IT202000004723A1 - Metodo e apparato di riscaldamento ad induzione - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"METODO E APPARATO DI RISCALDAMENTO AD INDUZIONE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono ad un metodo e ad un apparato di riscaldamento ad induzione. L?apparato di riscaldamento del tipo di cui si discute ? impiegabile, ad esempio, in ambito industriale, manifatturiero, meccanico, in cui ? richiesto di riscaldare un elemento metallico mediante induzione elettromagnetica.

In particolare, l?apparato di riscaldamento secondo il trovato pu? essere impiegato per saldare, dissaldare, raddrizzare, deformare, scaldare o temprare elementi metallici.

STATO DELLA TECNICA

Sono note differenti tipologie di dispositivi di riscaldamento idonee a riscaldare elementi metallici, tra cui dispositivi di riscaldamento a induzione elettromagnetica, a riscaldamento resistivo o mediante combustione di un combustibile e generazione di fiamme.

Grazie alle loro caratteristiche funzionali e strutturali, tali dispositivi di riscaldamento ad induzione elettromagnetica sono normalmente preferiti rispetto ai dispositivi a riscaldamento resistivo o utilizzanti fiamme.

I dispositivi di riscaldamento ad induzioni noti sono normalmente provvisti di un gruppo di alimentazione che ? configurato per generare una corrente elettrica alternata ad una frequenza compresa fra i 10 kHz ed i 50 kHz.

Tale corrente elettrica alternata ? utilizzata per generare un campo magnetico alternato in un mezzo di riscaldamento del dispositivo, il quale induce, nell'elemento metallico posto in prossimit?, o a contatto, con il dispositivo, delle correnti parassite.

Tali correnti parassite generano nell?elemento metallico un innalzamento della temperatura per effetto Joule, funzionalmente dipendente dalla potenza effettivamente trasmessa dal gruppo di alimentazione al mezzo di riscaldamento.

Una delle principali problematiche relative ai dispositivi di riscaldamento ad induzione noti consiste nel fatto che risulta difficoltoso fornire un controllo, o semplicemente un rilevamento affidabile, della temperatura dell?elemento metallico durante il riscaldamento.

Una delle soluzioni note per fornire un rilevamento della temperatura consiste nell?applicare sensori di temperatura a contatto con l?elemento metallico da riscaldare.

Il principale inconveniente di questa soluzione ? che il segnale di temperatura rilevato dal sensore pu? venire falsato dal campo elettromagnetico e/o dal calore raggiunto nelle zone da riscaldare che, in alcuni casi, possono essere tali da danneggiare il sensore stesso, compromettendone il corretto funzionamento.

Inoltre, una misura effettuata tramite un sensore posto a contatto con la superficie dell?elemento fornisce informazioni relative alla zona di contatto del sensore, ed eventualmente alle zone immediatamente limitrofe.

Un?altra soluzione nota prevede di rilevare la temperatura deH?elemento metallico riscaldato tramite sistemi di misura ad infrarossi.

Tale soluzione risulta particolarmente sconveniente per il fatto che stabilire una linea visiva stabile tra il sensore ad infrarossi e l?elemento metallico ? particolarmente complicato, se non addirittura impossibile nella pratica.

Un ulteriore inconveniente consiste nel fatto che, se la zona di interesse della misura di temperatura ? in una superfice dell?elemento riscaldato difficilmente raggiungibile, oppure se ? all?interno dell?elemento stesso, le informazioni di temperatura, rilevate tramite le suddette soluzioni note, possono essere falsate dallo spessore e/o dalla geometria dell?elemento.

Infatti, il calore, che ? molto intenso vicino al campo magnetico, si propaga secondo le caratteristiche del metallo, per cui spessori di 6-7 mm generalmente presentano differenze di temperatura importanti sui due lati.

In tal caso, in relazione al tipo di metallo, e allo spesso dell?elemento da riscaldare, pu? accadere che sulla superficie opposta a quella sulla quale si sta effettuando la rilevazione della temperatura, il metallo possa arrivare a fusione prima che dal lato di rilevazione venga raggiunta la temperatura richiesta.

Esiste pertanto la necessit? di perfezionare un metodo e un apparato di riscaldamento ad induzione che possano superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica.

In particolare, uno scopo del presente trovato ? quello di fornire un metodo e un apparato di riscaldamento ad induzione, capaci di fornire una misura di temperatura non falsata dal campo magnetico e/o dal calore presenti nella zona di misura.

Un altro scopo ? quello di fornire un metodo ed un apparato per il rilevamento e la regolazione della temperatura di un elemento metallico riscaldato tramite un dispositivo di riscaldamento ad induzione, che siano efficaci ed economici.

Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di fornire un metodo ed un apparato che permettano di rilevare e regolare la temperatura di un elemento metallico, riscaldato tramite un dispositivo di riscaldamento ad induzione, in zone poste all? interno dello stesso o in superfici dello stesso che difficilmente si prestano ad una misura di temperatura.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell?idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, sono fomiti un metodo e un apparato di riscaldamento ad induzione, che superano i limiti della tecnica nota ed eliminano i difetti in essa presenti.

Un apparato di riscaldamento a induzione del tipo in questione comprende un dispositivo di riscaldamento provvisto di una testa riscaldante idonea ad essere posizionata, in uso, inprossimit?, o a contatto, con un elemento metallico da riscaldare. La testa riscaldante pu? comprendere, o essere collegata, a una bobina, o induttore, formata da una pluralit? di spire configurate per essere attraversate da una corrente elettrica e generare un campo elettromagnetico.

Il dispositivo di riscaldamento comprende, inoltre, mezzi di alimentazione di energia elettrica collegabili ad una rete di alimentazione elettrica e idonei a fornire all?induttore una corrente alternata con intensit? e frequenza desiderate.

Il campo elettromagnetico alternato generato dall?induttore ? a sua volta idoneo a generare correnti parassite in un elemento metallico posto in prossimit?, cos? da ottenere un riscaldamento dell?elemento metallico per effetto Joule.

Nel caso di materiali ferromagnetici, inoltre, si pu? ottenere un riscaldamento del materiale metallico anche per fenomeni di isteresi.

Secondo forme di realizzazione, l?apparato di riscaldamento comprende almeno un dispositivo di rilevazione configurato per rilevare i valori di almeno una grandezza elettrica correlata all?energia elettrica fornita dal generatore all'induttore.

Secondo forme di realizzazione preferite, il dispositivo di rilevazione comprende un sensore di intensit? di corrente e un sensore di fase.

Secondo ulteriori forme di realizzazione, possono essere previsti una pluralit? di dispositivi di rilevazione, disposti lungo il circuito elettrico tra il generatore e la testa di induzione, ad esempio associati al generatore, all?unit? di amplificazione, o altri componenti del circuito.

L?apparato di riscaldamento pu? comprende, inoltre, un?unit? di elaborazione collegata all?almeno un dispositivo di rilevazione e al dispositivo di riscaldamento a induzione.

L?unit? di elaborazione pu? essere configurata per ricevere i valori rilevati dal dispositivo di rilevazione, ed elaborarli per confrontarli con valori di riferimento, e individuare il raggiungimento della temperatura di Curie nell?elemento metallico riscaldato mediante il dispositivo di riscaldamento a induzione.

La ricezione e l?elaborazione dei dati vengono preferibilmente effettuate in tempo reale, cos? da poter intervenire prontamente sul dispositivo di riscaldamento non appena viene individuato il raggiungimento della temperatura di Curie, e impedire di surriscaldare in modo non voluto l?elemento metallico.

In particolare, l?unit? di elaborazione monitora l?andamento dei valori di intensit? e fase della corrente elettrica nell?induttore per individuare quando si verifica una variazione in essi, correlata ad una variazione delle propriet? magnetiche dell?elemento metallico e riconoscere quando l?elemento metallico raggiunge la propria temperatura di Curie.

Secondo forme di realizzazione, l?unit? di elaborazione ? configurata per comandare direttamente, o tramite un?unit? di controllo e comando, il funzionamento del dispositivo di riscaldamento, in funzione della temperatura stimata e di un valore di temperatura impostato che si desidera ottenere.

Secondo forme di realizzazione, l?apparato ? configurato per implementare un metodo di riscaldamento secondo il presente trovato, come sar? descritto in seguito.

In accordo con forme di realizzazione, ? previsto un metodo di riscaldamento ad induzione di un elemento metallico, il quale prevede di: - alimentare un induttore collegato ad, o provvisto su, una testa riscaldante di un dispositivo di riscaldamento a induzione tramite una corrente elettrica alternata in modo da generare un campo elettromagnetico alternato;

- posizionare un elemento metallico da riscaldare nel campo elettromagnetico generato dall? induttore e riscaldare l?elemento metallico per effetto Joule tramite l?induzione di correnti parassite in esso;

- rilevare almeno un valore di almeno una grandezza elettrica correlata all?energia elettrica fornita dall? induttore;

- elaborare i valori effettivi rilevati dal dispositivo di rilevazione e confrontarli con valori di riferimento per determinare eventuali scostamenti da detti valori di riferimento in modo da individuare eventuali cambiamenti dell?almeno una grandezza elettrica correlati ad una variazione delle propriet? magnetiche dell?elemento metallico riscaldato;

- stimare la temperatura dell?elemento metallico sulla base del confronto tra i valori rilevati ed i valori di riferimento.

In alcune forme realizzative l almeno un valore di almeno una grandezza elettrica correlata all?energia elettrica fornita dall?induttore pu? essere scelto tra i valori di intensit? di corrente, tensione, frequenza e fase della corrente elettrica alternata circolante nell?induttore.

Vantaggiosamente, in questo modo la misura non viene falsata dal campo elettromagnetico o dal calore generato nell?elemento metallico riscaldato, anche se dipende dalla temperatura dell?elemento metallico in lavorazione, e varia in modo evidente al raggiungimento della temperatura di Curie.

La misura sfrutta pertanto l?effetto di Curie, per cui alcune propriet? magnetiche e/o elettromagnetiche di materiali metallici cambiano superata una determinata temperatura, detta temperatura di Curie.

In particolare, i materiali che normalmente manifestano propriet? ferromagnetiche, al di sopra della relativa temperatura di Curie, manifestano propriet? paramagnetiche.

? noto inoltre che ogni materiale soggetto all?effetto di Curie ha la sua propria caratteristica temperatura di Curie. Ad esempio, per il ferro Fe la temperatura di Curie ? di 770 ?C, oppure, per il nichel Ni la temperatura di Curie ? di 347 ?C.

In aggiunta, ? noto che nel caso di un campo elettromagnetico applicato ad un elemento metallico, valori correlati alla corrente elettrica che genera tale campo elettromagnetico variano con il passare dell?elemento metallico dallo stato ferromagnetico allo stato paramagnetico, e viceversa. Tali valori possono includere ad esempio l?intensit? di corrente, la tensione, la frequenza e la fase della corrente elettrica che genera il campo elettromagnetico in prossimit? dell?elemento metallico in oggetto.

Secondo forme di realizzazione, i valori di riferimento sono valori di intensit? di corrente, tensione, frequenza e fase della corrente elettrica alternata che attraversa l?induttore precedentemente rilevati e registrati. Nelle suddette forme di realizzazione il confronto pu? consistere nel rilevare eventuali variazioni degli ultimi valori registrati rispetto ai valori di intensit? di corrente, tensione, frequenza e fase della corrente elettrica alternata che attraversa l?induttore precedentemente registrati.

Secondo ulteriori forme di realizzazione i valori di riferimento sono valori predefiniti, ad esempio basati su tabelle e grafici ed elaborati mediante un algoritmo matematico implementato nell?unit? di elaborazione.

Nelle suddette forme realizzative il confronto pu? comprendere il verificare se i valori rilevati rientrano o meno in un intervallo attorno al rispettivo valore di riferimento. Oppure il confronto pu? comprendere verificare se i valori rilevati sono maggiori o minori rispetto al valore di riferimento associato, ed eventualmente nel quantificare lo scostamento.

Secondo alcune forme di realizzazione il metodo comprende, inoltre, impostare una temperatura obbiettivo da raggiungere durante il riscaldamento dell?elemento metallico.

In ulteriori forme di realizzazione il metodo comprende anche controllare la potenza fornita all?induttore per interrompere o meno il riscaldamento dell?elemento metallico sulla base del risultato del confronto.

Nelle suddette forme di realizzazione l?interruzione del riscaldamento pu? avvenire immediatamente nell?istante in cui viene rilevata una variazione significativa dei valori rilevati rispetto ai valori di riferimento.

Secondo possibili varianti, l?interruzione del riscaldamento pu? avvenire dopo un periodo di tempo prestabilito dall?istante in cui viene rilevata la variazione significativa dei valori rilevati rispetto ai valori di riferimento.

In forme realizzative il periodo di tempo dopo il quale avviene l?interruzione del riscaldamento ? correlato alla temperatura obbiettivo impostata.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Questi ed altri aspetti, caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno chiari dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fomite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento all?annesso disegno in cui:

- la fig. 1 ? una rappresentazione schematica di una forma di realizzazione di un apparato che implementa il metodo secondo il presente trovato. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Si far? ora riferimento nel dettaglio alle possibili forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o pi? esempi sono illustrati nella figura allegata. Ciascun esempio ? fornito a titolo di illustrazione del trovato e non ? inteso come una limitazione dello stesso. Ad esempio, una o pi? caratteristiche illustrate o descritte, in quanto facenti parte di una forma di realizzazione, potranno essere variate o adottate su, o in associazione con, altre forme di realizzazione per produrre ulteriori forme di realizzazione. Resta inteso che il presente trovato sar? comprensivo di tali possibili modifiche e varianti.

Prima di descrivere le forme di realizzazione, si chiarisce, inoltre, che la presente descrizione non ? limitata nella sua applicazione ai dettagli costruttivi e di disposizione dei componenti come descritti nella seguente descrizione utilizzando le figure allegate. La presente descrizione pu? prevedere altre forme di realizzazione ed essere realizzata o messa in pratica in altri svariati modi. Inoltre, si chiarisce che la fraseologia e terminologia qui utilizzata ? a fini descrittivi e non deve essere considerata come limitante.

In fig. 1 ? esemplificativamente illustrato un apparato 10 di riscaldamento secondo forme di realizzazione qui descritte, configurato per riscaldare un elemento metallico 20 mediante induzione elettromagnetica. Per elementi metallici 20 si intendono, esemplificativamente, elementi di qualsiasi forma e sezione, realizzati con uno o pi? metalli o loro leghe, o anche un elemento comprendente un materiale conduttore che sia in grado si ammettere correnti elettriche.

Secondo forme di realizzazione, gli elementi metallici 20 del tipo in questione possono essere costituiti da, o comprendere, uno o pi? metalli aventi propriet? ferromagnetiche.

L?apparato 10 comprende un dispositivo di riscaldamento a induzione 11 comprendente una testa riscaldante 12 provvista di, o collegata a, una bobina, o induttore 13, avente una pluralit? di spire idonee ad essere attraversate da una corrente elettrica alternata e configurato per generare un campo magnetico alternato.

L?apparato 10 pu? comprendere, inoltre, mezzi di alimentazione idonei ad alimentare energia elettrica all? induttore 13.

L?apparato 10 pu? comprendere, in particolare, un'unit? di alimentazione 14 collegabile, in uso, ad una rete di alimentazione elettrica 15 che fornisce una corrente e una tensione elettriche, e configurata per trasformare la corrente e la tensione elettriche di rete in corrente e tensione di alimentazione aventi voluti valori di intensit? e frequenza.

L?apparato 10 pu? comprendere, inoltre, un generatore 16, collegato a valle dell?unit? di alimentazione e configurato per generare onde di corrente alternata ad alta frequenza.

In alcune forme di realizzazione il generatore 16 pu? comprendere uno o pi? dispositivi inverter, o invertitori di corrente.

Secondo forme di realizzazione, pu? anche essere prevista un?unit? di amplificazione 17, disposta e collegata tra il generatore 16 e l?induttore 13, e configurata per amplificare la corrente elettrica alternata in uscita dal generatore 16 cos? da alimentare una corrente e una tensione volute nell?induttore 13 idonee a generare un campo elettromagnetico con caratteristiche idonee alla lavorazione dell?elemento metallico 20.

? noto, infatti, che per scaldare in modo opportuno elementi metallici 20 realizzati con differenti metalli, o aventi differenti spessori, ? necessario utilizzare correnti alternate con frequenza differenti.

Secondo forme di realizzazione, la corrente elettrica alternata fornita all?induttore 13 pu? avere valori compresi tra qualche centinaio di ampere, e qualche migliaio di ampere, in funzione delle applicazioni del dispositivo di riscaldamento 11.

Pu? anche essere presente un trasformatore comprendente un circuito primario collegato alla rete di alimentazione elettrica 15 e un circuito secondario collegato all?induttore 13 e idoneo a fornire a quest?ultimo una corrente elettrica con le volute caratteristiche di intensit? e frequenza. A titolo esemplificativo la corrente alternata che scorre nell? induttore 13 pu? avere una frequenza compresa tra 0,1 e 1000 kHz, o anche superiore, in funzione delle applicazioni del dispositivo di riscaldamento 11.

L?apparato 10 comprende, inoltre, almeno un dispositivo di rilevazione 18 configurato per rilevare i valori di almeno una grandezza elettrica correlata all?energia elettrica fornita all?induttore 13.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di rilevazione 18 ? associato all?induttore 13.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di rilevazione 18 comprende uno o pi? sensori configurati per rilevare almeno una grandezza fra l?intensit? di corrente, la frequenza, la fase e la tensione della corrente alternata circolante nell'induttore 13.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di rilevazione 18 comprende uno o pi? sensori configurati per rilevare l?intensit? di corrente e/o la fase della corrente elettrica alterna circolante nell?induttore 13. L?apparato 10 di riscaldamento ad induzione pu? comprendere, inoltre, un?unit? di elaborazione 19 collegata all?almeno un dispositivo di rilevazione 18 e al dispositivo di riscaldamento a induzione 1 1.

L?unit? di elaborazione 19 pu? essere configurata per ricevere i valori rilevati dal dispositivo di rilevazione 18, ed elaborarli per stimare una temperatura attuale dell?elemento metallico 20 in fase di riscaldo.

L?unit? di elaborazione 19 pu? essere configurata per comandare direttamente, o tramite un?unit? di contro e comando 21, il funzionamento del dispositivo di riscaldamento 11, in funzione della temperatura stimata e di un valore di temperatura impostato che si desidera ottenere.

In particolare, l?unit? di elaborazione 19 ? configurata per monitorare, in tempo reale, l?andamento dei valori di intensit? e fase della corrente elettrica nell?induttore 13 per individuare quando si verifica una variazione in essi, correlata ad una variazione delle propriet? magnetiche dell?elemento metallico 20, e riconoscere quindi quando l?elemento metallico 20 ha raggiunto la propria temperatura di Curie.

Secondo ulteriori forme di realizzazione, possono essere previsti ulteriori dispositivi sensori 22, 23, 24, associati ad uno o pi? tra l?unit? di alimentazione 14, il generatore 16 e l?unit? di amplificazione 17 e configurati per rilevare rispettivi valori della grandezza elettrica misurata, per monitorame l?andamento.

Secondo forme di realizzazione gli ulteriori dispositivi sensori 22, 23, 24 sono configurati per rilevare almeno una grandezza fra l?intensit? di corrente, la frequenza, la fase e la tensione della corrente elettrica circolante nel circuito a cui sono associati.

Secondo forme di realizzazione gli ulteriori dispositivi sensori 22, 23, 24 sono configurati per rilevare almeno l?intensit? di corrente e/o la fase della corrente elettrica circolante nel circuito a cui sono associati.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di rilevazione 18 e gli ulteriori dispositivi sensori 22, 23, 24 sono collegati in retroazione con l?unit? di elaborazione 19 ed eventualmente con l?unit? di controllo e comando 21.

Secondo forme di realizzazione, unit? di elaborazione 19 e unit? di controllo e comando 21 possono essere implementate su una singola scheda, o essere realizzate come elementi distinti e collegati tra loro. In forme realizzative l?unit? di elaborazione 19 pu? essere configurata per comunicare con l?unit? di controllo e comando 21 .

In particolare l?unit? di elaborazione 19 pu? comunicare all?unit? di controllo e comando 21 l?esito del confronto, ovvero se i valori rilevati sono o meno invariati rispetto ai valori di riferimento, ed eventualmente l?entit? dello scostamento.

In forme realizzative, l?unit? di controllo e comando 21 pu? quindi stimare la temperatura dell?elemento metallico 20 associando l?eventuale dedotta alterazione delle propriet? magnetiche e/o elettromagnetiche dell?elemento metallico 20 al raggiungimento, nell?elemento metallico 20, della temperatura di Curie.

In forme di realizzazione, l?unit? di controllo e comando 21 pu? essere configurata per comunicare con l?unit? di alimentazione 14, il generatore 16 e l?unit? di amplificazione 17 per regolarne il funzionamento in funzione dei valori rilevati dal dispositivo di rilevazione 18 e/o dagli ulteriori dispositivi sensori 22, 23, 24.

Secondo forme di realizzazione, un metodo di riscaldamento di un elemento metallico 20 secondo il trovato prevede di:

- alimentare un induttore 13 collegato alla, o provvisto sulla, testa riscaldante 12 del dispositivo di riscaldamento a induzione 11 tramite una corrente elettrica alternata in modo da generare un campo elettromagnetico alternato;

- posizionare un elemento metallico 20 da riscaldare nel campo elettromagnetico generato dall?induttore 13 e riscaldare l?elemento metallico 20 per effetto Joule tramite l?induzione di correnti parassite generate in esso dal campo elettromagnetico alternato; - rilevare almeno un valore di almeno una grandezza elettrica correlata all?energia elettrica fornita dall?induttore 13;

- elaborare i valori effettivi rilevati dal dispositivo di rilevazione e confrontarli con valori di riferimento, al fine di determinare eventuali scostamenti da tali valori di riferimento in modo da individuare eventuali scostamenti dell? almeno una grandezza elettrica, correlati ad una variazione delle propriet? magnetiche dell?elemento metallico 20 e dipendenti dalla temperatura di tale elemento metallico 20;

- stimare la temperatura dell?elemento metallico 20 sulla base del confronto tra i valori rilevati e i valori di riferimento.

In particolare, se dal confronto vengono rilevati scostamenti significativi tra i valori rilevati ed i valori di riferimento, ? possibile dedurre se si sono alterate alcune propriet? magnetiche e/o elettromagnetiche dell?elemento metallico 20 e quindi stimare la temperatura dell?elemento metallico 20. Nello specifico, in questo modo, ? possibile dedurre se l?elemento metallico 20 ? passato da un comportamento ferromagnetico a un comportamento paramagnetico a causa del raggiungimento, nell?elemento metallico 20, della temperatura di Curie propria del materiale con cui ? realizzato.

In forme realizzative, la stima della temperatura consiste quindi nell?associare l?eventuale, dedotta, alterazione delle propriet? magnetiche o elettromagnetiche dell?elemento metallico 20 al raggiungimento, nell?elemento metallico 20 stesso, della temperatura di Curie.

Le grandezze elettriche considerate variano molto a seconda dell? accoppiamento elettromagnetico che si genera fra l?induttore 13 e il metallo dell?elemento metallico 20. A titolo esemplificativo, al raggiungimento della temperatura di Curie pu? essere rilevato un valore della corrente elettrica assorbita dall?induttore 13 inferiore rispetto al valore della corrente elettrica rilevato a temperature pi? basse. Ad esempio, la corrente elettrica pu? scendere anche dal 30% in pi?.

In alcune forme realizzative l?almeno un valore di almeno una grandezza elettrica correlata all?energia elettrica pu? essere scelto tra i valori di intensit? di corrente, tensione, frequenza e fase della corrente elettrica alternata che genera il campo elettromagnetico alternato, ovvero che attraversa l'?nduttore 13.

In forme realizzative i valori di riferimento possono essere valori predefiniti e preimpostati, ed il confronto consiste nel verificare se i valori rilevati rientrano o meno in un intervallo attorno al rispettivo valore fisso di riferimento, oppure verificare se i valori rilevati sono maggiori o minori rispetto al valore di riferimento associato.

In altre forme di realizzazione i valori di riferimento possono essere i valori di intensit? di corrente, tensione, frequenza e fase della corrente elettrica alternata che attraversa l?induttore 13 precedentemente registrati ed il confronto consiste nel rilevare eventuali variazioni significative tra i valori precedentemente rilevati e quelli appena rilevati.

Secondo forme di realizzazione, pu? essere previsto rilevare almeno l?intensit? e la fase della corrente elettrica circolante nell?induttore 13 e trasmetterli in retroazione all?unit? di elaborazione 19.

In una possibile variante realizzativa il metodo pu? comprendere impostare una temperatura obbiettivo, ovvero la temperatura alla quale si vuole scaldare l?elemento metallico 20.

Per impostare una temperatura obbiettivo s?intende che un utente pu? impostare direttamente il valore della temperatura obbiettivo, ad esempio mediante un?interfaccia utente provvista sull?apparato 10 e collegata ad una tra l?unit? di elaborazione 19 oppure che l?utente pu? selezionare una lavorazione/trattamento a cui si vuole sottoporre l?elemento metallico 20. Alla lavorazione/trattamento pu? essere associata una predefnita temperatura obbiettivo.

Impostare una temperatura obbiettivo pu? prevedere inoltre di definire qual ? il materiale specifico dell?elemento metallico 20 da riscaldare, dalla tipologia del quale dipende un rispettivo valore della temperatura di Curie.

Di seguito viene riportata una tabella in cui sono esemplificativamente elencati alcuni materiali con le rispettive temperature di Curie.

In ulteriori forme di realizzazione il metodo pu? comprendere inoltre controllare la potenza alimentata alla testa riscaldante 12.

In particolare controllare la potenza pu? prevedere di disattivare l?unit? di amplificazione 17, per interrompere il riscaldamento dell?elemento metallico 20 per effetto Joule, o eventualmente regolarne il funzionamento per ridurre la potenza alimentata, sulla base del risultato del suddetto confronto.

In forme realizzative il metodo pu? prevedere che l?interruzione del riscaldamento avvenga immediatamente nell?istante in cui viene rilevato uno scostamento significativo di detti valori rilevati rispetto a detti valori di riferimento.

Secondo forme di realizzazione, poich? nel funzionamento normale, prima del raggiungimento della temperatura di Curie, i valori della grandezza elettrica considerata, ad esempio la corrente elettrica nell?induttore 13, sono molto stabili, si pu? prevedere di individuare tale valore di temperatura quando si verifica uno scostamento - anche minimo - rispetto ai valori di riferimento, ad esempio inferiore al 5-10%.

In altre forme di realizzazione il metodo pu? prevedere che l?interruzione avvenga dopo un periodo di tempo prestabilito dall?istante in cui viene rilevato lo scostamento significativo di detti valori rilevati rispetto a detti valori di riferimento

In forme realizzative, il periodo di tempo prestabilito dopo il quale avviene l?interruzione del riscaldamento ? correlato alla temperatura obbiettivo impostata in precedenza.

Infatti, nota una temperatura di riferimento ovvero alla quale si trova l?elemento metallico 20, stimata sulla base delle variazioni delle grandezze elettriche correlate al raggiungimento della temperatura di Curie, ? possibile determinare per quanto tempo l?elemento metallico 20 debba rimanere ancora soggetto al campo elettromagnetico alternato, per scaldarsi fino a raggiungere la determinata temperatura obbiettivo.

Ad esempio, l?unit? di elaborazione 19 pu? campionare e registrare i valori della grandezza elettrica rilevati, o i valori di temperatura stimati, e definire una curva di crescita della temperatura dell?elemento metallico 20 in fase di riscaldo. Sulla base dei valori effettivi rilevati e della curva di crescita l?unit? di elaborazione pu?, inoltre, calcolare il necessario tempo rimanente per il raggiungimento della temperatura obiettivo e comandare di conseguenza il dispositivo di riscaldamento 11.

Secondo forme di realizzazione, l?unit? di elaborazione 19 pu? anche calcolare, o misurare, quanto tempo ? durato il riscaldamento dalle condizioni ambiente fino alla determinazione del raggiungimento della temperatura di Curie e quindi determinare un gradiente di temperatura sulla base del quale prevedere il tempo necessario per raggiungere la temperatura obbiettivo. A titolo di esempio, il gradiente pu? essere determinato in modo proporzionale; nel caso in cui per raggiungere 800 ?C siano stati necessari 8 sec, si pu? prevedere di mantenere acceso l?apparato 10 per 1 sec se la temperatura obbiettivo ? di 900 ?C, o 2 sec se la temperatura obbiettivo ? di 1.000 ?C.

E chiaro che al metodo ed all?apparato 10 di riscaldamento a induzione fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti o fasi, senza per questo uscire dall?ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.

? anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potr? senz?altro realizzare molte altre forme equivalenti di metodo e di apparato 10 di riscaldamento ad induzione ed annesso apparato, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell?ambito di protezione da esse definito.

Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti tra parentesi hanno il solo scopo di facilitare la lettura e non devono essere considerati come fattori limitativi per quanto attiene all?ambito di protezione sotteso nelle specifiche rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di riscaldamento di un elemento metallico (20) mediante induzione elettromagnetica, comprendente: - alimentare un induttore (13) collegato ad, o provvisto su, una testa riscaldante (12) di un dispositivo di riscaldamento (1 1) a induzione tramite una corrente elettrica alternata in modo da generare un campo elettromagnetico alternato; - posizionare un elemento metallico (20) da riscaldare nel campo elettromagnetico alternato generato da detto induttore (13) e riscaldare detto elemento metallico (20) per effetto Joule tramite l?induzione di correnti parassite in esso, caratterizzato dal fatto che detto metodo prevede inoltre di: - rilevare almeno un valore di almeno una grandezza elettrica correlata all?energia elettrica fornita a detto induttore (13); - elaborare i valori effettivi rilevati e confrontarli con valori di riferimento per determinare eventuali scostamenti da detti valori di riferimento in modo da individuare eventuali cambiamenti dell? almeno una grandezza elettrica correlati ad una variazione delle propriet? magnetiche di detto elemento metallico riscaldato (20); - stimare la temperatura di detto elemento metallico (20) sulla base del confronto tra i valori rilevati ed i valori di riferimento; - regolare il funzionamento di detto dispositivo di riscaldamento (11) in funzione di detta temperatura stimata.
2. 2. Metodo come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che prevede di rilevare una o pi? tra intensit? di corrente, tensione, frequenza e fase della corrente elettrica alternata che attraversa l?induttore (13).
3. 3. Metodo di riscaldamento come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti valori di riferimento sono valori di detta almeno una grandezza elettrica rilevata precedentemente rilevati e registrati e che il confronto consiste nel rilevare eventuali variazioni degli ultimi valori registrati di detta almeno una grandezza elettrica rispetto ai valori precedentemente registrati.
4. 4. Metodo di riscaldamento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i valori di riferimento sono valori predefiniti di detta almeno una grandezza elettrica, elaborati mediante un algoritmo matematico implementato in un?unit? di elaborazione (19) e che il confronto pu? comprendere il verificare se i valori rilevati rientrano o meno in un intervallo attorno al rispettivo valore di riferimento, oppure il confronto pu? comprendere verificare se i valori rilevati sono maggiori o minori rispetto al valore di riferimento associato, ed eventualmente nel quantificare lo scostamento.
5. 5. Metodo di riscaldamento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende: - impostare una temperatura obbiettivo da raggiungere durante il riscaldamento di detto elemento metallico (20); - confrontare detta temperatura stimata con detta temperatura obiettivo e in funzione dell?esito del confronto determinare se interrompere l?alimentazione di corrente elettrica all?induttore (13) o mantenerla per un periodo di tempo prestabilito, dall?istante in cui viene rilevata una variazione significativa dei valori rilevati rispetto a detti valori di riferimento, idoneo al raggiungimento di detta temperatura obiettivo.
6. 6. Metodo di riscaldamento come nella rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che prevede di calcolare la durata di detto periodo di tempo sulla base dei valori effettivi rilevati, di una curva di crescita della temperatura di detto elemento metallico (20) definita sulla base di valori rilevati precedentemente, o del tempo intercorso tra l inizio dell? alimentazione dell?induttore (13) e l?individuazione della variazione della grandezza elettrica, e della differenza tra detta temperatura stimata e detta temperatura obbiettivo.
7. 7. Apparato di riscaldamento ad induzione comprendente: - un dispositivo di riscaldamento (11) provvisto di una testa riscaldante (12) idonea ad essere posizionata, in uso, in prossimit?, o in contatto, con un elemento metallico (20) da riscaldare, in cui detta testa riscaldante (12) comprende, od ? collegata a, una bobina, o induttore (13), formata da una pluralit? di spire configurate per essere attraversate da una corrente elettrica e per generare un campo elettromagnetico idoneo a generare correnti parassite in detto elemento metallico (20); - mezzi di alimentazione (14, 16, 17) collegabili ad una rete di alimentazione elettrica (15) e idonei a fornire una corrente alternata con intensit? e frequenza desiderate a detto induttore (13); caratterizzato dal fatto che comprende almeno un dispositivo di rilevazione (18) configurato per rilevare i valori di almeno una grandezza elettrica correlata all?energia elettrica fornita da detto generatore a detto induttore (13) e un?unit? di elaborazione (19) collegata a detto almeno un dispositivo di rilevazione (18) e a detto dispositivo di riscaldamento (1 1) e configurata per ricevere i valori rilevati da detto almeno un dispositivo di rilevazione (18), e confrontarli con valori di riferimento per determinare eventuali scostamenti da detti valori di riferimento correlati ad una variazione delle propriet? magnetiche di detto elemento metallico (20) riscaldato, stimare una temperatura attuale di detto elemento metallico (20) riscaldato, correlata a detta variazione delle propriet? magnetiche, e regolare il funzionamento di detto dispositivo di riscaldamento (11) in funzione di detta temperatura stimata.
8. 8. Apparato di riscaldamento ad induzione come nella rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che comprende ulteriori dispositivi sensori (22, 23, 24) associati ad uno o pi? di detti mezzi di alimentazione (14, 16, 17) e detta testa riscaldante (12) e dal fatto che detti dispositivi sensori (22, 23, 24) sono configurati per rilevare almeno una grandezza elettrica tra intensit? di corrente, fase, tensione e frequenza della corrente elettrica alternata circolante nel circuito a cui sono associati e fornire i valori rilevati a detta unit? di elaborazione (19).
9. 9. Apparato di riscaldamento ad induzione come nella rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto che detta unit? di elaborazione (19) ? configurata per monitorare in tempo reale l?andamento dei valori rilevati di detta almeno una grandezza elettrica in detto induttore (13) e individuare quando si verifica una variazione in essi, correlata ad una variazione delle propriet? magnetiche di detto elemento metallico (20) e riconoscere quando detto elemento metallico (20) raggiunge la propria temperatura di Curie.
10. 10. Apparato di riscaldamento ad induzione come in una quals delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzato dal fatto che detta unit? di elaborazione (19) ? configurata per comandare direttamente, o tramite un?unit? di controllo e comando (21), il funzionamento di detto dispositivo di riscaldamento (11), in funzione della temperatura stimata e di un valore di temperatura obbiettivo impostato che si desidera ottenere.