CH680224A5

CH680224A5 - Air drying chamber for skins and hides - contg. an automatically controlled air conditioning system comprising a heat pump and two heat exchangers

Info

Publication number: CH680224A5
Application number: CH411790A
Authority: CH
Inventors: Inventore Ha Rinunciato Ad E L
Original assignee: Multiprojects Establishment
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1992-07-15

Abstract

Device consists of a chamber through which skins or hides of leather are fed via an overhead conveyor. Grills are provided above and below this chamber which are connected to ducting which circulates the air from and to an air conditioning unit that controls the temp. and humidity of the air. In the air conditioning unit is a heat pump, at least two heat exchangers in series with the pump which are designed to heat or cool the air flow and two air circulating blowers (33,34). Sensors are provided to check the temp. and humidity of the air and sends these signals to a control unit which responds to them to regulate the air flow in order to optimise the function of the heat pump and also of the drying and conditioning of the skins passing through the chamber that are subjected to this air flow. USE - As an air conditioning unit for the drying of skins and leather hides contained in an air drying chamber.

Description

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CH 680 224 A5 CH 680 224 A5

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Descrizione Description

La presente invenzione si riferisce ad una macchina per l'essicazione del cuoio e delle pelli in genere. The present invention relates to a machine for drying leather and hides in general.

L'invenzione concerne anche un metodo di es-sicazione attuabile con la macchina suddetta. The invention also concerns a method of drying which can be carried out with the aforementioned machine.

Nell'industria conciaria del cuoio l'operazione di essicazione e commerciale del prodotto, avviene notoriamente mediante un procedimento molto accurato, atto ad evitare dannegiamenti irreversibili, prevalentemente derivanti da un'essicazione troppo rapida, la quale, a causa del notevole spessore della pelle, produrrebbe soltanto una violenta e superficiale asportazione di acqua che, anziché favorire la successiva espulsione dell'acqua compresa negli strati interni, la interdirebbe. In the leather tanning industry, the drying and commercial operation of the product is known to take place through a very careful process, aimed at avoiding irreversible damage, mainly deriving from too rapid drying, which, due to the considerable thickness of the leather, it would only produce a violent and superficial removal of water which, instead of favoring the subsequent expulsion of the water included in the internal layers, would prohibit it.

Attualmente, nell'intento di evitare il rischio della rapida essicazione, si ha cura soltanto che durante il procedimento di essicazione la temperatura del cuoio non superi un determinato valore, verosimilmente intorno ai 35°C, ma ciò comporta pur sempre tempi di essicazione relativamente lunghi, anche se inferiori a quelli necessari con i procedimenti, di tipo naturale, usati fino a qualche anno fa, i quali consistevano semplicemente nell'esporre le pelli all'aria in appositi ambienti. Il procedimento maggiormente usato attualmente consiste infatti nell'immettere aria riscaldata nei locali ove le pelli vengono appese singolarmente ad appositi ganci di sostegno; i tempi tecnici necessari per completare l'operazione di essicazione sono in questo caso pari a circa 6 giorni e l'impegno energetico è di circa 1 Kwh per ogni litro di acqua evaporata. Currently, in order to avoid the risk of rapid drying, care is taken only that during the drying process the temperature of the leather does not exceed a certain value, probably around 35 ° C, but this still involves relatively long drying times , even if lower than those necessary with the procedures, of a natural type, used until a few years ago, which simply consisted in exposing the hides to the air in special environments. The most commonly used method currently consists in introducing heated air into the rooms where the hides are hung individually on special support hooks; the technical times necessary to complete the drying operation are in this case equal to about 6 days and the energy commitment is about 1 Kwh for each liter of evaporated water.

Scopo della presente invenzione è proporre una macchina per l'essicazione del cuoio e delle pelli in genere che consenta di ridurre drasticamente il tempo di essicazione e il consumo energetico medio, rispetto ai valori mezionati in precedenza, pur assicurando nel contempo la correttezza dell'operazione. The object of the present invention is to propose a machine for drying leather and hides in general which allows to drastically reduce the drying time and the average energy consumption, compared to the values mentioned above, while at the same time ensuring the correctness of the operation .

Tale scopo viene ottenuto mediante una macchina per l'essicazione del cuoio e delle pelli in genere comprendente almeno una camera in cui il cuoio o le pelli vengono alloggiate e lambite da un flusso d'aria uniforme, mezzi per la regolazione della velocità, della temperatura e del tenore di umidità del flusso d'aria, detti mezzi comprendendo almeno una pompa di calore e almeno due scambiatori di calore posti in serie a detta pompa di calore, sensori per la rilevazione della temperatura e della umidità relativa di detto flusso d'aria, almeno un'unità di controllo che, in funzione dei segnali provenienti da detti sensori, regola la portata del fluido circolante in detti scambiatori di calore in modo da realizzare, durante il ciclo di essicazione, una prestabilita legge di variazione della temperatura e della umidità relativa di detto flusso d'aria. This object is achieved by means of a machine for drying leather and hides in general comprising at least one chamber in which the leather or hides are housed and lapped by a uniform air flow, means for regulating speed, temperature and the humidity content of the air flow, said means comprising at least one heat pump and at least two heat exchangers placed in series with said heat pump, sensors for detecting the temperature and relative humidity of said air flow , at least a control unit which, according to the signals coming from said sensors, regulates the flow rate of the fluid circulating in said heat exchangers so as to achieve, during the drying cycle, a predetermined law of variation of temperature and humidity relative to said air flow.

Per meglio comprendere le caratteristiche e i vantaggi della macchina della presente invenzione ne verrà ora data, a titolo di esempio, una descrizione più dettagliata con riferimento alle tavole di disegno allegate in cui: To better understand the characteristics and advantages of the machine of the present invention, a more detailed description will now be given by way of example with reference to the attached drawings wherein:

- la fig. 1 è una vista prospettica di una macchina secondo l'invenzione; - fig. 1 is a perspective view of a machine according to the invention;

- fig. 2 è una rappresentazione schematica dei componenti fondamentali della macchina di fig. 1 e di altri componenti esterni a detta macchina; - fig. 2 is a schematic representation of the fundamental components of the machine of fig. 1 and other components external to said machine;

- la fig. 3 è una vista in dettaglio di un componente della macchina di fig. 1 ; - fig. 3 is a detailed view of a component of the machine of fig. 1;

- la fig. 4 è una vista in sezione del componente di fig. 3 operata secondo il piano di traccia B-B. - fig. 4 is a section view of the component of fig. 3 operated according to the track plan B-B.

Con riferimento alla fig. 1 viene indicata genericamente con 10 una macchina secondo l'invenzione in una sua configurazione strutturale, illustrata in parziale sezione; come possiamo vedere la struttura racchiude una camera 11 in cui vengono alloggiate le pelli; non illustrate in figura, appese a ganci di sostegno 12 solidali a barre 13 traslabili lungo detta camera per mezzo delle catene di trascinamento 14 e 15, azionate dal motore elettrico 16. With reference to fig. 1 generally indicates with 10 a machine according to the invention in a structural configuration, illustrated in partial section; as we can see the structure encloses a chamber 11 in which the hides are housed; not shown in the figure, hung on support hooks 12 integral with bars 13 which can be moved along said chamber by means of the drive chains 14 and 15, activated by the electric motor 16.

Superiormente alla camera 11 si notano dei vani a sezione triangolare 17, separati da detta camera 11 mediante pannelli forati 18; analoghi vani 19 sono disposti inferiormente alla camera 11 e sono da questa separati mediante ulteriori pannelli forati 20. I vani 17 e 19 sono in comunicazione rispettivamente con i colletori 21 e 22 per mezzo di aperture, 23, praticate lungo le superfici minori di detti vani. Per quanto riguarda i vani disposti inferiormente 20, si osserva in figura la presenza di valvole a saracinesca 24, azionabili per impedire o meno il passagio dell'aria dal collettore 22 ai singoli vani 19. Above the chamber 11 there are triangular section compartments 17, separated from the chamber 11 by means of perforated panels 18; similar compartments 19 are arranged below the chamber 11 and are separated from it by further perforated panels 20. The compartments 17 and 19 are in communication with the collectors 21 and 22 respectively by means of openings, 23, made along the minor surfaces of said compartments . As regards the compartments arranged at the bottom 20, the presence of gate valves 24 can be observed in the figure, which can be activated to prevent the passage of air from the manifold 22 to the individual compartments 19.

La configurazione strutturale fra qui descritta permette di uniformare il flusso dell'aria in tutte le sezioni della camera 11 ; basti infatti considerare che l'aria, affluente al collettore 22 del condotto verticale 25 tenderebbe ovviamente ad immettersi in maggiore quantità nei vani 19 disposti più vicini a detto condotto 25; si impone quindi una diversa parzializzazione delle aperture di comunicazione del collettore con i vani stessi, tramite appunto le valvole 24. The structural configuration described herein allows uniforming the air flow in all sections of the chamber 11; in fact, it is sufficient to consider that the air, which flows into the manifold 22 of the vertical duct 25 would obviously tend to flow in greater quantities into the compartments 19 arranged closer to said duct 25; a different partitioning of the collector communication openings with the compartments themselves is therefore required, by means of the valves 24.

Per uniformare poi il flusso d'aria per tutta la larghezza della camera sono impiegati i pannelli 20 e 18, secondo una soluzione peraltro già di sè nota. Viene infine indicato con 26 in fig. 1 il gruppo di condizionamento dell'aria circolante nella macchina; tale gruppo è illustrato in dettaglio nelle figg. 3 e 4. To uniform the flow of air along the entire width of the chamber, panels 20 and 18 are used, according to a solution which is already known per se. Finally, it is indicated with 26 in fig. 1 the air conditioning unit circulating in the machine; this group is illustrated in detail in figs. 3 and 4.

In fig. 3 è illustrata, in vista dall'alto, la configurazione interna del gruppo di condizionamento 26; esso comprendo un primo scambiatore di calore 27 in cui il fluido circolante è acqua proveniente da una vasca di raccolta esterna, 28, indicata schematicamente in fig. 2; il gruppo 26 comprende inoltre una pompa di calore, le cui due sezioni, rispettivamente di espansione e di condenzazione del freon in essa circolante, sono indicate con 29 e 30; è infine indicato con 31 un secondo scambiatore di calore i cui il fluido circolante è ancora acqua, proveniente però da una caldaia 32, anch'essa indicata schematicamente in fig. 2. In fig. 3 is a top view of the internal configuration of the conditioning unit 26; it comprises a first heat exchanger 27 in which the circulating fluid is water coming from an external collection tank, 28, shown schematically in fig. 2; the group 26 further comprises a heat pump, the two sections of which, respectively, for expansion and condensation of the freon circulating in it, are indicated by 29 and 30; finally, 31 indicates a second heat exchanger whose circulating fluid is still water, however coming from a boiler 32, also shown schematically in fig. 2.

Vediamo altresì, indicato con 33 in fig. 3 un ventilatore alloggiato internamente al gruppo di condizionamento 26; detto ventilatore, unitamente ad un secondo ventilatore, 34, non illustrato in fig. 3 ma indicato in fig. 2, dà luogo alla circolazione del flusso d'aria attraverso le varie sezioni del gruppo 26 e attraverso la camera 11 precedentemente descritta. We also see, indicated with 33 in fig. 3 a fan housed inside the conditioning unit 26; said fan, together with a second fan, 34, not shown in fig. 3 but indicated in fig. 2, gives rise to the circulation of the air flow through the various sections of the group 26 and through the chamber 11 previously described.

In fig. 4, che rappresenta una sezione verticale In fig. 4, which represents a vertical section

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del gruppo di condizionamento 26, operato secondo il piano di traccia B-B di fig. 3, si vedono illustrati gli stessi elementi, 27, 29, 30, 31 e 33 illustrati in fig. 3. of the conditioning unit 26, operated according to the trace plane B-B of fig. 3, the same elements are shown illustrated, 27, 29, 30, 31 and 33 illustrated in fig. 3.

Il funzionamento della macchina sopra descritta è illustrabile facendo riferimento allo schema di fig. 2, ove oltre agli elementi sopra citati sono rappresentati anche un elaboratore di processo 35, una serie di rilevatori 36, 37, 38, 39 e 40 della temperatura e della umidità relativa del flusso d'aria circolante in direzione F, due pompe 41 e 42 per la circolazione dei fluidi impiegati rispettivamente negli scambiatori 27 e 31, e indine la pompa di circolazione 43 del freon utilizzato nelle due sezioni scambiatrici 29 e 30, costituente la pompa di calore di cui in precedenza. The operation of the machine described above can be illustrated by referring to the diagram in fig. 2, where in addition to the elements mentioned above, a process processor 35, a series of detectors 36, 37, 38, 39 and 40 of the temperature and relative humidity of the air flow circulating in direction F, two pumps 41 and 42 for the circulation of the fluids used respectively in the exchangers 27 and 31, and finally the circulation pump 43 of the freon used in the two exchanger sections 29 and 30, constituting the heat pump mentioned above.

Una volta caricate le pelli all'interno della macchina, nella camera 11, viene abilitato il funzionamento dell'elaboratore di processo 35 nel quale è stata precedentemente memorizzata una prestabilita legge di variazione durante il ciclo di essicazione della temperatura e della umidità relativa dell'aria in ingresso nella camera 11. Once the hides are loaded inside the machine, in the chamber 11, the operation of the process computer 35 is enabled in which a predetermined law of variation has been previously memorized during the drying cycle of the temperature and relative humidity of the air on entering room 11.

L'elaboratore di processo controlla il corretto svolgimento della legge di variazione suddetta mediante lettura continua dei segnali provenienti dal sensore 40 e interviene, ai fini della regolazione, semplicemente variando la portata dei fluidi circolanti nei due scambiatori 27 e 31 ; il primo di essi ha la funzione di raffreddare il flusso di aria ed è di ausilio quindi alla prima sezione 29 delia pompa di calore ove appunto avviene nuovamente il raffreddamento dell'aria grazie all'espansione del freon circolante in detta pompa di calore. L'utilità dello scambiatore 27 cresce col progredire del ciclo di essicazione; infatti inizialmente, quando la temperatura dell'aria che deve lambire le pelli non può essere molto superiore alla temperatura ambiente a cui si trovano le pelli non si ha necessità di preraffreddare l'aria in uscita dai vani 17, già di per se bassa; mentre man mano che il ciclo avanza e la temperatura dell'aria in ingresso aumenta fino a valori di circa 70-80°C, la funzione dello scambiatore 27 diventa sempre più importante per produrre un primo raffreddamento e una prima riduzione del tenore di umidità del flusso di aria satura in uscita dalla camera di alloggiamento pelli. The process computer controls the correct execution of the aforementioned variation law by continuously reading the signals coming from the sensor 40 and intervenes, for the purposes of regulation, simply by varying the flow rate of the fluids circulating in the two exchangers 27 and 31; the first of these has the function of cooling the flow of air and is therefore an aid to the first section 29 of the heat pump where air cooling takes place again thanks to the expansion of the freon circulating in said heat pump. The usefulness of the exchanger 27 grows as the drying cycle progresses; in fact initially, when the temperature of the air which must touch the hides cannot be much higher than the ambient temperature at which the hides are located, there is no need to pre-cool the air leaving the compartments 17, which is already low in itself; while as the cycle progresses and the temperature of the incoming air increases up to values of about 70-80 ° C, the function of the exchanger 27 becomes more and more important to produce a first cooling and a first reduction of the humidity content of the saturated air flow out of the leather housing chamber.

Viceversa lo scambiatore finale 31 esplica la sua uitilità durante tutto il ciclo ma in particolare durante la fase iniziale quando deve apportare il calore necessario all'aumento della temperatura come richiesta dalla legge di variazione prestabilita e memorizzata nell'elaboratore. On the other hand, the final exchanger 31 performs its usefulness during the whole cycle but in particular during the initial phase when it must supply the heat necessary to increase the temperature as required by the law of variation established and stored in the computer.

Ciò che in ogni caso comunque avviene nel gruppo di condizionamento 26 è l'abbattimento della umidità relativa dell'aria che si satura nel passagio attraverso la camera 11. In any case, however, what happens in the conditioning unit 26 is the reduction of the relative humidity of the air which is saturated as it passes through the chamber 11.

La pompa di calore, 29-30, ha in effetti il compito di ridurre nella maggiore misura possibile il grado di umidità relativa dell'aria; l'azione dei due scambiatori 27 e 31 si aggiunge ovviamente in tal senso all'azione della pompa di calore, ma principalmente essi sono impiegati per l'ottenimento dell'escursione termica desiderata durante il ciclo di essicazione; e quindi evitano di impiegare pompe di calore di potenza esuberante. The heat pump, 29-30, has the task of reducing the degree of relative humidity of the air as much as possible; the action of the two exchangers 27 and 31 obviously adds in this sense to the action of the heat pump, but mainly they are used to obtain the desired thermal excursion during the drying cycle; and therefore they avoid using heat pumps of exuberant power.

Con la macchina e il metodo sopra descritti è possibile contenere i tempi di essicazione nell'ordine delle 8-12 ore a seconda dello spessore delle pelli. With the machine and the method described above it is possible to limit the drying times in the order of 8-12 hours depending on the thickness of the hides.

La macchina di essicazione illustrata presenta come ulteriore vantaggio un basso consumo energetico dell'operazione di essicazione; da studi sperimentali effettuati il consumo è risultato pari a circa 0,25 Kwh per litro di acqua vaporata. The drying machine illustrated has as a further advantage a low energy consumption of the drying operation; from experimental studies carried out the consumption was equal to about 0.25 kWh per liter of steamed water.

Si ha inoltre la possibilità di intervenire rapidamente sul ciclo di essicazione in caso di anomalie e di conseguenti possibili danneggiamenti delle pelli; infatti l'umidità di controllo tiene costantemente sotto monitoraggio i segnali relativi al flusso d'aria in uscita dalla camera alloggiamento pelli e li confronta continuamente con i valori di riferimento memorizzati per ottenere il corretto svolgersi del ciclo di essicazione. There is also the possibility of quickly intervening on the drying cycle in the event of anomalies and consequent possible damage to the hides; in fact, the control humidity constantly monitors the signals relating to the flow of air leaving the leather housing chamber and continuously compares them with the stored reference values to obtain the correct execution of the drying cycle.

Claims

claims

1. Machine for drying leather and hides in general characterized by the fact that it comprises at least one chamber in which the leather or hides are housed and lapped by a uniform flow of air, means for regulating speed, temperature and the humidity content of the air flow, said means comprising at least one heat pump and at least two heat exchangers placed in series with said heat pump, sensors for detecting the temperature and relative humidity of said air flow , at least one control unit which, according to the signals coming from said sensors, regulates the flow rate of the fluid circulating in said heat exchangers so as to achieve, during the drying cycle, a predetermined law of variation of temperature and relative humidity of said air flow.

2. Leather drying machine according to the preceding claim characterized in that said two heat exchangers placed in series with said heat pump are intended respectively for cooling the air flow coming out of said leather housing chamber and heating the flow of air entering said chamber, so as to make it possible to use a heat pump of limited power.

3. Leather drying machine according to one of the preceding claims, characterized in that said control unit receives signals related to the temperature and relative humidity of said air flow detected by sensors positioned between said leather housing chamber and said exchanger intended for cooling, by sensors positioned between said exchanger intended for cooling and the heat pump, by sensors positioned between the two internal sections of said heat pump, by sensors positioned between said heat pump and said exchanger intended for heating, by sensors positioned between said exchanger intended for heating and said chamber for storing hides, said predetermined law of variation of the temperature and relative humidity of said air flow being stored in memory units included in said control unit.

4. Machine for drying leather according to

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one of the preceding claims characterized in that said leather housing chamber is comprised between two further chambers arranged below and above it, connected respectively to an inlet manifold and an outlet manifold of said air flow, said leather housing chamber being separated from said further chambers by panels bearing uniformly distributed holes.

5. Leather drying machine according to claim 4 characterized in that said chambers disposed below and above said leather housing chamber are respectively at higher pressure values and lower pressure values than the average pressure existing in said chamber for housing leathers.

6. Leather drying machine according to claims 4 or 5, characterized in that said chambers arranged inferiorly and superiorly to said leather lodging chamber are divided into series of compartments isolated from each other by means of bulkheads orthogonal to said input and air flow outlet.

7. Leather drying machine according to claim 6 characterized in that it comprises gate valves interposed between said series of compartments arranged below and said air inlet manifold, so as to allow the regulation of the flow rate separately for each of said compartments and therefore allowing uniformity of the flow rate in all the sections of said leather housing chamber.

8. Leather drying machine according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for loading and translating the leather or hides through said leather housing chamber, said means being constituted by bars provided with hooks arranged transversely in the upper part of said chamber, between two side chains, rotated by means of an electric actuator positioned externally to said chamber at one end of said chains.

Use of the machine according to claim 1 in a method for drying leather and hides in general characterized in that it consists in subjecting the hides to a uniform flow of air whose temperature and relative humidity follow a predetermined law of variation such as to ensure that the quantity of transmigration water from the inside of the hides to the outside is equal to the quantity of water that evaporates from their surfaces.

10. Method for drying leather and hides according to claim 9 characterized by the fact of comprising a constant automatic control of the temperature and relative humidity variables aimed at identifying any anomalous situations causing damage to the hides, said control providing for intervention on the speed of said air flow in the presence of said anomalous situations.

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