ITBG960024A1 - Procedimento che utilizza un eiettore per lo sfruttamento dell'energia di espansione del gasi di purga in sistemi di essiccazione gas - Google Patents

Description

Descrizione di un Brevetto d'invenzione

DESCRIZIONE

Questa invenzione si riferisce ad un procedimento ad utilizzazione di eiettore per la rigenerazione a caldo di elementi ad adsorbimento impiegati in impianti di essiccazione di gas compressi.

Come è noto, la tecnologia pneumatica trova un sempre maggiore consenso ed un sempre maggiore numero dei campi di impiego: sistemi di regolazione, utensileria pneumatica, automazione impianti di verniciatura, eccetera. Per garantire un'elevata affidabilità operativa, l'aria compressa utilizzata deve essere priva di umidità; altrimenti, detta umidità trova facilmente condizioni fisiche per trasformarsi in gocce d'acqua, che possono nuocere gravemente ai componenti dell'impianto pneumatico e/o alle macchine utilizzatrici. Queste problematiche possono interessare anche impianti in cui il fluido non è l'aria, ma gas industriali specifici: azoto, ossigeno, eccetera. Per eliminare tale umidità dai gas compressi, gli impianti preposti alla loro gestione si avvalgono di elementi adsorbenti. Il gas compresso viene pertanto fatto transitare su tali elementi che provvedono a privarlo dell'umidità in esso contenuta. Ciò avviene, tuttavia, fino ad una certa condizione-limite alla quale corrisponde la saturazione dell'elemento adsorbente. A tal punto, diventa necessario rigenerare gli elementi adsorbenti mediante tecniche basate, sostanzialmente, sul transito in essi di aria calda a bassa pressione; nel frattempo, l'erogazione di gas compressi deumidificati deve ovviamente continuare, e per tale motivo richiede l'utilizzazione di altri analoghi elementi adsorbenti non saturi. Così in vari modi, mentre degli elementi adsorbenti privano il gas della sua umidità, altri elementi adsorbenti devono essere rigenerati, ovvero privati dell'acqua che avevano precedentemente sottratto ai gas compressi. Nelle figg. 1, 2, 3 sono schematizzati degli impianti operanti secondo i modi notori attualmente più usati per l'attuazione della disidratazione degli elementi adsorbenti.

Con riferimento allo schema di fig. 1, un gas 1 destinato ad essere essiccato, passa attraverso una valvola 2 a tre vie; le vie aperte sono indicate da triangoli bianchi, mentre le vie chiuse sono indicate da triangoli neri. Il gas 1 viene pertanto fatto deviare in una direzione espressa dalla freccia 3.

Esso giunge così ad una tubazione 4 che è chiusa da una valvola 17A preposta allo scarico dei gas di rigenerazione; esso devia pertanto in un'altra tubazione 5, che lo immette all'interno di un serbatoio 6 contenente sostanze adsorbenti, (quale, per esempio, il gel di silice allumina). All'uscita dal serbatoio 6, una tubazione 7 si dirama in altre tre tubazioni 8, 9, 10.

La tubazione 8 è intercettata da una valvola a flusso unidirezionale 11 mentre sulla tubazione 12, viene fatta transitare dell'aria soffiata da un ventilatore 13 riscaldata da elementi appositi 14. In tal modo il flusso di tale aria di rigenerazione viene fatto transitare in una valvola unidirezionale 15 e da qui inviato all'interno di un serbatoio 16 in rigenerazione. L'aria calda asporta infatti l'acqua dagli elementi adsorbenti e fuoriesce nell'ambiente attraverso una valvola di scarico 17.

Sulla tubazione 9 è presente una valvola 18 per la successiva ripressurizzazione dell'impianto. Sulla tubazione 10 è presente una valvola 19 a tre vie, che consente ad un gas 20 di giungere agli apparecchi utilizzatori nelle condizioni disidratate volute. Tale soluzione richiede, per la movimentazione dell'aria che funge da veicolo alle calorie, l’utilizzazione del ventilatore 13, con conseguente motorizzazione e rilevante consumo energetico. Data la simmetricità dell'impianto è facile comprendere che, quando il serbatoio 6 è saturo, viene invertita la circolazione agendo sulle valvole 2 e 19.

Con riferimento allo schema di fig. 2, si ha che un gas 21 passa attraverso una valvola a tre vie 22 e fluisce in una tubazione 23 intercettata da una valvola di scarico 24 chiusa; tale tubazione 23 può così convogliare il flusso ad una tubazione 25 sfociante in un serbatoio 26 dotato di elementi adsorbenti. Una tubazione di uscita 27 si biforca in un condotto 28 chiuso da una valvola 30 a flusso unidirezionale ed in un altro condotto 29; dalla tubazione 29 giunge ad una valvola a tre vie 33 che consente ad un gas 55 di giungere agli apparecchi utilizzatori nelle condizioni disidratate volute; dalla valvola 33 viene sempre spillata una minore portata di purga 56 che passa in uno scambiatore di calore 57. Qui viene riscaldata da usuali elementi 34 e poi fluisce in una tubazione 32 attraverso una valvola unidirezionale 31 ed infine in un serbatoio 35 contenente gli elementi adsorbenti. da rigenerare.

Il gas così inumidito dall'acqua sottratta agli elementi adsorbenti saturi viene poi liberamente scaricato nell'ambiente attraverso una valvola 36. Un flusso di aria disidratata 55 può in tal modo essere generato alternativamente dai due serbatoi 26 e 35. Rispetto alla soluzione di fig. 1 questa soluzione è costruttivamente più economica, ma con un costo di esercizio più elevato, dovuto all'elevato consumo di gas compresso disidratato. Con riferimento allo schema di fig. 3, si ha che un gas 38, mediante una valvola a tre vie 39 giunge ad un serbatoio 40 a seguito della chiusura di una valvola di scarico 41. In tale serbatoio, dotato di elementi adsorbenti può operare un elemento riscaldante 42 allorché viene richiesta la disidratazione degli elementi adsorbenti. Nella situazione illustrata tale riscaldatore non è operativo, per cui il gas compresso 38 fuoriesce da una tubazione 43 che si biforca in una tubazione 44 ed in una tubazione 45. La tubazione 44 è intercettata da una valvola unidirezionale 46. La tubazione 45 serve invece una valvola 47 a tre vie che provvede sia ad inviare all'utilizzazione del gas 48, sia ad inviare una piccola parte 37 di esso, costitutiva del gas di purga in una percentuale di circa il 10%, in una tubazione 49 e poi in una tubazione 50 dopo aver superato una valvola unidirezionale 51. Come indicato dalle frecce di flusso, da qui fluisce in un serbatoio 52, dove opera un riscaldatore 53, che provvede far evaporare l'acqua dagli elementi adsorbenti saturati dal ciclo operativo precedente; il flusso umido così realizzato viene infine fatto uscire da una valvola di scarico 54. Tale soluzione è particolarmente costosa, e comporta l'onere di due serbatoi ciascuno dotato di elementi riscaldanti. Scopo della presente invenzione è quello di definire un procedimento, per la rigenerazione a caldo degli elementi adsorbenti impiegati negli impianti di essiccazione di gas compressi, che non richieda motori o soffianti per la movimentazione dei gas destinati alla rigenerazione.

Altro scopo è quello di definire un procedimento, come sopra, che offra maggiore affidabilità rispetto a quelli notori.

Altro scopo è quello di definire un procedimento, come sopra, che richieda una manutenzione particolarmente esigua.

Altro scopo è quello di definire un procedimento, come sopra, che operi in modo relativamente silenzioso .

Altro scopo è quello di definire un procedimento, come sopra, che sia realizzabile con mezzi di basso costo.

Altro scopo è quello di definire un procedimento, come sopra, che richieda un basso consumo del gas di purga.

Altro scopo è quello di definire un procedimento, come sopra, che comporti assorbimenti energetici inferiori .

Altro scopo è quello di definire un procedimento, come sopra che, in caso di utilizzazione di riscaldatori non elettrici, possa funzionare anche in assenza di energia elettrica.

Questi ed altri scopi appariranno come raggiunti dalla lettura della descrizione dettagliata seguente, illustrante un procedimento, per la rigenerazione a caldo di elementi ad adsorbimento di acqua impiegati in impianti di essiccazione di gas compressi, avente la particolarità di avvalersi di un dispositivo eiettore alimentato da gas di purga per captare e attuare il transito di aria ambientale in apparecchi preposti al suo riscaldamento, onde farla poi confluire alternativamente in serbatoi contenenti gli elementi adsorbenti, da rigenerare mediante asportazione dell'acqua da essi trattenuta avvalendosi di detta aria secca riscaldata e da scaricarsi poi liberamente allo stato umido nell'ambiente esterno .

L'invenzione è illustrata in modo schematico, a titolo puramente esemplificativo ma non limitativo, nella fig. 4.

Con riferimento a detta figura, un gas compresso 101 giunge ad una valvola a tre vie 102; i due triangoli bianchi con cui è schematizzata indicano una sua apertura nel verso di una tubazione 103 e di una sua chiusura nel verso di una tubazione 104; ciò è espresso da una freccia di flusso 105.

Dalla tubazione 103 il gas compresso fluisce in una tubazione in derivazione 106, essendo presente a valle di tale tubazione 103 una valvola 107 che è chiusa (triangoli neri); tale valvola 107 è finalizzata a consentire l’espulsione del gas di purga solo quando ciò è richiesto.

Dalla tubazione 106 il gas penetra in un serbatoio 108 contenente elementi adsorbitori dell'umidità presente in esso. In una tubazione 109 di uscita transita pertanto gas disidratato.

Detta tubazione si dirama in tre condotti 110, 111, 112.

Il condotto 110 è chiuso da una valvola a flusso unidirezionale 114.

Il condotto 111 è chiuso da una valvola 115 finalizzata alla ripressurizzazione dell'impianto. Il gas disidratato può dunque transitare solo sul condotto 112, intercettato da una valvola a tre vie 116.

Tale valvola esprime con i suoi triangoli bianchi la direzione verso cui è aperta, cosicché risulta una deviazione 117 definitrice di una portata 118 convogliata verso l'utilizzazione a cui l'impianto è destinato. Tramite un foro di spillamento 119 una certa portata 120 è rivolta invece ad un altro impiego.

Detta portata 120 costituisce circa il 4% di una portata totale T21 fluente nella tubazione 109. L'impiego di tale portata 120 è quello di alimentare un eiettore 122, onde aspirare dall'ambiente dell'aria 123, in quantità idonea a costituire una portata 124 di purga da riscaldare mediante suo transito in uno scambiatore di calore 125.

Tale scambiatore ha suoi elementi riscaldanti 126 che possono essere sia elettrici sia a fluido.

All'uscita dello scambiatore di calore 125 si ha comunque un flusso 127 di gas caldo che viene fatto transitare attraverso una valvola unidirezionale 128 e fatto giungere ad un serbatoio 129 secondo quanto indicato da una freccia 130; le altre due tubazioni in collegamento con esso sono chiuse dalle valvole 115 e 116 (chiusura espressa dai triangoli neri). Nel serbatoio 129 sono presenti elementi adsorbitori saturi, cosicché il flusso di gas caldo che li lambisce asporta da essi l'acqua precedentemente trattenuta; un flusso di uscita 130 risulterà in tal modo molto umido, e potrà essere liberato all'esterno attraverso una valvola aperta 131.

Quando la rigenerazione o disidratazione degli elementi adsorbitori presenti nel serbatoio 129 sarà ultimata, è sufficiente aprire la valvola 115 di ripressurizzazione ed invertire il flusso regolato dalle valvole citate per utilizzarli nuovamente al fine della disidratazione della portata utile 118. Ciò avviene ovviamente mentre il serbatoio 108 si è, nel frattempo, caricato di umidità al punto da non svolgere più efficacemente il suo ruolo disidratatore; a tal punto, infatti, è detto serbatoio 108 che si avvantaggia del procedimento illustrato per espellere all'esterno (attraverso la valvola 107 in configurazione però aperta) l'acqua precedentemente trattenuta dai gas compressi in transito al suo interno.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1) Procedimento per la rigenerazione a caldo di elementi ad adsorbimento d'acqua impiegati in impianti di essiccazione di gas compressi caratterizzato dal fatto di avvalersi di un dispositivo eiettore (122) alimentato da gas disidratati (120) per attuare il transito di aria ambientale (123) in apparecchi (125) preposti ai suo riscaldamento (126), onde farla poi confluire, alternativamente, in serbatoi (108, 129) contenenti gli elementi adsorbenti, da rigenerare mediante asportazione dell'acqua da essi trattenuta avvalendosi di detta aria secca riscaldata (127) di purga e da scaricarsi poi liberamente allo stato umido (130) nell'ambiente esterno.
2. 2 ) Procedimento come alla rivendicazione precedente, caratterizzato da un impianto a struttura simmetrica rispetto ad una valvola a tre vie (102) posta all'ingresso del gas (101) da trattare, ad una valvola a tre vie (116), ad un eiettore (122) e ad uno scambiatore di calore (125), detta struttura comprendendo almeno due serbatoi (108, 129) contenitori degli elementi adsorbenti, delle valvole unidirezionali (114, 128) e delle valvole di scarico (107,131).