ITBO20090103A1 - Recipienti o altri manufatti per uso con fornelli ad induzione elettromagnetica - Google Patents

Description

"RECIPIENTI 0 ALTRI MANUFATTI PER USO CON FORNELLI AD INDUZIONE ELETTROMAGNETICA"

La presente invenzione à ̈ relativa a recipienti o altri manufatti per uso con fornelli ad induzione elettromagnetica .

Come à ̈ noto, l'alluminio, grazie alla sua elevata conduzione del calore, à ̈ un eccellente materiale per la realizzazione di pentole o simili da utilizzare sui fornelli classici. Infatti, la pentola realizzata in alluminio favorisce una cottura omogenea degli alimenti indipendentemente dalla loro forma o dalla loro posizione sul fondo della pentola e, allo stesso tempo, richiede fonti di calore meno intense rispetto ad altri materiali per raggiungere le temperature di cottura garantendo, così, anche un risparmio energetico. Inoltre l'alluminio, evitando forti localizzazioni del calore, garantisce maggiori tempi di vita delle pentole. Un'altra caratteristica che favorisce l'utilizzo dell'alluminio deriva dalla sua elevata leggerezza e resistenza.

Nonostante, come sopra riportato, l'alluminio abbia avuto un grande successo per la realizzazione di recipienti da utilizzarsi secondo metodologie classiche di cottura, tuttavia à ̈ risultato inadeguato per la realizzazione di pentole o simili da utilizzarsi con fornelli ad induzione.

Il fornello ad induzione à ̈ un tipo di fornello che sfrutta il principio dell'induzione elettromagnetica per scaldare i materiali. In questo fornello il calore viene direttamente prodotto all'interno del contenitore e, quindi, non vi à ̈ l'utilizzo di fiamme o di scambiatori di calore di alcun tipo.

Questa tipologia di fornelli comincia ad essere molto diffusa in paesi nei quali il costo dell'energia elettrica non à ̈ particolarmente elevato, e dove per ragioni di sicurezza si preferisce evitare l'uso di combustibili gassosi, come ad esempio le zone a rischio sismico.

Attualmente sono in commercio delle pentole da fornello ad induzione, le quali sono realizzate in acciaio o in alluminio con l'aggiunta di strati di materiale ferromagnetico come acciaio ferritico oppure con dischi di acciaio pressati sul fondo della pentola.

Tali soluzioni oltre a comportare problemi di carattere produttivo, sono soggetti all'insorgere di gradienti termici e ad una distribuzione non uniforme del calore .

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare dei recipienti contenenti Alluminio ed atti ad essere utilizzati per la cottura con fornelli ad induzione.

Oggetto della presente invenzione à ̈ un recipiente o altro manufatto per uso con fornelli ad induzione elettromagnetica, le cui caratteristiche essenziali sono riportate nella rivendicazione 1, e le cui caratteristiche preferite e/o ausiliari sono riportate nelle rivendicazioni 2-4.

Per una migliore comprensione dell'invenzione sono riportati di seguito degli esenqpi di realizzazione a puro titolo illustrativo e non limitativo.

Di seguito viene descritta la realizzazione di un materiale a partire da una miscela di polveri di Al e Fe. In particolare, sono state realizzate diverse miscele contenenti diversi rapporti in peso delle polveri Al e Fe come verrà di seguito illustrato. I materiali ottenuti dalle suddette miscele sono stati successivamente testati per valutare la loro capacità di riscaldarsi e di riscaldare 1'acqua una volta disposti a contatto con ima piastra ad induzione. Per ima migliore valutazione della presente invenzione, i valori di riscaldamento di cui sopra sono stati confrontati con i valori di riscaldamento ottenuti da pentole per fornelli ad induzione attualmente in commercio.

I materiali sono stati realizzati mescolando opportune quantità delle polveri di Fe e di Al in un agitatore per circa 8 minuti allo scopo di evitare la formazione di grumi ed ottenere una distribuzione omogenea delle polveri, come confermato da successive analisi al microscopio ottico. Le miscele così prodotte sono state, quindi, versate in stampi cilindrici ottenendo dischi di spessore di 6 ram e di raggio di 50 min e compattate con l'esercizio di una pressione funzione della composizione. Una volta pressati, i materiali sono stati scaldati in forno per due ore ad una temperatura compresa tra 180 e 200 °C. il trattamento termico non ha alterato la densità o la forma del compatto evitando, così, la necessità di successivi passaggi di lavorazione meccanica. È importante notare come il procedimento impiegato non dipenda dalla forma dello stampo e, quindi, può essere utilizzato per produrre anche forme complesse .

I diversi dischi così ottenuti sono stati disposti sopra una piastra commerciale per riscaldamento ad induzione regolata a potenza media. Per ogni disco sono state misurate sia la curva di riscaldamento dei dischi sia la curva di riscaldamento di una quantità di 150 cc di acqua disposta in un becker poggiato sui dischi stessi. Per confronto, le medesime misure di riscaldamento sono state rilevate, a parità di condizione, da pentole attualmente in commercio per il riscaldamento ad induzione.

In figura 1 sono riportate in grafico le curve di riscaldamento dell'acqua in funzione della conposizione dei dischi realizzati come riportato in Tabella I.

TABELLA I

Disco % in peso di FÃ ̈ % in peso di Al

A 80 20

B 66 33

C 50 50

D 30 70

Come si evince dal grafico di figura 1, le conposizioni con un contenuto in peso di ferro pari o superiore al 66% presentano una curva di riscaldamento dell'acqua che si approssima a quella presentata dalle pentole attualmente in commercio indicate con la dicitura "confronto" e che sono realizzate con una piastra di acciaio pressata sul fondo di alluminio.

La soglia minima di ferro, perché si verifichi il fenomeno dell'induzione, deriva dal raggiungimento del reticolo di percolazione e viene indicata come soglia di percolazione. Come risulta noto ad un tecnico del ramo/la soglia di percolazione à ̈ un concetto generale che si riferisce alla soglia di distribuzione di un elemento in una matrice di un composto perché si verifichi un determinato fenomeno fisico nel composto stesso. Il fenomeno della percolazione à ̈ di natura prettamente geometrica e pertanto dipende dalla geometria dei grani delle polveri e delle loro dimensioni relative.

Nel caso specifico, la soglia di percolazione si ottiene qualora la densità dei grani del ferro in qualità di materiale ferromagnetico, sia superiore di un limite preciso per l'ottenimento di riscaldamento mediante induzione magnetica. Nei campioni prodotti, tale soglia di percolazione si raggiunge con una percentuale di ferro nella miscela pari a 66% in peso corrispondente ad una percentuale di 40% in volume e 48% atomico.

Come può sembrare ovvio, qualora al posto del ferro si utilizzi un altro materiale ferromagnetico, la soglia di percolazione varia dipendendo, come detto, strettamente dalle caratteristiche dimensionali dei materiali usati.

Altri materiali ferromagnetici che possono essere utilizzati nella presente invenzione sono ad esempio gli ossi di Fe, FeSi e acciai ferratici.

In figura 2 sono riportate in grafico le curve di riscaldamento dei dischi in funzione della composizione come riportato in tabella 2.

TABELLA II

Disco % in peso di Fe % in peso di Al

E 80 20

F 66 33

G 50 50

H 30 70

Anche in questo caso, i dischi con un maggiore contenuto di Fe presentano una curva di riscaldamento prossima a quella ottenuta con i materiali di confronto.

Un secondo metodo di realizzazione del materiale oggetto della presente invenzione prevede l'utilizzo della pressione a caldo della miscela di polveri. Il materiale viene compresso lentamente nello stampo mentre à ̈ mantenuto ad una temperatura di almeno 200°C. In particolare, il materiale durante la compressione à ̈ mantenuto ad una temperatura compresa tra 200 e 450°C e, comunque, dipendente dalla velocità di deformazione e dalla forma dello stampo. Un tale metodo consente migliori coirpattazioni e una migliore duttilità del compatto ottenuto.

Inoltre, un terzo metodo prevede che si aggiungano polveri ferromagnetiche ad un fuso di Al, si mescoli fino ad omogeneizzare la distribuzione delle polveri e si esegua subito dopo la colata del materiale ottenuto, assicurando, così, una elevata duttilità del compatto ed una assenza di porosità residua.

Come risulta dalla descrizioni di cui sopra, il materiale oggetto della presente invenzione offre il notevole vantaggio di poter sfruttare le notevoli qualità dell'alluminio anche per recipienti di cottura per riscaldamento ad induzione elettromagnetica.

Per una più corretta valutazione della portata della presente invenzione bisogna considerare che con il materiale oggetto della presente invenzione si possono realizzare degli interi manufatti e non solo il disco da collocare sul fondo della pentola. In questo modo, si otterrà un recipiente che assorbe onde elettromagnetiche su tutto il proprio volume conportando, così, una maggiore adattabilità del recipiente stesso a qualunque tipo di piano di cottura ad induzione. Indipendentemente da quanto le zone di cottura siano estese, queste potranno essere sempre sfruttate al 100%, e non si presenteranno problemi riguardo alla profondità di penetrazione dell'effetto pelle per eventuali strati troppo sottili di materiale ferromagnetico .

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Recipiente o altro manufatto per uso con fornelli ad induzione elettromagnetica comprendente almeno una porzione realizzata con un materiale con caratteristiche ferromagnetiche; il detto recipiente o altro manufatto essendo caratterizzato dal fatto che il detto materiale con caratteristiche ferromagnetiche comprende una composizione in polveri di un composto ferromagnetico e di Al; la quantità del detto composto ferromagnetico essendo almeno pari alla soglia di percolazione.
2. 2. Recipiente o altro manufatto per uso con fornelli ad induzione elettromagnetica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere interamente realizzato dal detto materiale con caratteristiche ferromagnetiche.
3. 3. Recipiente o altro manufatto per uso con fornelli ad induzione elettromagnetica secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il detto composto ferromagnetico à ̈ scelto nel gruppo composto da Fe, Fe203, FeSi e acciaio ferritico.
4. 4. Recipiente o altro manufatto per uso con fornelli ad induzione elettromagnetica secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il detto materiale con caratteristiche ferromagnetiche à ̈ realizzato da polveri di Fe e Al; la quantità di Fe essendo uguale o maggiore a quella necessaria a raggiungere la soglia di percolazione del Ferro.
5. 5. Metodo per la realizzazione di un materiale con caratteristiche ferromagnetiche per la realizzazione di un recipiente o un altro manufatto per uso con fornelli ad induzione elettromagnetica, caratterizzato dal fatto di comprendere in successione le fasi: - di miscelazione, in cui le polveri di un composto ferromagnetico e di Al vengono intimamente miscelate tra loro allo scopo di evitare la formazione di grumi ed ottenere una distribuzione omogenea delle polveri, - di compattazione, in cui la miscela ottenuta nella fase di miscelazione à ̈ versata in un apposito stampo e compattata con l'esercizio di una pressione funzione della composizione, e - di cottura, in cui il materiale derivante dalla suddetta fase di compattazione viene scaldato ad una temperatura conpresa tra 180 e 200 °C.
6. 6. Metodo per la realizzazione di un materiale con caratteristiche ferromagnetiche per la realizzazione di un recipiente o un altro manufatto per uso con fornelli ad induzione elettromagnetica, caratterizzato dal fatto di conprendere in successione le fasi - di miscelazione, in cui le polveri di un conposto ferromagnetico e di Al vengono intimamente miscelate tra loro allo scopo di evitare la formazione di grumi ed ottenere una distribuzione omogenea delle polveri, e - di compattazione a caldo, in cui la miscela ottenuta nella fase di miscelazione à ̈ versata in un apposito stampo e compattata ad una temperatura compresa tra 200°C e 450°C.
7. 7. Metodo per la realizzazione di un materiale con caratteristiche ferromagnetiche per la realizzazione di un recipiente o un altro manufatto per uso con fornelli ad induzione elettromagnetica, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di miscelazione a caldo, in cui le polveri di un composto ferromagnetico vengono aggiunte ad un fuso di Al.
8. 8. Materiale ferromagnetico per la realizzazione di un recipiente o un altro manufatto per uso con fornelli ad induzione elettromagnetica realizzato secondo una delle rivendicazioni da 5 a 7, in cui la quantità del detto composto ferromagnetico essendo almeno pari alla soglia di percolazione .
9. 9. Materiale ferromagnetico secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il detto composto ferromagnetico à ̈ scelto nel gruppo composto da Fe, Fe203, FeSi e acciaio ferritico.
10. 10. Materiale ferromagnetico secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il detto materiale con caratteristiche ferromagnetiche à ̈ realizzato da polveri di Fe e Al; la quantità di Fe essendo uguale o maggiore del % in peso.