IT9021616A1 - Apparecchiatura per il controllo in continuo dell'umidita' in processi di asciugatura - Google Patents

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    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/10Temperature; Pressure

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Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:
Apparecchiatura per il controllo in continuo dell'umidità in processi di asciugatura
Descrizione
Campo dell ' invenzione
La presente invenzione si riferisce ad una apparecchiatura che consente il controllo in continuo dell'umidità di manufatti sottoposti a processi di asciugatura e/o essiccazione che utilizzano flussi di gas riscaldati costituita da due o più sensori che misurano la temperatura del gas in ingresso ed in uscita dal sistema di asciugatura, ed eventualmente nelle fasi di processo intermedie, collegati ad un sistema a microprocessore o microcontrollore che consente di fissare, variare e controllare tali temperature secondo le esigenze di lavorazione agendo opportunamente sugli organi di riscaldamento del flusso di gas e/o sui generatori del flusso stesso e/o sui sistemi di movimentazione e/o altri sistemi meccanici, pneumatici, elettrici che intervengono nel processo di asciugatura e/o essiccazione.
Stato dell'arte
Nei processi di asciugatura che impiegano flussi di gas riscaldati, generalmente aria, è di particolare importanza poter determinare con esattezza il grado di umidità residua nei manufatti in modo da ottimizzare i tempi di lavoro ed evitare possibili danneggiamenti del materiale sottoposto al processo con un trattamento inadeguato. Questo problema è particolarmente sentito nel campo della produzione dei tessili in cui materiali diversi (ad esempio lane, cotoni, lini, canape, tessuti in fibre sintetiche ecc.) richiedono ovviamente condizioni operative diverse che dipendono non solo dalle differenze di materiale ma anche dal tipo di manufatto che viene sottoposto al processo (bobine, matasse, filo, rocche, tessuto in largo od in corde, fiocco, capo confezionato, ecc.). Le misure di umidità nei processi di asciugatura, in particolare per tessili, finora conosciuti sono effettuate o per mezzo di umidostati (basati su misure di conduttività elettrica) o con termostati e temporizzatori (che regolano la temperatura per un tempo determinato) o con due termostati di controllo (che fissano una temperatura iniziale ed una finale). Tutti questi metodi presentano vari inconvenienti che ne rendono poco efficace l'uso e soprattutto danno risultati scarsamente riproducibili in quanto possono essere influenzati dall'umidità dell'aria o da variazioni repentine delle temperature nonché delle quantità di liquido (acqua o solventi) presenti nei manufatti all'inizio del processo.
Inoltre i metodi suddetti sono poco flessibili perchè non consentono di adattare i cicli di lavoro alle varie esigenze che si presentano in seguito al cambiamento del materiale o del tipo di manufatto da asciugare richiedendo continue tarature, spesso forzatamente approssimative.
Descrizione dettagliata dell'invenzione
La presente invenzione consente di rimediare agli inconvenienti suddetti ed offre il vantaggio di un estesissimo campo applicativo e di una estrema flessibilità operativa grazie ad un'apparecchiatura costituita da due o più sensori collegati ad un sistema a microprocessore o microcontrollore sul quale vengono facilmente impostati i dati richiesti e che permette un controllo in continuo di detti parametri, agendo sugli organi di riscaldamento del flusso di gas e/o sui generatori del flusso stesso e/o sui sistemi di movimentazione e/o altri sistemi meccanici, pneumatici, elettrici che intervengono nel processo di asciugatura e/o essiccazione . L'apparecchiatura consente quindi di fissare, variare e controllare con continuità l’umidità dei manufatti misurando la temperatura del gas , normalmente aria, in uscita dal sistema di asciugatura, e confrontandola con quella del gas in entrata. Permette inoltre di arrestare il processo quando si è raggiunto il grado di umidità più indicato per i materiali o per le fasi successive di processo cui questi devono essere sottoposti.
E' noto infatti che in seguito all'evaporazione di un liquido si ha un abbassamento della temperatura, quindi l'aria calda e secca che entra nella camera di asciugatura facendo evaporare l'acqua subirà un raffreddamento, ed uscirà dalla camera ad una temperatura inferiore a quella di ingresso proporzionalmente alla quantità di liquido evaporato. La temperatura, e quindi indirettamente l'umidità del flusso di gas, può essere come detto regolata e controllata attraverso il sistema a microprocessore o micrcontrolore collegato agli organi di riscaldamento del flusso di gas e/o sui generatori del flusso stesso e/o sui sistemi di movimentazione e/o altri sistemi meccanici , pneumatici, elettrici che intervengono nel processo di asciugatura e/o essiccazione.
L'invenzione sarà più e meglio compresa .con l'ausilio della Figura 1 , in cui è rappresentato uno schema a blocchi dell'apparecchiatura, qui riportata a titolo illustrativo ma non limitativo.
Nella Figura 1 il generatore del flusso di gas è indicato con 10, con 11 il condotto di immissione del gas, con 12 gli organi di riscaldamento del gas in ingresso, con 13 l'ambiente di asciugatura, con 14 il camino di uscita del gas, con 15 i sensori e con 16 il sistema a microprocessore o microcontrollore collegato ai sensori e all'organo di riscaldamento del gas 12. Le linee tratteggiate rappresentano collegamenti fra il sistema a microprocessore o microcontrollore ed eventuali altri sensori o, come più sopra specificato, con altri sistemi meccanici, pneumatici, elettrici che intervengono nel processo di asciugatura e/o essiccazione.
I generatori di flusso di gas possono essere ventilatori, compressori, serbatoi di gas compresso, ecc.
Gli organi di riscaldamento possono essere costituiti da batterie di riscaldamento a vapore o ad acqua surriscaldata, scambiatori di calore di vario genere, resistenze elettriche, bruciatori , ecc.
L'ambiente di asciugatura può essere rappresentato da una camera di asciugatura fissa o mobile con o senza paratie." I sensori possono essere qualunque tipo di strumento atto a misurare variazioni di temperatura in un gas (termometri, sonde a termocoppia, sonde a termoresistenza,pirometri, telecamere, lettori ad infrarossi ecc.) in particolare, secondo una versione preferita, si utilizzano termoresistenze al platino con rivestimento in acciaio inossidabile.
II sistema a microprocessore o microcontrollore può essere un qualsiasi sistema di controllo a microprocessore o microcontrollore dotato dell'opportuno software ed hardware che consenta di svolgere le operazioni richieste, in particolare si è usato un programmatore MICRO-GAM Compact prodotto dalla S.A.T.E. s.n.c.
Con sistemi meccanici, pneumatici, elettrici si intendono tutte le componenti del processo di asciugatura agendo sulle quali si possono raggiungere i risultati desiderati (paratie, nastri di scorrimento del materiale, ecc.) ad esempio accelerando o ritardando lo scorrimento del materiale, prolungando i tempi di apertura o chiusura delle paratie, ecc.
Secondo una versione preferita della presente invenzione il flusso di gas è mantenuto costante durante il processo di asciugatura ed il sistema a microprocessore o microcontrollore agisce sugli organi di riscaldamento, variando così la temperatura del flusso di gas, e sull'apertura e/o chiusura delle paratie per consentire l 'omogeinizzazione ed il condizionamento .
Il programma utilizzato consente :
- di regolare gli organi di riscaldamento in modo da avere valori determinati per la temperatura iniziale e finale del flusso di gas in ingresso
- controllare la temperatura del gas di uscita a fine processo, e quindi indirettamente il suo contenuto di umidità
- regolare con continuità, la temperatura del gas di ingresso adattandola alle esigenze richieste dal ciclo di asciugatura - omogeinizzare i manufatti mantenendo la circolazione del gas a ciclo chiuso nell'ambiente di asciugatura una volta terminato il processo di asciugatura vero e proprio, cioè una volta raggiunta la temperatura desiderata nel gas in uscita - regolare il ritorno graduale della temperatura interna alla camera di asciugatura sui valori di quella esterna (condizionamento)
- inoltre come detto possono essere controllate altre operazioni tipo apertura e chiusura delle porte di ingresso ed uscita dei materiali dalla camera di asciugatura, velocità del/dei nastri di trasporto, ecc.
Ovviamente il sistema schematicamente rappresentato in Figura 1 può costituire un'unità di un sistema di ordine superiore costituito da più di tali unità, disposte in serie, in cui il materiale da asciugare viene fatto passare da un’unità ad un'altra; in questo caso ognuna delle varie unità sarà controllata in modo interattivo con le altre, sempre attraverso il sistema a micriprocessore o microcontrollore.
Come si vede dalla Figura 1 uno dei sensori è installato subito dopo l'organo di riscaldamento del gas in ingresso mentre un altro si trova nel camino di uscita.
All'inizio del processo si assegnano i valori desiderati di temperatura iniziali TI e finale T2 per il primo sensore (vedi Figura 2) ed il valore desiderato della temperatura finale T4 del secondo sensore. La differenza fra T2 e T4 rappresenta la differenza di temperatura che dovrà esistere alla 'fine del processo di asciugamento fra il gas in ingresso ed il gas in uscita, tale differenza sarà funzione dell'umidità residua del manufatto da asciugare e potendo essere modificata a piacimento, agendo come detto sopra, consente di adattare il processo stesso a qualsiasi esigenza.
Inoltre questo sistema realizza la regolazione della temperatura del gas in ingresso modificandola secondo le esigenze del programma impostato via via che la temperatura del gas in uscita si avvicina al valore finale, permettendo così di ottimizzare i tempi di processo senza sottoporre i manufatti a temperature inutilmente alte in fasi dell'asciugatura che non lo richiedono.
Le variazioni delle temperature durante il processo sono schematicamente rappresentate nel diagramma riportato in Figura 2 in cui sull'asse delle ascisse sono riportati i tempi e su quello delle ordinate le temperature ed in cui TI e T3 rappresentano le temperature iniziali misurate rispettivamente dal sensore in ingresso e da quello in uscita mentre T2 e T4 rappresentano le rispettive temperature finali. E' ovvio come cambiando semplicemente i dati relativi alle temperature richieste si possa rapidamente adattare il sistema all'asciugatura di manufatti estremamente diversi fra loro e quindi richiedenti condizioni di lavoro altrettanto diverse. Alla fine del processo di asciugatura vero e proprio agendo sulle opportune paratie, interrompendo il riscaldamento e facendo circolare il gas presente tramite il generatore di flusso, per un certo tempo, si ottiene l'omogenizzazione della temperatura in tutto il manufatto trattato. Infine si prow ederà a riportare gradualmente la temperatura interna della camera di asciugatura sui valori della temperatura esterna (condizionamento) . Come si vede operando nel modo descritto l'umidità interna della camera di asciugatura viene determinata e controllata senza subire alcuna influenza da parte dell'umidità presente all’esterno.
ESEMPIO
Materiale di prova : filato ritorto in matassa misto lana acrilico.
Peso del materiale in condizioni normali (asciutto) : gr. 140 Peso del materiale bagnato e strizzato : gr. 600
Presenza di acqua nel materiale prima del processo di asciugatura : gr. 460.
Il materiale suddetto, bagnato e strizzato è stato sottoposto al processo di asciugatura in presezenza delle seguenti condizioni :
gas di riscaldamento usato : aria
riscaldamento operato con resistenze elettriche
sensori : termoresistenze al platino
temperatura iniziale impostata del gas in ingresso (Tl) = 100*C.
temperatura finale impostata per il primo sensore (T2) = 88°C temperatura finale impostata del gas di uscita (T4) = 70°C temperatura (T3) = 43°C, ove tale temperatura (T3) è la temperatura rilevata all'inizio del ciclo di essiccazione sul sensore di gas in uscita quando la tempertura di ingresso del gas era già stabilizzata su 100°C.
Come si vede la differenza fra Tl e T3 è di ben 57 °C, differenza che è funzione dell’umidità presente all'inizio del ciclo nella fibra da asciugare (circa 4002).
Il tempo impiegato per raggiungere la temperatura impostata TI 10
Tempo del ciclo di asciugatura, cioè per il passaggio da TI a T2 = 110'
tempo di omogeinizzazione a 80°c = 15'
Tempo di condizionamento a temperatura ambiente = 10' Tempo totale impiegato per il processo - 145'
peso della matassina a fine ciclo = gr 140
acqua asportata = gr 460
La matassina a fine ciclo si presenta quindi nella medesima condizione che aveva prima di essere bagnata.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura che consente il controllo in continuo dell'umidità di manufatti sottoposti a processi di asciugatura e/o essiccazione che utilizzano flussi di gas riscaldati costituita da due o più sensori che misurano la temperatura del gas in ingresso ed in uscita dal sistema di asciugatura, ed eventualmente nelle fasi di processo intermedie, collegati ad un sistema a microprocessore o microcontrollore che consente di fissare, variare e controllare tali temperature secondo le esigenze di lavorazione agendo opportunamente sugli organi di riscaldamento del flusso di gas e/o sui generatori del flusso stesso e/o sui sistemi di movimentazione e/o altri sistemi meccanici, pneumatici, elettrici che intervengono nel processo di asciugatura e/o essiccazione.
  2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 in cui il sistema a microprocessore o microcontrollore agisce sugli organi di riscaldamento del flusso di gas.
  3. 3· Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 1 e 2 in cui i sensori per la misura della temperatura del gas in ingresso ed in uscita dalla camera di asciugatura, ed eventualmente nelle fasi di processo intermedie, sono costituiti da termoresistenze in platino.
  4. 4. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 1 - 3 in cui il sensore che controlla la temperatura del gas in ingresso agisce in modo da regolare tale temperatura in funzione della temperatura del gas in uscita ed eventualmente delle fasi di lavorazione intermedie.
  5. 5. Processo per l'asciugatura di manufatti in sistemi che operano con flussi di gas riscaldati in cui si utilizza un'apparecchiatura secondo le rivendicazioni 1 - 4
  6. 6. Processo secondo la rivendicazione 5 in cui il gas utilizzato per il processo di asciugatura è aria.
  7. 7- Processo secondo le rivendicazioni 5 e 6 in cui i materiali sottoposti al processo di asciugatura sono materiali o prodotti tessili.
  8. 8. Apparecchiatura composta da più apparecchiature singole secondo le rivendicazioni 1 - 4 in cui tali apparecchiature possono essere indipendenti o collegate fra loro, oppure integrate in un unico sistema per il controllo di sistemi di asciugamento e/o essiccazione in continuo, oppure a successione di camere, o multiplo, o a celle o camere mobili o a fasi successive.
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