IT201900002463A1 - Macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici - Google Patents

Macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici Download PDF

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Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo:
MACCHINA COMBINATA PER IL TRATTAMENTO TERMICO
DI ESSICCAZIONE DI PRODOTTI DIELETTRICI
La presente invenzione concerne una macchina combinata perfezionata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici, quali per esempio la pelle animale dell’industria conciaria, alimenti solidi e/o liquidi quali il latte da liofilizzare ed i polimeri sotto forma di granuli o scaglie, mediante l’applicazione di campi elettromagnetici oscillanti a radiofrequenza.
Come noto, le apparecchiature a radiofrequenza per il trattamento termico di essiccazione di materiali o prodotti dielettrici sono impiegate largamente da anni ed in svariati settori della tecnica, laddove si necessiti di riscaldare un materiale dielettrico.
Le suddette apparecchiature a radiofrequenza trovano impiego nei trattamenti di asciugatura e/o deumidificazione nei cicli di produzione delle pelli dell’industria conciaria, nel trattamento di prodotti alimentari, ad esempio nei trattamenti di liofilizzazione o pastorizzazione del latte, nonché in ambito industriale nel trattamento di sostanze polimeriche, ad esempio per ottenerne la liquefazione. Le apparecchiature a radiofrequenza di tipo noto comprendono, in linea generale, un generatore elettrico in grado di generare una tensione oscillante a una predeterminata frequenza nel campo delle radiofrequenze (nel seguito indicato come generatore RF per semplicità espositiva) ed un’unità ad esso collegata mediante la quale il campo elettromagnetico oscillante viene applicato al prodotto dielettrico da trattare/riscaldare.
Tale unità , comunemente nota come applicatore, presenta opportune conformazioni in base alla natura del prodotto da trattare: nella sua configurazione di base, essa consta sostanzialmente di due o più elettrodi di forma opportuna che, in una camera o cavità chiusa di processo, definiscono una zona di trattamento ove è posizionato o transita il prodotto da riscaldare.
A seconda della disposizione spaziale degli elettrodi e del tipo di collegamento al generatore RF , si possono identificare diverse tipologie di applicatore, note ad esempio come configurazioni (o geometrie) di tipo “stray-field” o “stringe-field” (nelle quali tutti gli elettrodi sono disposti in corrispondenza di un solo lato del prodotto dielettrico da trattare) o come configurazioni “staggered” (nelle quali gli elettrodi sono disposti in corrispondenza di più lati del prodotto dielettrico da trattare, con gli elettrodi positivi posti nello stesso lato rispetto ai mezzi di supporto – mobili o fissi – che accolgono il prodotto dielettrico da trattare, e gli elettrodi negativi posti nel lato opposto).
In funzionamento, l’applicatore ed il materiale dielettrico da riscaldare definiscono il carico per il generatore RF .
L’essiccazione mediante sistemi a radiofrequenza (27,12 MHz) sfrutta, dunque, il principio secondo cui il vapore d’acqua si muove sempre dalle zone calde verso quelle fredde: interessando il prodotto dielettrico da trattare in una zona di trattamento in cui è presente un campo elettromagnetico a radiofrequenza di opportuna intensità , si genera calore in maniera volumetrica direttamente nel prodotto dielettrico medesimo, senza l’ausilio di mezzi di trasporto del calore (aria, acqua o fluidi in genere).
Sono, altresì, attualmente noti altri tipi di dispositivi o impianti alternativi utilizzati per l’essiccazione di prodotti dielettrici nei settori già sopra individuati, quali in particolare le macchine che sfruttano la tecnica del vuoto.
L’essiccazione sottovuoto sfrutta il principio secondo il quale, tramite la riduzione della pressione dell’acqua contenuta nel prodotto dielettrico da trattare per asciugarlo, si ottiene un’evaporazione a più basse temperature (per esempio a 40°C e a 7.4 kPa) rispetto alla pressione atmosferica (100°C e a 101.3 kPa).
La tecnica nota non prevede in ogni caso ed in alcun modo macchine o dispositivi che siano in grado di sfruttare al contempo i vantaggi operativi associati all’essiccazione sottovuoto ed all’essiccazione mediante sistemi a radiofrequenza che rappresenta un’evoluzione tecnica rispetto alla più tradizionale essiccazione sottovuoto prevedendo, ad esempio, in modo alquanto opportuno una minore invasività sul prodotto dielettrico da trattare e minori consumi di risorse in quanto non è accompagnata da consumo di acqua calda.
Infatti, nei settori sopra richiamati, in particolare nell’industria della concia delle pelli animali, le due tecnologie sono usate come alternative tra loro, a seconda delle esigenze, del tipo di prodotto dielettrico da trattare e, in parte, anche degli spazi disponibili in stabilimento.
In sostanza, dunque, specie in certe condizioni operative ed in presenza di determinati materiali da trattare, il rendimento del macchinario attualmente utilizzato per essiccare i materiali stessi presenta un rendimento non ottimale e ampiamente migliorabile, come sempre auspicato da chi esegue il trattamento nei propri stabilimenti ed acquista tale macchinario.
Partendo, dunque, dalla consapevolezza della suddetta limitazione di cui soffre lo stato attuale della tecnica qui considerata, la presente invenzione si propone di porvi compiutamente ed efficacemente rimedio.
In particolare, scopo primario della presente invenzione è fornire una macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici che presenti un rendimento superiore rispetto a quello delle macchine equivalenti della tecnica nota.
Altrimenti detto, scopo prevalente dell’attuale invenzione è rendere disponibile una macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici che presenti i vantaggi dei dispositivi di essiccazione a vuoto e dei dispositivi di essiccazione a radiofrequenza attualmente disponibili sul mercato ma usati separatamente o in alternativa tra loro.
Nell’ambito di tale scopo, è , pertanto, compito dell’invenzione ideare una macchina combinata che, a parità di altri fattori coinvolti nel calcolo del costo di produzione, consente di ridurre rispetto all’arte nota i costi necessari per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici.
Nella sfera cognitiva del suddetto scopo principale, è , altresì, compito della presente invenzione stessa indicare una macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici che sia in grado di soddisfare maggiormente le esigenze del mercato rispetto a quanto permesso da macchine simili note.
È un secondo scopo della presente invenzione concretizzare una macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici che presenti un ingombro contenuto, inferiore rispetto a quello delle macchine di tipo noto.
È un non ultimo scopo dell’invenzione realizzare una macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici che presenti bassi consumi energetici o di altre risorse quali acqua calda, inferiori a quelli riscontrabili in dispositivi di essiccazione a vuoto e, al contempo, riduca i rischi di scariche elettriche all’interno della camera o cavità di processo (o di trattamento o di lavoro) rispetto ai dispositivi di essiccazione a radiofrequenza.
Gli scopi detti sono raggiunti mediante una macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici come alla rivendicazione 1 allegata, cui si rimanda per brevità espositiva.
Ulteriori caratteristiche tecniche di dettaglio della macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici dell’attuale invenzione sono contenute nelle rispettive rivendicazioni dipendenti.
Le suddette rivendicazioni, nel seguito specificatamente e concretamente definite, si intendono parte integrante della presente descrizione.
Vantaggiosamente, la macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici dell’invenzione raggiunge rendimenti di produzione superiori rispetto a quelli di macchine di tipo noto ad essa equiparabili. C iò grazie favorevolmente al fatto che, nell’invenzione, la macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici comprende un generatore elettrico che generare un segnale di uscita a radio frequenza, ad una desiderata potenza di uscita, e mezzi applicatori, contenuti nella camera o cavità di processo in cui si realizza il vuoto mediante mezzi di pompaggio ed elettricamente connessi al generatore elettrico, i mezzi applicatori sviluppando un campo elettromagnetico in corrispondenza di una zona di trattamento del prodotto dielettrico definita nella camera o cavità di processo per riscaldare il prodotto dielettrico medesimo e determinarne la conseguente asciugatura.
Ugualmente vantaggiosamente, la macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici della presente invenzione è in grado di soddisfare più efficacemente le sempre più stringenti ed esigenti richieste della clientela.
Ancora vantaggiosamente, la macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici dell’invenzione presenta dimensioni complessive contenute ed una concezione costruttiva snella e semplice, tali da risultare particolarmente appetibili dalla clientela.
Altrettanto vantaggiosamente, la macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici dell’invenzione consente di ridurre, da un lato, i consumi energetici o di altre risorse quali acqua calda rispetto alle macchine di essiccazione a vuoto e dall’altro lato, allo stesso tempo, i rischi di scariche elettriche all’interno della camera o cavità di processo rispetto alle macchine di essiccazione a radiofrequenza.
Gli scopi ed i vantaggi detti, così come altri che emergeranno nel prosieguo, risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue, relativa ad una preferita forma esecutiva della macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici dell’attuale invenzione, data a titolo indicativo ed esemplificativo, ma non limitativo, con riferimento all’allegata tavola di disegno che contiene la sola figura 1 nella quale la macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici dell’invenzione è rappresentata tramite una vista schematica, semplificata e, dunque, esplicativa del principale concetto tecnico inventivo da essa espresso.
La macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici (quali le pelli animali dell’industria conciaria, alimenti quali il latte, polimeri in forma granulare o a scaglie) della presente invenzione è , dunque, schematicamente illustrata in figura 1 dove viene globalmente numerata con 1. Come si osserva, la macchina combinata 1 per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici, indicati con D, comprende:
- un involucro scatolare 2, realizzato in materiale qualsiasi purché compatibile con la destinazione d’uso, che definisce una camera o cavità di processo 3 immersa in aria ed adatta ad accogliere il prodotto dielettrico D, quale una pelle animale oppure un alimento, adagiato su mezzi di supporto (non illustrati per comodità e comprendenti, per esempio, un nastro trasportatore) e da trattare termicamente per ottenerne l’essiccazione;
- mezzi di pompaggio, nel complesso indicati con 4 e costituti tipicamente da una pompa a vuoto, operativamente (nel senso di idraulicamente) connessi all’involucro scatolare 2 e adatti ad essere azionati o attivati per creare condizioni di vuoto internamente alla camera o cavità di processo 3 in presenza del prodotto dielettrico D.
S econdo l’invenzione, la macchina combinata 1 include un generatore elettrico 5 che genera un segnale di uscita a radiofrequenza, ad una desiderata potenza di uscita, e mezzi applicatori, nell’insieme segnalati con 6, contenuti nella camera o cavità di processo 3 ed elettricamente connessi al suddetto generatore elettrico 5: tale mezzi applicatori sviluppano un campo elettromagnetico in corrispondenza di una zona di trattamento 7 del prodotto dielettrico D definita all’interno della camera o cavità di processo 3 per riscaldare il prodotto dielettrico D stesso.
In modo particolare, il generatore elettrico 5 include un’unità di generazione di segnali a radiofrequenza ad un primo livello di potenza e mezzi di amplificazione, elettricamente connessi all’unità di generazione, adatti ad amplificare tali segnali a radiofrequenza dell’unità di generazione dal primo livello di potenza alla potenza di uscita.
Preferibilmente ma non necessariamente, quantunque vantaggiosamente, i mezzi di amplificazione comprendono uno più stadi di amplificazione, ciascuno dei quali include un componente elettronico attivo allo stato solido: ciò consente di contenere in misura significativa l’ingombro del generatore elettrico e, più in generale, della macchina combinata dell’invenzione.
Ancora più preferibilmente, il componente elettronico attivo allo stato solido degli stadi di amplificazione è del tipo a semiconduttore.
Come noto, un generatore a stato solido è un generatore che utilizza un mezzo di guadagno energetico ma non ha parti mobili. I generatori a semiconduttore – un particolare tipo di generatore termoelettrico – costituiscono appunto un tipico esempio di generatore a stato solido.
Il segnale di uscita a radiofrequenza presenta una frequenza di valore compreso nell’intervallo 300Khz÷ 300MHz, preferibilmente pari a 13,56 MHz oppure pari a 27,12 MHz oppure pari a 40,68 MHz.
In ulteriori varianti esecutive della macchina combinata dell’invenzione, non raffigurate nel seguito, l’unità di generazione di segnali a radiofrequenza ad un primo livello di potenza potrà comprendere un circuito oscillante/risonante ad alta tensione (ad esempio un triodo).
Secondo la preferita forma esecutiva qui descritta dell’invenzione, i mezzi applicatori 6 comprendono una coppia di elettrodi a polarità opposta 8, 9 tra loro affacciati, disposti l’uno rispetto all’altro secondo una configurazione prefissata, scelta a piacimento dal produttore o in base alle esigenze del cliente.
In questo caso, la configurazione prefissata è del tipo in cui detti elettrodi a polarità opposta 8, 9 sono tra loro affacciati e parallelamente distanziati in maniera tale che:
- la zona di trattamento 7 sia compresa tra gli elettrodi 8, 9 adatti ad essere disposti in corrispondenza di due lati tra loro contrapposti del prodotto dielettrico da trattare D, con l’elettrodo positivo disposto in corrispondenza di un primo lato del prodotto dielettrico D e l’elettrodo negativo disposto in corrispondenza di un secondo lato del prodotto dielettrico D, in genere contrapposto al primo lato;
- il campo elettromagnetico generato dagli elettrodi 8, 9 sia prevalentemente ortogonale al prodotto dielettrico D che è in transito (se adagiato su un nastro trasportatore) o fisso nella zona di trattamento 7.
In altre soluzioni costruttive della macchina combinata dell’invenzione, non accompagnate da disegni di riferimento, la configurazione prefissata assunta dagli elettrodi è del tipo in cui tali elettrodi a polarità contrapposta sono tra loro affacciati e parallelamente distanziati in modo tale che:
- la zona di trattamento sia disposta superiormente o inferiormente ad entrambi gli elettrodi adatti ad essere così disposti in corrispondenza di un solo lato del prodotto dielettrico da trattare;
- il campo elettromagnetico generato dagli elettrodi sia prevalentemente tangenziale al prodotto dielettrico da trattare.
In modo preferito ma non vincolante, ognuno degli elettrodi 8, 9 è composto da una pluralità di elettrodi tra loro consecutivi, ciascuno dei quali presenta stessa polarità (nel caso di campo elettromagnetico prevalentemente ortogonale al prodotto dielettrico D) o opposta polarità (nel caso di campo elettromagnetico prevalentemente tangenziale o parallelo al prodotto dielettrico) rispetto all’elettrodo ad esso allineato ed adiacente (secondo una direzione parallela, ad esempio, al senso di avanzamento del prodotto dielettrico sui mezzi mobili di supporto).
Come si osserva in figura 1, gli elettrodi 8, 9 (che possono assumere disposizione spaziale qualunque nella camera o cavità di processo 3) comprendono componenti distinti dell’involucro scatolare 2.
R imane inteso che realizzazioni alternative della macchina combinata dell’invenzione, non rappresentate nelle tavole di disegno allegate, gli elettrodi potranno comprendere due porzioni contrapposte della parete interna dell’involucro scatolare.
Vantaggiosamente, la macchina combinata 1 dell’attuale invenzione comprende anche un condensatore 10 interposto tra i mezzi di pompaggio 4 e l'involucro scatolare: la funzione del condensatore 10 è di condensare il vapore in eccesso rispetto alla capacità dei mezzi di pompaggio 4 (quali, come detto, una pompa per vuoto).
Preferibilmente ma non esclusivamente, sebbene opportunamente, la macchina combinata 1 dell’attuale invenzione comprende mezzi di rilevazione (non illustrati per semplicità ma del tipo di per sé noto al tecnico esperto del ramo) della temperatura e/o dell’umidità presente nella camera o cavità di processo 3, operativamente connessi all’involucro scatolare 2 ed adatti a regolare la potenza di ingresso del generatore elettrico a radiofrequenza 5 e/o il livello delle condizioni di vuoto nella camera o cavità di processo 3 generate dai mezzi di pompaggio 4. In virtù della descrizione appena fornita, si comprende, pertanto, che la macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici della presente invenzione raggiunge gli scopi e realizza i vantaggi già menzionati in precedenza.
In fase esecutiva, potranno essere apportate modifiche alla macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici dell’invenzione, consistenti, per esempio, in mezzi di pompaggio di tipologia diversa da quella citata nella parte precedente della descrizione, purché adatti a creare e mantenere le condizioni di vuoto (nelle quali si ottiene una pressione minore della pressione atmosferica).
Oltre a ciò, ulteriori soluzioni costruttive della macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici che qui si rivendica in esclusiva, non illustrate nelle figure allegate, potranno prevedere che il generatore elettrico presenti una concezione costruttiva differente da quella preferita descritta in precedenza, il che non inficia il vantaggio apportato dalla presente invenzione. È chiaro, infine, che numerose altre varianti possono essere apportate alla macchina combinata per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici in esame, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell’idea inventiva, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell’invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze, e potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti.
Ove le caratteristiche costruttive e le tecniche menzionate nelle successive rivendicazioni siano seguite da segni o numeri di riferimento, tali segni di riferimento sono stati introdotti con il solo obiettivo di aumentare l’intelligibilità delle rivendicazioni stesse e, di conseguenza, essi non presentano alcun effetto limitante sull’interpretazione di ciascun elemento identificato, a titolo puramente di esempio, da tali segni di riferimento.

Claims (14)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina combinata (1) per il trattamento termico di essiccazione di prodotti dielettrici (D) comprendente: - un involucro scatolare (2) che definisce una camera o cavità di processo (3) atta ad accogliere un prodotto dielettrico (D) adagiato su mezzi di supporto e da trattare termicamente per ottenerne l’essiccazione; - mezzi di pompaggio (4) operativamente connessi a detto involucro scatolare (2) e atti ad essere azionati per creare condizioni di vuoto internamente a detta camera o cavità di processo (3) in presenza di detto prodotto dielettrico (D), caratterizzata dal fatto di comprendere un generatore elettrico (5) atto a generare un segnale di uscita a radio frequenza, ad una desiderata potenza di uscita, e mezzi applicatori (6), contenuti in detta camera o cavità di processo (3) ed elettricamente connessi a detto generatore elettrico (5), atti a sviluppare un campo elettromagnetico in corrispondenza di una zona di trattamento (7) di detto prodotto dielettrico (D) definita in detta camera o cavità di processo (3) per riscaldare detto prodotto dielettrico (D).
  2. 2. Macchina (1) come alla rivendicazione 1), caratterizzata dal fatto che detto generatore elettrico (5) include un’unità di generazione di segnali a radiofrequenza ad un primo livello di potenza e mezzi di amplificazione, elettricamente connessi a detta unità di generazione, atti ad amplificare detti segnali a radiofrequenza di detta unità di generazione da detto primo livello di potenza a detta potenza di uscita.
  3. 3. Macchina (1) come alla rivendicazione 2), caratterizzata dal fatto che detti mezzi di amplificazione comprendono uno più stadi di amplificazione, ciascuno dei quali include un componente elettronico attivo allo stato solido.
  4. 4. Macchina (1) come alla rivendicazione 3), caratterizzata dal fatto che detto componente elettronico attivo allo stato solido è del tipo a semiconduttore.
  5. 5. Macchina (1) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto segnale di uscita a radiofrequenza presenta una frequenza di valore compreso nell’intervallo 300Khz÷ 300MHz, preferibilmente pari a 13,56 MHz oppure pari a 27,12 MHz oppure pari a 40,68 MHz.
  6. 6. Macchina come alla rivendicazione 2), caratterizzata dal fatto che detta unità di generazione di segnali a radiofrequenza ad un primo livello di potenza comprende un circuito oscillante/risonante ad alta tensione.
  7. 7. Macchina (1) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi applicatori (6) comprendono una coppia di elettrodi a polarità opposta (8, 9) tra loro affacciati, disposti l’uno rispetto all’altro secondo una configurazione prefissata.
  8. 8. Macchina (1) come alla rivendicazione 7), caratterizzata dal fatto che detta configurazione prefissata è del tipo in cui detti elettrodi a polarità opposta (8, 9) siano tra loro affacciati e parallelamente distanziati in modo tale che: - detta zona di trattamento (7) sia compresa tra detti elettrodi (8, 9) atti ad essere disposti in corrispondenza di due lati tra loro contrapposti di detto prodotto dielettrico (D), con l’elettrodo positivo disposto in corrispondenza di un primo lato di detto prodotto dielettrico (D) e l’elettrodo negativo disposto in corrispondenza di un secondo lato di detto prodotto dielettrico (D); - detto campo elettromagnetico generato da detti elettrodi (8, 9) sia prevalentemente ortogonale a detto prodotto dielettrico (D).
  9. 9. Macchina come alla rivendicazione 7) o 8), caratterizzata dal fatto che detta configurazione prefissata è del tipo in cui detti elettrodi a polarità contrapposta siano tra loro affacciati e parallelamente distanziati in modo tale che: - detta zona di trattamento sia disposta superiormente o inferiormente ad entrambi detti elettrodi atti ad essere disposti in corrispondenza di un solo lato di detto prodotto dielettrico; - detto campo elettromagnetico generato da detti elettrodi sia prevalentemente tangenziale a detto prodotto dielettrico.
  10. 10. Macchina (1) come una qualsiasi delle rivendicazioni da 7) a 9), caratterizzata dal fatto che ognuno di detti elettrodi (8, 9) è composto da una pluralità di elettrodi tra loro consecutivi, ciascuno dei quali presenta stessa polarità o opposta polarità rispetto all’elettrodo ad esso adiacente.
  11. 11. Macchina (1) come una qualsiasi delle rivendicazione da 7) a 10), caratterizzata dal fatto che detti elettrodi (8, 9) comprendono componenti distinti da detto involucro scatolare (2).
  12. 12. Macchina come una qualsiasi delle rivendicazione da 7) a 10), caratterizzata dal fatto che detti elettrodi comprendono due porzioni contrapposte della parete interna di detto involucro scatolare.
  13. 13. Macchina (1) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un condensatore (10) interposto tra detti mezzi di pompaggio (4) e detto involucro scatolare (2).
  14. 14. Macchina (1) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di rilevazione della temperatura e/o dell’umidità presente in detta camera o cavità di processo (3), operativamente connessi a detto involucro scatolare (2) ed atti a regolare la potenza di ingresso di detto generatore elettrico a radiofrequenza (5) e/o il livello di dette condizioni di vuoto in detta camera o cavità di processo (3).
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