ITMI20001256A1 - Essiccatore in continuo a magneti permanenti con regolazione del profilo trasversale di temperatura - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

“ESSICCATORE IN CONTINUO A MAGNETI PERMANENTI CON REGOLAZIONE DEL PROFILO TRASVERSALE DI TEMPERATURA”

La presente invenzione riguarda un essiccatore in continuo a magneti permanenti, ed in particolare un essiccatore dotato di un sistema per la regolazione del profilo di temperatura in direzione trasversale rispetto alla direzione di avanzamento del materiale in foglio continuo che viene essiccato.

E noto che gli essiccatori a funzionamento continuo comprendono una o più superfici metalliche riscaldanti, generalmente piane o cilindriche, che trasmettono calore al materiale da essiccare, il quale viene fatto scorrere su dette superfici. Gli essiccatori a funzionamento continuo vengono utilizzati soprattutto nelle industrie tessili e nelle industrie cartiere per l’essiccazione rispettivamente di tessuti o carte stampate.

Negli essiccatori a magneti permanenti, il calore necessario alla essiccazione viene generato per effetto di correnti parassite (dette anche correnti di Foucault) indole in una lastra od in un tamburo metallico da un cilindro rotante comprendente una pluralità di magneti permanenti. Per una descrizione più dettagliata di un essiccatore di questo tipo si può fare riferimento al brevetto italiano n.1.282.752.

Un problema che si presenta in questo tipo di trattamento deriva dalla disuniformità in senso trasversale del contenuto di umidità del materiale trattato. Per eliminare questa disuniformità la soluzione tradizionale è quella di inumidire le zone meno umide, rilevate mediante appositi sensori, cosi da ottenere un materiale uniformemente umido.

Tutavia questa soluzione presenta Pinconveniente di aumentare il contenuto di umidità del materiale, con la conseguenza di richiedere un maggiore consumo di energia per la successiva essiccazione. Sarebbe quindi preferibile essiccare parzialmente le zone più umide in modo da diminuire il consumo complessivo di energia per l’essiccazione.

A tale scopo sono noti essiccatori eletromagnetici che utilizzano una pluralità di bobine di induzione a frequenza variabile con raffreddamento ad acqua. Ciascuna bobina è controllabile separatamente, con una risoluzione trasversale minima dell’ordine di 50-75 mm, e permete quindi di regolare la temperatura dell’essiccatore nella zona corrispondente entro un ampio intervallo (es. da 70°C a 160°C) a seconda del livello di umidità rilevato.

Tuttavia, l’uso di bobine di induzione presenta un livello di efficienza minore dei magneti permanenti e sopratutto costi molto maggiori di produzione e gestione. In altre parole, questo tipo di essiccatori noti sono piutosto complessi, necessitano di una continua manutenzione ed inoltre consumano una notevole quantità di energia.

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un essiccatore esente da tali inconvenienti, ovvero un essiccatore che combini la semplicità ed efficienza del riscaldamento a magneti permanenti con la capacità di controllare il profilo trasversale di temperatura degli essiccatori a bobine.

Detto scopo viene conseguito con un essiccatore avente le caratteristiche specificate nella rivendicazione 1. Ulteriori carateristiche vantaggiose sono specificate nelle rivendicazioni dipendenti.

Il vantaggio fondamentale dell’essiccatore in oggeto è appunto quello di sostituire i tradizionali sistemi di regolazione del profilo di temperatura, complessi e difficili da controllare, con un sistema molto più semplice, economico ed affidabile. In tal modo vengono notevolmente migliorati sia l’uso che la manutenzione rispetto agli essiccatori noti.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche dell’essiccatore secondo la presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente dettagliata descrizione di alcune sue forme realizzative con riferimento agli annessi disegni in cui:

la Fig.1 mostra una vista schematica in sezione longitudinale di una prima forma realizzativa dell’essiccatore;

la Fig.2 mostra una vista schematica in sezione trasversale dell’essiccatore di Fig.1 con diverse soluzioni di regolazione;

la Fig.3 mostra una vista schematica frontale del cilindro magnetico del suddetto essiccatore;

la Fig.4 mostra una vista schematica in sezione trasversale di una seconda forma realizzativa dell’essiccatore con diverse soluzioni di regolazione;

la Fig. 5 mostra una vista schematica frontale del cilindro magnetico dell’essiccatore di Fig.4; e

la Fig.6 mostra un dettaglio ingrandito in sezione longitudinale di una variante applicata alla prima forma realizzativa di Fig.1.

Facendo riferimento alle Figure 1-3, si vede che una prima forma realizzativa dell’essiccatore comprende un cilindro 1, preferibilmente d’acciaio ferromagnetico, sulla cui superficie esterna è disposta, ad intervalli regolari e con le polarità alternate, una pluralità di magneti permanenti 5. Tali magneti 5 sono preferibilmente a forma di parallelepipedo e caratterizzati da un’elevata induzione magnetica ed un’elevata forza coercitiva rimanente, come ad esempio i magneti permanenti al neodimio.

La disposizione “a scacchiera” dei magneti permanenti 5, chiaramente visibile in Fig.3, fa sì che le linee di flusso uscenti da un magnete rientrino nei magneti adiacenti e risultino quindi tutte concatenate tra loro. Con questo accorgimento si ottiene un campo magnetico uniforme di elevata intensità intorno al cilindro 1. I magneti permanenti 5 sono preferibilmente separati tra loro da uno strato di materiale coibentante 6.

All’esterno del cilindro 1 è disposto coassialmente un tamburo 7 di materiale elettroconduttore, preferibilmente alluminio, alle cui basi sono fissati, in asse col tamburo, due alberi 2, 2’ che poggiano in modo girevole su due cuscinetti a rulli 3, 3’. Uno dei due alberi è calettato ad un motore 4 la cui velocità di rotazione può essere regolata attraverso mezzi di controllo noti (non mostrati in figura).

La superficie interna del tamburo 7 è situata ad una distanza minima dai magneti permanenti 5 in modo che l’intero tamburo 7 si trovi immerso, senza dispersioni rilevanti, nel campo magnetico generato dai magneti 5. Il materiale da essiccare 9, generalmente costituito da un foglio continuo di' carta, un telo continuo di tessuto od altro materiale in bobina, gira intorno al tamburo 7 per circa metà del suo sviluppo cilindrico.

Nell’uso, il cilindro 1 coi magneti 5 resta fermo mentre il tamburo 7 viene fatto ruotare ad una velocità costante dal motore 4, per cui tale tamburo si riscalda per effetto delle correnti parassite indotte dal campo magnetico rotante generato dalla rotazione relativa del cilindro 1. Variando la velocità di rotazione del tamburo 7 è possibile regolare con notevole precisione l’apporto di energia termica complessiva al materiale da essiccare 9 ma pur sempre con distribuzione omogenea lungo il tamburo 7, ossia nella direzione trasversale del materiale trattato.

Per raggiungere lo scopo prefissato di potere variare il profilo trasversale di temperatura occorre invece variare localmente su tratti di lunghezza ridotta (es. 50-100 irai) la riluttanza del circuito magnetico in modo da variare di conseguenza l’intensità del flusso e quindi il riscaldamento locale.

Una prima possibilità (non illustrata) consiste nel rendere mobili i magneti 5 in modo da poterli allontanare dal tamburo 7 nelle zone ove occorre ridurre la temperatura di quest’ultimo. Tale soluzione ovviamente è applicabile solo se il cilindro 1 presenta dimensioni sufficienti ad accogliere al suo interno i meccanismi di movimentazione dei magneti 5.

Altre soluzioni di tipo esterno sono illustrate nelle Figure 1 e 2 e si basano essenzialmente sull 'utilizzo di altri elementi di regolazione magneticamente attivi. Tali elementi possono consistere in dipoli 10 a magneti permanenti e/o placchette 11, 12 in materiale ferromagnetico, preferibilmente, oppure paramagnetico o diamagnetico, ma comunque non amagnetico.

Nella vista di Fig.l sono illustrati una serie di dipoli 10 allineati longitudinalmente e disposti con polarità alternate ed opposte rispetto ai magneti 5, la distanza tra ciascuno di detti dipoli 10 ed i corrispondenti magneti 5 essendo regolabile (X-Y). In questo modo, avvicinando od allontanando il dipolo esterno 10 nella relativa zona si determina rispettivamente un aumento od una diminuzione del flusso magnetico che attraversa il tamburo 7 e di conseguenza della temperatura locale.

Un’analoga variazione dell’intensità del flusso magnetico locale, anche se su un intervallo di regolazione minore, è pure ottenibile mediante l’uso di placchette ferromagnetiche 11, 12.

In un primo caso le placchette 11 sono montate sul cilindro 1 in zone magneticamente neutre tra i magneti 5, e la serie di dipoli 10 è allineata con tali placchette 11 anziché con i magneti 5. Nel secondo caso i dipoli 10 sono sostituiti da una serie di placchette esterne 12 allineate lungo i magneti 5.

Come illustrato in Fig.2, è da notare che lo spostamento dei dipoli 10 e delle placchette 12 può avvenire sia in direzione radiale che circonferenziale, quest’ultimo spostamento essendo indicato dagli angoli a e -a.

Dal punto di vista pratico le varie soluzioni sopra descritte si equivalgono operativamente, ma l’uso delle placchette 11 o 12 riduce il campo di regolazione per l’ovvia diminuzione della variazione di flusso disponibile. A titolo puramente indicativo si può considerare una variazione massima dell’apporto di energia termica del 20% con i dipoli 10 e del 10% con le placchette 11 o 12. È chiaro che è possibile aumentare l’ampiezza dell’intervallo di regolazione utilizzando più file di dipoli e/o placchette.

In un’altra forma realizzativa dell’essiccatore è possibile disporre i magneti permanenti 5 sul cilindro 1 non nel modo sopra descritto ed illustrato in Fig.3 (cioè ad intervalli regolari e con le polarità alternate) bensì su file longitudinali di una stessa polarità con le file alternate, come illustrato in Fig.5, purché comunque il campo magnetico generato dai magneti 5 sia variabile durante la rotazione del tamburo 7.

Questa diversa disposizione dei magneti 5 implica ovviamente un corrispondente adattamento degli elementi di regolazione 10’, 11’ e 12’, fermo restando che sussiste comunque la possibilità (non illustrata) di rendere mobili i magneti 5 in modo da poterli allontanare dal tamburo 7.

In questo caso i suddetti elementi avranno estensione circonferenziale anziché longitudinale, come mostrato in Fig.4, ma per il resto la funzionalità è la stessa della prima forma realizzativa sopra descritta. In particolare, lo spostamento dei dipoli 10’ e delle placchette 12’ può avvenire sia in direzione radiale che circonferenziale, come indicato dagli angoli β e -β.

La Fig.6 mostra come la presenza di nervature 13 di separazione tra le varie zone di regolazione in cui è diviso trasversalmente il tamburo 7 possa essere utilizzata per aumentare l’inerzia dello scambio termico tra dette zone. In pratica, il tamburo 7 presenta uno spessore maggiore in corrispondenza del confine delle suddette zone, affinché la differenza di flusso termico prodotta dallo spostamento del corrispondente elemento di regolazione (es. dipolo esterno 10) si propaghi più lentamente alle zone adiacenti del tamburo.

Ulteriori varianti e/o aggiunte possono essere apportate dagli esperti del ramo alle forme realizzative qui descritte ed illustrate restando nell'ambito dell'invenzione stessa.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Essiccatore in continuo comprendente un cilindro (1) rivestito esternamente con una pluralità di magneti permanenti (5) ed un tamburo rotante (7) di materiale elettroconduttore disposto coassialmente all’esterno di detto cilindro (1) in modo che la superficie interna di detto tamburo (7) sia situata in prossimità di detti magneti permanenti (5), caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi per variare localmente lungo detto tamburo (7) l’intensità del flusso magnetico che lo attraversa mediante lo spostamento rispetto al cilindro (1) di elementi di regolazione magneticamente attivi.
2. 2. Essiccatore secondo la rivendicazione 1. caratterizzato dal fatto che detti elementi di regolazione sono costituiti dagli stessi magneti permanenti (5) resi mobili radialmente rispetto al cilindro (1).
3. 3. Essiccatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dai fatto che detti mezzi realizzano lo spostamento degli elementi di regolazione in direzione radiale e/o circonferenziale rispetto al cilindro (1).
4. 4. Essiccatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti elementi di regolazione sono costituiti una pluralità di dipoli magnetici (10, 10’) disposti all’esterno del tamburo (7).
5. 5. Essiccatore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti elementi di regolazione sono costituiti da una pluralità di placchette di materiale ferromagnetico(12, 12’) disposte all’esterno del tamburo (7)-6.
6. Essiccatore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre placchette ferromagnetiche (11, 11 ’) montate sul cilindro (1) in zone magneticamente neutre tra i magneti (5).
7. Essiccatore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i magneti permanenti (5) sono disposti sulla superficie esterna del cilindro (1) ad intervalli regolari e con le polarità alternate ed i dipoli esterni di regolazione (10) sono disposti allineati longitudinalmente e disposti con polarità alternate ed opposte rispetto ai magneti (5).
8. 8. Essiccatore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i magneti permanenti (5) sono disposti sulla superfìcie esterna del cilindro (1) su file longitudinali di una stessa polarità con le file alternate ed i dipoli esterni di regolazione (10’) si estendono circonferenzialmente tra due file adiacenti con polarità opposte rispetto ai magneti (5). Essiccatore secondo le rivendicazioni 4 e 6, caratterizzato dal fatto che i dipoli esterni di regolazione (10, 10’) sono disposti allineati lungo le placchette ferromagnetiche (11, 11 ’) disposte sul cilindro (1). Essiccatore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il tamburo (7) presenta uno spessore maggiore in corrispondenza del confine delle zone trasversali di regolazione così da ottenere nervature (13) di separazione tra dette zone.