ITMI20100179A1 - Apparecchiatura per la lavorazione di metalli tramite immersione in un bagno di processo - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:
"Apparecchiatura per la lavorazione di metalli tramite immersione in un bagno di processo"
La presente invenzione riguarda un'apparecchiatura per la lavorazione di metalli tramite immersione in un bagno di processo.
In particolare, la presente invenzione si colloca nell'ambito dei processi di elettrodeposizione utilizzati nell'industria galvanica (galvanostegia e galvanoplastica o elettroformatura) e dei trattamenti chimici e/o elettrolitici delle superfici metalliche (ad esempio, elettropulitura, sgrassatura, decapaggio, passivazione).
Come è noto, la temperatura della soluzione che costituisce il bagno di processo è un fattore fisico determinante poiché influisce sull'esito del trattamento. Ad esempio, la temperatura di un bagno galvanico influisce sulla cinetica di dissoluzione, sulla solubilità dei sali e sulla composizione chimica della soluzione. Aumentando la temperatura delle soluzioni acide o alcaline utilizzate per il decapaggio, aumenta anche la cinetica di disossidazione e quindi diminuiscono i tempi di trattamento.
Le vasche in cui avviene il trattamento sono pertanto provviste di dispositivi di riscaldamento e sistemi di controllo della temperatura. E' ad esempio noto utilizzare resistenze elettriche installate nella vasca contenente la soluzione. Tali resistenze sono in materiali differenti (porcellana, acciaio inox, PTFE, etc.) a seconda dell'aggressività delle soluzioni di processo e/o della compatibilità delle stesse con le materie prime in essa contenute. In alternativa, si possono anche utilizzare scambiatori di calore costruiti in acciaio inox, in grafite o in materiale plastico che sono inseriti nella soluzione di processo. Il fluido di lavoro che circola in tali scambiatori viene riscaldato per mezzo di una caldaia gas o di una resistenza elettrica separata dalla vasca. E' anche noto far circolare negli scambiatori la soluzione da termoregolare pompandoli all'esterno della vasca che li contiene. Anche per quest'ultima soluzione, come per tutte quelle note sopra elencate, la fonte di energia necessaria per il riscaldamento della soluzione è non rinnovabile (es. gas naturale).
In tale ambito, la Richiedente ha avvertito la necessità di:
• contenere i costi di trattamento abbattendo quelli relativi al riscaldamento delle soluzioni di processo;
· contribuire alla diminuzione su scala industriale della produzione di agenti inquinanti (es. fumi delle caldaie) derivanti dai trattamenti;
• eseguire i trattamenti con fonti energetiche alternative e rinnovabili.
La Richiedente ha verificato che le temperature dell'acqua ottenibile da impianti a collettori solari corrispondono sostanzialmente alle temperature necessarie per riscaldare le vasche di processo degli impianti galvanici.
Gli scopi sopra evidenziati sono pertanto raggiunti tramite l'integrazione in una o più apparecchiature utilizzate nell'ambito degli impianti galvanici di collettori solari operativamente collegati alle vasche di processo.
Più specificatamente, la presente invenzione riguarda un'apparecchiatura per la lavorazione di metalli tramite immersione in un bagno di processo, comprendente:
almeno una vasca di trattamento contenente il bagno di processo costituito da una soluzione di processo;
uno scambiatore di calore principale operativamente attivo sulla soluzione di processo e contenente un fluido di scambio termico principale;
una fonte di calore;
un circuito per il fluido di scambio termico principale collegato allo scambiatore di calore principale ed alla fonte di calore;
caratterizzata dal fatto che la fonte di calore comprende almeno un collettore solare.
La presente invenzione, può presentare inoltre una o più delle caratteristiche preferite che qui di seguito sono descritte.
Secondo una forma realizzativa, il circuito per il fluido di scambio termico principale è collegato direttamente al collettore solare. Questo è lo schema più semplice ed economico utilizzabile dove le condizioni climatiche lo permettono.
Secondo una forma realizzativa, la fonte di calore comprende: un serbatoio contenente il fluido di scambio termico principale e in collegamento di fluido con lo scambiatore di calore principale; uno scambiatore di calore ausiliario montato in detto serbatoio e contenente un fluido di scambio termico ausiliario circolante nel collettore solare.
Secondo una forma realizzativa, la fonte di calore comprende: un primo scambiatore di calore ausiliario in collegamento di fluido con lo scambiatore di calore principale; un secondo scambiatore di calore ausiliario contenente un fluido di scambio termico ausiliario ed in collegamento di fluido con il collettore solare; in cui detti primo scambiatore di calore ausiliario e secondo scambiatore di calore ausiliario sono operativamente accoppiati.
Tali soluzioni alternative e più complesse permettono un controllo più accurato della temperatura della vasche di trattamento.
Preferibilmente, l'apparecchiatura comprende inoltre una resistenza elettrica operativamente attiva sul fluido di scambio termico principale, in cui detta resistenza elettrica è preferibilmente installata nel serbatoio. Preferibilmente, l'apparecchiatura comprende inoltre una caldaia in collegamento di fluido con un terzo scambiatore di calore ausiliario operativamente attivo sul fluido di scambio termico principale, in cui detto terzo scambiatore di calore ausiliario è preferibilmente installato nel serbatoio.
La caldaia e/o la resistenza elettrica permettono di ovviare ad eventuali periodi durante i quali la radiazione solare non è sufficiente e/o di operare un controllo ancora più preciso sulla temperatura delle vasche.
Preferibilmente, la vasca di trattamento è una vasca di elettrodeposizione e il bagno di processo è un bagno galvanico. In tal caso, la temperatura del fluido di scambio termico principale è preferibilmente compresa tra circa 40°C e circa 80°C a seconda del tipo di trattamento da eseguire (zincatura, nichelatura, cromatura, anodizzazione ecc.).
In alternativa, la vasca di trattamento è una vasca di elettropulitura o sgrassatura o decapaggio o passivazione. In tal caso, la temperatura del fluido di scambio termico principale è preferibilmente compresa tra circa 40°C e circa 70°C a seconda del tipo di trattamento da eseguire.
In accordo con una forma realizzativa preferita, lo scambiatore di calore principale è una serpentina installata nella vasca di trattamento.
In alternativa, lo scambiatore di calore principale è un'intercapedine ricavata nella parete della vasca di trattamento.
La presente invenzione riguarda anche un impianto galvanico comprendente almeno un'apparecchiatura come sopra descritta.
Preferibilmente, l'impianto comprendente almeno una vasca di preparazione, preferibilmente di elettropulitura e/o di sgrassatura e/o di decapaggio e/o vasca di elettrodeposizione, in cui il collettore solare è operativamente collegato ad almeno una di dette vasche.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una forma d'esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un'apparecchiatura per la lavorazione di metalli tramite immersione in un bagno di processo in accordo con la presente invenzione.
Tale descrizione verrà esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali:
- la figura 1 mostra schematicamente un'apparecchiatura per la lavorazione di metalli tramite immersione in un bagno di processo secondo una prima forma realizzativa dell'invenzione;
- la figura 2 mostra schematicamente una seconda forma realizzativa dell'invenzione;
- la figura 3 mostra schematicamente una terza forma realizzativa dell'invenzione;
- la figura 4 mostra schematicamente una quarta forma realizzativa dell'invenzione.
Nelle allegate figure, con il numero di riferimento 1 è indicata nel complesso un'apparecchiatura per la lavorazione di metalli tramite immersione in un bagno di processo.
Preferibilmente, tale apparecchiatura 1 costituisce o è parte di un impianto galvanico per la deposizione di un sottile strato di metallo o di una lega su un supporto (galvanostegia) con il fine di modificare le proprietà di superficie del supporto, migliorandone ad esempio le caratteristiche di resistenza alla corrosione e le proprietà meccaniche, elettriche ed ottiche. L'impianto galvanico, non illustrato nel complesso poiché di per sé noto, comprende una serie di vasche di trattamento chimico e/o elettrochimico (per la preparazione della superficie (es. elettropulitura, sgrassatura e decapaggio), per l'elettrodeposizione (es. zincatura, nichelatura, cromatura, anodizzazione ecc.), per operazioni di finitura (es. lavaggio)), che possono essere disposte ad esempio in linea o a rotazione circolare. L'impianto comprende inoltre dispositivi di movimentazione atti a supportare i pezzi da sottoporre ai trattamenti, a spostarli tra una vasca e l'altra e ad immergerli nelle ed estrarli dalle diverse soluzioni, in modo automatico, semiautomatico o manuale.
L'apparecchiatura 1 illustrata nelle allegate figure comprende, ad esempio, una vasca di trattamento per elettrodeposizione 2 contenente un bagno di processo galvanico 3 costituito da una soluzione di processo 4. La vasca di trattamento 2 è, ad esempio, di lamiera di acciaio rivestita internamente da PVC, PP, gomma o resina. All'interno della vasca 2, immersi nel bagno 3, sono collocati gli anodi ed i catodi ed i pezzi da sottoporre a trattamento, supportati da appositi telai isolati elettricamente, non illustrati.
La vasca di trattamento 2 comprende uno scambiatore di calore principale 5 (illustrato in modo schematico), il quale è, ad esempio, definito da una serpentina interna alla vasca 2 ed immersa nel bagno 3 oppure da un'intercapedine delimitata nello spessore di una parete definente la vasca stessa 2 (vasca incamiciata). Nello scambiatore di calore principale 5 circola un fluido di scambio termico principale 6 (es. aria, acqua, acqua e glicole) caldo, con una temperatura preferibilmente compresa tra circa 50°C e circa 80°C.
L'apparecchiatura 1 comprende inoltre un collettore solare 7, di per sé noto, collegato allo scambiatore di calore principale 5 tramite un circuito 8 ed installato, ad esempio, sul tetto dell'edificio contenente 1'impianto.
Con il termine "collettore solare" si intende genericamente, nella presente descrizione e nelle allegate rivendicazioni, un dispositivo atto alla conversione della radiazione solare in energia termica che riscalda un fluido. Il collettore solare 7 può essere del tipo piano vetrato e non, sottovuoto, scoperto ecc, scelto in base alle caratteristiche climatiche del luogo dove è collocato 1'impianto ed alle esigenze di temperatura da raggiungere nella vasca 2.
Nella forma realizzativa illustrata in figura 1, il collettore solare 7 è collegato direttamente tramite un condotto di mandata 9 ed un condotto di ritorno 10, provvisto di una pompa di ricircolo 11, allo scambiatore di calore principale 5. Il fluido di scambio termico principale 6 fluisce pertanto sia all'interno dello scambiatore di calore principale 5 che all'interno del collettore solare 7. Un opportuno sistema di controllo, non illustrato, gestisce la pompa 11 in base a segnali ricevuti da uno o più sensori di temperatura installati nel circuito 8 (ad esempio, sensore "s" sulla mandata 9) e/o nella vasca 2, in modo da mantenere la temperatura del bagno 3 entro un campo di valori prestabilito adatto al processo.
Nella forma realizzativa illustrata in figura 2, il circuito 8 (con condotto di mandata 9, condotto di ritorno 10 e pompa 11), al posto di essere direttamente collegato al collettore solare 7, è collegato ad un serbatoio 12 che contiene il fluido di scambio termico principale 6. All'interno del serbatoio 12, ad esempio immerso come una serpentina nel fluido di scambio termico principale 6, è collocato uno scambiatore di calore ausiliario 13 che contiene un fluido di scambio termico ausiliario 14. Un circuito ausiliario 15, provvisto di condotto di mandata 16, condotto di ritorno 17 e pompa di ricircolo 18, è in comunicazione di fluido con lo scambiatore di calore ausiliario 13 ed il collettore solare 7 . Il fluido di scambio termico ausiliario 14 fluisce pertanto sia all'interno dello scambiatore di calore ausiliario 13 che all'interno del collettore solare 7. All'interno del serbatoio 12 è collocata anche un resistenza elettrica 19 predisposta a riscaldare il fluido di scambio termico principale 6 se l'energia solare non è sufficiente. Un opportuno sistema di controllo, non illustrato, gestisce le pompe 11, 17 e la potenza fornita alla resistenza elettrica 19 in base a segnali ricevuti da uno o più sensori di temperatura installati nel circuito 8 e/o nel circuito 15 (ad esempio, sensore "s" sulla mandata 16) e/o nel serbatoio 12 e/o nella vasca 2, in modo da mantenere la temperatura del bagno 3 entro un campo di valori prestabilito adatto al processo.
La forma realizzativa illustrata in figura 3 è simile a quella di figura 2 ma comprende in più un ulteriore scambiatore di calore ausiliario 20. Un circuito ausiliario 21, provvisto di condotto di mandata 22, condotto di ritorno 23 e pompa di ricircolo 24, è in comunicazione di fluido con lo scambiatore di calore ausiliario 20 e con una caldaia 25. Un ulteriore fluido di scambio termico ausiliario 26 circola tra la caldaia e l'ulteriore scambiatore di calore ausiliario 20. Un opportuno sistema di controllo, non illustrato, gestisce le pompe 11, 17, 24 e la potenza fornita alla resistenza elettrica 19 in base a segnali ricevuti da uno o più sensori di temperatura installati nel circuito 8 e/o nel circuito 15 (ad esempio, sensore "s" sulla mandata 16) e/o nel circuito 21 e/o nel serbatoio 12 e/o nella vasca 2, in modo da mantenere la temperatura del bagno 3 entro un campo di valori prestabilito adatto al processo.
Nella forma realizzativa illustrata in figura 4, il circuito 8 (con condotto di mandata 9, condotto di ritorno 10 e pompa 11), al posto di essere direttamente collegato al collettore solare 7, è collegato ad un primo scambiatore di calore ausiliario 27 accoppiato ad un secondo scambiatore di calore ausiliario 28 (che formano uno scambiatore in equicorrente o in controcorrente) . Un circuito ausiliario 29 (con condotto di mandata 30, condotto di ritorno 31 e pompa di ricircolo 32 sul ritorno) contiene un fluido di scambio termico ausiliario 33 e collega direttamente il secondo scambiatore di calore ausiliario 28 con il collettore solare 7 . Un opportuno sistema di controllo, non illustrato, gestisce le pompe 11,32 in base a segnali ricevuti da uno o più sensori di temperatura installati nel circuito 8 e/o nel circuito 29 (ad esempio, sensore "s" sulla mandata 30) e/o nella vasca 2, in modo da mantenere la temperatura del bagno 3 entro un campo di valori prestabilito adatto al processo.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per la lavorazione di metalli tramite immersione in un bagno di processo, comprendente: almeno una vasca di trattamento (2) contenente il bagno di processo (3) costituito da una soluzione di processo (4); uno scambiatore di calore principale (5) operativamente attivo sulla soluzione di processo (4) e contenente un fluido di scambio termico principale (6); una fonte di calore; un circuito (8) per il fluido di scambio termico principale (6) collegato allo scambiatore di calore principale (5) ed alla fonte di calore; caratterizzata dal fatto che la fonte di calore comprende almeno un collettore solare (7).
- 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, in cui il circuito (8) per il fluido di scambio termico principale (6) è collegato direttamente al collettore solare (7).
- 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, in cui la fonte di calore comprende: un serbatoio (12) contenente il fluido di scambio termico principale (6) e in collegamento di fluido con lo scambiatore di calore principale (5); uno scambiatore di calore ausiliario (13) montato in detto serbatoio (12) e contenente un fluido di scambio termico ausiliario (14) circolante nel collettore solare (7).
- 4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, in cui la fonte di calore comprende: un primo scambiatore di calore ausiliario (27) in collegamento di fluido con lo scambiatore di calore principale (5); un secondo scambiatore di calore ausiliario (28) contenente un fluido di scambio termico ausiliario (33) ed in collegamento di fluido con il collettore solare (7); in cui detti primo scambiatore di calore ausiliario (27) e secondo scambiatore di calore ausiliario (28) sono operativamente accoppiati.
- 5. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una resistenza elettrica (19) operativamente attiva sul fluido di scambio termico principale (6), in cui detta resistenza elettrica (19) è preferibilmente installata nel serbatoio (12).
- 6. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una caldaia (25) in collegamento di fluido con un terzo scambiatore di calore ausiliario (20) operativamente attivo sul fluido di scambio termico principale (6), in cui detto terzo scambiatore di calore ausiliario (20) è preferibilmente installato nel serbatoio (12).
- 7. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la vasca di trattamento (2) è una vasca di elettrodeposizione e il bagno di processo (3) è un bagno galvanico.
- 8. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la vasca di trattamento (2) è una vasca di elettropulitura o sgrassatura o decapaggio o passivazione.
- 9. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo scambiatore di calore principale (5) è una serpentina installata nella vasca di trattamento (2).
- 10. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo scambiatore di calore principale (5) è un'intercapedine ricavata nella parete della vasca di trattamento (2).
- 11. Impianto galvanico comprendente almeno un'apparecchiatura secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 10.
- 12. Impianto secondo la rivendicazione 11, comprendente almeno una vasca di preparazione, preferibilmente di elettropulitura e/o sgrassatura e/o di decapaggio, ed almeno una vasca di elettrodeposizione, in cui il collettore solare (7) è operativamente collegato ad almeno due di dette vasche.
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| IT (1) | ITMI20100179A1 (it) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1121983A (en) * | 1965-07-30 | 1968-07-31 | Alfa Laval Ab | Method of controlling the temperature of galvanic and other surface treatment baths, and apparatus for carrying out the method |
| US5548957A (en) * | 1995-04-10 | 1996-08-27 | Salemie; Bernard | Recovery of power from low level heat sources |
| US20060086616A1 (en) * | 2004-01-29 | 2006-04-27 | Keiichi Kurashina | Plating apparatus and plating method |
| US20080302354A1 (en) * | 2004-08-17 | 2008-12-11 | Darryl John Jones | Solar Collector |
-
2010
- 2010-02-05 IT IT000179A patent/ITMI20100179A1/it unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1121983A (en) * | 1965-07-30 | 1968-07-31 | Alfa Laval Ab | Method of controlling the temperature of galvanic and other surface treatment baths, and apparatus for carrying out the method |
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