IT201600074962A1 - Impianto di essiccazione di oggetti verniciati - Google Patents

Impianto di essiccazione di oggetti verniciati

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IT201600074962A1
IT201600074962A1 IT102016000074962A IT201600074962A IT201600074962A1 IT 201600074962 A1 IT201600074962 A1 IT 201600074962A1 IT 102016000074962 A IT102016000074962 A IT 102016000074962A IT 201600074962 A IT201600074962 A IT 201600074962A IT 201600074962 A1 IT201600074962 A1 IT 201600074962A1
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concentration
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Lucrezia Alessandro Di
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Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo “Impianto di essiccazione di oggetti verniciati”
La presente invenzione si riferisce ad un innovativo impianto di essiccazione di oggetti, in particolare scocche o parti di scocche o carrozzerie di autoveicoli. L'invenzione si riferisce anche ad un metodo per mantenere la concentrazione di sostanze volatili sotto un valore prestabilito Nel campo della produzione in continua di oggetti verniciati, ad esempio scocche o parti di scocche di autoveicoli, sono noti forni a tunnel per l'essiccazione della vernice applicata agli oggetti che giungono in sequenza ad un ingresso del tunnel per uscire essiccati all’opposta estremità. In tali forni viene fatta solitamente ricircolare aria opportunamente riscaldata mentre gli oggetti sono trasportati dall’estremità di ingresso alla estremità di uscita del tunnel. Ad esempio possono essere previsti riscaldatori a ricircolo di aria distribuiti ad intervalli lungo il tunnel, la cui lunghezza dipenderà dalla durata del trattamento e dalla velocità di trasporto desiderata.
Durante il processo di essiccazione si sviluppano solitamente sostanze volatili che evaporano via via dalla vernice e che possono anche essere infiammabili od esplosive se in concentrazione sopra un limite di sicurezza (detto LEL: Lower Explosion Limit).
Per tale motivo, nel forno deve essere anche effettuato un regolare ricambio di aria in modo da evitare il superamento del limite di sicurezza per le sostanze volatili. L’aria può ad esempio entrare o essere immessa forzatamente dalle estremità del tunnel ed essere aspirata dal centro.
La necessità di un ricambio d’aria peggiora però il consumo energetico del forno, poiché l’aria immessa dall’esterno non deve raffreddare il tunnel e deve essere opportunamente riscaldata. Inoltre, il ricambio rende necessario trattare gli elevati volumi di aria in uscita per rimuovere le sostanze volatili pericolose prima di rilasciare l'aria nell'ambiente o ricircolarla nuovamente nel forno.
Nonostante ciò, per essere sicuri di evitare concentrazioni pericolose di sostanze volatili in ogni condizione, il flusso di aria all'interno dei noti tunnel di essiccazione viene in genere mantenuto relativamente elevato, anche ben oltre quanto sarebbe teoricamente sufficiente.
Infatti, la quantità di sostanze volatili varia ovviamente anche in funzione del numero di oggetti da essiccare presenti contemporaneamente nel tunnel e dalla loro frequenza di ingresso. Per sicurezza si dimensiona il ricambio per il numero massimo previsto (ad esempio 200-250 Kg/scocca) e il ricambio avviene perciò con il volume d'aria stabilito anche se nel forno non sono presenti oggetti o sono presenti in numero molto minore della massima capacità del forno.
Nella tecnica nota è stato perciò proposto di fare dipendere la circolazione d'aria dal numero di oggetti nel tunnel. Ad esempio, è stato proposto di contare gli oggetti in ingresso e aumentare o diminuire il ricircolo dell'aria a seconda del numero maggiore o minore di oggetti che entrano nell'unità di tempo.
Tale modo di procedere ha però comunque alcuni svantaggi. Ad esempio, la dispersione di sostanze volatili può non essere lineare lungo il tunnel, e può anche variare non proporzionalmente al numero di oggetti presenti nel tunnel, oppure gli oggetti possono giungere al tunnel distanziati in modo differente uno dall'altro, creando nel tunnel zone di maggiore o minore concentrazione di sostanze volatili. Anche tracciando la posizione degli oggetti nel tunnel, per evitare di sottostimare in qualche condizione la necessità di ricambio di aria deve perciò necessariamente essere mantenuto comunque un ricambio di aria maggiore di quanto sarebbe in realtà necessario.
Inoltre, il sistema è molto sensibile al cambio di vernice o alla tipologia di oggetti trattato (ad esempio scocche diverse per forma e/o dimensioni) ed è perciò necessario ritarare il sistema ad ogni cambio di lavorazione. Con tale sistema è inoltre impossibile trattare contemporaneamente in modo efficiente più oggetti differenti per tipo o verniciatura e che arrivano al tunnel mischiati o a gruppi in un ordine qualsiasi. Infatti, in tali casi la quantità di sostanze volatili rilasciate lungo il tunnel è molto variabile a parità di numero di oggetti nel tunnel e la quantità di aria in eccesso necessaria per garantire comunque sempre un margine di sicurezza contro la concentrazione di sostanze volatili in tutte le sezioni del tunnel è elevata. Scopo generale della presente invenzione è fornire un tunnel di essiccazione e un metodo di gestione che permettano di minimizzare la quantità di aria di ricambio impiegata nel tunnel così da permettere una riduzione del dispendio energetico e della necessità di trattamento dell'aria.
In vista di tale scopo si è pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un impianto per l'essiccazione di oggetti che rilasciano sostanze volatili, comprendente un tunnel di essiccazione con un sistema di trasporto che trasporta gli oggetti lungo il tunnel, caratterizzato dal fatto che lungo il tunnel sono distribuiti sensori di rilevazione della concentrazione delle sostanze volatili lungo il tunnel e unità di ricambio dell'aria comandate dai sensori per mantenere la concentrazione delle sostanze volatili nel tunnel sotto un valore prestabilito.
Sempre secondo l'invenzione si è pensato di realizzare un metodo per mantenere sotto un livello prestabilito le sostanze volatili in un impianto per l'essiccazione di oggetti che rilasciano sostanze volatili e che comprende un tunnel di essiccazione con un sistema di trasporto che trasporta gli oggetti lungo il tunnel, caratterizzato dal fatto di misurare con sensori la concentrazione delle sostanze volatili in punti lungo il tunnel e comandare unità di ricambio dell'aria disposte lungo il tunnel in funzione delle concentrazioni misurate in modo da mantenere la concentrazione delle sostanze volatili nel tunnel sotto un valore prestabilito.
Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, realizzazioni esemplificative applicanti tali principi. Nei disegni:
-figura 1 rappresenta una vista schematica di un tunnel di essiccazione secondo l’invenzione;
-figure 2 e 3 rappresentano viste schematiche di due possibili realizzazioni di una parte dell’impianto secondo l’invenzione.
Con riferimento alle figure, in figura 1 è mostrato un impianto di essiccazione, indicato genericamente con 10, realizzato secondo l’invenzione per essiccare oggetti 11 .
L’impianto 10 comprende un tunnel di essiccazione o forno 12 con un ingresso 13 ad una estremità e una uscita 14 all’opposta estremità e un noto sistema di trasporto 15 (ad esempio una linea di trasporto sequenziale a catena o simile) che trasporta gli oggetti 11 dall’ingresso 13 all’uscita 14 del tunnel con una voluta velocità.
I singoli oggetti 11 possono ad esempio essere scocche o parti di scocche o carrozzerie di autoveicoli ed essere supportati su opportuni noti telai o skid di trasporto 16. Gli oggetti giungeranno al tunnel dopo un trattamento (ad esempio verniciatura) che richiede un processo di essiccazione che può sviluppare sostanze volatili che devono essere mantenute sotto una concentrazione prestabilita all’interno del tunnel. Ad esempio, tali sostanze volatili possono essere sostanze che sono pericolose, esplosive o infiammabili al di sopra di una concentrazione limite (LEL).
Sistemi per il riscaldo interno del tunnel sono previsti per avere la temperatura desiderata nel tunnel per il processo che si vuole eseguire. Ad esempio, lungo il tunnel possono vantaggiosamente essere distribuite unità 17 di riscaldo e ricircolo che riscaldano opportunamente l’aria nel tunnel per mantenere il tunnel o i vari tratti del tunnel ad una voluta temperatura, adatta al desiderato trattamento termico degli oggetti 11 .
Le unità 17 sono vantaggiosamente esterne al tunnel e possono ad esempio comprendere ciascuna un riscaldatore 18 (ad esempio elettrico, a fluido o con un bruciatore) che riscalda un flusso d’aria che viene aspirato dall'interno del tunnel e reimmesso nel tunnel dopo il riscaldamento grazie a corrispondenti condotti di aspirazione 19 e di immissione 20. La circolazione può essere forzata per mezzo di un opportuno noto ventilatore di circolazione (non mostrato).
Le unità 17 possono essere vantaggiosamente distribuite lungo il tunnel opportunamente spaziate fra loro e in un numero desiderato per avere lungo il tunnel un voluto profilo di temperatura. La temperatura sarà controllata secondo un opportuno noto sistema di controllo che ad esempio regolerà opportunamente il riscaldatore e/o il ventilatore di ricircolo, ad esempio mediante un adatto noto sensore di temperatura e un controllo in retroazione, come facilmente immaginabile dal tecnico esperto.
Lungo il tunnel sono anche presenti unità di ricambio d'aria 21 per l'estrazione di aria esausta dal tunnel e di immissione nel tunnel di un flusso di aria pulita o depurata (in arrivo da una sorgente esterna 22) così da fornire un ricambio di aria nel tunnel. L’aria che viene estratta dal tunnel mediante ciascuna unità 21 viene avviata attraverso un condotto 23 e 24 ad un apparato di trattamento 25 per eliminare dal flusso di aria i desiderati componenti volatili prima di evacuare l’aria dall’impianto attraverso una uscita 26. L’apparato di trattamento 25 dipenderà dal tipo di componenti volatili da rimuovere.
Vantaggiosamente, l’apparato 25 può ad esempio essere realizzato o comprendere un noto inceneritore con temperatura adatta a bruciare i componenti volatili. Anche opportuni noti filtri possono essere poi impiegati per abbattere i fumi prodotti.
Prima dell’uscita 26 può anche essere previsto un noto recuperatore di energia termica 50 che recupera l’energia termica presente nel flusso di aria e/o nei fumi e che può essere ad esempio impiegata per riscaldare altre parti dell’impianto.
Ciascuna unità di ricambio d'aria 21 è associata ad un sensore 27 che misura la concentrazione di sostanze volatili nei pressi dell'unità e attraverso una unità di controllo 28 comanda il ricambio d'aria per mantenere la concentrazione di sostanze volatili al di sotto di un livello prestabilito pericoloso. Preferibilmente, la concentrazione sarà mantenuta ad un livello inferiore al livello di pericolosità ma nel contempo ad un livello sufficientemente alto da essere adatta ad alimentare la combustione nell’inceneritore 25 senza bisogno o limitando la necessità di altro combustibile. Ciò permette una riduzione del fabbisogno energetico. Il sensore può ad esempio essere posto nel tunnel oppure nel flusso di aria che viene ricircolato per il riscaldamento nell'unità 17.
La prima e l'ultima unità di ricambio d'aria 21 possono anche avere il condotto di immissione di aria che è connesso ad un ulteriore condotto 29 che immette aria in prossimità rispettivamente dell'ingresso e dell'uscita del tunnel così da creare una barriera allo scambio d'aria con l'esterno attraverso l'ingresso e l'uscita dal tunnel. Il tunnel può anche essere mantenuto in leggera depressione mediante l'unità di ricambi dell'aria 21 , così da impedire la fuoriuscita di aria inquinata dalle estremità del tunnel. Le unità 17 e 21 possono anche essere realizzate come un'unica unità di riscaldamento e ricambio di aria 30. Ciò permette di ottimizzare i flussi d'aria e la connessione con il tunnel 12. Ad esempio, è possibile avere un solo condotto di aspirazione e un solo condotti di immissione che serve sia l'unità di riscaldamento 17 sia l'unità di ricambio d'aria 21 .
In figura 2 è mostrata schematicamente una prima possibile realizzazione di un'unica unità di riscaldamento e ricambio d'aria 30.
Tale prima realizzazione comprende una scatola a parallelepipedo divisa in due parti 31 , 32 mediante una paratia 33. In una delle due parti giunge il condotto 19 che aspira l'aria dal tunnel e i due condotti 22 e 23 per il ricambio dell'aria esausta che sono serviti rispettivamente da ventilatori 34, 35. All'ingesso del condotto 22 può essere vantaggiosamente presente un filtro 51 .
Nella parte 31 o camera di riscaldamento 31 è presente il riscaldatore 13 per riscaldare l'aria in ingresso, che viene poi inviata, preferibilmente attraverso un filtro 36, nella seconda parte 32, dove è presente un ventilatore di ricircolo 37, che aspira l'aria dalla prima parte 31 e l'invia nel tunnel attraverso il condotto 20.
I due ventilatori 34, 35 di aspirazione dell'aria fresca e di evacuazione dell'aria esausta sono controllabili dall'unità di controllo 28 e dal sensore 27 per mantenere l'aria che viene fatta circolare nel tunnel dall'unità 30 al prestabilito livello di sostanze volatili.
Preferibilmente, il ventilatore di evacuazione 35 può essere comandato da un primo valore minimo di portata e un valore massimo, con il valore minimo diverso da zero, mentre il ventilatore di aspirazione 34 può essere comandato da un valore minimo di portata (ad esempio zero), inferiore al primo valore minimo del ventilatore di evacuazione, e un valore massimo, pari al valore massimo del ventilatore di evacuazione. In questo modo è possibili mantenere in depressione il tunnel e allo steso tempo regolare il ricambio d'aria.
Ad esempio, il ventilatore di ricircolo 37 può avere una portata fissa di circa 50.000 m3/h, mentre il ventilatore di evacuazione 35 può essere comandato fra un minimo di 2000m3/h e un massimo di 3000m3/h e il ventilatore di aspirazione 34 può essere comandato fra un minimo di 0 e un massimo di 3000m3/h.
L'aria fresca in ingresso e l'aria esausta possono anche attraversare uno scambiatore di calore 52 per recuperare parte del calore dell'aria esausta e preriscaldare l'aria in ingresso.
In figura 3 è mostrata schematicamente una seconda possibile realizzazione di un'unica unità di riscaldamento e ricambio d'aria 30.
Tale seconda realizzazione comprende una scatola a parallelepipedo divisa in tre parti 38, 39, 40 mediante paratie 41 e 42. Nella parte 38 o camera di riscaldamento giunge il condotto 19 che aspira l'aria dal tunnel ed è presente il riscaldatore 18.
Dopo il riscaldamento, l'aria in ingresso viene inviata, preferibilmente attraverso un filtro 43, nella seconda parte 39 o prima camera di ricambio d'aria, dove è presente un ventilatore di aspirazione 44, che aspira l'aria dalla prima parte 38.
La seconda parte 39 è connessa al condotto di evacuazione 23 attraverso una prima serranda 45 e, attraverso una seconda serranda 46, alla terza parte 40 o seconda camera di ricambio d'aria, dove è presente un ventilatore di ricircolo 47, che aspira l'aria dalla seconda parte 39. La terza parte 40 è connessa con l'esterno attraverso un filtro 48 per realizzare l'ingesso 22 per l'aria nuova.
Le due serrande sono interlacciate e mosse mediante un attuatore 49 (o un attuatore per ciascuna serranda). Le due serrande sono così comandate dall'unità di controllo 28 e dal sensore 27 in modo che il flusso che arriva dalla camera di riscaldamento 38 può venire interamente ricircolato o parzialmente espulso.
Il flusso d'aria che passa per la serranda 45 è destinato all'inceneritore in quanto aria esausta, e la sua portata è regolata dalle serrande come sopra descritto che a loro volta sono gestite dal controllo di LEL sulla ripresa. Il ventilatore 47 (che garantisce la mandata verso il tunnel), richiedendo una portata costante, sopperisce alla quota parte esausta espulsa attraverso la serranda 45 richiamando aria fresca dall'ingresso 22, aria fresca che viene miscelata con l'aria ricircolata che non è stata espulsa e inviata nel tunnel attraverso il condotto 20.
Controllando le due serrande, l'unità di controllo 28 e il sensore 27 possono così mantenere l'aria che viene fatta circolare nel tunnel dall'unità 30 al prestabilito livello di sostanze volatili.
A questo punto è chiaro come si siano ottenuti gli scopi prefissati.
Con il controllo LEL distribuito lungo il tunnel è possibile alimentare aria fresca in modo continuamente variabile e solo nelle zone di forno effettivamente interessate da evaporazione di solventi.
Inoltre, la regolazione può essere mantenuta molto precisa, senza necessità di ampi margini di sicurezza e con una concentrazione di solventi prestabilita che permette l'invio all'inceneritore di aria contenente solventi combustibili in quantità sufficiente da sostenere la fiamma dell'inceneritore senza necessità di alimentare quest'ultimo con gas, quindi abbattendo i consumi.
Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione è riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato. Ad esempio, altre lavorazioni che richiedono essiccazione di oggetti in un tunnel con sviluppo di sostanze volatili la cui concentrazione deve essere limitata all’interno del tunnel possono avvantaggiarsi del sistema descritto, anche se è stato trovato particolarmente vantaggioso l’impianto secondo l’invenzione nel caso di verniciatura di scocche o parti di scocche o carrozzerie di autoveicoli.
Altre realizzazione delle unità di riscaldo e di ricambio dell'aria possono essere pensate, sulla base di quanto qui descritto, senza uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (13)

  1. Rivendicazioni 1 . Impianto per l'essiccazione di oggetti che rilasciano sostanze volatili, comprendente un tunnel (12) di essiccazione con un sistema di trasporto (15) che trasporta gli oggetti lungo il tunnel, caratterizzato dal fatto che lungo il tunnel sono distribuiti sensori (27) di rilevazione della concentrazione delle sostanze volatili lungo il tunnel e unità di ricambio dell'aria (21 ) comandate dai sensori per mantenere la concentrazione delle sostanze volatili nel tunnel sotto un valore prestabilito.
  2. 2. Impianto secondo rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che lungo il tunnel (12) sono distribuite unità di riscaldo e ricircolo (17) che mediante un riscaldatore (18) riscaldano opportunamente l’aria nel tunnel per mantenere i vari tratti del tunnel ad una voluta temperatura.
  3. 3. Impianto secondo rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che ciascuna unità di ricambio dell'aria (21) estrae aria esausta dal tunnel e immette nel tunnel aria pulita a comando del sensore (27).
  4. 4. Impianto secondo rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che ciascuna unità di ricambio dell'aria (21) avvia l'aria esausta ad una unità di trattamento (25) per una eliminazione delle sostanze volatili.
  5. 5. Impianto secondo rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l'unità di trattamento comprende un inceneritore.
  6. 6. Impianto secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che l'inceneritore è alimentato almeno parzialmente dalle sostanze volatili combustibili presenti nell'aria esausta.
  7. 7. Impianto secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che all'uscita dell'inceneritore (25) è presente un recuperatore di calore (50).
  8. 8. Impianto secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l'unità di ricambio dell'aria (21) e l'unità di riscaldo e ricircolo (17) sono riunite a coppie in una unità di riscaldamento e ricambio di aria (30).
  9. 9. Impianto secondo rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che l'unità di riscaldamento e ricambio di aria (30) comprende un corpo scatolare diviso in una prima e una seconda camera (31 , 32) intercomunicanti, preferibilmente attraverso un filtro (36), nella prima camera (31) essendo presente il riscaldatore (18) e in essa giunge un condotto (19) che aspira l'aria in un primo punto del tunnel e due condotti (22 e 23) per l'uscita dell'aria esausta e l'ingresso di aria pulita e che sono serviti rispettivamente da un primo e un secondo ventilatore (34, 35) comandati in funzione della concentrazione misurata dal sensore (27), nella seconda camera (32) è presente un ventilatore di ricircolo (37), che aspira l'aria dalla prima camera (31) e l'invia nel tunnel.
  10. 10. Impianto secondo rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che l'unità di riscaldamento e ricambio di aria (30) comprende un corpo scatolare diviso in una prima, una seconda e una terza camera (38, 39, 40) intercomunicanti in sequenza, prima e seconda camera comunicando fra loro preferibilmente attraverso un filtro (43) e seconda e terza camera comunicando fra loro attraverso una prima serranda comandata (46), nella prima camera (38) essendo presente il riscaldatore (18) e in essa giunge un condotto (19) che aspira l'aria in un primo punto del tunnel, nella seconda camera (39) è presente un ventilatore di aspirazione di aria dalla prima camera e una uscita (23) di aria esausta attraverso una seconda serranda comandata (45), nella terza camera (40) è presente un ventilatore di ricircolo (47) che aspira l'aria dalla seconda camera (39) e l'invia nel tunnel e un ingresso (22) di aria pulita, prima e seconda serranda essendo comandate in funzione della concentrazione misurata dal sensore (27) per regolare la quantità di ricambio d'aria nel flusso d'aria inviato nel tunnel.
  11. 11 . Metodo per mantenere sotto un livello prestabilito le sostanze volatili in un impianto per l'essiccazione di oggetti che rilasciano sostanze volatili e che comprende un tunnel (12) di essiccazione con un sistema di trasporto (15) che trasporta gli oggetti lungo il tunnel, caratterizzato dal fatto di misurare con sensori (27) la concentrazione delle sostanze volatili in punti lungo il tunnel e comandare unità di ricambio dell'aria (21) disposte lungo il tunnel in funzione delle concentrazioni misurate in modo da mantenere la concentrazione delle sostanze volatili nel tunnel sotto un valore prestabilito.
  12. 12. Metodo secondo rivendicazione 11 , caratterizzato dal fatto che per mantenere la concentrazione delle sostanze volatili nel tunnel sotto un valore prestabilito le unità di ricambio dell'aria (21) sono comandate per estrarre aria esausta dal tunnel e immettere aria pulita, l'aria esausta venendo inviata ad un inceneritore per bruciare le sostanze volatili contenute in essa.
  13. 13. Metodo secondo rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che la differenza fra aria esausta e aria pulita è tale da mantenere in depressione il tunnel.
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