ITTO20130863A1

ITTO20130863A1 - Forno pirolitico con raffreddamento perfezionato

Info

Publication number: ITTO20130863A1
Application number: IT000863A
Authority: IT
Inventors: Fabio Gambardella; Matteo Scoponi
Original assignee: Indesit Co Spa
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2015-04-26
Also published as: EP3060853A1; US20160258632A1; CN105659030A; WO2015059659A1; AU2014338540A1

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:

“FORNO PIROLITICO CON RAFFREDDAMENTO PERFEZIONATO”

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un forno a muffola, dotato di un sistema di raffreddamento con ventilazione.

Prima di proseguire oltre in questa descrizione, è bene precisare che in essa e nelle successive rivendicazioni si farà riferimento prevalentemente a forni di tipo domestico: ciò non dovrà comunque essere considerato in modo limitativo ed i principi dell’invenzione si potranno applicare, ove compatibile, anche a forni per applicazioni diverse da quelle domestiche.

Ulteriormente, l’invenzione si applica sia ai forni che sono parte di un elettrodomestico più grande quale una cucina a gas, sia ai forni a sé stanti che possono essere installati ad incasso in mobili o altre strutture delle cucine.

Come è noto, nei forni che raggiungono temperature elevate (nell’ordine di 500-550 °C) come ad esempio quelli che effettuano cicli di pirolisi, è previsto un sistema di raffreddamento dei componenti la cui integrità o affidabilità di funzionamento è messa a rischio dalle sollecitazioni termiche.

E’ questo il caso soprattutto dei componenti elettrici e/o elettronici quali circuiti integrati, semiconduttori, fotodiodi, schermi di visualizzazione, spie luminose, contatti elettrici, interruttori, ecc.: essi infatti si deteriorano con le alte temperature e pertanto devono essere realizzati con materiali e soluzioni tecniche speciali, che li rendono inevitabilmente costosi. In alternativa, per superare questa situazione è noto dotare i forni con il sistema di raffreddamento sopra menzionato.

Per questo scopo, visto che i componenti elettrici e/o elettronici più sensibili alle sollecitazioni termiche si trovano in genere nel pannello di controllo, in prossimità di quest’ultimo sono predisposte delle prese di aerazione per l’ingresso e l’uscita dell’aria di raffreddamento, la quale viene fatta circolare da una ventola.

Questo stato dell’arte è ben descritto e illustrato nel brevetto americano No. 4,601,279 (a nome Guerin), che spiega anche il funzionamento di un forno nella cui parte soprastante alla muffola è predisposto un sistema di raffreddamento come appena spiegato.

Nella pubblicazione di brevetto americano si passa in rassegna anche lo stato anteriore della tecnica, che prevedeva già l’insegnamento di evitare il surriscaldamento dei componenti elettronici causato dalle alte temperature del forno, con un flusso di aria di raffreddamento.

Se da un punto di vista generale si può dire che i forni di tipo noto sono in grado di ottenere il raffreddamento richiesto, essi non appaiono però adeguati sotto il profilo costruttivo.

Infatti l’aria di raffreddamento viene aspirata dal, ed espulsa verso, l’esterno in corrispondenza di aperture predisposte nella zona compresa tra la porta del forno ed il pannello di controllo di quest’ultimo.

Per questa ragione, nella struttura del forno è predisposta una canalizzazione di aspirazione e/o espulsione dell’aria, montata in posizione soprastante alla muffola.

La canalizzazione è solitamente realizzata in lamiera metallica e viene fissata alla muffola con delle viti o similari.

Esso è quindi soggetto a delle dilatazioni termiche differenziali rispetto alla muffola, che sono causa di sollecitazioni meccaniche le quali, a lungo andare, possono danneggiarne la struttura e la stabilità del suo fissaggio alla muffola.

Ulteriormente, nella pubblicazione di brevetto americano No. 4,601,279 questo effetto pare amplificato dal fatto che la canalizzazione dell’aria appoggia interamente sulla muffola, così da avere uno scambio termico massimo.

L’effetto di raffreddamento dei componenti elettronici pare quindi poco efficiente o comunque almeno in parte pregiudicato da questa configurazione: è quindi sentita l’esigenza di migliorare questo stato della tecnica.

Il problema tecnico che si pone alla base della presente invenzione è pertanto quello di mettere a disposizione un forno nel quale il sistema di raffreddamento abbia delle prestazioni migliorate, dal punto di vista termodinamico e costruttivo, così da superare gli inconvenienti esposti con riferimento allo stato anteriore della tecnica.

L’idea di soluzione di tale problema è quella di predisporre una canalizzazione per l’aria di raffreddamento, la quale sia associata alla struttura del forno, preferibilmente tramite almeno un accoppiamento di forma, in modo da poter assecondare le dilatazioni termiche differenziali rispetto alla muffola.

Ulteriormente, in accordo con una possibile forma di realizzazione la superficie di contatto tra la canalizzazione e la muffola del forno è ridotta da tale accoppiamento di forma.

Le caratteristiche del forno secondo l’invenzione sono enunciate specificamente nelle rivendicazioni annesse a questa descrizione; tali caratteristiche e gli effetti che ne derivano, nonché i vantaggi conseguiti dall’invenzione risulteranno più chiari alla luce della descrizione che viene di seguito riportata, riguardante un esempio preferito e non esclusivo di un forno mostrato nei disegni allegati, in cui:

- fig. 1 è una vista assonometrica, a parti staccate, della facciata e della canalizzazione di un forno secondo l’invenzione;

- fig. 2 è una vista laterale della porta e della canalizzazione di fig. 1;

- fig. 2a mostra un particolare ingrandito di fig.

- fig. 3 è una vista laterale che mostra la facciata e una variante della canalizzazione delle figure precedenti, in fase di assemblaggio con una muffola di un forno secondo l’invenzione;

- fig. 3a mostra un particolare ingrandito di fig.

3;

- fig. 4 è una sezione lungo la linea A-A di fig.

5, della facciata, della canalizzazione e della muffola di fig. 3;

- fig. 4a mostra un particolare ingrandito di fig.

4;

- fig. 5 è una vista dall’alto della muffola, con la facciata e la canalizzazione delle figure precedenti.

Con riferimento ai disegni appena considerati, in essi con 1 è complessivamente indicata la facciata di un forno secondo l’invenzione, la quale comprende un telaio 2 a cornice che circoscrive una apertura 3 a finestra, ed una parte superiore 5 atta ad alloggiare un pannello di controllo.

Alla facciata 1 è associata anche una porta per chiudere l’apertura a finestra 3, che non è stata mostrata nei disegni per semplicità.

Nella zona intermedia della facciata compresa tra l’apertura a finestra 3 e la parte superiore 5, sono presenti delle aperture 8 di aerazione per il sistema di raffreddamento.

In questo esempio le aperture di aerazione 8 hanno forma sostanzialmente rettangolare e sono allineate su due file orizzontali; vantaggiosamente, almeno le aperture 8 della fila superiore hanno il bordo 8a ripiegato e sporgente verso l’interno del forno.

Il bordo sporgente 8a può essere ottenuto mediante imbutitura della lamiera con cui è fatta la facciata 1 del forno, o con qualunque altra lavorazione appropriata in funzione del materiale con cui è realizzata la facciata.

Ulteriormente, dal bordo 8a delle aperture 8 nella fila superiore si estendono a sbalzo rispettive linguette 8b, destinate al supporto di una canalizzazione 10 per l’aria di raffreddamento.

La canalizzazione 10 presenta una configurazione che in pianta richiama vagamente quella di un ventaglio, con una porzione frontale ampia sostanzialmente come la facciata 1 del forno, la quale si restringe verso la parte posteriore, dove è alloggiata una ventola di aerazione (non mostrata nei disegni in quanto nota in sé).

Come si vede dalle figure, la canalizzazione 10 ha un corpo cavo che nella parte superiore presenta una apertura 11 dove viene installata la ventola di aerazione, mentre nella parte inferiore si trova una base 12 sporgente verso il basso; opzionalmente, in corrispondenza di tale base 12 sono presenti dei fori 13 per delle viti di fissaggio della canalizzazione alla muffola 20 del forno.

Come visibile nelle figure, lo spessore della canalizzazione 10 si riduce verso la parte anteriore così da conferirgli un profilo rastremato verso una bocca 15 di uscita dell’aria.

Da quest’ultima si estendono a sbalzo una prima appendice frontale 16 di appoggio sulla porta 1 del forno, ed una seconda appendice trasversale 17 di riscontro con la porta medesima; la funzione di tali appendici 16, 17 verrà meglio chiarita nel seguito.

Nella circostanza occorre segnalare che le appendici 16, 17 sono presenti anche nella variante realizzativa della canalizzazione 10 illustrata nelle figure 3, 3a, 4, 4a, la quale differisce da quella precedente (mostrata nelle figure 1, 2, 2a) per il fatto di comprendere anche una bocca di ingresso 18, in posizione sottostante a quella di uscita 15.

La bocca di ingresso 18 permette alla canalizzazione 10 di aspirare aria dall’ambiente esterno al forno, la quale ha quindi una temperatura inferiore a quella dell’aria proveniente dalla muffola 20.

Questa variante consente quindi di ottenere un maggiore raffreddamento dato che non si limita ad evacuare solo aria dalla muffola, ma preleva anche aria dall’ambiente esterno a temperatura più bassa rispetto a quella nel forno.

In entrambe le varianti realizzative del trovato le appendici 16 e 17 della canalizzazione 10 si impegnano frontalmente con la porta 1 del forno, così da mantenere allineate le aperture 8 di questa con la bocca di uscita 15 e, quando presente, con quella di ingresso 18 dell’aria della canalizzazione 10.

A tal fine si deve osservare come le linguette 8b sporgenti dal bordo 8a delle aperture 8, si impegnano con la parete interna della canalizzazione 10 corrispondente alla parete inferiore della bocca di uscita 15 (fig. 4a), completando l’accoppiamento di forma della canalizzazione con la porta 1 ed impedendo che essa possa venire sollevata verso l’alto.

In questo contesto è inoltre da notare come anche l’appendice 16 che si estende a sbalzo rispetto alla bocca di uscita 15, si appoggia sopra l’apertura a finestra 3 della facciata 1 così che impedisce alla canalizzazione 10 di subire spostamenti verso il basso.

In accordo con una forma di realizzazione preferita, il corpo della canalizzazione 10 è realizzato in due metà o semigusci, una superiore e l’altra inferiore, unite in corrispondenza di un bordo di giunzione 21; la giunzione lungo il bordo 21 può essere vantaggiosamente ottenuta per aggraffatura della lamiera con cui la canalizzazione 10 è preferibilmente realizzata.

Questa caratteristica, oltre a contribuire al contenimento dei costi produttivi ed alla buona resistenza contro le elevate temperature di un forno pirolitico al quale è particolarmente indicata l’invenzione, permette di formare agevolmente dei rilievi distanziatori 23, 24 di irrigidimento e stabilizzazione della struttura della canalizzazione.

Tali rilievi, realizzati mediante imbutitura della lamiera, hanno un profilo ad ansa e mantengono la distanza tra le metà assemblate che costituiscono il corpo della canalizzazione, oltre a rappresentare anche degli elementi di compensazione delle dilatazioni termiche della lamiera, riducendo quindi le sollecitazioni meccaniche nel materiale indotte dalle temperature di funzionamento del forno.

Anche la base 12 con la quale la canalizzazione 10 appoggia sulla muffola del forno, contribuisce a compensare le dilatazioni termiche avendo essa una forma che conferisce al fondo della canalizzazione un profilo ad anse.

Vantaggiosamente, anche la muffola 20 presenta un rilievo 30 sporgente sul quale appoggia la base 12 della canalizzazione 10 quando essa è nella condizione installata.

Alla luce di quanto sinora descritto è possibile comprendere come la struttura di forno sopra considerata, risolva il problema tecnico che è alla base dell’invenzione.

Infatti il raffreddamento dei componenti elettronici che si trovano nella parte superiore 5 della porta 1 del forno o sulla struttura del forno sopra la porta, sono raffreddati dal flusso d’aria che passa attraverso le aperture 8 in ingresso e/o in uscita rispetto alla facciata 1 del forno.

In pratica si può dire che l’aria aspirata nella canalizzazione 10 ed espulsa attraverso la sua bocca di uscita 15 e le aperture 8, asporta calore dalla muffola impedendo la sua trasmissione per conduzione e convezione ai componenti elettronici presenti nel pannello di controllo della parte superiore 5 della facciata del forno.

La canalizzazione 10 impedisce inoltre l’irraggiamento diretto tra la muffola 20 e la parte superiore 5 della facciata 1, così che anche questa forma di scambio termico risulta impedita.Infine, nella variante del forno in cui il flusso d’aria ambiente aspirato dall’esterno entra nella canalizzazione 10 attraverso la bocca di ingresso 18, l’aria esterna raffredda ulteriormente il sistema così che anche in questo caso la canalizzazione 10 risulta di fatto un elemento che costituisce una barriera termica al calore trasmesso dalla muffola per conduzione, convezione e irraggiamento.

Infatti, per quanto riguarda il primo si può dire che la componente del calore trasmesso per conduzione dalla muffola 20 alla canalizzazione 10, è limitata dal fatto che l’area di contatto tra di essi è rappresentata dal rilievo 30 e dalla base 12.

In altri termini, il fondo della canalizzazione non appoggia interamente sulla muffola ma solo una parte (cioè la base 12) della sua superficie è in contatto con essa; ne consegue che la conduzione termica interessa solo una porzione ridotta del fondo della canalizzazione.

Per quanto riguarda la convezione si deve osservare che il forno nel quale sono installati la muffola 20 e la canalizzazione 10, presenta una struttura esterna di alloggiamento (non mostrata nei disegni in quanto nota in sé) dove è presente dell’aria che, scaldandosi, tende a salire e scambia calore con la canalizzazione 10.

Tale calore è smaltito dal flusso d’aria ambiente che attraversa la canalizzazione, così come quello irradiato dalla muffola 20 che durante il ciclo di pirolisi per la pulizia del forno, può raggiungere valori elevati.

Ulteriormente, essendo la canalizzazione 10 appoggiata alla muffola 20 e alla facciata 1, essa può compensare le differenti dilatazioni termiche che si verificano nel ciclo di funzionamento.

Il forno secondo l’invenzione risulta quindi affidabile sotto il punto di vista del funzionamento.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Forno comprendente una muffola (20) in cui è presente una cavità di cottura circoscritta da una pluralità di pareti, una canalizzazione (10) in comunicazione di fluido con l’ambiente esterno al forno per il passaggio di un flusso d’aria di raffreddamento, una facciata (1, 2, 5) disposta frontalmente alla muffola (20), caratterizzato dal fatto che la canalizzazione (10) è fissata ad almeno uno tra la facciata (1, 2, 5) e la muffola (20) mediante un accoppiamento di forma.
2. Forno secondo la rivendicazione 1, in cui la canalizzazione (10) comprende un corpo cavo con una bocca di uscita (15) che nella condizione di accoppiamento con la facciata (1, 2, 5), è giustapposta a rispettive aperture (8) presenti nella facciata.
3. Forno secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui il passaggio del flusso di aria avviene in ingresso e/o in uscita rispetto alla canalizzazione (10).
4. Forno secondo la rivendicazione 3, in cui la canalizzazione comprende una bocca di ingresso (18) per aria proveniente dall’ambiente esterno al forno.
5.Forno secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui la facciata (1, 2, 5) presenta delle linguette (8b) o simili elementi sporgenti, per l’impegno con la canalizzazione (10).
6. Forno secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui la canalizzazione (10) presenta delle appendici (16, 17) che si impegnano con la facciata (1, 2, 5) per il suo fissaggio mediante accoppiamento di forma.
7. Forno secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui la canalizzazione (10) comprende dei rilievi distanziatori (24, 25) atti a mantenere a distanza prefissata parti del suo corpo.
8. Forno secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui il corpo cavo della canalizzazione (10) è realizzato sostanzialmente in due metà giustapposte, unite lungo un bordo di giunzione (21) periferico.
9. Forno secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui la canalizzazione (10) presenta una base (12) di appoggio sulla muffola (20), sporgente da essa ed avente una estensione superficiale in pianta inferiore a quella della canalizzazione.
10. Forno secondo la rivendicazione 9, in cui la muffola (20) comprende un rilievo (30) nella sua parte superiore, sul quale appoggia la canalizzazione (20).