ITPD20080222A1 - Essiccatore per gas compressi e metodo di produzione di detto scambiatore - Google Patents

Description

Essiccatore per gas compressi e metodo di produzione di detto scambiatore DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un essiccatore per gas compressi del tipo includente le caratteristiche menzionate nel preambolo della rivendicazione principale ed un metodo per la produzione dello stesso scambiatore.

La presente invenzione si adatta particolarmente, sebbene non esclusivamente, ad essiccatori di piccole dimensioni e piccola potenza.

Nel settore degli essiccatori d'aria compressa à ̈ noto realizzare elementi di scambio termico di elevata efficienza termica che comprendono due o più pluralità di passaggi rettilinei tra loro paralleli percorsi da due o più fluidi in contatto termico tra loro.

Tali passaggi possono essere, ad esempio, del tipo a mini e/o microcanali, come descritto nelle domande di brevetto italiano PD2007A000250 e PD2007A000251, della stessa Richiedente.

Un essiccatore del tipo sopra descritto rappresenta una soluzione convenientemente implementabile per potenze istallate dell'ordine di 1kW o superiori. Esso, tuttavia, non rappresenta la soluzione ottimale per piccole potenze (300-500 W o minore), dal momento che l'esigenza di contenere di costi richiede, in questi casi, soluzioni costruttive più semplici.

In più, dal momento che essiccatori di piccola potenza tipicamente servono macchine o impianti termici di ridotte dimensioni, à ̈ richiesto che tali essiccatori abbiano anch'essi ingombri ridotti e forme compatte, le quali sono impossibili da ottenere con le soluzioni descritte nelle due domande di brevetto sopra citate, dal momento che le implementazioni a mini e/o microcanali sono caratterizzati da ingombro prevalente lungo una direzione longitudinale prevalente.

Lo scopo principale della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un essiccatore per gas compressi e un metodo per produrre tale essiccatore concepiti per ovviare a tutti gli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata, in modo tale da mettere a disposizione un essiccatore per gas compressi di piccola potenza semplice, compatto con almeno la stessa efficienza termica di soluzioni di potenza superiore.

Questo scopo ed altri ancora che appariranno nel seguito sono affrontati e conseguiti dall'invenzione mediante un essiccatore per gas compressi e un metodo per produrre tale essiccatore realizzati in accordo con le rivendicazioni che seguono.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione preferita illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:

− la figura 1 à ̈ una vista assonometrica di un essiccatore per gas compressi realizzato in accordo con l'invenzione;

− le figure 2 e 3 sono due viste in spaccato assonometrico di due rispettivi particolari dell'essiccatore di figura 1;

− la figura 4 à ̈ una vista assonometrica dall'alto di un componente dell'essiccatore di figura 1;

− la figura 5 à ̈ una vista assonometrica dal basso del componente di figura 4;

− le figure 6 e 7 sono due viste, rispettivamente laterale e in spaccato assonometrica di un componente dell'essiccatore di figura 1;

− le figura 8 e 9 sono due viste laterali di due rispettive varianti realizzative del componente di figura 6.

Con riferimento alle sopra citate figure, un essiccatore per gas compressi, in particolare aria compressa, Ã ̈ complessivamente indicato con 1.

L'essiccatore 1 comprende un involucro 2 avente un mantello cilindrico 3, di asse X, e due fondi 4a,b bombati, assialmente contrapposti. Sul fondo bombato 4a sono previsti un condotto di ingresso 5 per un flusso 6 di aria umida da essiccare e un condotto di uscita 7 per un flusso 8 di aria secca. Sul fondo bombato 4b sono previsti un condotto di uscita 9 per la condensa e due condotti 10, 11, rispettivamente di ingresso e di uscita per un flusso 12 di fluido refrigerante.

Nell'involucro 2, l'essiccatore 1 comprende uno scambiatore 13, includente un primo elemento scambiatore 14 di prescambio 14, adiacente al fondo bombato 4a, un secondo elemento scambiatore 15, che funge da evaporatore, e un volume 16 di raccolta della condensa, adiacente al fondo bombato 4b.

Il primo elemento scambiatore 14 ha forma di spirale doppia ottenuta mediante avvolgimento, attorno all'asse X, di due profilato estrusi 16, tra loro accostati. Il secondo elemento scambiatore 15 ha forma di spirale ottenuta mediante avvolgimento, attorno all'asse X, di un profilato estruso 17. I profilati estrusi 16, 17 hanno sezione appiattita lungo due rispettive direzione di appiattimento Y e Z, disposte parallelamente all'asse X.

Le sezioni appiattite dei profilato estrusi 16, 17 sono provviste ciascuna di due lati 18a,b e 19a,b, rispettivamente, contrapposti e paralleli alle direzioni di appiattimento Y e Z. Negli avvolgimenti degli elementi scambiatori 14, 15, i lati 18a e 19a sono rivolti verso l'asse X, mentre i lati 18b e 19b sono rivolti da parte opposta. Dai lati 18a e 19a si estendono due alette 20a,b e 21a,b, rispettivamente, ortogonali alle direzioni di appiattimento Y e Z e regolarmente distanziate lungo gli stessi assi Y e Z. Dai lati 18b e 19b si estendono tre alette 22a,b,c e 23a,b,c rispettivamente, ortogonali alle direzioni di appiattimento Y e Z e regolarmente distanziate lungo gli stessi assi Y e Z. Tutte le alette 20a,b, 21a,b e 22a,b,c, 23a,b,c hanno uguale lunghezza nella direzione ortogonale alle direzioni di appiattimento Y e Z e sono disposte in modo che ciascuna delle alette 20a,b e 21a,b, sia rispettivamente distanziata, secondo le direzioni di appiattimento Y e Z, da ciascuna delle alette 22a,b,c e 23a,b,c.

Per effetto di tale conformazione geometrica le estremità delle alette sui lati 18a e 19a sono poste in contatto con i lati 18b e 19b (figura 6), rispettivamente, in modo da creare più pluralità di passaggi spiraliformi tra loro paralleli e affiancati lungo l'asse X e percorsi da uno stesso fluido di scambio termico.

Il primo elemento scambiatore 14 comprende due pluralità di passaggi 24, 25, delimitate dai profilati estrusi 16, estese da due estremità perimetrali 16a,b, diametralmente contrapposte, dell'elemento scambiatore 14 a due cavità pressoché semicilidrinche 26, 27, poste al centro dell'elemento scambiatore 14 e separate da un setto 26a. Le due pluralità di passaggi 24, 25 sono rispettivamente percorse dal flusso di aria da essiccare 6 e da un flusso di aria fredda secca proveniente dal volume 16. Per ciascuna sezione dei profilati estrusi 16, il lato 18a à ̈ lambito da uno o dall'altro dei fluidi nei passaggi 24, 25, mentre il lato 18b à ̈ lambito dall'altro o dall'uno dei fluidi nei passaggi 24, 25.

Lo scambiatore 13 comprende due piastre circolari 28, 29, rispettivamente superiore e intermedia, ortogonali all'asse X e tra le quali sono interposto i profilati estrusi 16 dell'elemento 14 di prescambio.

La piastra superiore 28 à ̈ rivolta verso il fondo 4a e comprende due aperture 30, 31 di collegamento tra il condotto di ingresso 5 e il passaggi 24 e tra la cavità semicilindrica 27 e il condotto di uscita 7.

La piastra intermedia 29 comprende un apertura centrale 32 di collegamento tra la cavità semicilindrica 26 e una cavità 15a posta al centro del secondo elemento scambiatore 15.

Il secondo elemento scambiatore 15 comprende una pluralità di passaggi 33 delimitati dai lati 19a,b e dalle alette 21a,b e 23a,b,c e percorsi dall'aria umida raffreddata proveniente dai passaggi 24 attraverso l'apertura 32. I passaggi spiraliformi 33 sono estesi da una estremità 33a, adiacente alla cavità 15a a una contrapposta estremità 33b posta in corrispondenza del perimetro dell'elemento scambiatore 15. I passaggi 33 sono in contatto termico con una pluralità di passaggi 34, del tipo a mini e/o microcanali, ricavati nella sezione del profilato estruso 17 e nei quali fluisce il fluido refrigerante proveniente dal condotto di ingresso 10, percorrendo i passaggi 34 da una estremità 34a, posta lungo il perimetro dell'elemento 15 in corrispondenza dell'estremità 33b, alla contrapposta estremità 34b, posta al centro dell'elemento 15, in corrispondenza dell'estremità 33a.

L'essiccatore 1 comprende due tubi di collegamento 35,36 rispettivamente posti tra il condotto 10 e l'estremità 34a e tra l'estremità 34b e il condotto di uscita 11.

Lo scambiatore 13 comprende una piastra circolare 37, inferiore, ortogonali all'asse X, essendo il profilato estruso 17 dell'elemento 15 interposto tra le piastre 29 e 37.

La piastra inferiore 37 comprende due aperture 38, 39, rispettivamente collegate ai tubi di collegamento 35, 36 per il passaggio delle fluido refrigerante da e verso l'elemento scambiatore 15. La piastra inferiore 37 comprende una ulteriore apertura 40, in posizione perimetrica di collegamento tra l'estremità 33b dei passaggi 33 e il volume 16.

Attraverso l'apertura 40 l'aria secca e la condensa passano nel volume 16 in modo tale che la condensa possa essere raccolta sul fondo bombato 4b e successivamente uscire dall'essicatore attraverso il condotto 9.

Tra il volume 16 e i passaggi 25 sono previsti due ulteriori condotti 41, 42, paralleli all'asse X ed estesi tra le piastre 29 e 37, di collegamento tra il volume 16 e la pluralità di passaggi 25.

Nella variante realizzativa di figura 8, in ciascuno dei passaggi 33 Ã ̈ alloggiato un inserto turbolenziatore 100, adiacente ai lati 19a,b, in paglia metallica, ovvero costituito da un viluppo di trucioli di metallo, ad esempio acciaio, lunghi e sottili.

L'impiego dell'inserto 100 consente di aumentare la turbolenza all'interno dei condotti 33, aumentando al contempo l'efficienza dello scambio termico. Nella variante realizzativa di figura 9, i lati 19a,b del profilato estruso 17 sono privi di alette ed à ̈ quindi previsto un unico passaggio 133 spiraliforme, delimitato dai lati 19a,b e dalle piastre 29 e 37 e percorso dall'aria umida raffreddata proveniente dai passaggi 24. Nel passaggio 133 à ̈ alloggiato un inserto turbolenziatore 200, adiacente ai lati 19a,b, in paglia metallica, ovvero costituito da un viluppo di trucioli di metallo, ad esempio acciaio, lunghi e sottili.

Un metodo di produzione dell'elemento scambiatore 14 comprende le fasi di:

a) estrusione due profilati estrusi di geometria corrispondente a quella del profilato estruso 16;

b) avvolgimento a spirale dei profilati estrusi di cui al precedente punto a) attorno all'asse X parallelo alla direzione di appiattimento Y del profilato estruso 16, in modo tale che le estremità dei profilati estrusi poste lungo il perimetro della spirale siano diametralmente contrapposte.

Un metodo di produzione dell'elemento scambiatore 15 comprende le fasi di:

c) estrusione di un profilato estruso di geometria corrispondente a quella del profilato estruso 17, nel quale sono ricavati una pluralità di passaggi a mini e/o microcanali;

d) avvolgimento a spirale del profilato estruso di cui al precedente punto c) attorno all'asse X parallelo alla direzione di appiattimento Z del profilato estruso 17.

Con riferimento alle figure 8 e 9, in due rispettive varianti realizzativa del metodo sopra descritto, Ã ̈ previsto, tra le fasi c) e d) di accostare a uno dei lati 19a,b del profilato estruso 17 gli elementi turbolenziatori 100 (figura 8), oppure, nel caso di profilato estruso 17 privo di alette, l'elemento turbolenziatore 200 (figura9).

Una volta ottenuti gli avvolgimenti sopra descritti lo scambiatore 13 à ̈ semplicemente ottenuto accostando la piastra 28, l'elemento scambiatore 14, la piastra 29, l'elemento scambiatore 15, i condotti 41, 42 e la piastra 37, nell'ordine, in modo tale che l'apertura 32 sia posta in corrispondenza della cavità semicilindrica 26 ed i condotti 41, 42 consentano all'aria secca fredda proveniente dal volume 16 di entrare nell'elemento scambiatore 14 in corrispondenza dell'estremità 16b dei passaggi 25.

L'essiccatore 1 completo à ̈ ottenuto altrettanto semplicemente collegando i tubi 35, 36 alle rispettive aperture 38, 39 della piastra 37, inserendo l'assieme così ottenuto nel mantello cilindrico 3 e collegando al mantello cilindrico 3 i fondi bombati 4a, 4b, comprendenti i rispettivi condotti 5, 7, 9, 10 e 11.

L'invenzione risolve quindi il problema lamentato con riferimento alla tecnica nota citata, permettendo di ottenere un essiccatore per gas compressi di piccola potenza di dimensioni compatte, di semplice costruzione, permettendo, al contempo, il contenimento dei costi di produzione.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Essiccatore per gas compressi, comprendente almeno un elemento scambiatore a forma di spirale ottenuta mediante avvolgimento di un profilato estruso a sezione appiattita lungo una direzione di appiattimento, detta sezione essendo provvista di due lati contrapposti paralleli a detta direzione di appiattimento, da ciascuno di detti lati essendo estesa almeno una aletta ortogonale a detta direzione di appiattimento, caratterizzato dal fatto che dette alette hanno uguale lunghezza nella direzione ortogonale a detta direzione di appiattimento e sono tra loro distanziate lungo detta direzione di appiattimento.
2. 2. Essiccatore per gas compressi secondo la rivendicazione 1, in cui da ciascuno di detti lati si estende una rispettiva pluralità di alette ortogonali a detta direzione di appiattimento, essendo ciascuna delle alette di uno di detti lati distanziata, secondo detta direzione di appiattimento, da ciascuna delle alette dell'altro di detti lati.
3. 3. Essiccatore per gas compressi secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ciascuno di detti lati à ̈ lambito da un rispettivo fluido di scambio termico.
4. 4. Essiccatore per gas compressi secondo la rivendicazione 3, in cui detti lati sono lambito da due rispettivi flussi d'aria a diversa temperatura.
5. 5. Essiccatore per gas compressi secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui in detta sezione appiattita à ̈ ricavata una pluralità di passaggi del tipo a mini e/o microcanali.
6. 6. Essiccatore per gas compressi secondo la rivendicazione 5, comprendente un inserto turbolenziatore in paglia metallica, adiacente a detti lati di detta sezione.
7. 7. Essiccatore per gas compressi secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui detti passaggi sono percorsi da un fluido di scambio termico.
8. 8. Essiccatore per gas compressi secondo la rivendicazione 7, in cui detto fluido di scambio termico à ̈ un fluido refrigerante.
9. 9. Metodo di produzione di un essiccatore per gas compressi, comprendente le fasi di: a) estrusione di un profilato estruso a sezione appiattita lungo una direzione di appiattimento, detta sezione essendo provvista di due lati contrapposti paralleli a detta direzione di appiattimento, da ciascuno di detti lati essendo estesa almeno una aletta ortogonale a detta direzione di appiattimento, dette alette essendo di uguale lunghezza nella direzione ortogonale a detta direzione di appiattimento e tra loro distanziate lungo detta direzione di appiattimento b) avvolgimento detto profilato estruso a aspirale attorno ad un asse di avvolgimento parallelo a detta direzione di appiattimento in modo tale che l'estremità di ciascuna aletta di uno di detti lati sia posta in contatto con l'altro di detti lati, in modo tale da ottenere una pluralità di canali ciascuno dei quali à ̈ delimitato da detti due lati e da due di dette alette.
10. 10. Metodo di produzione secondo la rivendicazione 9, in cui in detta fase di estrusione in detta sezione appiattita à ̈ ricavata una pluralità di passaggi del tipo a mini e/o microcanali.