ITMI20131519A1 - Impianto modulare per la produzione di ghiaccio - Google Patents

Impianto modulare per la produzione di ghiaccio

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ITMI20131519A1
ITMI20131519A1 IT001519A ITMI20131519A ITMI20131519A1 IT MI20131519 A1 ITMI20131519 A1 IT MI20131519A1 IT 001519 A IT001519 A IT 001519A IT MI20131519 A ITMI20131519 A IT MI20131519A IT MI20131519 A1 ITMI20131519 A1 IT MI20131519A1
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refrigerant fluid
inversion
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Guido Romagnoli
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Frimont Spa
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    • F25C5/04—Apparatus for disintegrating, removing or harvesting ice without the use of saws
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Description

Descrizione di una domanda di brevetto per invenzione industriale
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un impianto modulare per la produzione di ghiaccio.
TECNICA NOTA
Sono da tempo presenti sul mercato impianti modulari per la produzione di ghiaccio che usualmente comprendono una tubatura di aspirazione di trasporto del fluido frigorigeno ad un gruppo condensante munito di un compressore e di un condensatore. Dal gruppo condensante esce una tubatura di mandata del fluido frigorigeno a dei fabbricatori di ghiaccio. Ciascun fabbricatore di ghiaccio presenta un dispositivo di espansione ed un evaporatore. Il dispositivo di espansione è connesso ad una valvola termostatica atta a mantenere nel fabbricatore di ghiaccio durante la fase di evaporazione una pressione ottimale. Nel gruppo condensante tra il compressore ed il condensatore è presente la tubatura di inversione ciclo frigorifero per determinare il distacco del ghiaccio che è stato prodotto nei fabbricatori di ghiaccio. Sono previsti, inoltre, dei mezzi di laminazione del fluido frigorigeno sulla tubatura di mandata a valle del gruppo condensante e nei fabbricatori di ghiaccio prima del dispositivo di espansione del fluido frigorigeno e sulla tubatura di inversione del ciclo frigorifero prima dell’evaporatore.
Normalmente, inoltre, i fabbricatori di ghiaccio di questi impianti modulari di tipo noto sono disposti tra loro distanziati per consentire lateralmente o superiormente l’accesso alle parti elettriche, meccaniche ed idrauliche per la loro manutenzione o riparazione.
INCONVENIENTI DELLA TECNICA NOTA
Gli impianti modulari per la produzione di ghiaccio di tipo noto presentano i fabbricatori di ghiaccio con i componenti elettrici meccanici ed idraulici accessibili anche lateralmente o superiormente con notevole impiego di spazio.
Tali impianti modulari per la produzione di ghiaccio tradizionali implicano notoriamente che quando un fabbricatore di ghiaccio va in inversione del ciclo frigorifero, si ha un calo di pressione al condensatore dovuto all’effetto dello spillamento di gas caldo a monte dello stesso.
In questi impianti di tipo noto, inoltre, è frequente il ritorno di liquido al compressore con la conseguente rottura dello stesso. Inoltre, questi impianti presentano una efficienza piuttosto bassa in quanto durante l’inversione del ciclo frigorifero si ha un decadimento della pressione di mandata e una fluttuazione della stessa. Tale calo di pressione in mandata porta un cambio della temperatura di evaporizzazione con formazione di strati “bianchi” o di aloni nel ghiaccio peggiorando notevolmente la qualità visiva dello stesso, ad esempio se in cubetti.
Non da ultimo in questi impianti di tipo noto non viene riutilizzato il fluido frigorigeno condensato e freddo in uscita dall’evaporatore durante il ciclo di inversione frigorifera.
COMPITO TECNICO DELL’INVENZIONE
Il compito tecnico che si propone la presente invenzione è, pertanto, quello di realizzare un impianto modulare per la produzione di ghiaccio che consenta di eliminare gli inconvenienti tecnici lamentati della tecnica nota.
SCOPI DELL’INVENZIONE
Nell’ambito di questo compito tecnico uno scopo dell’invenzione è quello di realizzare un impianto modulare per la produzione di ghiaccio che presenti un notevole grado di efficienza con notevoli risparmi energetici e permetta di mantenere la pressione alta e costante anche durante l’inversione del ciclo frigorifero.
Un altro scopo dell’invenzione è quello di realizzare un impianto modulare per la produzione di ghiaccio che eviti il ritorno di liquido al compressore con eliminazione del rischio di rotture.
È ancora uno scopo dell’invenzione quello di realizzare un impianto modulare per la produzione di ghiaccio che aumenti l’efficienza del sistema riutilizzando il fluido frigorigeno condensato e freddo che alimenta le altre macchine in ciclo di refrigerazione.
È un ulteriore scopo dell’invenzione quello di realizzare un impianto modulare per la produzione di ghiaccio che garantisca una inversione del ciclo frigorifero ottimale.
Non ultimo scopo dell’invenzione è quello di realizzare un impianto modulare per la produzione di ghiaccio che dia la possibilità di impilare e affiancare più fabbricatori di ghiaccio con riduzione spazi di installazione e facile accesso alle parti che necessitano di manutenzione.
Il compito tecnico, nonché questi ed altri scopi, secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando un impianto modulare per la produzione di ghiaccio comprendente almeno un gruppo condensante per l’alimentazione di fluido frigorigeno ad almeno due fabbricatori di ghiaccio ciascuno presentante mezzi di evaporizzazione di detto fluido, un by-pass per attivare l’inversione del ciclo frigorifero di detti mezzi di evaporazione per il distacco dagli stessi di detto ghiaccio, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di intercettazione di detto fluido frigorigeno proveniente da detto gruppo condensante e mezzi di regolazione della pressione di detto fluido frigorigeno, detti mezzi di intercettazione e detti mezzi di regolazione essendo attivati alternativamente per l’aumento di produzione del ghiaccio a parità di consumo di energia elettrica.
Forma oggetto della presente invenzione anche un procedimento ad elevato rendimento di un impianto modulare per la produzione di ghiaccio comprendente almeno un gruppo condensante per l’alimentazione di fluido frigorigeno a più fabbricatori di ghiaccio ciascuno presentante un evaporatore di detto fluido, caratterizzato dal fatto di far ritornare, durante l’inversione del ciclo frigorifero, il fluido frigorigeno in uscita da detto evaporatore ad un ricevitore di liquido a valle di detto gruppo condensante in modo da riutilizzarlo per i fabbricatori di ghiaccio in ciclo di refrigerazione ed evitare il suo ritorno al compressore di detto gruppo condensante.
Altre caratteristiche della presente invenzione sono definite, inoltre, nelle rivendicazioni successive alle rivendicazioni indipendenti.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva dell’ impianto modulare per la produzione di ghiaccio secondo il trovato, illustrato a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui:
- la figura 1 è una vista in alzato frontale schematica dell’impianto modulare secondo il trovato.
- la figura 2 mostra lo schema di funzionamento del ciclo frigorifero dell’impianto modulare per la produzione di ghiaccio secondo il trovato in cui la valvola solenoide a valle del gruppo condensante è aperta.
- la figura 3 mostra lo schema di funzionamento del ciclo frigorifero dell’impianto modulare per la produzione di ghiaccio secondo il trovato in cui la valvola solenoide a valle del gruppo condensante è chiusa durante il ciclo di inversione frigorifera.
Con riferimento alle figure citate, l’ impianto modulare per la produzione di ghiaccio viene indicato complessivamente con il numero di riferimento 1.
L’impianto 1 comprende almeno un gruppo condensante 2 per l’alimentazione di fluido frigorigeno ad almeno due fabbricatori di ghiaccio 3 ciascuno presentante mezzi di evaporizzazione 4 di detto fluido.
Nel gruppo condensante 2 è presente un by-pass 5 per attivare l’inversione del ciclo frigorifero dei mezzi di evaporazione 4 per il distacco dagli stessi del ghiaccio che è stato prodotto. Preferibilmente l’impianto riguarda la produzione di ghiaccio in cubetti.
Un condotto di aspirazione 6 trasporta il fluido frigorigeno al gruppo condensante, un condotto di mandata 7 trasporta il fluido frigorigeno dal gruppo condensante 2 ai fabbricatori di ghiaccio 3 mentre un condotto di inversione 8 del ciclo frigorifero trasporta il fluido frigorigeno dal by-pass 5 direttamente agli evaporatori 4. In particolare, l’impianto presenta mezzi di intercettazione del fluido frigorigeno proveniente dal gruppo condensante e mezzi di regolazione della pressione del fluido frigorigeno.
I mezzi di intercettazione comprendono una prima valvola solenoide 9 che comanda l’apertura e chiusura del condotto di mandata 7 per il trasporto del fluido frigorigeno dal gruppo condensante 2 ai fabbricatori di ghiaccio 3.
Opportunamente il condotto di mandata presenta diametro costante a monte e valle della valvola solenoide 9.
I mezzi di regolazione comprendono almeno una valvola regolatrice 10 della pressione del fluido frigorigeno trasportato da almeno un condotto ausiliario 21 posto tra il gruppo condensante 2 e i fabbricatori di ghiaccio 3.
Ciascuna valvola regolatrice 10 preferibilmente alimenta quattro fabbricatori di ghiaccio 3.
Conseguentemente nel caso di impianto con 16 fabbricatori di ghiaccio 3 saranno presenti una prima valvola solenoide 9 e quattro valvole regolatrici 10.
Vantaggiosamente la somma delle sezioni dei condotti ausiliari 21 è equivalente alla sezione del condotto di mandata 7 per garantire la stessa portata del fluido frigorigeno ai fabbricatori di ghiaccio quando la prima valvola solenoide 9 è chiusa durante l’inversione del ciclo frigorifero.
La prima valvola solenoide 9 e le valvole regolatrici 10 sono attivate alternativamente per l’aumento di produzione del ghiaccio a parità di consumo di energia elettrica.
Infatti, le valvole regolatrici 10 posizionate a valle del gruppo condensante (il numero delle valvole, come visto, varia a seconda del numero di fabbricatori di ghiaccio installati in serie, due fabbricatori di ghiaccio minimo, nessun limite massimo) mantengono una pressione minima stabilita P alla linea di mandata 7 (liquido) ai fabbricatori di ghiaccio 3.
Nel caso di uso di valvole meccaniche, queste sono posizionate in parallelo tra loro ed alla prima valvola solenoide 9 che si chiude deviando il fluido frigorigeno alle valvole regolatrici 10 quando anche solo un fabbricatore di ghiaccio inizia il ciclo di inversione frigorifera.
Nel caso di impiego di valvole elettroniche/servo-comandate, non è necessario l’uso della valvola solenoide di intercettazione, in quanto, tramite sonde o altri dispositivi di lettura della pressione, è possibile modulare autonomamente l’apertura/chiusura per garantire la pressione P definita in precedenza.
Quando un fabbricatore di ghiaccio va in inversione frigorifera, si ha un calo di pressione al condensatore 11 dovuto all’effetto dello spillamento di fluido frigorigeno tramite il by –pass 5 a monte del condensatore. L’uso di valvole regolatrici 10 della pressione, che mantengono durante il funzionamento dei vari fabbricatori di ghiaccio 3 una pressione costante, permette di avere la condensazione, le pressioni e le temperature costanti e conseguentemente una evaporazione costante con formazione di ghiaccio di qualità migliore.
Infatti, negli impianti di tipo noto normalmente si ha che durante l’inversione di ciclo di uno dei fabbricatori di ghiaccio installati, il conseguente calo di pressione nel condotto di mandata, dovuto allo squilibrio delle pressioni indotto, porta un cambio della temperatura di evaporazione con formazione di strati “bianchi” o di aloni nel ghiaccio, peggiorando la qualità visiva del cubetto.
Inoltre, gli impianti di tipo noto presentano una condensazione non costante che ha come effetto di allungare i tempi dei cicli di refrigerazione con conseguente perdita di resa.
Come visto, quindi, l’impiego di una prima valvola solenoide 9 e delle valvole di regolazione 10 consente di ottenere, a parità di consumi elettrici, un aumento di produzione giornaliera di ghiaccio.
L’impianto modulare secondo il trovato comprende anche un dispositivo ricevitore 13 del fluido frigorigeno posto a valle del gruppo condensante 2 e a monte delle valvole di intercettazione e regolazione 9 e 10.
Il dispositivo ricevitore 13 comprende un tubo supplementare 14 di trasporto del fluido frigorigeno allo stato gassoso e liquido in uscita dagli evaporatori 4 dei fabbricatori di ghiaccio 3 durante l’inversione del ciclo frigorifero.
Nel condotto di mandata 7 sono inoltre poste due seconde valvole solenoidi 16 prima dei dispositivi di espansione 19.
L’ impianto comprende anche una o più valvole di non ritorno 15, che sono abbinate ad una o più seconde valvole solenoide 17, per il ritorno del fluido frigorigeno allo stato gassoso e liquido al dispositivo ricevitore 13 durante l’inversione del ciclo frigorifero. Più precisamente le valvole 20 in abbinamento alle valvole 15 forzano il ritorno di gas/liquido al dispositivo ricevitore 13.
L’impiego del dispositivo ricevitore 13 e del tubo supplementare 14 e delle valvole di non ritorno 15 nell’impianto modulare per la produzione del ghiaccio permettono il ritorno del fluido frigorigeno allo stato gas/liquido, in uscita dagli evaporatori 4 durante l’inversione del ciclo frigorifero, al ricevitore di liquido 13 a valle del condensatore 11 in modo da evitare il ritorno di liquido al compressore 12 con eliminazione del rischio di rotture per presenza di incomprimibili.
Nel contempo viene aumentata l’efficienza del sistema riutilizzando fluido frigorigeno condensato e freddo che va ad alimentare gli altri fabbricatori di ghiaccio in ciclo di refrigerazione.
Da prove tecniche svolte l’aumento di efficienza si può stimare in 10/15% di resa superiore o riduzione dei consumi elettrici rispetto ad impianti di tipo noto.
La suddetta soluzione tecnica, inoltre, consente di mantenere la pressione di mandata elevata e costante anche durante il periodo di squilibrio delle pressioni durante il ciclo di inversione.
Non da ultimo, la prima valvola solenoide 9 che viene chiusa durante l’inversione del ciclo frigorifero, non alimentando i dispositivi di espansione 19, garantisce un ciclo di inversione ottimale.
Opportunamente, inoltre, il gruppo condensante 2 presenta uno o più compressori 12 in relazione alla potenza frigorifera richiesta per alimentare i fabbricatori di ghiaccio 3.
Uno dei compressori 12 è vantaggiosamente provvisto di inverter per la regolazione e/o modulazione della potenza frigorifera al fine di minimizzare i picchi di potenza dovuti alla ripartenza da fine ciclo di inversione e/o dall’ingresso in inversione di uno o più fabbricatori di ghiaccio.
Questa realizzazione consente una conseguente riduzione dei consumi elettrici di almeno il 5% e il mantenimento della richiesta frigorifera pari a quella richiesta dai fabbricatori di ghiaccio 3 con vantaggi per la qualità del ghiaccio formato.
I fabbricatori di ghiaccio 3 comprendono i loro componenti essenziali di funzionamento disposti al loro interno per consentire di posizionarli uno sopra l’altro e uno di fianco all’altro in numero qualsivoglia per la riduzione gli spazi di installazione.
Ciò è possibile grazie al fatto i componenti (pompa, evaporatore, scheda elettronica, valvole solenoidi, valvola di non ritorno, elettrovalvole acqua, convogliatore ghiaccio) sono stati disposti all’interno del fabbricatore di ghiaccio 3 in modo da permettere la impilabilità in altezza e l’affiancamento di diversi fabbricatori, così da ridurre gli spazi di installazione e garantendo accesso alle parti elettriche meccaniche ed idrauliche frontalmente e posteriormente, per le operazioni di manutenzione e riparazione.
Il funzionamento dell’impianto modulare per la produzione di ghiaccio, secondo l’invenzione, appare già evidente da quanto descritto ed illustrato. In particolare quando un fabbricatore di ghiaccio 3 va in inversione frigorifera, la prima valvola solenoide di intercettazione 9 si chiude e si aprono le valvole regolatrici 10. Contemporaneamente si chiudono anche le seconde valvole solenoide 16 a monte del dispositivo di espansione 19 mentre si aprono le seconde valvole solenoide 17 a monte dell’evaporatore 4. Il calo di pressione al condensatore 11 dovuto all’effetto dello spillamento di fluido frigorigeno a monte dello stesso viene automaticamente compensato dalla apertura delle valvole regolatrici 10 della pressione, che mantengono durante il funzionamento dei vari fabbricatori di ghiaccio 3 una pressione costante.
Modifiche e varianti, oltre a quelle di cui si è già detto, sono naturalmente possibili, così, ad esempio al posto delle valvole meccaniche sono utilizzabili valvole servo comandate oppure elettroniche.
Si è in pratica constatato come l’impianto modulare per la produzione di ghiaccio secondo l’invenzione risulti particolarmente vantaggioso per mantenere la pressione di mandata elevata e costante anche durante il periodo di squilibrio delle pressioni durante il ciclo di inversione frigorifero.
L’impianto così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a secondo delle esigenze e dello stato della tecnica.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto modulare per la produzione di ghiaccio comprendente almeno un gruppo condensante 2 per l’alimentazione di fluido frigorigeno ad almeno due fabbricatori di ghiaccio 3 ciascuno presentante mezzi di evaporizzazione 4 di detto fluido, un by-pass 5 per attivare l’inversione del ciclo frigorifero di detti mezzi di evaporazione 4 per il distacco dagli stessi di detto ghiaccio, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di intercettazione 9,16 di detto fluido frigorigeno proveniente da detto gruppo condensante 2 e mezzi di regolazione 10 della pressione di detto fluido frigorigeno, detti mezzi di intercettazione e detti mezzi di regolazione essendo attivati alternativamente per l’aumento di produzione del ghiaccio a parità di consumo di energia elettrica.
  2. 2. Impianto modulare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di intercettazione comprendono una prima valvola solenoide 9,16, per l’apertura e chiusura di un condotto di mandata 7 di trasporto di detto fluido frigorigeno liquido da detto gruppo condensante 2 a detti fabbricatori di ghiaccio 3, detto condotto di mandata 7 presentando diametro costante a monte e valle di detta prima valvola solenoide 9.
  3. 3. Impianto modulare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di regolazione 10 comprendono, almeno ogni due di detti fabbricatori di ghiaccio 3, una valvola regolatrice di pressione 10 di detto fluido frigorigeno trasportato da almeno un condotto ausiliario 21 tra detto gruppo condensante e detti fabbricatori di ghiaccio3, la somma delle sezioni di detti condotti ausiliari 21 essendo equivalente alla sezione di detto condotto di mandata 7 per garantire la stessa portata di detto fluido frigorigeno a detti fabbricatori di ghiaccio 3 quando detta prima valvola solenoide 9 è chiusa durante l’inversione di detto ciclo frigorifero.
  4. 4. Impianto modulare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo ricevitore 13 di detto fluido frigorigeno posto a valle di detto gruppo condensante 2 e a monte di detti mezzi di intercettazione 9 e regolazione 10, detto dispositivo ricevitore 13 comprendendo un tubo supplementare 14 di trasporto di detto fluido frigorigeno allo stato gassoso e liquido in uscita da detti evaporatori 4 di detti fabbricatori di ghiaccio 3 durante l’inversione di detto ciclo frigorifero.
  5. 5. Impianto modulare secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una valvola di non ritorno 15 abbinata ad almeno una seconda valvola solenoide 20 per il ritorno di detto fluido frigorigeno allo stato gassoso e liquido a detto dispositivo ricevitore 13 durante l’inversione di detto ciclo frigorifero.
  6. 6. Impianto modulare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto gruppo condensante 2 presenta uno o più compressori 12 in relazione alla potenza frigorifera richiesta per alimentare detti fabbricatori di ghiaccio 3, almeno uno di detti compressori 12 essendo provvisto di inverter per la regolazione e/o modulazione di detta potenza frigorifera.
  7. 7. Impianto modulare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti fabbricatori di ghiaccio 3 comprendono i loro componenti essenziali di funzionamento disposti al loro interno per consentire di posizionarli uno sopra l’altro e uno di fianco all’altro in numero qualsivoglia per la riduzione gli spazi di installazione, detti fabbricatori 3 presentando le parti elettriche, meccaniche ed idrauliche completamente accessibili frontalmente e posteriormente per garantire anche se impilati ed affiancati le operazioni di manutenzione ordinaria e straordinaria.
  8. 8. Procedimento ad elevato rendimento di un impianto modulare per la produzione di ghiaccio comprendente almeno un gruppo condensante 2 per l’alimentazione di fluido frigorigeno a più fabbricatori di ghiaccio 3 ciascuno presentante un evaporatore 4 di detto fluido, caratterizzato dal fatto di far ritornare, durante l’inversione del ciclo frigorifero, il fluido frigorigeno in uscita da detto evaporatore 4 ad un ricevitore di liquido 13 a valle di detto gruppo condensante 2 in modo da riutilizzarlo per i fabbricatori di ghiaccio 3 in ciclo di refrigerazione ed evitare il suo ritorno al compressore 12 di detto gruppo condensante 2.
  9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di riutilizzare detto fluido frigorigeno per mantenere la pressione di mandata a detti fabbricatori 3 costante anche in presenza di squilibri di pressione durante l’inversione di detto ciclo frigorifero.
  10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 8,caratterizzato dal fatto di modulare la potenza frigorifera di detto gruppo condensante 2 tramite almeno un compressore 12 con inverter per minimizzare i picchi di potenza dovuti alla ripartenza alla fine dell’inversione di detto ciclo frigorifero e/o dall’inizio di inversione di detto ciclo frigorifero di uno o più di detti fabbricatori di ghiaccio.
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