ITUA20164907A1 - Pressa a centrifuga con gradiente interno di separazione variabile. - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "Pressa a Centrifuga con gradiente interno di separazione variabile"

Testo della descrizione:

La presente invenzione riguarda una Pressa in grado di raggiungere pressioni elevatissime mantenendo nel contempo la proprietà tipica delle centrifughe: separare i diversi componenti introdotti all'interno dei volumi sottoposti a pressione.

In particolare l'invenzione si riferisce ad una pressa, come specificato, che può essere ad esempio utilizzata per la realizzazione di diamanti sintetici o altri materiali extra-duri compositi ottenuti da apposite miscele, anche sperimentali.

Inconvenienti delle tecniche note.

La tecnologia esistente, per ottenere pressioni dell'ordine di decine di migliaia di Atm ( da 10.000 a 80.000 ) a temperature dell'ordine di 213.000 "K , consiste in vari modelli di presse brevettate che hanno il Limite principale di poter sottoporre alle pressioni raggiunte un unico volume di pochi c m Q e r volta.

L'esercizio di siffatte presse richiede tecnologie dispendiose e complesse. Inoltre, per la realizzazione d i diamanti sintetici e simili, tali presse richiedono un procedimento complesso e di lunga durata.

Scopi.

Uno scopo dell'invenzione è di prowedere una pressa che consenta contemporaneamente il trattamento di più unità, riducendo sensibilmente i costi di produzione. I1 numero minimo di unità trattate contemporaneamente è di almeno 2 ed è aumentabile fino al completamento dei posti presenti sulla piattaforma rotante.

Un altro scopo dell'invenzione è di prowedere una pressa che consenta di avere a disposizione, all'interno dei Volumi operativi sottoposti a Pressione, una forza centrifuga di separazione con un gradiente di separazione più o meno alto e la cui entità viene decisa nella fase di allestimento della piattaforma rotante.

Un altro scopo dell'invenzione è di prowedere una pressa, come indicato, che comporti con un dispendio energetico relativamente basso la possibilità di effettuare rapidamente le operazioni più diverse: è consentito infatti variare le pressioni applicate, le temperature raggiunte e l'atmosfera in cui si effettua l'operazione, con estrema semplicità, in corso d'opera.

Un altro scopo dell'invenzione è quello di prowedere una pressa, come detto, che presenti struttura semplificata e costi di esercizio sensibilmente ridotti in rapporto alla produzione.

Altro scopo ancora dell'invenzione è di prowedere una pressa, come indicato, che permetta di realizzare diamanti sintetici in un tempo sensibilmente ridotto sfkuttando il gradiente di separazione che si viene ,a creare all'interno dei volumi trattati e che può essere scelto all'inizio dell'operazione.

Descrizione - disegni:

L'invenzione risulterà maggiormente con riferimento ai disegni allegati forniti a solo titolo di esempio, in cui:

La fig.l è una vista prospettica schematica e con parti in spaccato, di una pressa secondo una forma esemplificativa di realizzazione dell'invenzione. Vengono riportate anche due delle varie possibili configurazioni: a 2 posti inserita sull'albero motore e, accanto, a 4 posti.

<La fig.2 è una vista in sezione trasversale dall'alto, in scala maggiore ed in spaccato, della parte>di braccio della piattaforma rotante, dal centro di rotazione C verso l'esterno, completo delle Masse inerziali. Sono indicate due diverse possibili soluzioni: A) Nassa inerziale premente - Volume operativo radialmente esterno - gradiente interno di separazione massimo. B) Massa inerzialeesterna-Volume operativo radialmente interno (verso il centro di rotazione C) -gradienteinterno di separazione minimo.

La fig.3 è una vista in sezione trasversale dali'alto unicamente delle 2 Masse inerziali A e B di fig.2.

La fig.4 è una vista prospettica ed in diversa scala di un tipo di Volume operativo 18 sottoposto a pressione. Tale pressione che fa entrare il pistone P nel Volume interno 18i riducendolo è determinata dalla Massa inerziale A o B di fig.2 e 3.

La fig.5 è una vista prospettica ed in diversa scala della metà di un altro possibile Volume operativo. Tale parte del Volume operativo viene sottoposto a pressione dall'altra parte del Volume operativo stesso, costituito da una figura specularmente identica, composita, tale che consenta lo scorrimento delle singole componenti, in modo tale che ogni faccia si possa avvicinare al centro riducendo così il Volume interno 18i. La pressione che determina questo movimento è quella della Massa inerziale A o B di fig.2 e 3.

Con riferimento al disegno con 10 fig.1 è indicata nel suo insieme la Pressa a Centrifuga con gradiente interno di separazione variabile.

Detta pressa 10 comprende essenzialmente:

- Una piattaforma rotante 11, ad esempio una crociera a due o più posti rotante attorno al proprio asse

- Un motore di trascinamento 12, ad esempio un motore elettrico, cinematicamente collegato a detta piattaforma 11 in modo da trascinarla in rotazione attorno al suo asse.

La piattaforma 11 è alloggiata in una camera H distinta dalla camera L in cui è alloggiato il motore 12, completo di sistema di auto-bilanciamento.

Nella detta piattaforma 11, lungo ogni singolo braccio, sono provviste più scanalature diametrali

In dettescanalature diametrali13 sono provviste rispettiveguide prismatiche14,solidalioA integrali.

Alle estremità opposte di ciascuna scanalatura 13 è provvista una rispettiva testata di sostegnolg, integrale o solidale a detto braccio 11A o 118.

In ciascuna coppia di guide diametrali 14 è alloggiata in modo scorrevole una corrispondente massa inerziale 16ditipoAo di tipoB.

Detta Massa 16 porta una testa radiale 17 tale da accoppiarsi con la superficie del Volume operativo scelto.

Funzionamento:

Quando la piattaforma 11 viene posta in rotazione mediante il motore 12, le Masse inerziali A o B, a seconda della configurazione scelta ( vedi fig.2) , mosse per forza centrifuga a scorrere entro la corrispondente guida 14 impegnano con la loro testa 17 il Volume operativo di fig.4 o di

fig.5. con pressione crescente al crescere della velocità di rotazione.

In detta sede 18 è quindi individuata un'area su cui agisce una pressione determinata dalla velocità di rotazione e dal peso delle Masse stesse. Tale area può essere accoppiata al " pistone - pressore " fig.4 oppure alle 3 facce della forma composita fig.5 o a qualunque altro tipo di superficie interposto tra la testa 1Ted il sostegno 19.

Tale pressione, indicativamente t ra i 10.000/ 100.000 Atm, raggiungerà un valore preciso e predeterminato ed alla temperatura da noi desiderata ed ottenuta tramite riscaldamento..

Tale pressione continuerà ad agire per il tempo che noi decidiamo mantenendo il dispositivo in funzione.

Sotto quest'area sarà presente un volume di materiali catalizzatori in grado di sciogliere il Carbonio a temperature comprese tra i 1500/2100°K ed un volume di grafite o altri materiali comunque ricchi di Carbonio rispettivamente in percentuali dipendenti dall'altezza e dalla profondità della sede stessa e dalle forze e temperature che si intendono applicare.

Si t rat ta di una "Pressa a Centrifuga" ad azione radiale ove ]la pressione è generataattraverso dellemasseguidateradialmente.<La>temperatura<raggiunta con>riscaldamento in loco determinerà lo scioglimefito degli eventuali materiali che già contengono Carbonio e dei catalizzatori. La rotazione determinerà, attraverso le masse inerziali, la pressione richiesta sui Volumi operativi. Il potere separatore della Centrifuga determinerà i1 movimento e la migrazione dei catalizzatori fusi e del Carbonio sciolto all'interno dei Volumi operativi. 11 potere separatore della Centrifuga<, ovvero il>gradiente<di>separazione<presente all'interno dei>Volumi operativi, sarà possibile variarlo dal minimo della versione B di<fig.2>al massimo della versione A di fig.2, passando attraverso tutte le soluzioni intermedie miste con Massa inerziale in parte premente ed in parte esterna.

Questo Apparecchiatura può essere usata in tutti i casi in cui sia necessaria una elevatissima pressione, con o senza riscaldamento, con la presenza di campi magnetici o elettrici sui volumi trattati, con il vuoto o la presenza di gas particolari nella camera H di f i g l sede della piattaforma in rotazione, in sostituzione della normale atmosfera.

A seconda delle esigenze si può variare la pressione esercitata e le aree su cui la stessa viene esercitata. Tale pressione viene raggiunta gradualmente nei tempi voluti in dipendenza dalla potenza del motore. La pressione raggiunta e le temperature a cui sono portati i Volumi operativi sono parametri che possono essere variati in modo indipendente t ra loro e possono essere mantenuti per il tempo richiesto.

I1 reticolo del diamante è formato da infinite ripetizioni di tetraedri di atomi di carbonio. Sottoponendo il Carbonio, altri materiali che lo contengono o possono contenerlo ed eventuali catalizzatori ad alta pressione e temperatura è possibile scioglierlo aumentando la mobilità degli atomi del Carbonio stesso e "costringere" questi nel reticolo più denso, caratteristico del diamante.

Questa invenzione Presso a Centrifuga a gradiente interno variabile, consente di poter raggiungere pressioni molto elevate, anche superiori a quelle richieste, mantenerle per il tempo necessario con un minimo dispendio di energia ed operare alle temperature desiderate.

Questa invenzione Presso a Centrifuga a gradiente interno variabile, consente inoltre di poter sfruttare la forza centrifuga interna ai Volumi operativi sottoposti alle altissime pressioni per "pilotare" il movimento del Carbonio stesso.

Vantaggi:

La pressa secondo l'invenzione permette con un minimo dispendio di energia di procedere nella seguente sequenza logica per ottenere i migliori risultati:

1) Raggiungimento delle condizioni necessarie per ottenere lo scioglimento e quindi la mobilità degli elementi interessati.

2) Sfruttando il diverso peso specifico di tali elementi "pilotarli" nel loro movimento. In questo caso il Carbonio può essere spinto a passare attraverso i materia-li che ne determinano lo scioglunento e quindi "aiutato" a raggiungere il seme presente che già ha la giusta disposizione degli assi di cristalhzzazione. Essendo questo gradiente regolabile sarà possibile sfruttarlo unicamente nella misura in cui rende più veloce il raggiungimento del risultato voluto, senza arrivare al punto in cui prevarrebbe il caos con la conseguente formazione di tanti piccolissimi diamanti sintetici anziché un'unica pietra di grosse dimensioni.

3) La pressa secondo l'invenzione, permette di conseguire gli scopi esposti nella premessa e sopra in modo semplice, vantaggioso ed economico.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI: 1) Pressa per l'esercizio di elevate pressioni operative su volumi soggetti ad un gradiente interno di separazione, caratterizzata da! fatto che comprende: - una piattaforma rotante (11) attorno ai proprio asse, - un motore di trascinamento (12) cinematicamente collegato a detta piattaforma 11 in modo da trascinarla in rotazione attorno al proprio asse, - mezzi di guida radiali (14) provvisti fissi in detta piattaforma, - una rispettiva testata di estremità esterna 19 corrispondente a detti mezzi dì guida radiale 14, - almeno una coppia di slitte (16A o 16B) a massa inerziale scorrevoli in detti mezzi di guida 14, tali da permettere ad uguali pressioni diversi gradienti interni di separazione, - ciascuna slitta 16A o 16B portando una testa radiale 17 la quale si accoppia di forma con una corrispondente cavità 18, sede dei volumi da comprimere, provvista su di una rispettiva testata 19, - in modo che, quando la piattaforma 11 viene posta in rotazione mediante il motore 12, ciascuna slitta 16 è mossa per forza centrifuga a scorrere entro la corrispondente guida 14 impegnando con la sua testa 17 la corrispondente cavità 18 su di una testata 19 con pressione crescente al crescere della velocità di rotazione.
2. 2) Pressa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta piattaforma 11 è alloggiata in una camera H in cui non è contenuto detto motore 12.
3. 3) Pressa secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detta cavità 18 e detta testata 19 sono disposte su un iato esterno rispetto a detta piattaforma 11, 4) Pressa secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detta cavità 18 e detta testata 19 sono disposte all'Interno di detta piattaforma 1.1, 5) Pressa secondo le rivendicazioni 3 e/o 4, caratterizzata dal fatto che la distanza relativa di ciascuna cavità 18 dal centro di rotazione e la conformazione, dimensione e disposizione relativa della corrispondente slitta 16 determinano differenti intensità della forza centrifuga di separazione orodotta a parità di pressioni 6) Pressa secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta cavità 18 e detta testata 19 sono provviste di conduttori elettrici e sono termicamente, magneticamente e/o elettricamente condizionate. 7) Pressa secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta piattaforma 11 è conformata a girante e, durante il funzionamento, può espellere aria dalla camera H in cui è disposta detta piattaforma 11 attraverso corrispondenti aperture della camera stessa, 8} Pressa secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dai fatto che la camera H in cui è disposta detta piattaforma 11 è condizionata nella composizione dei ga; presenti all' interno, nella pressione interna e nella sua temperatura e/o umidità interna. 9} Pressa secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta piattaforma 11 comprende dei mezzi di condizionamento termico ed elettrico, 10} Pressa secondo le rivendicazioni 1 o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dai fatto che detta pressa è utilizzata per la formazione di diamanti artificiati e pietre dure in genere da grafiti o simili, 10} Pressa secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dai fatto che detta pressa è utilizzata per il controllo delle condizioni di pressione in sistemi fìsici di interazione con la temperatura per la trasformazione delia materia, in particolare per la formazione dì diamanti artificiali e pietre dure in genere da grafiti o similari.