ITRM980190A1 - Essiccatore copattatore a gabbia - Google Patents

Description

Descrizione di brevetto industriale

Titolo :

“Essiccatore-Compattatore a gabbia”

DESCRIZIONE

Il presente lavoro per il quale si fa domanda di brevetto avente titolo “Essiccatore-Compattatore a gabbia”, si basa su una pluralità di considerazione relative ai materiali di scarto individuabili, a titolo di esempio esplicativo ma non limitativo, nei residui di lavorazione dell’ industria alimentare di trasformazione, nei cascami tessili, nei rifiuti urbani differenziati.

In particolare, si è fatto riferimento :

• al valore energetico di tale materiale di scarto ;

• alle modalità di recupero di tale valore energetico ;

• all’onere economico che comporta tale recupero.

Molte variabili partecipano alla definizione dei punti elencati ma non tutte si presentano tra di loro armoniche, per cui le soluzioni tecniche a tutt’oggi proposte o risultano incomplete o inadeguate. Comunque sia, alla base dell’impegno tecnico risultano avere primaria importanza : la riduzione volumetrica dei rifiuti e la inertizzazione della frazione putrescibile.

Le tecniche nazionali e estere, attualmente conosciute, che si prefiggono lo scopo di compattare i materiali di rifiuto e di ridurre il loro contenuto di umidità per mezzo della pressione e del calore spesso non si confrontano a fondo con la realtà produttiva degli impianti industriali.

Questo comporta l’ideazione di macchine che non sono economiche soprattutto nell’esercizio, perché presentano caratteristiche che riducono le potenzialità di lavoro.

Tra tutti i brevetti noti : Brevetto US-P-4, 389,928 (Burgin) , US-3,514,921 (Tezuka) ; US-2, 566,943 (King) ; DE-2061755 ; US^232600 (Le Jenne) ; DE-2235975 ; EP-A-0016734 ; GB-924827 ; EP-A-0202605 ; EP-A-0345557 ; DE-2855899 ; DE-2027417 ; EP-A-0216978 ; FR-2366929 ; DE-3233121 ; GB-2 159093, si può fare riferimento al brevetto per invenzioni industriali N 01262260, quale esempio esplicativo di ciò che è stato precisato.

In questo sistema di pressatura orizzontale, si compatta il materiale privandolo dell’acqua di prima estrusione, in un contenitore con apposito tappo di ritegno. Successivamente, si spinge fuori dal contenitore il rifiuto in prossimità della bocca di un forno generalmente a forma di parallelepipedo. Riempito il forno si passa alla fase di riscaldamento che fa evaporare l’acqua residua mentre il vapore fuoriesce attraverso le aperture di scarico, ricavate sulla superficie laterale del forno.

Il metodo presenta questi inconvenienti :

♢ non si può ottenere un regolare regime idraulico del fluido termovettore che deve scorrere all’ interno di uno scatolare applicato sul mantello laterale del forno quindi, sono compromesse le possibilità di scambio termico ,

♢ compromessa capacità di resistenza del corpo del forno, anche a fronte di modeste sollecitazioni, a causa delle aperture (fori circolari oppure ovali) ricavate sulla superficie laterale della camera di riscaldamento, per la fuoriuscita del vapore;

♢ la superficie di contatto tra rifiuto e zone calde, viene ridotta in maniera significativa dalla presenza delle aperture laterali specie se queste sono numerose per poter assicurare la completa fuoriuscita del vapore in continua ;

♢ alti valori delle tensioni dovuti alla sezione trasversale retta del forno di forma quadrata.

Per ovviare ai suddetti inconvenienti, si presenta il seguente lavoro che ha come oggetto una macchina denominata Essiccatore-Compattatore a gabbia perfezionata per l’essiccazione e la pressatura del materiale di qualsiasi natura, derivato da processi e attività civili e industriali in quantità tali da essere inserita in cicli operativi dell’ordine di 70÷90 tonnellate per turno di lavoro, con conseguente contenimento del costo unitario del prodotto finale.

La macchina denominata Essiccatore-Compattatore a gabbia, oggetto della presente invenzione, consiste in un corpo cilindrico le cui generatrici sono costituite da tubi percorsi da fluido termovettore. L’Essiccatore-Compattatore a gabbia è in pratica un forno (fig. 1 , fig. 2) il cui corpo laterale è suddiviso in tanti tubi vincolati tra loro e disposti secondo una ideale circonferenza avente il compito di cedere calore. Inoltre, date le buone capacità che i tubi hanno di lavorare come travi, essi sono dimensionati e vincolati in modo da assolvere il compito di struttura portante del materiale da trattare e di reagire alle tensioni pressorie e termiche di lavoro.

Le caratteristiche peculiari dell’ Essiccatore-Compattatore a gabbia sono le seguenti :

• particolare disposizione geometrica dei tubi che fungono da sorgenti di calore (essendo percorsi da fluido termovettore avente temperature di 190÷210°C) e contemporaneamente costituiscono la struttura di contenimento del materiale da trattare (fig.2);

• disegno a cuspide delle aperture di fuga del vapore (fig. 3), definite dalle generatrici di tubi contigui che costituiscono il corpo cilindrico dell’Essiccatore-Compattatore a gabbia;

• numero delle vie di fuga del vapore, pari al numero dei tubi del corpo cilindrico ;

• vincoli a terra costituiti da carrelli di scorrimento (fig.1) opportunamente predisposti per minimizzare gli effetti delle tensioni derivate dai gradienti termici elevati ;

• carter di materiale termoisolante (fig.1 posizione a) posizionato a immediato contatto del corpo cilindrico con funzione di collettore del vapore che si libera dalle vie di fuga menzionate, e posto in depressione da una unità moto-condensante(fig.1 posizione b) a ciclo chiuso affinché l’impianto non abbia impatto alcuno con l’ambiente esterno né con quello di lavoro ;

• fase di compattazione è effettuata premendo su ambedue le basi contrapposte del corpo cilindrico, mediante due piastre opportunamente sagomate per inserirsi nello spazio che si presenta tra un tubo e l’altro (fig.1 posizione c) ;

• cerchioni che vincolano i tubi sono predisposti con dato interasse per assicurare la stabilità del corpo cilindrico sollecitato dalla spinta radiale esercitata dal materiale pressato e dai gradienti termici (fig.l posizione d) ;

• collettori di ingresso e di uscita del fluido diatermico, collegati ai tubi dalla parte esterna del corpo cilindrico dell’Essiccatore-Compattatore a gabbia, per non ostacolare i movimenti delle due piastre prementi (fig. 1 posizione e) ;

• il fluido termovettore ha un regime idraulico ben definito allinten di ciascun tubo ed è possibile scegliere valori della velocità di flusso tali da ottenere alti fattori di scambio termico con il materiale da trattare ;

• la macchina Essiccatore-Compattatore a gabbia, è realizzabile con materiali basso medio resistenziali con la sicurezza, a differenza degli alto-resistenziali, di poter risolvere le problematiche relative alla corrosione generale che in definitiva si può controllare con adeguato sovradimensionamento delle strutture ;

• i tratamenti superficiali idonei alla resistenza all’abrasione dei tubi, sono resi possibili dall’impiego di acciai basso-legati utilizzati nella realizzazione dell’Essiccatore-Compattatore a gabbia;

• una eventuale necessità di aumentare la pressione assiale durante la fase di sfilamento del materiale trattato è compatibile con la struttura dell’Essiccatore-Compattatore a gabbia in quanto i tubi si comportano come travi molto resistenti anche se di piccolo spessore.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI Nella macchina Essiccatore-Compattatore a gabbia, a differenza dei menzionati brevetti, ogni elemento della struttura è chiamato ad assolvere ad una sola funzione specifica. Infati : 1) i tubi, generatrici del corpo cilindrico di contenimento, oltre al compito di strutura portante hanno solo come funzione principale il compito di cedere calore ; 2) i cerchioni devono solo contenere le sollecitazioni derivanti dal regime pressorio e termico ; 3) i carrelli di appoggio servono a realizzare una struttura labile-iperstatica capace quindi di minimizzare le tensioni termiche derivanti da salti di temperatura di 180°÷190° C (fig.1) ; 4) le vie di fuga del vapore sono tante quante sono i tubi installati e possono sviluppare un’area di fuoriuscita di 2÷3 m<2 >senza che questo comporti l’indebolimento del mantello laterale del corpo cilindrico ; 5) le vie di fuga (fig.3) sono posizionate tra le generatrici dei tubi e hanno sezione variabile e decrescenti verso l’esterno, offrono cosi al materiale sospinto dalla pressione una resistenza graduale e naturalmente sempre più elevata che terminerà quando le forze di compressione si saranno stabilizzate sui valori di progeto ; 6) le struture cerchianti presentano nell’intradosso a contatto con i tubi una sede disegnata sul profilo della omega maiuscola entro la quale sono “incastonati” i tubi deH’Essìccatore-Compattatore a gabbia; 7) la superficie di contato tra materiale e sorgente di calore (fig.2) che è una variabile fondamentale per quanto riguarda la resa energetica della macchina, risulta maggiore (anche del doppio) di quella che si può ottenere con altre configurazioni geometriche, (cilindrica o prismatica) a parità di lunghezza di riscaldamento ; 8) la maggiore superficie di contatto tra i tubi delI’Essìccatore-Compattatore a gabbia e materiale da essiccare, comporta significative riduzioni dei tempi di riscaldamento e di raffreddamento del materiale trattato con conseguente riflesso suireconomia del regime di esercizio di tutto rimpianto che comprende la centrale termica e la centrale frigorifera associate allEssiccatore-Compattatore a gabbia ; 9) la configurazione della sezione retta dell’Essiccatore-Compattatore a gabbia, è tale che facilita anche lo sfilamento del prodotto, una volta terminato il trattamento, in quanto la superficie riscaldante dei tubi presenta naturali discontinuità tra generatrice e generatrice, rispetto alla superficie continua del materiale essiccato ; 10) per la fase di compattazione sono previste due piastre prementi e contrapposte (fig.1 posizione c) per fare in modo che gli attriti presenti su tutta la lunghezza dell 'Essiccatore-Compattatore a gabbia tra tubi e materiale pressato, non impediscano la regolare ripartizione longitudinale dell’effetto della pressione sulla riduzione di volume del rifiuto trattato. 11) le piastre prementi sono sagomate in modo da servire da sostegno dei tubi anche quando le forze o i momenti non agiscono su piani radiali che partono dal centro del corpo cilindrico dell’Essiccatore-Compattatore a gabbia.