ITMI20002602A1 - Essiccatore d'aria compressa - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DI BREVETTO PER INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un essiccatore per l’aria compressa in un impianto per l’aria compressa.

Gli apparecchi oggi più diffusi per la deumidificazione dell’aria compressa sono di tipo a ciclo frigorifero. Essi come noto prevedono un circuito chiuso in cui viene fatto continuamente circolare un fluido frigorigeno che in relazione a cambiamenti di stato è in grado di raffreddare l’aria compressa fino al punto di rugiada richiesto.

I problemi più comuni per apparecchi essiccatori del tipo a ciclo frigorifero consistono nel garantire la tenuta del circuito in modo tale da evitare la fuoriuscita di fluido frigorigeno, nell'impatto ambientale del fluido frigorigeno, e nella manutenzione delle parti che permettono al fluido frigorigeno di realizzare il ciclo frigorifero, vale a dire il compressore, l’evaporatore, il condensatore e l'organo di laminazione.

Scopo della presente invenzione è allora quello di provvedere un essiccatore per l’aria compressa che elimini parzialmente o completamente gli inconvenienti noti, ed ulteriore scopo dell'invenzione è quello di provvedere un apparecchio essiccatore per l’aria compressa anche efficiente e a basso impatto ambientale.

Questi scopi sono conseguiti da un apparato essiccatore d’aria compressa comprendente un circuito di deumidificazione deN’aria compressa che provvede a sua volta mezzi di raffreddamento dell’aria ad un punto di rugiada predefinito, un separatore dell'acqua condensata daH’aria compressa a valle di detti mezzi di raffreddamento dell’aria compressa, ed un economizzatore per preraffreddare l’aria da essiccare entrante nel circuito di deumidificazione attraverso l'aria essiccata uscente dal circuito di deumidificazione, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di raffreddamento del’aria comprendono uno o più elementi Peltier aventi il lato operativo freddo in comunicazione termica con l’aria da essiccare del circuito di deumidificazione ed il lato caldo direttamente a contatto con un dissipatore di calore raffreddato da un flusso d'aria ambiente, e dal fatto di comprendere inoltre un circuito che recupera l'acqua di condensa scaricata dal separatore di condensa e la invia in forma nebulizzata sul detto dissipatore per coadiuvarne il raffreddamento.

L'utilizzo di uno o più elementi Peltier per deumidificare l’aria compressa elimina tutti gli inconvenienti legati ad un apparecchio essiccatore del tipo a ciclo frigorifero specialmente per il fatto di non prevedere parti meccaniche o fluide in movimento.

L’efficienza dell'apparecchio essiccatore della presente invenzione può essere mantenuta elevata anche per capacità d’aria da essiccare medio grandi grazie al recupero del contenuto energetico della condensa che permette di raffreddare il lato caldo del o degli elementi Peltier ad una temperatura inferiore a quella ambiente.

Questi ed altri aspetti saranno meglio compresi alla lettura che segue di un modo preferito di realizzare l'invenzione, da leggersi a titolo esemplificativo ma non limitativo del più generale principio rivendicato.

La descrizione che segue fa riferimento all’unico disegno allegato di Figura 1 che è una rappresentazione schematica del circuito di deumidificazione dell'aria compressa conforme ad un modo preferito di realizzare l’invenzione, in cui i percorsi dell'aria compressa, della condensa separata dal'aria compressa essiccata, e dell’aria ambiente di raffreddamento del dissipatore sono indicati da relative frecce.

In figura 1 il circuito di deumidificazione dell’aria compressa è formato da un condotto 1 presentante una sezione 3 di ingresso dell'aria compressa da essiccare ed una sezione 5 di uscita dell’aria compressa essiccata.

Il raffreddamento dell'aria compressa fino alla temperatura di rugiada desiderata è realizzata mediante un elemento Peltier 7 inserito in un punto opportuno del circuito di deumidificazione dell'aria. Naturalmente a seconda del caso anche più di un elemento Peltier può essere utilizzato.

Come noto il funzionamento di un elemento Peltier si basa sull’effetto termoelettrico secondo il quale se in un circuito costituito da due conduttori o semiconduttori metallici diversi si fa circolare una corrente elettrica una giunzione tende a riscaldarsi mentre l’altra tende a raffreddarsi.

Il lato operativo freddo 9 dell'elemento Peltier 7 è termicamente in contatto con il condotto 1 dell’aria compressa, mentre il lato caldo 11 dell’elemento Peltier 7 è posto direttamente a contatto con un lato di un dissipatore di calore 15 preferibilmente in alluminio, in ragione della sua elevata conducibilità termica, leggerezza ed economicità.

Lo scambio di calore tra il lato operativo freddo 9 dell’elemento Peltier ed il condotto 1 dell’aria compressa può avvenire in modo diretto o, come illustrato in figura 1 , attraverso un elemento intermedio 17 in grado di accumulare il freddo (e per questo definito accumulo di energia) generato dal lato operativo freddo 9 della cella Peltier 7 per trasmetterlo successivamente al’aria compressa da essiccare.

Un flusso continuo d’aria ambiente mosso da un ventilatore (non mostrato) viene raccolto da un apposito convogliatore 19 ed inviato a lambire il lato libero del dissipatore 15 per eseguirne il raffreddamento.

A valle dell’elemento Peltier 7 il circuito di deumidificazione dell'aria compressa prevede un separatore 21 della condensa che si è creata a seguito dello scambio di calore tra l’aria compressa ed il lato operativo freddo 9 dell’elemento Peltier 7.

Il circuito di deumidificazione dell'aria compressa prevede infine un economizzatore 23 per il preraffreddamento dell’aria da essiccare. L’economizzatore 23 è uno scambiatore di calore in controcorrente formato tra un tratto del condotto 1 a monte ed un tratto del condotto 1 a valle dell’elemento Peltier 7.

Una caratteristica saliente della presente invenzione è costituita dal recupero dell’energia termica presente nella condensa separata dal condensatore 21 per raffreddare il dissipatore 15 ad una temperatura inferiore a quella ambiente, ottenuto introducendo un circuito 23 di recupero dell’acqua di condensa che collega lo scarico del separatore 21 alla superficie libera del dissipatore 15. Ciò determina un miglioramento dell’efficienza frigorifera dell’apparecchio essiccatore, che notoriamente aumenta al diminuire della differenza di temperatura tra la faccia fredda 9 e la faccia calda 11 dell’elemento Peltier 7.

Nel raffreddamento del dissipatore 15 attraverso l’acqua di condensa separata dall’aria compressa si deve tenere presente che la condensa di un compressore solitamente è sporca perché contiene polvere e/o olio che potrebbero depositarsi sul lato libero del dissipatore 15 peggiorando così la trasmissione di calore. Per questo motivo nel circuito 23 di recupero della condensa sono inseriti un filtro meccanico 25 per bloccare le particelle di polvere presenti nella condensa ed a valle del filtro meccanico 25 un filtro assorbitore a carboni attivi 27 per bloccare le particelle d’olio presenti nella condensa.

Nel circuito 23 di recupero della condensa, a valle del filtro a carboni attivi 27 è presente una elettrovalvola 29 di scarico della condensa azionabile per inviare la condensa ad un sistema di ugelli polverizzatori 31 che a loro volta indirizzano la condensa polverizzata 33 sul lato libero del dissipatore 15 in modo tale che dal dissipatore 15 sia asportata energia termica sotto forma di calore latente di vaporizzazione della condensa polverizzata.

Per il dimensionamento dell’apparecchio essiccatore andrà tenuto conto: della capacità d'aria da essiccare, che nelle applicazioni industriali varia da 500 l/min a 50000 l/min, con i più alti volumi di prodotto che si verificano nell'intervallo tra 500 l/min e 5000 l/min; deH’umidità relativa dell’aria in ingresso al compressore, mediamente pari a 60%; della temperatura e pressione di aspirazione del compressore, pari a 20°C e rispettivamente 1 bar; delle condizioni rispettivamente di temperatura, pressione e umidità relativa dell’aria compressa in ingresso all’apparecchio essiccatore, pari rispettivamente a 35°C, 7 bar o 10 bar, e 100%; del punto di rugiada richiesto dall’utenza, mediamente compreso tra 3°C e 6°C; e della potenza termica da asportare pari alla somma della potenza termica sensibile, vale a dire quella necessaria ad’abbassare la temperatura dell’aria da quella di ingresso nell'essiccatore a quella di rugiada, e della potenza termica latente legata alla condensazione del vapore d’acqua durante il raffreddamento.

L’essiccatore della presente invenzione sarà installato tra il compressore ed il serbatoio quando i prelievi di aria compressa dal serbatoio sono fortemente variabili e con valori molto maggiori o minori della portata del compressore, mentre sarà installato a valle del compressore quando il consumo d’aria all’utilizzo è pressoché costante e pari alla portata massima del compressore.

Claims (6)

1. RIVEN DIC AZIONI 1. Un apparato essiccatore d’aria compressa comprendente un circuito di deumidificazione del'aria compressa che provvede a sua volta mezzi di raffreddamento del’aria ad un punto di rugiada predefinito, un separatore dell’acqua condensata dall'aria compressa a valle di detti mezzi di raffreddamento deH’aria compressa, ed un economizzatore per preraffreddare l’aria da essiccare entrante nel circuito di deumidificazione attraverso l’aria essiccata uscente dal circuito di deumidificazione, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di raffreddamento dell’aria comprendono uno o più elementi Peltier aventi il lato operativo freddo in comunicazione termica con l’aria da essiccare del circuito di deumidificazione ed il lato caldo direttamente a contatto con un dissipatore di calore raffreddato da un flusso d’aria ambiente, e dal fatto di comprendere inoltre un circuito che recupera l’acqua di condensa scaricata dal separatore di condensa e la invia in forma nebulizzata sul detto dissipatore per coadiuvarne il raffreddamento in modo tale da aumentare l'efficienza complessiva dell’essiccatore.
2. 2. Un apparecchio essiccatore secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la comunicazione termica tra il lato operativo freddo di detti uno o più elementi Peltier e l’aria compressa del circuito di deumidificazione è realizzata ponendo il lato operativo freddo di detti uno o più elementi Peltier ed il circuito di deumidificazione del’aria compressa a contatto tra loro direttamente o indirettamente mediante un elemento intermedio definente un accumulo di energia.
3. 3. Un apparecchio essiccatore secondo una qualunque rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che nel detto circuito di recupero della condensa è previsto un filtro meccanico per bloccare le particelle di polvere presenti nella condensa.
4. 4. Un apparecchio essiccatore secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che nel detto circuito di recupero della condensa a valle del detto filtro meccanico è previsto un filtro assorbitore a carboni attivi per bloccare le particelle d'olio presenti nella condensa.
5. 5. Un apparecchio essiccatore secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che nel detto circuito di recupero della condensa, a valle del detto filtro a carboni attivi, è prevista una elettrovalvola per lo scarico della condensa.
6. 6. Un apparecchio essiccatore secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che nel detto circuito di recupero della condensa, a valle della detta elettrovalvola di scarico della condensa, è previsto un sistema di ugelli polverizzatori atti a spruzzare la condensa in forma polverizzata sul detto dissipatore.