ITRE20090047A1 - Pulitore portatile a vapore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del Brevetto Italiano per Invenzione Industriale dal titolo:

“PULITORE PORTATILE A VAPORE”

La presente invenzione riguarda un pulitore a vapore per lavaggi industriali, ad esempio per il lavaggio di macchine utensili, per il lavaggio di motori nelle officine meccaniche, per il lavaggio e la sterilizzazione degli impianti caseari, delle stalle e degli stabilimenti di macellazione, per il lavaggio di automobili, ed in molti altri settori.

Attualmente questi pulitori a vapore possono essere suddivisi principalmente in due categorie: pulitori a vapore fissi e pulitori a vapore portatili.

I pulitori a vapore fissi comprendono di norma un generatore di vapore di grandi dimensioni, il quale è alimentato con combustibili fossili di vario genere ed è adatto per produrre notevoli quantità di vapore ad alta pressione.

Queste macchine sono impiegate per il lavaggio di grossi impianti, come le centrali termoelettriche.

I pulitori a vapore portatili comprendono di norma un generatore di vapore alimentato ad energia elettrica, il quale è installato a bordo di un telaio mobile provvisto di ruote per facilitarne la movimentazione ed il trasporto.

In pratica, il generatore di vapore comprende un serbatoio per l’acqua, all’interno del quale sono presenti delle resistenze elettriche che vengono riscaldate in modo da provocare l’evaporazione dell’acqua in esso contenuta.

I pulitori a vapore portatili sono di medie dimensioni o piccole dimensioni.

I pulitori a vapore di medie dimensioni sono principalmente adatti ad un impiego industriale, ad esempio nel settore delle lavanderie, della macellazione o nel settore lattiero caseario.

Queste macchine comprendono generalmente un serbatoio dell’acqua con capacità massima di circa 40 – 50 litri, ed una potenza elettrica installata pari a circa 30 – 40 kW.

I pulitori a vapore di piccole dimensioni sono principalmente adatti ad un impiego domestico.

Queste macchine comprendono generalmente un serbatoio dell’acqua con capacità massima di circa 5 litri, ed una potenza elettrica installata pari a circa 2 – 3.5 kW.

In generale, i pulitori a vapore mobili presentano l’inconveniente di richiedere un elevato consumo elettrico in rapporto ad una limitata capacità di produzione del vapore.

Attualmente esistono sul mercato anche dei pulitori portatili a vapore che comprendono un piccolo generatore di vapore con bruciatore alimentato a gasolio.

Queste macchine consentono di produrre una più elevata quantità di vapore senza la necessità di predisporre impianti elettrici di elevata potenza.

In particolare, queste macchine comprendono generalmente un usuale telaio mobile provvisto di ruote, sul quale sono installati il generatore di vapore, un serbatoio dell’acqua ed un serbatoio del gasolio.

Una prima pompa è atta a prelevare l’acqua dal relativo serbatoio per farla scorrere in un fascio tubiero contenuto all’interno del generatore di vapore.

Una seconda pompa è atta a prelevare il gasolio dal relativo serbatoio per alimentarlo al bruciatore che si trova nella camera di combustione del generatore di vapore.

La combustione del gasolio in camera di combustione riscalda il fascio tubiero in cui scorre l’acqua, facendola passare dallo stato liquido allo stato di vapore.

Il generatore di vapore è infine generalmente provvisto di un’uscita, da cui il vapore prodotto viene alimentato in pressione ad una lancia di erogazione.

Un inconveniente di questi pulitori a vapore consiste nel fatto che l’erogazione del vapore è diretta, ossia nel fatto che quando il generatore di vapore è in funzione si genera sempre un getto di vapore, e che per interrompere il getto di vapore è necessario arrestare il generatore di vapore.

Se infatti il getto di vapore venisse interrotto mantenendo attivo il generatore di vapore, la pressione all’interno di quest’ultimo aumenterebbe in modo pericoloso.

Da questa modalità di funzionamento deriva che il pulitore richiede un certo tempo di riscaldamento prima di ogni erogazione del getto di vapore, e non può perciò far fronte a brusche variazioni nella richiesta di vapore.

Inoltre, l’uscita diretta del vapore comporta scarse possibilità di controllo del titolo di vapore, cosicché nel getto di vapore uscente dalla lancia è spesso presente una elevata quantità d’acqua ancora allo stato liquido.

Scopo della presente invenzione è quello di risolvere o quantomeno mitigare i menzionati inconvenienti dei pulitori portatili con generatore di vapore a bruciatore.

Ulteriore scopo dell’invenzione è quello di raggiungere il menzionato obiettivo nell’ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo contenuto.

Tali scopi sono raggiunti dalle caratteristiche dell’invenzione riportate nella rivendicazione indipendente 1. Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell’invenzione.

In particolare, viene reso disponibile un pulitore portatile a vapore equipaggiato con un generatore di vapore il quale comprende generalmente un bruciatore alimentato a combustibile, un ingresso per l’acqua, ed un’uscita per il vapore idraulicamente collegata a mezzi di erogazione.

Secondo l’invenzione, il pulitore portatile comprende inoltre:

un serbatoio di accumulo, il quale è idraulicamente collegato ed interposto tra detta uscita del generatore di vapore ed i mezzi di erogazione,

mezzi di sfiato per limitare la pressione all’interno del serbatoio di accumulo, e

mezzi di intercettazione per selettivamente consentire o impedire l’uscita del vapore dal serbatoio di accumulo attraverso i mezzi di erogazione.

In questo modo, quando i mezzi di intercettazione interrompono il getto di vapore, il serbatoio di accumulo è in grado di accumulare una certa quantità di vapore, il quale sarà immediatamente disponibile alla riapertura dei mezzi di intercettazione.

Il serbatoio di accumulo consente pertanto di far fronte a brusche variazioni nella richiesta di vapore, rendendo il funzionamento del pulitore adeguatamente flessibile.

Se poi il getto di vapore viene mantenuto aperto per un tempo tale da svuotare il serbatoio di accumulo, l’erogazione prosegue comunque in modo diretto dal generatore di vapore.

In questo caso, il serbatoio di accumulo è utile per separare l’eventuale residuo di acqua liquida presente nel vapore che lo attraversa.

Infatti, il serbatoio di accumulo presenta in generale una sezione di passaggio maggiore rispetto a quella dell’uscita del generatore di vapore.

Questo aumento di sezione rallenta la velocità del flusso di vapore, riducendo l’energia cinetica delle gocce d’acqua eventualmente trasportate, cosicché queste ultime (più pesanti) si separano e si depositano per gravità sul fondo del serbatoio di accumulo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate.

Le figure 1 e 2 sono due viste prospettica di un pulitore portatile a vapore secondo l’invenzione, mostrato priva di copertura in modo da renderne visibili le componenti funzionali.

La figura 3 è lo schema idraulico del pulitore portatile a vapore mostrato nelle figure 1 e 2.

Il pulitore a vapore 1 comprende un telaio di supporto 2 provvisto di quattro ruote 20 atte a facilitarne la movimentazione ed il trasporto, e di un manico 21 atto ad essere afferrato dall’utilizzatore per spingere e guidare il pulitore 1.

Sul telaio di supporto 2 è montato un generatore di vapore 3 del tipo con bruciatore 30 alimentato a combustibile fossile.

Nella fattispecie, il bruciatore 30 è atto ad essere alimentato a gasolio e/o con eco-carburanti.

La combustione degli eco-carburanti non produce monossido di carbonio, per cui consente l’utilizzo del pulitore 1 anche all’interno di ambienti chiusi.

Sul telaio di supporto 2 è montato un serbatoio 4 provvisto di un ingresso 40 per l’acqua.

L’ingresso 40 è dotato di un innesto attraverso il quale può essere mantenuto costantemente collegato ad una rete idrica, in modo tale da non dover periodicamente riempire o rabboccare il serbatoio 4 interrompendo il funzionamento del pulitore 1.

Il serbatoio 4 comprende una bocca d’uscita 41 cui è collegata una linea idraulica di mandata 5 che mette in comunicazione il serbatoio 4 con il generatore di vapore 3.

La linea di mandata 5 comprende una pompa 50, la quale è azionata da un motore elettrico monofase 51 per pompare l’acqua dal serbatoio 4 all’interno del generatore di vapore 3.

Il motore 51 è alimentato da una batteria installata a bordo del telaio di supporto 2.

A monte della pompa 50, la linea di mandata 5 comprende un’elettrovalvola 52, la quale è mantenuta normalmente aperta e viene chiusa solo per scaricare l’impianto in caso di necessità.

A valle della pompa 50, la linea di mandata 5 comprende una valvola regolatrice di pressione 53.

La valvola regolatrice di pressione 53 è collegata con una linea idraulica di ritorno 54 che sfocia all’interno del serbatoio 4 attraverso una bocca di ingresso 42.

Quando la pressione nell’impianto è eccessiva, la valvola regolatrice 53 apre la linea di ritorno 54 per convogliare parte dell’acqua nuovamente all’interno del serbatoio 4.

A valle della valvola regolatrice di pressione 53, la linea di mandata 5 comprende infine un regolatore di portata 55.

Sul telaio di supporto 2 è montato anche un serbatoio 6 per una sostanza anticalcare.

Il serbatoio 6 comprende una bocca di riempimento provvista di un tappo apribile 60.

Dal serbatoio 6 parte una linea idraulica 61 che sfocia nella linea di mandata 5, in un punto compreso tra l’elettrovalvola 52 e l’ingresso della pompa 50.

La linea idraulica 61 comprende una piccola pompa 62 per pompare l’anticalcare nella linea di mandata 5, in modo da mescolarlo con l’acqua.

Sul telaio di supporto 2 è montato anche un serbatoio 7 per il combustibile, nella fattispecie gasolio o eco-carburante.

Il serbatoio 7 comprende una bocca di riempimento provvista di un tappo apribile 70.

Dal serbatoio 7 parte una linea idraulica di alimentazione 71 che fa capo al bruciatore 30 del generatore di vapore 3.

La linea di alimentazione 71 comprende una piccola pompa 72 per iniettare il combustibile nel bruciatore 30.

Il bruciatore 30 è collocato nella camera di combustione del generatore di vapore 3, dove il combustibile viene mescolato all’aria comburente per produrre una fiamma.

La combustione del combustibile produce dei fumi caldi che pervadono la camera di combustione e che vengono scaricati in atmosfera attraverso un piccolo camino 31, posizionato alla sommità del generatore di vapore 3.

La camera di combustione è attraversata da un fascio tubiero 32, il quale è idraulicamente collegato con la linea di mandata 5 attraverso una bocca d’ingresso 33.

In questo modo, l’acqua proveniente dal serbatoio 4 viene spinta dalla pompa 50 a scorrere all’interno del fascio tubiero 32 verso una bocca di uscita 34.

All’interno del generatore di vapore 3, il fascio tubiero 32 viene scaldato dalla fiamma prodotta dal bruciatore 30, la quale gli trasmette calore sia per irraggiamento sia per conduzione attraverso i fumi caldi di combustione.

Dal fascio tubiero 32, il calore si trasmette all’acqua aumentandone la temperatura.

Il calore generato dal bruciatore 30 è regolato per consentire all’acqua di evaporare all’interno del fascio tubiero 32, in modo che dalla bocca d’uscita 34 fuoriesca un flusso di vapore.

La bocca di uscita 34 è posta nella parte sommitale del generatore di vapore 3, in modo da evitare che acqua non evaporata possa uscire per gravità.

La bocca d’uscita 34 sfocia direttamente all’interno di un serbatoio di accumulo 8 che è fissato sopra il generatore di vapore 3, in prossimità del camino 31 da cui escono i fumi caldi di combustione, ovvero in una posizione in cui è almeno parzialmente sottoposto al loro calore.

Il serbatoio di accumulo 8 delimita una camera interna che, rispetto alla direzione di uscita del flusso di vapore, presenta una sezione trasversale di passaggio notevolmente maggiore rispetto a quella della bocca d’uscita 34 del generatore di vapore 3.

Il volume complessivo della camera interna è scelto per ottenere una adeguata capacità di accumulo del vapore, senza aumentare eccessivamente gli ingombri della macchina.

Nell’esempio illustrato, il serbatoio di accumulo 8 è realizzato in acciaio inox e ha la forma di un parallelepipedo a pianta sostanzialmente rettangolare.

Il serbatoio di accumulo 8 comprende un condotto d’uscita 80 cui è associato un sistema di innesto/disinnesto rapido per una linea idraulica 9, tipicamente un lungo tubo flessibile, che fa capo ad un gruppo 90 di erogazione del vapore.

Nell’esempio illustrato, il gruppo di erogazione 90 comprende una lancia provvista di una valvola di intercettazione che apre e chiude il passaggio del vapore, in risposta all’azionamento di una leva 91 a comando manuale.

Naturalmente, la lancia di erogazione potrebbe essere sostituita con qualunque altro dispositivo che consenta l’uscita selettiva del vapore, eventualmente sfruttandone l’energia cinetica e/o termica per azionare degli utensili.

Quando il gruppo di erogazione 90 è chiuso, il vapore prodotto dal generatore 3 rimane confinato e si accumula all’interno del serbatoio di accumulo 8.

La pressione all’interno del serbatoio di accumulo 8 aumenta progressivamente.

L’aumento della pressione può provocare la condensazione di parte del vapore accumulato che cede il suo calore latente, facendo contemporaneamente aumentare anche la temperatura all’interno del serbatoio di accumulo 8.

Per limitare la pressione, il serbatoio di accumulo 8 è provvisto di una bocca di sfiato 81, la quale è idraulicamente collegata con un pressostato di controllo 11.

Quando la pressione nel serbatoio di accumulo 8 supera il valore impostato nel pressostato di controllo 11, quest’ultimo apre la bocca di sfiato 81 convogliando parte del vapore accumulato all’interno di una vaschetta di condensazione 12.

Dalla vaschetta di condensazione 12 parte una linea idraulica 120 che è collegata con il serbatoio 4 dell’acqua attraverso una bocca d’ingresso 43.

In questo modo, l’acqua condensata nella vaschetta 12 viene riportata a monte del generatore di vapore 3, affinché venga riutilizzata riducendo gli sprechi.

Il pressostato di controllo 11 è regolabile per modificare il limite di pressione nel serbatoio di accumulo 8, in base alle esigenze del caso.

Per maggiore sicurezza, il serbatoio di accumulo 8 è provvisto di una seconda bocca di sfiato 82, la quale è idraulicamente collegata con la vaschetta di condensazione 12 attraverso un pressostato di sicurezza 13.

Il pressostato di sicurezza 13 entra in funzione in caso di guasto del pressostato di controllo 11.

Per controllare ed impostare la temperatura, il serbatoio di accumulo 8 è equipaggiato anche con una sonda di temperatura 14.

Il pressostato di sicurezza 13 è asservito ad una ulteriore valvola di sicurezza 15.

Se la pressione supera un prefissato valore limite, la valvola di sicurezza 15 si apre automaticamente scaricando all’esterno il vapore accumulato nel serbatoio di accumulo 8.

Per ripristinare il funzionamento del pulitore 1, il pressostato di sicurezza 13 deve poi essere ripristinato manualmente.

Quando il gruppo di erogazione 90 viene aperto, il vapore surriscaldato esce dal serbatoio di accumulo 8 attraverso la linea idraulica 9, e viene infine scaricato all’esterno sotto forma di un getto in pressione.

La pressione del getto di vapore ed il titolo di vapore possono essere regolati variando la pressione massima nel serbatoio di accumulo 8 attraverso il pressostato di controllo 11.

In particolare, si prevede che il pulitore 1 possa erogare sia un getto di vapore umido sia alternativamente un getto di vapore secco secondo le necessità.

Durante l’erogazione del getto di vapore, la pressione nel serbatoio di accumulo 8 diminuisce progressivamente.

L’abbassamento della pressione e la temperatura elevata possono provocare l’evaporazione spontanea di parte dell’acqua contenuta nel serbatoio di accumulo 8, sostenendo ulteriormente il getto di vapore in uscita.

L’acqua che evapora sottrae calore all’ambiente circostante, facendo contemporaneamente abbassare la temperatura all’interno del serbatoio di accumulo 8.

Grazie a questo funzionamento, il serbatoio di accumulo 8 consente di assorbire eventuali brusche variazioni nella richiesta di vapore da parte dell’utilizzatore, e consente di far funzionare il generatore di vapore 3 in modo continuativo anche quando il gruppo di erogazione 90 è chiuso.

Il generatore di vapore 3 avrà pertanto un rendimento migliore ed un consumo minore di combustibile.

Se il gruppo di erogazione 90 viene mantenuto aperto per un tempo sufficiente a svuotare il serbatoio di accumulo 8, l’erogazione del getto di vapore prosegue comunque, attraverso l’emissione diretta e immediata del vapore che viene istantaneamente prodotto dal generatore di vapore 3.

In questo caso, il serbatoio di accumulo 8 definisce un repentino incremento di sezione del condotto attraverso cui passa il flusso di vapore.

Questo aumento repentino di sezione rallenta la velocità del flusso di vapore.

Se il flusso di vapore trasporta con sé delle goccioline d’acqua allo stato liquido, queste ultime perdono gran parte della loro energia cinetica, ed essendo più pesanti del vapore, si separano dal flusso e cadono per gravità sul fondo del serbatoio di accumulo 8.

Come è stato anticipato, il serbatoio di accumulo 8 è soggetto al calore dei fumi di combustione uscenti dal camino 31 del generatore di vapore 3.

I fumi di combustione hanno una temperatura di circa 400°C per cui sono in grado di riscaldare il serbatoio di accumulo 8, al punto da trasformare in vapore la maggior parte dell’acqua che si trova al suo interno.

Il pulitore 1 comprende infine una scocca di copertura (non illustrata), la quale ricopre il telaio di supporto 2 ed i componenti della macchina.

Su detta scocca di copertura è montato un pannello di controllo 16 su cui sono impostati i principali comandi del pulitore 1 ed i quadranti di lettura dei principali sensori.

Ovviamente al pulitore 1 sopra descritto, un tecnico del settore potrà apportare numerose modifiche di natura tecnico applicativa, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come sotto rivendicata.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pulitore portatile a vapore comprendente un generatore di vapore (3) comprendente un bruciatore (30) alimentato a combustibile, un ingresso (33) per l’acqua, ed un’uscita (34) per il vapore collegata a mezzi di erogazione (90), caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un serbatoio di accumulo (8), il quale è idraulicamente collegato ed interposto tra detta uscita (34) del generatore di vapore (3) ed i mezzi di erogazione (90), mezzi di sfiato (11) per limitare la pressione all’interno di detto serbatoio di accumulo (8), e mezzi di intercettazione (91) per selettivamente consentire o impedire l’uscita del vapore da detto serbatoio di accumulo (8) attraverso i mezzi di erogazione (90).
2. 2. Pulitore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto serbatoio di accumulo (8) è posizionato sopra il generatore di vapore (3).
3. 3. Pulitore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto serbatoio di accumulo (8) è direttamente accoppiato a detta uscita (34) del generatore di vapore (3).
4. 4. Pulitore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che rispetto alla direzione del flusso di vapore uscente dall’uscita (34) del generatore di vapore (3), il serbatoio di accumulo (8) presenta una sezione trasversale di passaggio superiore a quella di detta uscita (34) del generatore di vapore (3).
5. 5. Pulitore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di sfiato (11) per limitare la pressione nel serbatoio di accumulo (8) sono regolabili, in modo da variare il limite di pressione.
6. 6. Pulitore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di sfiato (11) per limitare la pressione nel serbatoio di accumulo (8) comprendono almeno un pressostato (11).
7. 7. Pulitore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto pressostato (11) è idraulicamente collegato con un recipiente di condensazione (12), il quale è a sua volta idraulicamente collegato con l’ingresso per l’acqua del generatore di vapore (3).
8. 8. Pulitore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi sensori (14) per misurare la temperatura nel serbatoio di accumulo (8).
9. 9. Pulitore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un serbatoio (4) per l’acqua, ed una pompa (50) atta a prelevare l’acqua da detto serbatoio (4) per alimentarla all’ingresso del generatore di vapore (3), detto serbatoio (4) comprendendo un ingresso (40) dotato di un innesto collegabile con una rete idrica.
10. 10. Pulitore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta uscita (34) per il vapore è posizionata nella parte sommitale del generatore di vapore (3).