RICERCA DI TERMODINAMICA

MOTO PERPETUO di SECONDA SPECIE

Nuovo Concetto di Entropia, Richiesta di Parere, Turbo-Pompa ad Ingranaggi Ellittici,
Ciclo Rankine-Hirn, Cicli Entalpici e Cicli Entropici, Motori e Distillatori, Rendimento Unitario,
Ottimazione del Rendimento, Cicloide Ellittica, Nuovo Integrale Indefinito, una Legge Assoluta.

     
     
     
     
     
  (09)  
     
     
     
     
  TURBO-POMPA ROTATIVA  
  AD INGRANAGGI ELLITTICI  
  Versione integrale del Primo Brevetto, Attestato (link 17)  
     
     
     
     
     
  INTRODUZIONE  
     
  L’idea era quella di PROGETTARE una POMPA ROTATIVA di grande PORTATA, pensando subito ad una coppia di INGRANAGGI ELLITTICI di piccolo PASSO situate inizialmente in posizione CANONICA (ad ASSI fra loro ortogonali), dimostrando che DURANTE il MOTO ciascuna ELLISSE può ROTOLARE intorno all’ALTRA senza STRISCIARE mentre il suo CENTRO descrive una CIRCONFERENZA intorno al CENTRO dell’ALTRA, un luogo di PUNTI che abbiamo chiamato CiICLOIDE ELLITTICA. Si tratta di una MACCHINA semplice e compatta, con PORTATA regolabile da ZERO al valore MASSIMO, trasformabile in TURBINA oppure in COMPRESSORE tramite By-Pass esterno, particolarmente adatta per piccole e medie POTENZE.  
     
     
     
     
  RIASSUNTO (fig. 1,2,3)  
     
  Nella versione più semplice (fig.2) la TURBOPOMPA è formata da 2 RUOTE dentate ELLITTICHE uguali (E)=(F), di SEMIDIAMETRI (a≥b>0) e ASSI (O,Ω) posti alla distanza  |OΩ|=(a+b). Per il resto è SIMILE alla comune POMPA ad Ingranaggi Cilindrici con la quale condivide l’INVOLUCRO (A,B) ed altri ACCESSORI.   
     
  Peraltro utilizza un TEOREMA Geometrico secondo cui (fig.1) le due ELLISSI (E)=(F) possono RUOTARE l’una sull’altra senza STRISCIARE mantenendo la DISTANZA (a+b) fra i rispettivi CENTRI (O,Ω), ciascuno dei quali descrive una CIRCONFERENZA di raggio |OΩ|=(a+b) intorno all’ALTRO, un luogo di PUNTI chiamato CICLOIDE ELLITTICA.  
     
  Il CONTATTO Tangenziale (T) costituisce il CENTRO ISTANTANEO di ROTAZIONE, che si muove di moto ALTERNATO nell’Intervallo (b≤OT|≤a)∈(OΩ), producendo VIBRAZIONI in gran parte ELIMINABILI mediante due o più COPPIE ELLITTICHE in serie (fig.3), ugualmente sfasate sull’ALBERO di Asse (O).  
     
  Importante è l’ECCENTRICITA' δ=(1-b2/a2)<1, che consente di erogare grandi PORTATE di FLUIDO (Liquido, Gas), in uno dei due VERSI (AB),(BA), come MOTRICE oppure come OPERATRICE. Infatti nel caso dei LIQUIDI diventa POMPA IDRAULICA (aspirante e/o premente) oppure TURBINA IDRAULICA, trasformabili in COMPRESSORE oppure in TURBINA a GAS se il Fluido è GASSOSO, tenendo conto che questi COMPITI possono essere SVOLTI dalla stessa TURBO-POMPA mediante RUBINETTI e VALVOLE BY-PASS.  
     
  La TURBOPOMPA può avere varie APPLICAZIONI per Piccole e Medie POTENZE, a causa della SEMPLICITA’ ma anche perché non esistono MACCHINE di questo TIPO ad eccezione delle comuni POMPE cilindriche (δ=0), che però possono EROGARE soltanto il piccolo VOLUME racchiuso nelle CAVITA' DENTALI.  
  Peraltro l’accoppiamento COMPRESSORE→FORNO→TURBINA forma un MOTORE a GAS dove la POTENZA può essere OTTIMIZZATA in Tempi Reali (Istante per Istante) regolando la PORTATA che lo attraversa.  
     
     
  DESCRIZIONE (fig. 1,2,3)  
     
  Nella versione più semplice (fig.2) la MACCHINA è formata da 2 RUOTE dentate ELLITTICHE uguali (E)=(F), di SEMIDIAMETRI (a≥b>0) e ASSI (O,Ω)) situati alla DISTANZA |OΩ)=(a+b). Per il resto è simile alla comune POMPA Rotativa ad Ingranaggi Cilindrici, con la quale condivide l’INVOLUCRO (A,B), gli ASSI (O,Ω)) e altri ACCESSORI.  
     
  In effetti (fig.1) Utilizza un nuovo TEOREMA Geometrico secondo cui (fig.1) le ELLISSI (E,F) possono RUOTARE l’una sull’altra senza STRISCIARE mantenendo la DISTANZA (a+b) fra i CENTRI (O,Ω)), ciascuno dei quali descrive una CIRCONFERENZA di raggio (a+b) intorno all’altro: un luogo di PUNTI che abbiamo chiamato CICLOIDE ELLITTICA, mentre gli ESTREMI di (E)=(F) tracciano le due Circonferenze dell' INVOLUCRO esterno.  
     
  Sorge dunque l’Idea (fig.2) della TURBO-POMPA, formata dalle 2 ELLISSI (E)=(F) che RUOTANO intorno ai rispettivi Centri FISSI (O,Ω), mentre il CONTATTO Tangenziale (T) rappresenta il CENTRO istantaneo di ROTAZIONE che si muove di moto ALTERNATO nell’Intervallo (b≤|OT|≤a)∈(OΩ), con TANGENTE variamente inclinata sulla retta (O,Ω)).
Questo produce VIBRAZIONI, notevolmente riducibili tramite VOLANO e soprattutto con due o più COPPIE in SERIE (fig.3) calettate e ugualmente sfasate sullo stesso ALBERO (O).
 
     
  Importante è la grande ECCENTRICITA’ δ=(1-b2/a2)<1, che consente di erogare grandi PORTATE di FLUIDO (Liquido, Gas) in uno dei due VERSI opposti (A«B), come MOTRICE o come OPERATRICE.  Nel caso dei LIQUIDI diventa una POMPA IDRAULICA (aspirante e/o premente) oppure una TURBINA IDRAULICA, trasformabili in COMPRESSORE o in TURBINA a GAS se il Fluido è GASSOSO, tenendo conto che questi COMPITI sono svolti dalla stessa TURBOPOMPA mediante RUBINETTI e VALVOLE BY-PASS.   
     
  Peraltro l’accoppiamento COMPRESSORE-FORNO-TURBINA crea un MOTORE a Gas dove la POTENZA può essere OTTIMIZZATA in Tempi Reali (Istante per Istante) REGOLANDO la PORTATA. Si tratta di una MACCHINA Rotativa Cicloidale, MOTRICE oppure OPERATRICE, funzionante con qualsiasi VELOCITA’ n(giri/s), PORTATA Q(litri/s) e POTENZA P(kw), regolabili da Zero ai valori Massimi.  
     
   La TURBOPOMPA può avere Varie APPLICAZIONI, specialmente per Piccole e Medie POTENZE, a causa della SEMPLICITA’ ma anche perché (come ci risulta) NON esistono altre MACCHINE di questo TIPO ad eccezione delle comuni POMPE ad ingranaggi (d=0), che però possono EROGARE soltanto il piccolo VOLUME racchiuso nelle Cavità Dentali.  
     
  La TURBOPOMPA può avere Varie APPLICAZIONI, specialmente per Piccole e Medie POTENZE, a causa della SEMPLICITA’ ma anche perché (come ci risulta) NON esistono altre MACCHINE di questo TIPO ad eccezione delle comuni POMPE ad ingranaggi (d=0), che però possono EROGARE soltanto il piccolo VOLUME racchiuso nelle Cavità Dentali.  
     
   Fra l’altro la COPPIA Ellittica (E)=(F) può ruotare con qualsiasi VELOCITA’ n>0(giri/s), intorno agli Assi (O,Ω), ignorando il Numero di Giri Caratteristico nc20(giri/s) che generalmente impone alle attuali TURBINE valori molto ELEVATI, anche oltre i 600(giri/s), mentre (come abbiamo detto) i Parametri (n),(Q),(P) della TURBOPOMPA possono OTTIMIZZARSI in Tempi Reali (Istante per Istante), mediante Rubinetti e Valvole BY-PASS.  
     
   In particolare l’ECCENTRICITA’ δ=(1-b2/a2)<1 determina:  VOLUME V(litri/giro), PORTATA Q(m3/s) e POTENZA (kw), orientabili nei VERSI opposti (A,B) affinché la stessa MACCHINA diventi MOTRICE oppure OPERATRICE. L’unico inconveniente è la VIBRAZIONE prodotta dall’ASSE ISTANTANEO di ROTAZIONE (T,t), in moto ALTERNATO nell’Intervallo (b£|OT|£a) sul segmento |OW|=|OT|+|TW|=(a+b), che però può essere RIDOTTA dall’eventuale VOLANO ma soprattutto (con ottimi risultati) calettando sugli stessi ALBERI di Assi (O,W) due o più COPPIE ELLITTICHE in serie, ugualmente sfasate e separate da Guarnizioni trasversali.   
     
   In tal modo le VIBRAZIONI diminuiscono come accade negli attuali Motori Alternativi con due o più Cilindri in serie, dove i Pistoni agiscono tutti sullo stesso Albero. Un valido Esempio (fig.3) è quello di una TURBOPOMPA con due COPPIE ELLITTICHE in serie, calettate e sfasate a 90 gradi sull’Albero (O).
 
 
  Peraltro (ripetiamolo) qualsiasi DENTATURA assicura il contatto tangenziale (T) della Coppia Rotante, quindi conviene scegliere un PASSO DENTALE PICCOLO, quanto basta per ridurre al minimo il ritorno di FLUIDO in CONTROCORRENTE, ma abbastanza grande per evitare (durante il trascinamento) un possibile DISTACCO delle RUOTE, specialmente nei CONTATTI (T) più sfavorevoli, quando la TANGENTE (T,t) assume la MINIMA inclinazione rispetto alla retta (OW). Gli altri problemi, come la scelta dei materiali, Guarnizioni, Bronzine, Cuscinetti, Leghe Metalliche (Alluminio, Rame, Titanio, ecc.), Lubrificazione, ecc., sono (come abbiamo detto) gli stegssi delle attuali POMPE e TURBINE.  
     
     
  ESEMPIO  
  Per conoscere le possibili capacità della MACCHINA, funzionante con qualsiasi FLUIDO (Liquido, Gas, Miscuglio), consideriamo una piccola TURBOPOMPA con 2 COPPIE ROTANTI di Assi (O,Ω), avente all’incirca le dimensioni del DISEGNO (fig.3), assegnando a ciascuna delle 4 RUOTE le seguenti coordinate:   Semidiametri a=4cm, b=2cm, Eccentricità d=Ö(1-b2/a2)=0,866<1, lunghezza assiale l=2a=8cm, Velocità n=1200giri/primo=20giri/s, Pressione odel Fluido p=100N/cm2=10,2atm.  Con questi DATI possiamo calcolare i seguenti valori di Volume V(cm3/giro), Portata Q(litri/s) e Potenza P(kw), supponendo un Rendimento Volumetrico medio η=0,9 (del 90%):  
     
 

 
     
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RIVENDICAZIONI
 
  1) TURBOPOMPA definita in precedenza (Titolo, Descrizione e Disegni) di cui RIVENDICHIAMO tutte le APPLICAZIONI e le possibili VARIANTI, trattandosi di una NOVITA’ ASSOLUTA fondata su un inedito TEOREMA GEOMETRICO che abbiamo chiamato CICLOIDE ELLITTICA, in particolare RIVENDICHIAMO la sostituzione della COPPIA ELLITTICA con altri RUOTISMI comunque opportunamente OVALIZZATI.  
  2) TURBOPOMPA della precedente Rivendicazione caratterizzata (fig.2) da almeno una COPPIA di RUOTE DENTATE ELLITTICHE uguali (E=F) di Semiassi (a³b>0) posti alla distanza |OW|=(a+b), che possono RUOTARE l’una sull’altra, senza STRISCIARE, intorno ai rispettivi Centri-Fissi (O,W), conservando il Contatto Tangenziale (T,t) che rappresenta l’Asse Istantaneo di Rotazione, in moto rettilineo alternato sul segmento (OW).  
  3) TURBOPOMPA delle precedenti Rivendicazioni caratterizzata dal fatto (fig.2) che è sufficiente qualsiasi Dentatura, anche di piccolo Passo, quanto basta per assicurare il Contatto Tangenziale (T,t) durante il MOTO.  
  4) TURBOPOMPA delle precedenti Rivendicazioni caratterizzata dal fatto (fig.2) che l’Eccentricità d=Ö(1-b2/a2)<1 della Coppia (E,F) consente di convogliare grandi PORTATE Q(litri/s) in uno dei versi opposti (A«B), a differenza delle attuali Pompe ad Ingranaggi Cilindrici dove il VOLUME UTILE si riduce a quello delle Cavità Dentali.  
  5) TURBOPOMPA delle precedenti Rivendicazioni caratterizzata dal fatto che le VIBRAZIONI prodotte dall’Asse Istantaneo di Rotazione (T,t), in moto Rettilineo Alternato nell’Intervallo (b£|OT|£a), possono essere RIDOTTE tramite VOLANO, ma soprattutto Calettando sugli Alberi di Assi (O,W) due o più COPPIE ELLITTICHE in serie, SEPARATE da Guarnizioni ma ugualmente SFASATE sull’ALBERO Motore (O), come ACCADE anche nei MOTORI-ALTERNATIVI con due o più CILINDRI in serie dove i PISTONI agiscono sullo stesso ALBERO. Un esempio (fig.3) comprende due COPPIE ELLITTICHE in serie sfasate a 90 gradi sull’Albero di Asse (O).  
  6) TURBOPOMPA delle precedenti Rivendicazioni caratterizzata dal fatto che può essere dotata di appositi Rubinetti e Valvole BY-PASS, capaci di Invertire la PORTATA allo scopo di trasformarla in OPERATRICE (che esegue Lavoro) oppure in MOTRICE (che produce Lavoro), specialmente per Piccole e Medie POTENZE, tenendo conto (fig.2) che la TURBOPOMPA è formalmente simile alle comuni POMPE ad Ingranaggi-Cilindrici, con le quali condivide l’Involucro Esterno (A,B), i due Assi (O,W), le Bronzine, la Lubrificazione, e gli altri Accessori.  
  7) TURBOPOMPA delle precedenti Rivendicazioni caratterizzata dal fatto che opportuni AUTOMATISMI possono OTTIMIZZARE, anche in TEMPI-REALI (Istante per Istante), i più convenienti VALORI (secondo le Esigenze) della PORTATA, della VELOCITA’ e della POTENZA, ignorando i cosiddetti “Giri Caratteristici” che impongono alle attuali TURBINE velocità molto elevate, a volte anche oltre i 600 giri/sec.  
  8) TURBOPOMPA delle precedenti Rivendicazioni caratterizzata dal fatto che, orientando opportunamente il flusso della PORTATA (A«B), diventa POMPA Idraulica (Aspirante e/o Premente) oppure TURBINA Idraulica se il Fluido si trova allo Stato Liquido, che si trasformano in COMPRESSORE oppure in TURBINA a Gas quando il Fluido è Gassoso. In questi casi la stessa TURBOPOMPA diventa MOTRICE oppure OPERATRICE.  
  9) TURBOPOMPA delle precedenti Rivendicazioni caratterizzata dal fatto che (se il Fluido si trova allo Stato Gassoso, es. Aria) l’accoppiamento COMPRESSORE®FORNO®TURBINA forma un IMPIANTO MOTORE Semplice, che può essere di Piccole Dimensioni, particolarmente adatto per le Piccole e Medie POTENZE, dove (anche in questo caso) la PORTATA può essere OTTIMIZZATA (da Zero al valore Massimo) anche in TEMPI REALI (Istante per Istante).  
  10) TURBOPOMPA delle precedenti Rivendicazioni caratterizzata dal fatto (fig.2) che tutti i PROBLEMI Strutturali, riguardanti la scelta dei MATERIALI (metallici e non metallici), il Contenitore (A,B), le Guarnizioni, i Cuscinetti a Sfera, le Bronzine, i Lubrificanti e altri Accessori, si possono RISOLVERE come nelle attuali POMPE e TURBINE. In particolare conviene scegliere Ruote Dentate Ellittiche in LEGA (di Rame, Alluminio, Titanio, ecc.), eventualmente in RESINA SINTETICA ad Alta Resistenza, con Dentatura di piccole dimensioni, inoltre è preferibile un Contenitore di Acciaio-Inox, Guarnizioni di Bronzo, o Grafite, o altri Materiali possibilmente Autolubrificanti.  
     
     
     
 

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  Seguono le fig.1,2,3  
     
     
 

 
     
     
     
     
     
   

MURONE TERMODINAMICA


 

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