least one tank 52 for the activator, preferably in stainless steel and an activator pre-heating device .
Sul condotto in uscita dal gruppo di alimentazione dell’attivante 2 verso il serbatoio di pre-miscelazione, può essere presente una valvola a sfera, preferibilmente in acciaio inox, pilotata wafer e comandata da un attuatore elettrico gestito dall†̃unità di controllo 30. A ball valve, preferably in stainless steel, wafer piloted and controlled by an electric actuator managed by the control unit 30, may be present on the duct leaving the activator 2 power supply unit towards the pre-mixing tank.
Il dispositivo di preriscaldo dell’attivante può essere di vario tipo, tali dispositivi sono generalmente noti al tecnico del ramo e per tale ragione non ulteriormente dettagliati nel seguito. Il dispositivo di preriscaldo dell’attivante consente di riscaldare l’attivante contenuto nel serbatoio 52 ad una temperatura compresa tra 15 e 40° C, preferibilmente tra 20 e 35°. The activator pre-heating device can be of various types, such devices are generally known to the skilled in the art and for this reason not further detailed below. The activator pre-heating device allows the activator contained in the tank 52 to be heated to a temperature between 15 and 40 ° C, preferably between 20 and 35 °.
Come precedentemente anticipato, il gruppo di alimentazione per l’acqua 1, il gruppo di alimentazione per l’attivante 2 ed il gruppo di alimentazione per il gasolio integro 3 sono posti a valle del serbatoio di pre-miscelazione 4 e ad esso fluidicamente collegati. As previously mentioned, the feeding group for the water 1, the feeding group for the activator 2 and the feeding group for the intact diesel oil 3 are placed downstream of the pre-mixing tank 4 and fluidically connected to it connected.
Il serbatoio di pre-miscelazione 4, anch’esso preferibilmente realizzato in acciaio, presenta almeno una valvola di mandata del miscuglio premiscelato di acqua, attivante e gasolio al dispositivo di miscelazione 5 ed almeno un dispositivo nebulizzatore 7, meglio mostrato nelle figure 6a, 6b. The pre-mixing tank 4, also preferably made of steel, has at least one delivery valve of the premixed mixture of water, activator and diesel to the mixing device 5 and at least one nebulizer device 7, better shown in figures 6a, 6b.
Preferibilmente, sono presenti tre valvole di mandata del miscuglio premiscelato, di acqua, attivante e gasolio al dispositivo di miscelazione 5 vero e proprio, tale valvole sono disposte nella parte inferiore del serbatoio di pre-miscelazione 4 e preferibilmente sono del tipo a sfera in acciaio inox pilotate wafer, comprendenti attuatori gestiti dall’unità di controllo 30. Preferably, there are three delivery valves for the premixed mixture of water, activator and diesel fuel to the actual mixing device 5, these valves are arranged in the lower part of the pre-mixing tank 4 and preferably are of the steel ball type stainless steel piloted wafer, including actuators managed by the control unit 30.
Nella forma di realizzazione mostrata nelle figure 6a, 6b, il dispositivo nebulizzatore 7 comprende un corpo centrale 13, almeno una girante 17 posta all’interno del corpo centrale, un condotto di alimentazione 14 dell’acqua al corpo centrale 13 e quattro elementi 15 radialmente sporgenti dal corpo centrale 13. In the embodiment shown in figures 6a, 6b, the nebulizer device 7 comprises a central body 13, at least one impeller 17 placed inside the central body, a water supply duct 14 to the central body 13 and four elements 15 radially protruding from the central body 13.
Il dispositivo nebulizzatore 7 Ã ̈ posto nella parte alta del serbatoio di premiscelazione 4 e serve ad alimentare in modo sostanzialmente omogeneo ed attraverso una micropioggia il miscuglio di gasolio ed additivo contenuto nel serbatoio di pre-miscelazione 4. The nebulizer device 7 is located in the upper part of the pre-mixing tank 4 and serves to feed the mixture of diesel oil and additive contained in the pre-mixing tank 4 in a substantially homogeneous way and through a micro-rain.
A tale scopo gli elementi 15 radialmente sporgenti si presentano come quattro condotti sfalsati angolarmente che dipartono dal corpo centrale 13. For this purpose, the radially protruding elements 15 appear as four angularly offset ducts which branch off from the central body 13.
Gli elementi 15 radialmente sporgenti comprendendo una pluralità di ugelli di nebulizzazione posti, reciprocamente distanziati ed estendentisi dall’estremità libera di detti elementi radialmente sporgenti 15. The radially projecting elements 15 comprising a plurality of atomizing nozzles placed, mutually spaced apart and extending from the free end of said radially projecting elements 15.
A valle del serbatoio di pre-miscelazione 4, nella forma di realizzazione mostrata nelle figure 1 e 2 Ã ̈ presente un collettore 29. Downstream of the pre-mixing tank 4, in the embodiment shown in Figures 1 and 2 there is a manifold 29.
A valle del collettore 29 sono presenti due dispositivi di miscelazione 5 posti in parallelo e fluidicamente connessi al serbatoio di pre-miscelazione 4. Downstream of the manifold 29 there are two mixing devices 5 placed in parallel and fluidically connected to the pre-mixing tank 4.
Il collettore 29 serve come polmone di disaccoppiamento e ad evitare che uno dei due dispositivi di miscelazione 5 possa rubare in fase di aspirazione fluido all’altro. The manifold 29 serves as a decoupling buffer and to prevent one of the two mixing devices 5 from stealing fluid from the other during suction.
Ciascun dispositivo miscelatore 5 si presenta come un condotto tubolare 9 che si estende lungo una direzione di estensione X-X, come meglio mostrato nelle figure 3 e 4. Each mixing device 5 is presented as a tubular duct 9 which extends along an extension direction X-X, as better shown in Figures 3 and 4.
Il condotto tubolare 9 comprende almeno un ingresso, almeno un’uscita ed almeno un primo canale elicoidale 10 posto all’interno del condotto tubolare 9 per generare un moto turbolento del miscuglio di acqua, attivante e gasolio all’interno del detto elemento tubolare 9, lungo un percorso elicoidale. The tubular duct 9 comprises at least one inlet, at least one outlet and at least a first helical duct 10 placed inside the tubular duct 9 to generate a turbulent motion of the mixture of water, activating and diesel fuel inside said element tubular 9, along a helical path.
In dettaglio, nella forma di realizzazione mostrata nelle figure 4 e 5 sono presenti due canali elicoidali, vale a dire un primo 10 ed un secondo 11 canale elicoidale, disposti in serie ed opportunamente separati da un primo setto forato 31. In detail, in the embodiment shown in Figures 4 and 5 there are two helical channels, that is to say a first 10 and a second 11 helical channel, arranged in series and suitably separated by a first perforated septum 31.
Il primo 10 ed il secondo 11 canale elicoidale sono realizzati nelle pareti interne del condotto tubolare 9. The first 10 and the second 11 helical channels are made in the internal walls of the tubular duct 9.
Data una lunghezza L del condotto tubolare, il primo canale elicoidale 10 si estende lungo la direzione di estensione X-X per una dimensione l1≥ 0,05 L. Preferibilmente l1≤0,75 L, ancor più preferibilmente 0,1≤ l1≤ 0,5. Given a length L of the tubular duct, the first helical channel 10 extends along the direction of extension X-X for a dimension l1â ‰ ¥ 0.05 L. Preferably l1â ‰ ¤0.75 L, even more preferably 0.1â ‰ ¤ l1â ‰ ¤ 0.5.
Il primo 10 ed il secondo canale elicoidale 11 presentano una direzione di avvolgimento opposta. In altri termini, nella forma di realizzazione mostrata in figura 3, mentre il primo canale elicoidale 10 ha una direzione di avvolgimento destrorsa il secondo canale elicoidale ha una direzione di avvolgimento sinistrorso. The first 10 and the second helical channel 11 have an opposite winding direction. In other words, in the embodiment shown in Figure 3, while the first helical channel 10 has a right-hand winding direction, the second helical channel has a left-hand winding direction.
Il secondo canale elicoidale 11, come il primo, si estende in direzione di estensione X-X per una dimensione l2≥ 0,05 L. Preferibilmente l2 ≤0,75 L, ancor più preferibilmente 0,1≤ l2 ≤ 0,5. The second helical channel 11, like the first, extends in the direction of extension X-X for a dimension l2â ‰ ¥ 0.05 L. Preferably l2 â ‰ ¤0.75 L, even more preferably 0.1â ‰ ¤ l2 â ‰ ¤ 0.5.
Preferibilmente, il primo 10 ed il secondo canale 11 presentano una sezione di passaggio del fluido s≥7 mm, ancor più preferibilmente s≥ 9 mm. Preferably, the first 10 and the second channel 11 have a fluid passage section sâ ‰ ¥ 7 mm, even more preferably sâ ¥ 9 mm.
Vantaggiosamente, il primo 10 ed il secondo canale 11 presentano una sezione di passaggio del fluido s ≤ 15 mm, preferibilmente s≤ 12 mm. Advantageously, the first 10 and the second channel 11 have a fluid passage section s â ‰ ¤ 15 mm, preferably sâ ‰ ¤ 12 mm.
Il primo canale elicoidale 10 presenta una distanza d1 tra due spire consecutive, misurata per due punti corrispondenti di due spire consecutive lungo una direzione parallela alla direzione di estensione X-X, sostanzialmente costante. Preferibilmente d1≤ 0,01L, in ogni caso d1≥ 0,03L. The first helical channel 10 has a distance d1 between two consecutive turns, measured for two corresponding points of two consecutive turns along a direction parallel to the direction of extension X-X, substantially constant. Preferably d1â ‰ ¤ 0.01L, in any case d1â ‰ ¥ 0.03L.
Analogamente, il secondo canale elicoidale presenta una distanza d2 tra due spire consecutive, misurata per due punti corrispondenti delle due spire consecutive lungo una direzione parallela alla direzione di estensione X-X, sostanzialmente costante. Similarly, the second helical channel has a distance d2 between two consecutive turns, measured for two corresponding points of the two consecutive turns along a direction parallel to the direction of extension X-X, substantially constant.
Preferibilmente d2≤ 0,01L, in ogni caso d2≥ 0,03L. Preferably d2â ‰ ¤ 0.01L, in any case d2â ‰ ¥ 0.03L.
Come precedentemente accennato per rendere il moto del fluido all’interno del condotto più turbolento ed irregolare possibile, tra il primo 10 ed il secondo canale 11 elicoidale à ̈ previsto un primo setto forato 31. As previously mentioned, in order to make the motion of the fluid inside the duct as turbulent and irregular as possible, a first perforated septum 31 is provided between the first 10 and the second helical channel 11.
Il primo setto 31 à ̈ disposto trasversalmente alla direzione di estensione X-X e presenta una pluralità di fori 33. The first septum 31 is arranged transversely to the direction of extension X-X and has a plurality of holes 33.
I fori 33 del primo setto 31 presentano complessivamente una sezione di passaggio s3 compresa nell’intervallo 2 mm ≤s3≤5 mm. The holes 33 of the first partition 31 have a total passage section s3 included in the interval 2 mm â ‰ ¤s3â ‰ ¤5 mm.
Ciascun foro 33 del primo setto 31 presenta una sezione di passaggio s4 preferibilmente compresa nell’intervallo 0,05 mm ≤s4≤0,2 mm. Each hole 33 of the first septum 31 has a passage section s4 preferably included in the interval 0.05 mm â ¤s4â ‰ ¤0.2 mm.
Il primo setto 31 può essere intercambiabile con un altro primo setto presentante differente numero di fori e dimensione degli stessi. The first partition 31 can be interchangeable with another first partition having a different number of holes and their size.
A tale scopo, il primo setto 31 Ã ̈ montato su un anello di trattenuta 59, preferibilmente in acciaio, amovibile rispetto al condotto tubolare 9. For this purpose, the first septum 31 is mounted on a retaining ring 59, preferably made of steel, removable with respect to the tubular duct 9.
Nella forma di realizzazione mostrata nelle figure 3,4 a valle del secondo canale elicoidale 11 Ã ̈ presente un secondo setto forato 32. In the embodiment shown in figures 3,4 downstream of the second helical channel 11 there is a second perforated septum 32.
Il secondo setto 32 à ̈ disposto trasversalmente alla direzione di estensione X-X e presenta una pluralità di fori 34. The second septum 32 is arranged transversely to the direction of extension X-X and has a plurality of holes 34.
I fori 34 del secondo setto 32 presentano complessivamente una sezione di passaggio s5 compresa nell’intervallo 2 mm ≤s5≤5 mm. The holes 34 of the second partition 32 have a total passage section s5 included in the interval 2 mm â ‰ ¤s5â ‰ ¤5 mm.
Ciascun foro 34 del secondo setto 32 presenta una sezione di passaggio sostanzialmente compresa nello stesso intervallo della sezione di passaggio s4 dei fori 33 del primo setto. Each hole 34 of the second septum 32 has a passage section substantially included in the same interval as the passage section s4 of the holes 33 of the first septum.
A monte del primo canale elicoidale 10 à ̈ posto un elemento di ingresso 28 comprendente una rastremazione 27 in corrispondenza di una sua estremità ed una pluralità di fori 26 atti ad immettere il fluido in ingresso nel primo canale elicoidale 10. Upstream of the first helical channel 10 there is an inlet element 28 comprising a taper 27 at one end thereof and a plurality of holes 26 suitable for introducing the fluid entering the first helical channel 10.
A valle del secondo setto forato 32 Ã ̈ posto un elemento di uscita 35, meglio mostrato in figura 5, comprendente almeno una prima parete cieca 36 disposta trasversalmente alla direzione di estensione X-X; ed almeno una seconda parete cieca 37 sfalsata rispetto alla direzione di estensione X-X rispetto alla prima parete cieca 36. Downstream of the second perforated partition 32 there is an outlet element 35, better shown in Figure 5, comprising at least a first blind wall 36 arranged transversely to the direction of extension X-X; and at least a second blind wall 37 offset with respect to the direction of extension X-X with respect to the first blind wall 36.
Nella forma di realizzazione, mostrata in figura 5, la prima parete cieca 36 presenta forma sostanzialmente discoidale, mentre la seconda parete cieca 37 presenta una forma sostanzialmente di corona circolare. In the embodiment, shown in Figure 5, the first blind wall 36 has a substantially discoidal shape, while the second blind wall 37 has a substantially circular crown shape.
La prima parete cieca 36 Ã ̈ disposta in modo concentrico rispetto alla seconda parete cieca 37. The first blind wall 36 is arranged concentrically with respect to the second blind wall 37.
Una parete laterale cilindrica 39 unisce la prima parete cieca 36 alla seconda parete cieca 37. L’elemento di uscita 35 presenta una pluralità di canali di uscita 38 disposti radialmente alla direzione di estensione X-X. A cylindrical side wall 39 joins the first blind wall 36 to the second blind wall 37. The outlet element 35 has a plurality of outlet channels 38 arranged radially in the direction of extension X-X.
Sempre con riferimento alla forma di realizzazione mostrata nella figura 5, i canali di uscita 38 sono disposti sulla parete laterale cilindrica 39 disposti per file parallele alla direzione di estensione X-X e sfalsate angolarmente sulla stessa parete laterale cilindrica 39. Again with reference to the embodiment shown in Figure 5, the outlet channels 38 are arranged on the cylindrical side wall 39 arranged in rows parallel to the direction of extension X-X and angularly offset on the same cylindrical side wall 39.
In uscita dai fori 34 del secondo setto 32, il fluido à ̈ costretto a sbattere, al fine di dissipare energia cinetica, contro la prima parete cieca 36 e/o la seconda parete cieca 37 e a fuoriuscire attraverso i canali di uscita 38. Outgoing from the holes 34 of the second septum 32, the fluid is forced to hit, in order to dissipate kinetic energy, against the first blind wall 36 and / or the second blind wall 37 and to escape through the outlet channels 38.
Ciascun dispositivo miscelatore 5 à ̈ collegato a valle con un apposito rubinetto di spillamento dell’emulsione e con un condotto 40 atto a formare un anello chiuso con il serbatoi di pre-miscelazione 4 per far circolare più volte il fluido nei dispositivi miscelatori 5, al fine di ottenere un’emulsione stabile. Each mixing device 5 is connected downstream with a special tap for tapping the emulsion and with a duct 40 capable of forming a closed loop with the pre-mixing tank 4 to circulate the fluid several times in the mixing devices 5, in order to obtain a stable emulsion.
L’impianto 100 sopra descritto consente di preparare un’emulsione di acqua/gasolio stabile. The plant 100 described above allows you to prepare a stable water / diesel emulsion.
A tale scopo, viene prelevata una predeterminata quantità Qg di gasolio integro dal detto gruppo di alimentazione per il gasolio integro 3. Tale quantità di gasolio integro Qg viene inviata al serbatoio di pre-misclezione 4. Preferibilmente, Qg à ̈ compresa tra 70% e il 95% in volume dell’emulsione che si vuole realizzare. Subito dopo viene prelevata una predeterminata quantità di attivante Qa dal detto gruppo di alimentazione attivante 2 ed inviata al serbatoio di pre-miscelazione 4. Preferibilmente, Qa à ̈ compresa tra 0,5% e il 3% in volume dell’emulsione che si vuole realizzare. Ancor più preferibilmente tra l’1% ed il 2% estremi inclusi. Preferibilmente, la predeterminata quantità di attivante Qa viene inviata al detto serbatoio di pre-miscelazione 4 solo quando à ̈ terminata l’alimentazione allo stesso serbatoio 4 della predeterminata quantità di gasolio Qg. For this purpose, a predetermined quantity Qg of intact diesel oil is taken from the said supply unit for the intact diesel oil 3. This quantity of undamaged diesel oil Qg is sent to the pre-mixing tank 4. Preferably, Qg is between 70% and 95% by volume of the emulsion to be made. Immediately afterwards, a predetermined quantity of activating agent Qa is taken from said activating feeding group 2 and sent to the pre-mixing tank 4. Preferably, Qa is between 0.5% and 3% by volume of the emulsion that is wants to accomplish. Even more preferably between 1% and 2% extremes included. Preferably, the predetermined quantity of activating agent Qa is sent to the said pre-mixing tank 4 only when the supply of the predetermined quantity of diesel fuel Qg to the same tank 4 is finished.
A questo punto viene prelevata una predeterminata quantità d’acqua Qw ed inviata al serbatoio di pre-miscelazione 4. At this point a predetermined quantity of water Qw is taken and sent to the pre-mixing tank 4.
Preferibilmente, Qw à ̈ compresa tra 5% e il 30% in volume dell’emulsione che si vuole realizzare. Ancor più preferibilmente tra 7 e il 20% estremi inclusi. Preferibilmente, la predeterminata quantità di attivante Qw viene inviata al detto serbatoio di pre-miscelazione 4 solo quando à ̈ terminata l’alimentazione allo stesso serbatoio 4 della predeterminata quantità di attivante Qa. Preferably, Qw is between 5% and 30% by volume of the emulsion to be made. Even more preferably between 7 and 20% extremes included. Preferably, the predetermined quantity of activating agent Qw is sent to said pre-mixing tank 4 only when the supply to the same tank 4 of the predetermined quantity of activating Qa is finished.
Preferibilmente, l’acqua à ̈ acqua demineralizzata. Preferably, the water is demineralized water.
La predeterminata quantità d’acqua Qw per essere distribuita all’interno del serbatoio di pre-miscelazione 4 viene nebulizzata sotto forma di una pioggia finissima e distribuita dall’alto in modo più omogeneo possibile. The predetermined quantity of water Qw to be distributed inside the pre-mixing tank 4 is nebulized in the form of a very fine rain and distributed from above as evenly as possible.
Il miscuglio premiscelato di acqua nebulizzata, gasolio e attivante viene quindi inviato ad un dispositivo miscelatore 5, dopo essere passato per il collettore 29. The premixed mixture of nebulized water, diesel fuel and activator is then sent to a mixing device 5, after passing through the manifold 29.
Nel dispositivo miscelatore 5 alla soluzione pre-miscelata di acqua, gasolio ed attivante viene fatto compiere un percorso a spirale per realizzare un moto turbolento. In the mixing device 5, the pre-mixed solution of water, diesel and activating agent is made to follow a spiral path in order to create a turbulent motion.
In dettaglio, in ingresso al condotto tubolare 9 il fluido viene forzato attraverso una porzione rastremata 27 a passare attraverso una serie di fori 26 atti a ridurne la velocità e a disperdere energia cinetica, successivamente al fluido viene fatto percorrere un primo percorso elicoidale, che genera un moto turbolento secondo un percorso elicoidale, oltre che aumentare la velocità e conseguentemente l’energia cinetica del fluido. In detail, at the entrance to the tubular duct 9, the fluid is forced through a tapered portion 27 to pass through a series of holes 26 designed to reduce its speed and disperse kinetic energy, subsequently the fluid is made to travel through a first helical path, which generates a turbulent motion following a helical path, as well as increasing the speed and consequently the kinetic energy of the fluid.
Uscito dal primo canale elicoidale 10 e conseguentemente dal suo percorso elicoidale il fluido si trova di fronte al primo setto forato 31 e sbatte contro quest’ultimo disperdendo energia cinetica. Il fluido à ̈ così costretto a passare attraverso i fori 33 del primo setto forato 31. After leaving the first helical channel 10 and consequently from its helical path, the fluid finds itself in front of the first perforated septum 31 and bumps against the latter, dispersing kinetic energy. The fluid is thus forced to pass through the holes 33 of the first perforated septum 31.
In uscita dai fori 33 del primo setto 31, il fluido premiscelato di acqua nebulizzata, gasolio e attivante viene fatto passare in un secondo canale elicoidale 11 per realizzare un moto turbolento lungo un percorso elicoidale volto ad aumentare nuovamente l’energia cinetica e la velocità del fluido stesso. Outgoing from the holes 33 of the first septum 31, the premixed fluid of atomized water, diesel oil and activator is passed into a second helical channel 11 to create a turbulent motion along a helical path aimed at increasing the kinetic energy and speed again. of the fluid itself.
In uscita dal secondo canale elicoidale 11, il fluido si trova di fronte ad un secondo setto forato 32 e sbatte contro questo disperdendo energia cinetica. Il fluido à ̈ costretto a passare attraverso i fori 34 del secondo setto 32, All’uscita dai fori 34 del secondo setto 32 il fluido si trova di fronte due pareti cieche, rispettivamente 36 e 37, disposte sostanzialmente ortogonalmente alla direzione di estensione X-X del condotto tubolare 9. At the outlet from the second helical channel 11, the fluid is in front of a second perforated septum 32 and bumps against this, dispersing kinetic energy. The fluid is forced to pass through the holes 34 of the second septum 32, At the exit from the holes 34 of the second septum 32 the fluid faces two blind walls, respectively 36 and 37, arranged substantially orthogonally to the direction of extension X-X of the tubular duct 9.
Il fluido sbatte contro la prima 36 e/o la seconda parete cieca 37, disperdendo ulteriormente energia cinetica ed à ̈ forzato a fuoruscire dal condotto tubolare 9. Il fluido viene forzato ad uscire in direzione radiale rispetto alla direzione di estensione X-X. In dettaglio il fluido à ̈ forzato dalla pareti cieche 36, 37 ad uscire dai canali radiali 38. The fluid strikes against the first 36 and / or the second blind wall 37, further dispersing kinetic energy and is forced out of the tubular duct 9. The fluid is forced out in a radial direction with respect to the direction of extension X-X. In detail, the fluid is forced by the blind walls 36, 37 to leave the radial channels 38.
Nel passaggio attraverso il condotto tubolare 9 che rappresenta il dispositivo miscelatore 5, il miscuglio di acqua, gasolio ed attivante premiscelati entrano ad una pressione p1 ed esce ad una pressione p2 con p1>p2. When passing through the tubular duct 9 which represents the mixing device 5, the mixture of water, diesel oil and premixed activator enters at a pressure p1 and exits at a pressure p2 with p1> p2.
Preferibilmente, p1 à ̈ compreso nell’intervallo tra 2 e 20 bar, estremi compresi. Preferibilmente, p2 à ̈ la temperatura ambiente. Preferably, p1 is included in the range between 2 and 20 bar, extremes included. Preferably, p2 is the room temperature.
Al fine di ottenere un’emulsione stabile nel tempo il fluido compie più volte l’intero ciclo di miscelazione. A tale scopo, in uscita dal condotto tubolare 9 attraverso il condotto 40 il fluido viene inviato nuovamente al serbatoio di premiscelazione 4 da dove sarà estratto per passare nuovamente attraverso uno dei dispositivi di miscelazione 5, dopo aver attraversato nuovamente il collettore 29. Preferibilmente, il fluido viene fatto passare attraverso un dispositivo miscelatore almeno un numero di volte compreso tra 4 e 12, preferibilmente tra 6 e 10, ad esempio 9. In order to obtain a stable emulsion over time, the fluid carries out the entire mixing cycle several times. For this purpose, at the outlet of the tubular duct 9 through the duct 40 the fluid is sent back to the premixing tank 4 from where it will be extracted to pass again through one of the mixing devices 5, after having passed through the manifold 29 again. fluid is made to pass through a mixing device at least a number of times comprised between 4 and 12, preferably between 6 and 10, for example 9.
La presente invenzione à ̈ stata descritta con riferimento ad alcune forme realizzative. Diverse modifiche possono essere apportate alle forme realizzative descritte nel dettaglio, rimanendo comunque nell’ambito di protezione dell’invenzione, definito dalle rivendicazioni seguenti. The present invention has been described with reference to some embodiments. Various modifications can be made to the embodiments described in detail, remaining however within the scope of the invention, defined by the following claims.
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