ITVR990042A1 - Impianto di termocompressione per essiccatoi sottovuoto - Google Patents

Description

Domanda di breveto per Invenzione Industriale avente per titolo:

IMPIANTO DI TERMOCOMPRESSIONE PER ESSICCATOI SOTTOVUOTO

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione ha per oggeto un impianto di termocompressione, particolarmente per essiccatoi sottovuoto, nonché un essiccatoio incorporante il suddeto impianto.

Stato della tecnica

Un impianto di termocompressione è un impianto per il trattamento dei vapori provenienti da particolari prodoti da essiccare, del tipo pelli industriali o prodoti similari che devono essere trattati a temperature inferiori a quella di evaporazione a pressione atmosferica.

Sono noti essiccatoi sotovuoto del tipo a recupero termico, ad es. descriti nella domanda di breveto italiana No. VI96A000114 comprendente tutte le carateristiche sulle quali è basato il preambolo della rivendicazione 1.

In tale essiccatoio è previsto almeno un piano di lavoro riscaldato, ricoperto ermeticamente ed amovibilmente da un coperchio per definire una camera di essiccazione dei prodoti. Il vapore generato dai prodot passa attraverso un circuito comprendente dei mezzi di compressione che comprimono e surriscaldano il vapore stesso e lo portano ad una temperatura superiore a quella del fluido di riscaldamento dei piani di lavoro nella situazione a regime. Nel circuito è inserito un condensatore che utilizza, come mezzo refrigerante, il fluido di riscaldamento circolante nel primo circuito di riscaldamento dei piani di lavoro. L'impianto del tipo sopra accennato presenta il vantaggio di una notevole semplificazione costruttiva e di un buon bilancio energetico. Uno dei problemi che si presentano in tale impianto è che il suo funzionamento ottimale si ottiene quando si lavora con temperature del piano di lavoro molto basse. Tuttavia, in certe situazioni particolari, per esempio per la lavorazione di alcuni tipi di pelli, vengono utilizzati alcuni componenti chimici che devono reagire chimicamente fissandosi alle fibre della pelle e stabilizzarsi a temperature più elevate.

In questo caso, nel'impianto del tipo sopra descritto è necessario aumentare di molto il rapporto di compressione del compressore inserito nel circuito del vapore, per garantire temperature del vapore compresso discretamente superiori a quelle del fluido circolante nel condensatore. Tuttavia l'aumento del rapporto di compressione non segue una legge direttamente proporzionale all'aumento della temperatura del piano di lavoro, ma l'andamento della curva tende ad essere sempre più ripida man mano che aumenta la temperatura. Ciò deriva dalle caratteristiche stesse de) diagramma del vapore saturo secco definite dal diagramma entalpico di Moilier quando si lavora in condizioni di pressione inferiori alla pressione atmosferica. L'aumento di rapporto di compressione ne) circuito del vapore comporta un aumento considerevole dell'energia elettrica assorbita dal'azionamento del compressore.

In tutti casi in cui è necessario raggiungere alte temperature di lavoro dei piani sottovuoto degli impianti di termocompressione per essiccatoi sottovuoto, si pone dunque il problema di realizzare un impianto di termocompressione a recupero termico che mantenga un corretto bilancio energetico anche in tali condizioni di temperatura.

Presentazione dell'invenzione

Scopo principale del presente trovato è quello di realizzare un impianto di termocompressione per essiccatoi sottovuoto che possa essere utilizzato nel ciclo di essiccazione di una più ampia tipologia di pellame per la quale devono essere utilizzate temperature che possono variare in un intervallo più ampio.

Un altro scopo importante del trovato è quello di realizzare impianto di termocompressione per essiccatoi sottovuoto che mantenga una elevata affidabilità del sistema in presenza di condizioni di lavoro più svariate.

Questi, ed altri scopi che risulteranno più chiaramente nel seguito, vengono raggiunti da Impianto di termocompressione per essiccatoi sottovuoto di pelli industriali e prodotti similari, comprendente una o più camere di essiccazione formata ognuna da un piano di lavoro riscaldato sul quale vengono deposti i prodotti da essiccare e da un coperchio ermetico atto a richiudere superiormente detto piano, ogni piano essendo riscaldato mediante un fluido di riscaldamento circolante in un primo circuito chiuso ed ogni camera di essiccazione essendo collegata ad un secondo circuito aperto per l'aspirazione e la condensazione del vapore generato dai prodotti, mezzi di compressione inseriti in detto secondo circuito aperto per comprimere e riscaldare il vapore ad una temperatura superiore a quella del fluido di riscaldamento dei piani di lavoro a regime, un circuito di raffreddamento primario comprendente almeno un primo condensatore avente come fluido refrigerante il fluido di riscaldamento dei piani di lavoro, caratterizzato dal fatto di prevedere circuito di raffreddamento secondario collegabile selettivamente a detto primo circuito chiuso mediante mezzi valvolari comandati al raggiungimento di un determinato valore della temperatura del fluido di riscaldamento in detto primo circuito.

L'impianto del tipo sopra accennato presenta il considerevole vantaggio di una maggiore versatilità d'uso, permettendo di trattare un'ampia tipologia di pellami. Tale impianto può lavorare ottimamente anche a temperature dei piani di lavoro generalmente superiori a 50 °C.

Breve descrizione dei disegni

Il trovato sarà ora descritto in maggior dettaglio con riferimento ad alcune forme di realizzazione, preferite ma non esclusive, di un impianto dì termocompressione per essiccatoi sottovuoto secondo il trovato, illustrati a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle allegate figure, nelle quali

la Figura 1 illustra una prima forma di realizzazione dell'impianto secondo il trovato;

la Figura 2 illustra una seconda forma di realizzazione deirimpianto secondo il trovato;

la Figura 3 illustra una terza forma di realizzazione dell'impianto secondo il trovato;

la Figura 4 illustra una quarta forma di realizzazione dell'impianto secondo il trovato;

Descrizione di forme di realizzazione preferite.

Con particolare riferimento al sistema di essiccazione illustrato nella figura 1 , viene descritto un essiccatoio sottovuoto per pelli industriali e prodotti similari, indicato globalmente con il numero di riferimento 1 , il quale è costituito da una pluralità di piani di lavoro 2 di tipo in sé noto, dei quali è stato rappresentato per semplicità uno solo, aventi ognuno una superficie inferiore scaldante sulla quale vengono deposte le pelli o i prodotti da essiccare che, per ragioni di delicatezza, devono essere trattate a temperature inferiori a quella necessaria per l'evaporazione a pressione atmosferica.

Il pianale 2 è richiuso superiormente da un coperchio 3 amovibile avente guarnizioni periferiche per definire con il piano sottostante una camera di essiccazione 4 ermeticamente sigillata.

All'interno di ogni pianale 2 è disposta una serpentina 5 percorsa da un fluido riscaldante, normalmente del tipo acqua con opportuni additivi, che circola in un primo circuito di tipo chiuso avente una linea di andata 6 ed una linea di ritorno 7 e che cede il suo calore ai prodotti da essiccare. La temperatura del fluido di riscaldamento è portata ad una temperatura di regime compresa, ad esempio tra 30 e 80 °C a seconda dei prodotti da essiccare.

Liberato con il calore dalle pelli o dai prodotti di essiccazione, il vapore si accumula nella camera 4. I collettori laterali 8 e 9 sono collegati, mediante rispettive tubazioni 10 e 11, munite di valvole di intercettazione 12 e 13, ad un secondo circuito aperto a linea unica 14 verso la cui estremità aperta 15 è posta una pompa a vuoto 16 per l'estrazione dei vapori. In questo sistema la pompa a vuoto 16 ha la sola funzione di estrarre i gas incondensabili, e pertanto le sue dimensioni e la sua portata sono molto ridotte.

Preferibilmente, tra le tubazioni 10 e 11, nella linea 14 è inserito un separatore di corpi solidi 17 che permette di estrarre detriti solidi da) vapore attraverso lo scarico 18.

il circuito aperto del vapore 14 comprende anche mezzi di compressione 19, quali una soffiante o un compressore, aventi una portata notevolmente superiore a quella della pompa a vuoto 16 e posta a monte di quest'ultima. La soffiante 19 è provvista di una valvola di by-pass di sicurezza 20 per evitare sovraccarichi al suo motore elettrico di trascinamento.

Un condensatore 21 è posto a valle della soffiante 19 e prima della pompa a vuoto 16, ed è dotato di un separatore di liquidi e di un dispositivo di scarico 22 di tipo in sé noto. Il condensatore presenta al suo interno una serpentina di raffreddamento 23 che utilizza come mezzo refrigerante il fluido di riscaldamento dei piani di lavoro 2 circolante nel primo circuito chiuso 6, 7.

Il vapore liberato dai prodotti per mezzo del riscaldamento nella camera di essiccazione 4 viene compresso dalla soffiante 19 fino a raggiungere una pressione differenziale compresa ad esempio tra 100 e 300 mbar, a seconda della potenza applicata.

Per effetto della compressione, il vapore viene surriscaldato riducendo il suo volume specifico e raggiungendo una temperatura di equilibrio maggiore di quella del liquido di riscaldamento del circuito chiuso dei piani di lavoro e cioè della temperatura di evaporazione nella camera di essiccazione 4. Tale differenza di temperatura potrà ad esempio essere generalmente compresa fra 10 e 40°C. In questo modo, la maggior parte dell'energia meccanica che viene applicata alla soffiante viene recuperata e ceduta al fluido di riscaldamento dei pianali. Per mantenere la temperatura del vapore allo scarico della soffiante entro limiti compatibili con il circuito, viene effettuata una (imitazione della temperatura stessa mediante una sonda termostatica 24.

Il vapore compresso e surriscaldato viene convogliato nel condensatore 21 in cui cede il calore di condensazione e di dessurriscaldamento all'acqua del primo circuito di riscaldamento 6, 7. Il vapore condensato viene poi scaricato attraverso il dispositivo 22 in un bacino di raccolta 25 .

L'acqua del circuito 6, 7 viene mantenuta in circolazione mediante la pompa 26. Il circuito è munito anche di un vaso di espansione 27 e di uno scambiatore di calore ausiliario 28 che ha la funzione di riscaldare il fluido e di controllare la temperatura di processo. Esso viene

dopo la fase di innesco del processo.

Questo sistema appena descrìtto conforme a quello oggetto della domanda di brevetto italiana VI96A000114 ha il suo funzionamento ottimale quando la temperatura di lavoro delle camere di essiccazione 4 non è superiore a circa 50 °C.

L'impianto di termocompressione secondo il trovato consente di operare anche quando nel sistema è necessario essiccare prodotti per i quali la temperatura deve superare 50 °C circa. Per ottenere questo risultato, si munisce il sistema conforme al trovato di mezzi valvolari che vengono comandati al raggiungimento di un determinato valore della temperatura del fluido di riscaldamento nel primo circuito per collegare selettivamente ad esso un circuito di raffreddamento secondario.

II circuito primario di riscaldamento è cosi munito di una valvola di by-pass 29 che collega tra di loro la linea di andata 6 e quella di ritorno 7 del liquido di riscaldamento e atta ad escludere dal circuito il tratto di passaggio attraverso il condensatore 21. Sulla linea di andata 6 del circuito di riscaldamento è inserita una valvola a tre vie 30 mentre sulla linea di ritorno 7 è inserita una valvola a tre vie 31. Le tre valvole 29, 30 e 31 sono azionate da mezzi di attuazione controllati dalla sonda termostatica 32 che rileva il raggiungimento delia temperatura prefissata. Quando la valvola di by-pass 29 viene chiusa, vengono aperte contemporaneamente le valvole 30 e 31 facendo circolare il liquido di riscaldamento, passante attraverso il condensatore 21, attraverso un dispositivo di raffreddamento ausiliario, non illustrato nella figura 1. L'acqua di raffreddamento esce dal circuito secondo la direzione O, viene quindi raffreddato e poi rientra nel circuito secondo la direzione I.

In questo modo si mette il condensatore 21 in grado di lavorare ad una temperatura inferiore alla temperatura del fluido primario circolante nell'impianto, senza necessità d'inserirvi anche una macchina frigorifera per raffreddare il fluido. Una comune torre di raffreddamento a vapore attivo è sufficiente e permette di raggiungere l'obiettivo anche in paesi dal clima molto caldo.

In questa modalità di funzionamento si rinuncia in parte al recupero termico del calore di condensazione e di surriscaldamento generato dalla soffiante 19, però in cambio viene abbassata di molto la pressione a valle della soffiante 19 grazie alla condensazione che avviene ora a bassa temperatura. Si ottiene un condensatore sovradimensionato per effetto dell'aumento del salto termico tra temperatura del vapore e quella dell’acqua di condensazione. In tal modo sarà sufficiente garantire un minimo incremento di pressione tra la zona a monte e la zona a valle della soffiante per garantire un'alta produttività dell'impianto. L'energia elettrica assorbita sarà così pari o inferiore alle condizioni di lavoro a bassa temperatura con totale recupero termico a scapito dell'energia termica, che sarà interamente dissipata come in un impianto tradizionale.

La figura 2 illustra un impianto di termocompressione a recupero termico per essiccatoi sottovuoto secondo una ulteriore forma di realizzazione conforme al presente trovato. In questa figura gli elementi che compongono l'impianto corrispondenti a quelle dell'impianto già descritto nella figura 1 sono indicati con gli stessi numeri di riferimento.

Questo impianto si differenzia dal'impianto illustrato nella figura 1 per il fatto che sul secondo circuito aperto a linea unica 14 è inserito, a valle del condensatore 21, un secondo condensatore 21' che viene azionato con un circuito di controllo comandato dalla sonda termostatica 32. Questo circuito, ai momento opportuno aziona la valvola di controllo 33 del liquido di raffreddamento permettendone cosi la circolazione nel condensatore 21' attraverso il condotto d'ingresso 34 e quello d'uscita 35. In tal modo si aggiunge uno stadio di raffreddamento del liquido circolante nel circuito 14 qualora fosse necessario un'addizionale raffreddamento de! vapore.

Anche in questa seconda forma di realizzazione, conforme al trovato, si ottiene il medesimo vantaggio menzionato per la forma di realizzazione dell’impianto di termocompressione della figura 1 , rinunciando al recupero del calore di condensazione, ma recuperando completamente il calore di surriscaldamento generato dai mezzi di compressione.

La figura 3 illustra una terza variante deirimpianto di termocompressione a recupero termico per essiccatoi sottovuoto conforme al trovato. In questa figura gli elementi che compongono rimpianto corrispondenti a quelli dell'impianto già descritto nella figura 1 sono identificati con gli stessi numeri di riferimento.

Questo impianto differisce dalla forma di realizzazione descritta nel nelle figure 1 e 2 solo per il fatto che nel secondo circuito aperto a linea unica de) vapore viene inserito, oltre al condensatore 21, un secondo condensatore 21" disposto in parallelo al condensatore 21 nel circuito 14. Anche in questa terza forma di realizzazione, una sonda termostatica 32 controlla la valvola di azionamento 33 del circuito di raffreddamento de condensatore 21" in modo tale che questo secondo condensatore svolga la sua funzione di raffreddamento solo nella fase in cui la temperatura di operazione del circuito primario 6 e 7 supera la soglia di temperatura prefissata, per esempio 50 °C.

Anche con questa terza forma di realizzazione si ottiene il medesimo vantaggio in relazione al bilancio energetico già menzionato per le due forme di realizzazione descrìtte precedentemente nelle figure 1 e 2 rinunciando al recupero del calore di condensazione, ma recuperando completamente il calore di surriscaldamento generato dai mezzi di compressione.

La figura 4 illustra una quarta variante deirimpianto di termocompressione conforme al trovato. Anche in questa figura gli elementi che compongono l'impianto corrispondenti a quelli deirimpianto già descritto nella figura 1 sono identificati con gli stessi numeri di riferimento.

Questo impianto differisce dalla forma di realizzazione descritta nelle figure 1 a 3 per il fatto che le valvole 29, 30 e 31 sono soppresse e i due circuiti primario chiuso e secondario aperto rimangono separati l'uno dall'altro nelle varie condizioni di funzionamento, il liquido di raffreddamento del liquido di condensazione, passa attraverso il condensatore 21 e viene mandato successivamente ad un dispositivo di raffreddamento ausiliario, non illustrato nella figura 4, attraverso il condotto di uscita in direzione della freccia O, viene raffreddato e rientra nel condensatore 21 secondo in direzione della freccia I. Il raffreddamento può essere effettuato da una comune torre di raffreddamento o sistema equivalente.

In questa modalità di funzionamento si rinuncia completamente al recupero termico del calore di condensazione e di surriscaldamento generato dalla soffiante 19, per il riscaldamento del liquido del circuito primario chiuso. Il recupero del calore può comunque avvenire all'interno del raffreddatore ausiliario in modo in sé noto.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto di termocompressione per essiccatoi sottovuoto di pelli industriali e prodotti similari, comprendente una o più camere di essiccazione (4) formata ognuna da un piano di lavoro (2) sul quale vengono deposti i prodotti da essiccare e da un coperchio ermetico (3) atto a richiudere superiormente detto piano, ogni piano (2) essendo riscaldato mediante un fluido di riscaldamento circolante in un primo circuito chiuso (6, 7), ogni camera di essiccazione (4) essendo collegata ad un secondo circuito aperto (14) per l'aspirazione e la condensazione del vapore generato dai prodotti, lungo detto secondo circuito aperto (14) essendo previsti mezzi di compressione (19) atti a comprimere e surriscaldare il vapore prelevato dai pianali ed almeno un primo condensatore (21) posto a valle di detti mezzi di compressione (19), caratterizzato dal fatto di prevedere un circuito ausiliario indipendente da detto primo circuito chiuso (6, 7) per la circolazione del liquido refrigerante di detto almeno un primo condensatore (21).
2. 2. Impianto di termocompressione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il fluido refrigerante circolante in detto circuito ausiliario costituisce il fluido di riscaldamento dei piani di lavoro (2).
3. 3. Impianto di termocompressione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto circuito ausiliario è collegabile selettivamente a detto primo circuito chiuso (6, 7) mediante opportuni mezzi di collegamento circuitali.
4. 4. Impianto di termocompressione secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento sono di tipo valvolare (30, 31, 33) e sono azionabili a comando al raggiungimento di un determinato valore della temperatura (Ta) del fluido di riscaldamento dei pianali in detto primo circuito (6, 7) chiuso.
5. 5. Impianto di termocompressione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto circuito ausiliario è associato ad una sorgente di raffreddamento esterna senza alcun recupero di calore.
6. 6. Impianto di termocompressione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto circuito ausiliario è associato ad un impianto di recupero termico esterno.
7. 7. Impianto di termocompressione secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto circuito ausiliario comprende un secondo condensatore (21 ') disposto a valle del primo (21) quando detto secondo circuito aperto (14) è collegato al circuito ausiliario mediante detti mezzi di collegamento valvolari.
8. 8. Impianto di termocompressione secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto circuito di raffreddamento ausiliario comprende un secondo condensatore (21") disposto in parallelo rispetto al primo (21) quando detto circuito di raffreddamento primario (14) e collegato a detto circuito ausiliario mediante detti mezzi di collegamento valvolari.
9. 9. Impianto di termocompressione secondo le rivendicazioni 7 o 8, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento valvolari sono azionati da opportuni mezzi di controllo (32) al raggiungimento di una temperatura (T a) di almeno circa 50 °C in detti piani di lavoro.
10. 10. Impianto di termocompressione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di compressione comprendono almeno un compressore (19) posto a monte di detto almeno un condensatore (21) per surriscaldare il vapore ad una temperatura superiore a quella del fluido di riscaldamento dei piani di lavoro (2).
11. 11. Impianto di termocompressione secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto secondo circuito aperto (14) presenta, a valle di detti mezzi di compressione (19), mezzi di aspirazione costituiti da almeno una pompa a vuoto (16) di portata relativamente bassa posta a valle di detto di detto almeno un condensatore.
12. 12. Impianto di termocompressione secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che la pressione differenziale del vapore a monte ed a valle di detti mezzi di compressione (19) è mantenuto ad un valore generalmente compreso tra 50 e 300 bar.