ITUB20150653A1 - Essiccatore di gas compresso perfezionato - Google Patents

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ITUB20150653A1
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dryer
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demister
inlet
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ITUB2015A000653A
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Chiara Favero
Mario Polenta
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Parker Hannifin Mfg S R L
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Description

ESSICCATORE DI GAS COMPRESSO PERFEZIONATO
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha per oggetto un essiccatore di gas compresso perfezionato.
Oggigiorno sono noti e diffusi essiccatori di gas compresso, preposti ad estrarre quanta pi? umidit? possibile da un flusso di gas in pressione, ad esempio da un flusso d'aria compressa.
Tali essiccatori di gas compresso comprendono generalmente, all'interno di un corpo di contenimento dotato di una bocca d'ingresso e una bocca d'uscita,
- mezzi di scambio termico gas/gas tra un gas entrante dalla bocca d'ingresso all'essiccatore e il medesimo gas in uscita dall'essiccatore verso la bocca d'uscita, al cui interno son definiti un percorso d'ingresso per il gas entrante da detta bocca d'ingresso, ed un percorso d'uscita per il gas in uscita dall'essiccatore verso detta bocca d'uscita,
- mezzi di raffreddamento per il gas uscente dal percorso d'ingresso dei mezzi di scambio termico gas/gas, costituiti generalmente un circuito frigorifero il cui evaporatore ? preposto a raffreddare il flusso di gas compresso sino al punto di rugiada,
- un separatore di condensa, interposto tra detti mezzi di raffreddamento gas ed il percorso d'uscita di detti mezzi di scambio termico gas/gas, atto ad intercettare fisicamente la condensa e a lasciar passare il gas compresso.
Un separatore di condensa ? generalmente definito da un elemento piastriforme, noto in gergo come 'demister', costituito da una griglia sulle cui maglie si depositano le gocce di condensa, mentre i fori consentono il passaggi della parte gassosa del fluido in pressione.
Tali essiccatori per gas compresso oggi noti, pur diffusi, presentano alcuni aspetti perfettibili. Un primo di tali aspetti ? legato al fatto che generalmente il demister ? posizionato con giacitura sostanzialmente verticale in assetto d'uso.
In tale assetto, la condensa intercettata, scende per gravit? percorrendo dall'alto verso il basso lo stesso demister e quindi impedendo alla griglia di essere sempre ricettiva in modo ottimale, dal momento che parte della condensa raccolta impedisce alla stessa griglia di trattenere altre gocce di condensa, oppure l'eccesso di accumulo di condensa pu? determinare un trascinamento di condensa oltre il demister da parte del gas in pressione che attraversa lo stesso demister.
L'assetto verticale per il demister non assicura quindi l'ottimale efficienza dello stesso.
Inoltre, negli essiccatori di tipo noto la camera del separatore di condensa al cui interno ? posizionato il demister ? sagomata, per motivi di ingombro, in modo tale che il flusso di gas compresso uscente dai mezzi di raffreddamento ? deviato ad attraversare il demister solo in parte in direzione perpendicolare, e tramite un passaggio di sezione avente dimensioni relativamente contenute, con conseguente elevata velocit? del gas, evento che pu? determinare trascinamento di condensa oltre il demister.
Nelle zone in cui invece il flusso di gas incontra il demister secondo direzioni diagonali, lo stesso flusso viene in parte deviato senza attraversare il demister, con formazione di zone di ricircolo del gas che restringono di fatto la superficie effettivamente utile del demister.
Inoltre, ove il gas compresso attraversa il demister in direzione non perpendicolare si verificano delle perdite di carico indesiderate. Il compito del presente trovato ? quello di realizzare un essiccatore per gas compresso perfezionato, capace di ovviare ai citati inconvenienti degli essiccatori di tipo noto.
Nell'ambito di tale compito, uno scopo del trovato ? quello di mettere a punto un essiccatore perfezionato pi? efficiente in termini di separazione di condensa.
Un altro scopo del trovato ? quello di mettere a punto un essiccatore perfezionato il cui separatore di condensa sia realizzato in modo da minimizzare le perdite di carico.
Un ulteriore scopo del trovato ? quello di mettere a punto un essiccatore perfezionato realizzabile di dimensioni pi? compatte rispetto ad un equivalente essiccatore di gas compresso di tipo noto.
Questo compito, nonch? questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un essiccatore di gas compresso perfezionato del tipo comprendente, all'interno di un corpo di contenimento dotato di una bocca d'ingresso e una bocca d'uscita,
- mezzi di raffreddamento per un gas entrante da detta bocca d'ingresso,
- un separatore di condensa interposto tra detti mezzi di raffreddamento gas e detta bocca d'uscita,
detto essiccatore perfezionato caratterizzandosi per il fatto che detto separatore di condensa presenta un demister avente piano di giacitura orizzontale in assetto d'uso.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di tre forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, dell'essiccatore perfezionato secondo il trovato, illustrate, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:
- la figura 1 illustra una vista laterale in sezione di un essiccatore perfezionato secondo il trovato in una sua prima forma realizzativa;
- la figura 2 rappresenta la medesima vista di figura 1 in una prima fase di funzionamento dell'essiccatore secondo il trovato;
- la figura 3 rappresenta la medesima vista di figure 1 e 2 in una seconda fase di funzionamento dell'essiccatore secondo il trovato;
- la figura 4 rappresenta una vista posteriore dell'essiccatore perfezionato secondo il trovato; - la figura 5 rappresenta una vista frontale dell'essiccatore perfezionato secondo il trovato; - la figura 6 rappresenta una vista da sotto dell'essiccatore perfezionato secondo il trovato; - la figura 7 rappresenta una vista in sezione longitudinale di una porzione dei mezzi di scambio termico gas/gas dell'essiccatore secondo il trovato;
- la figura 8 rappresenta una vista in sezione longitudinale di un'altra porzione dei mezzi di scambio termico gas/gas dell'essiccatore secondo il trovato;
- la figura 9 rappresenta una vista in sezione longitudinale di una porzione dei mezzi di raffreddamento dell'essiccatore secondo il trovato;
- la figura 10 rappresenta una vista in sezione longitudinale di un'altra porzione dei mezzi di raffreddamento dell'essiccatore secondo il trovato;
- la figura 11 rappresenta una vista prospettica schematica dei mezzi di scambio termico gas/gas dell'essiccatore secondo il trovato;
- la figura 12 rappresenta una vista prospettica schematica dei mezzi di raffreddamento dell'essiccatore secondo il trovato;
- la figura 13 rappresenta schematicamente una seconda forma realizzativa dell'essiccatore perfezionato secondo il trovato;
- la figura 14 rappresenta schematicamente una terza forma realizzativa dell'essiccatore perfezionato secondo il trovato.
Con riferimento alle figure citate, un essiccatore di gas compresso perfezionato ? indicato, nel complesso di una sua prima forma realizzativa, con il numero 10.
Tale essiccatore di gas compresso perfezionato 10 ? del tipo comprendente, all'interno di un corpo di contenimento 11 dotato di una bocca d'ingresso 12 e una bocca d'uscita 13,
- mezzi di raffreddamento 17 per un gas entrante da detta bocca d'ingresso 12,
- un separatore di condensa 18 interposto tra detti mezzi di raffreddamento gas 17 e detta bocca d'uscita 13
Tale essiccatore perfezionato 10 presenta la peculiarit? che detto separatore di condensa 18 presenta un demister 19 avente piano di giacitura orizzontale in assetto d'uso.
In tale prima forma realizzativa del trovato, da intendersi esemplificativa e non limitativa del trovato stesso, l'essiccatore di gas compresso perfezionato 10 comprende anche mezzi di scambio termico gas/gas 14 al cui interno son definiti - un percorso d'ingresso 15 per il gas entrante da una corrispondente bocca d'ingresso 12a di tali mezzi di scambio termico gas/gas 14 e atto ad indirizzare il gas entrante verso detta bocca d'ingresso 12 aperta sui mezzi di raffreddamento 17,
- un percorso d'uscita 16 per il gas uscente tramite detta bocca d'uscita 13 da detto separatore di condensa 18 verso una bocca d'uscita 13a di tali mezzi di scambio termico gas/gas 14. Il demister 19 ? posizionato all'interno di una camera di separazione 20.
In particolare, la camera di separazione 20 del separatore di condensa 18, al cui interno ? disposto orizzontalmente il demister 19, ? sagomata in modo tale che il flusso di gas uscente dai mezzi di raffreddamento 17 ? diretto contro il demister 19 secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare ad esso, come schematizzato nelle figure 1 e 2.
Nella forma qui descritta dell'essiccatore perfezionato 10 secondo il trovato, esemplificativa e non limitativa del trovato stesso, l'essiccatore perfezionato 10 secondo il trovato presenta i mezzi di scambio termico gas/gas 14 che si sviluppano prevalentemente in una direzione X orizzontale in assetto d'uso, con le bocche d'ingresso 12a e uscita 13a disposte ad una sua prima estremit? 21, mentre all'estremit? opposta 22 ? definita una curva a gomito 23 atta a deviare il flusso di gas verso la bocca d'ingresso 12 aperta sui mezzi di raffreddamento 17, sviluppantisi prevalentemente secondo una direzione verticale Y all'interno di una camera di raffreddamento 24.
La camera di separazione 20 ? disposta affiancata alla camera di raffreddamento 24 nella direzione X e si sviluppa prevalentemente nella stessa direzione X.
Al di sotto della camera di raffreddamento 24 e della camera di separazione 20 ? disposto un fondello curvo 25 sagomato per deviare il flusso di gas raffreddato verso la camera di separazione 20.
La lunghezza in direzione X della camera di separazione 20 ? tale da consentire al flusso di gas deviato dal fondello curvo 25 di incontrare il demister orizzontale 19 secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare ad esso.
Il demister 19 si sviluppa in lunghezza nella direzione X sostanzialmente per tutta la lunghezza della stessa camera di separazione 20.
Tale sagomatura di fondello curvo 25, tale forma della camera di separazione e la posizione e le dimensioni dello stesso demister 19 fanno si che il demister 19 sia attraversato ortogonalmente alla sua giacitura per l'intera sua stessa lunghezza.
Inoltre la sezione della bocca d'uscita 26 dalla camera di raffreddamento ? pi? piccola della sezione della bocca d'ingresso 27 della camera di separazione 20, quindi il flusso di gas subisce un brusco rallentamento nel passaggio dall'una all'altra.
Tale rallentamento comporta che lo stesso gas compresso attraversi il demister 19 con una velocit? tale da evitare il trascinamento di condensa oltre lo stesso demister 19.
Il peculiare assetto del demister 19, con giacitura orizzontale, determina la discesa per gravit? della condensa raccolta sul demister verso il basso, per gocciolamento; in tal modo il demister 19 ? liberato dalla condensa intercettata e quindi pronto ad essere ricettivo di nuova condensa in modo ottimale.
Complessivamente, tali peculiarit? incrementano notevolmente l'efficienza della camera di condensazione 20 e del processo di separazione della condensa dal gas in generale.
Il fondello curvo 25 presenta nel suo punto pi? basso in assetto d'uso, un manicotto di scarico 30 collegato con un foro passante 31 di uscita per il liquido accumulatosi per gravit? nel fondello 25. Nel fondello curvo 25 ? presente anche una piastra forata 32 preposta a deviare il flusso di gas verso la camera di separazione 20 e al contempo a consentire il passaggio del liquido discendente dal demister 19 verso il manicotto di scarico 30. Nel presente esempio realizzativo dell'essiccatore perfezionato 10 secondo il trovato, i mezzi di scambio termico gas/gas 14 presentano, come sopra accennato, comprendono un percorso d'ingresso 15, schematizzato in figure 2 e 7, per il gas entrante da detta bocca d'ingresso 12, ed un percorso d'uscita 16, schematizzato nelle figure 3 e 8, per il gas diretto verso detta bocca d'uscita 13.
Tali percorsi d'ingresso 15 e d'uscita 16 sono costituiti da corrispondenti piastre alettate 34 e 35 le quali affiancate alternativamente a pacco a formare un blocco di scambio termico gas/gas 36, esemplificato in figura 11.
Una vista schematica in sezione di una prima piastra alettata 34 dei mezzi di scambio gas/gas 14 ? esemplificata in figura 7; tale prima piastra alettata 34, chiusa tra due seconde piastre alettate 35, definisce un passaggio per il gas compresso tra la bocca d'ingresso 12 e la curva 23 di deviazione del gas compresso verso i mezzi di raffreddamento 17.
Una vista schematica in sezione di una seconda piastra alettata 35 dei mezzi di scambio gas/gas 14 ? esemplificata in figura 8; tale seconda piastra alettata 35, chiusa tra due prime piastre alettate 34, definisce un passaggio per il gas proveniente dalla camera di separazione 20 e diretto verso la bocca d'uscita 13.
Nel presente esempio realizzativo dell'essiccatore perfezionato 10 secondo il trovato, i mezzi di raffreddamento 17 per il gas uscente dal percorso d'ingresso 15 dei mezzi di scambio termico gas/gas 14 sono costituiti dall'evaporatore di un circuito frigorifero, non illustrato per semplicit? e da intendersi di tipo noto, preposto a raffreddare il flusso di gas compresso sino al punto di rugiada. Il gas refrigerante usato ? ad esempio Freon.
Similmente a quanto descritto per i mezzi di scambio termico gas/gas 14, i mezzi di raffreddamento 17 sono costituiti da un blocco di evaporazione 37, esemplificato in figura 12, composto da piastre alettate 38 e 39, disposte alternate a definire un percorso 40 per il gas compresso ed un percorso 41 per il gas refrigerante, come esemplificato e schematizzato nelle figure 9 e 10 rispettivamente.
Una vista schematica in sezione di una prima piastra alettata 38 dei mezzi di raffreddamento 17 ? esemplificata in figura 9; tale prima piastra alettata 38, chiusa tra due seconde piastre alettate 39, definisce un passaggio per il gas compresso tra la curva 23, di deviazione del gas compresso verso i mezzi di raffreddamento 17, ed il fondello curvo 25.
Una vista schematica in sezione di una seconda piastra alettata 39 dei mezzi di raffreddamento 17 ? esemplificata in figura 10; tale seconda piastra alettata 39, chiusa tra due prime piastre alettate 38, definisce un passaggio sostanzialmente a C per il gas refrigerante, tra un corrispondente raccordo d'ingresso 42 e un corrispondente opposto raccordo d'uscita 43, di collegamento con un circuito frigorifero non illustrato per semplicit?.
L'aumento dell'efficienza del processo di separazione consente di ridurre le dimensioni e la capacit? del circuito frigorifero associato ai mezzi di raffreddamento 17, con conseguente diminuzione dei consumi energetici da parte dell'essiccatore perfezionato 10; infatti tanto maggiore ? l'efficienza del separatore di condensa 18, tanto ? maggiore la temperatura dell'aria che posso stabilire in uscita dai mezzi di raffreddamento 17, ovvero dall'evaporatore, e di conseguenza tanto ? pi? alta la pressione di evaporazione del refrigerante.
Ci? consente di impiegare un circuito frigorifero di capacit? inferiore rispetto ad un circuito impiegato per un analogo essiccatore di tipo noto, quindi con inferiori potenze assorbite e minori ingombri.
In una seconda forma realizzativa dell'essiccatore perfezionato secondo il trovato, indicata in figura 13 con il numero 110, l'essiccatore di gas compresso perfezionato 110 non presenta i mezzi di scambio termico gas/gas.
Tale essiccatore perfezionato 110 comprende, all'interno del corpo di contenimento 111 dotato di una bocca d'ingresso 112 e una bocca d'uscita 113,
- mezzi di raffreddamento 117 per un gas entrante da detta bocca d'ingresso 112,
- un separatore di condensa 118 interposto tra detti mezzi di raffreddamento gas 117 e detta bocca d'uscita 113; tale essiccatore perfezionato 110 presenta la peculiarit? che il separatore di condensa 118 presenta il demister 119 avente piano di giacitura orizzontale in assetto d'uso, come sopra gi? descritto per la prima forma realizzativa dell'essiccatore perfezionato secondo il trovato 10.
Le bocche di ingresso 112 e uscita 113 sono disponibili alla connessione con eventuali dispositivi per la generazione in uscita di aria satura o per il surriscaldamento d'aria.
La disposizione strutturale delle varie parti dell'essiccatore perfezionato secondo il trovato come sopra descritto ? da intendersi ovviamente esemplificativa e non limitativa del trovato stesso.
In una sua terza forma realizzativa, ad ulteriore esempio, l'essiccatore perfezionato secondo il trovato, indicato in figura 14 con il numero 210, presenta i mezzi di scambio termico gas/gas 214 che si sviluppano prevalentemente in una direzione Y verticale in assetto d'uso, con le bocche d'ingresso 212a e uscita 213a disposte opposte alle sue estremit?.
In prossimit? della bocca d'uscita 213a il gas entrante ? deviato verso i mezzi di raffreddamento 217, sviluppantisi prevalentemente secondo una direzione orizzontale X.
Il separatore di condensa 218, con la sua camera di separazione 220 ? disposto al di sotto della camera di raffreddamento 224 dei mezzi di raffreddamento 217.
Al di sotto della camera di separazione 220 ? disposto un fondello 225 sagomato per deviare il flusso di gas raffreddato verso i mezzi di scambio termico gas/gas 214.
Si ? in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti.
In particolare, con il trovato si ? messo a punto un essiccatore perfezionato pi? efficiente in termini di separazione di condensa, grazie alla peculiare posizione orizzontale del demister e la conformazione della camera di separazione, che consente al flusso di gas di attraversare in direzione sostanzialmente ortogonale il demister con velocit? minori rispetto a quanto tipicamente avviene negli essiccatori di gas compresso di tipo noto.
In pi?, con il trovato si ? messo a punto un essiccatore perfezionato il cui separatore di condensa ? realizzato in modo da minimizzare le perdite di carico, con conseguenti vantaggi per l'efficienza complessiva dell'essiccatore stesso. Ulteriormente, con il trovato si ? messo a punto un essiccatore perfezionato realizzabile di dimensioni pi? compatte rispetto ad un equivalente essiccatore di gas compresso di tipo noto, nonch? pi? economico dal punto di vista del consumo energetico.
Il trovato, cos? concepito, ? suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica, i componenti ed i materiali impiegati, purch? compatibili con l'uso specifico, nonch? le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.
Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni sono stati apposti al solo scopo di aumentare l'intelligibilit? delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Essiccatore di gas compresso perfezionato (10) del tipo comprendente, all'interno di un corpo di contenimento (11) dotato di una bocca d'ingresso (12) e una bocca d'uscita (13), - mezzi di raffreddamento (17) per un gas entrante da detta bocca d'ingresso (12), - un separatore di condensa (18) interposto tra detti mezzi di raffreddamento gas (17) e detta bocca d'uscita (13), detto essiccatore perfezionato (10) caratterizzandosi per il fatto che detto separatore di condensa (18) presenta un demister (19) avente piano di giacitura orizzontale in assetto d'uso.
  2. 2) Essiccatore di gas compresso perfezionato (10) secondo la rivendicazione 1, che si caratterizza per il fatto di comprendere mezzi di scambio termico gas/gas (14) al cui interno son definiti - un percorso d'ingresso (15) per il gas entrante da una corrispondente bocca d'ingresso (12a) di tali mezzi di scambio termico gas/gas (14) e atto ad indirizzare il gas entrante verso detta bocca d'ingresso (12) aperta sui mezzi di raffreddamento (17), - un percorso d'uscita (16) per il gas uscente tramite detta bocca d'uscita (13) da detto separatore di condensa (18) verso una bocca d'uscita (13a) di tali mezzi di scambio termico gas/gas (14).
  3. 3) Essiccatore perfezionato secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto detto demister (19) ? posizionato all'interno di una camera di separazione (20), detta camera di separazione (20) del separatore di condensa (18) essendo sagomata in modo tale che il flusso di gas uscente dai mezzi di raffreddamento (17) ? diretto contro il demister (19) secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare ad esso.
  4. 4) Essiccatore perfezionato secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto di presentare mezzi di scambio termico gas/gas (14) che si sviluppano prevalentemente in una direzione (X) orizzontale in assetto d'uso, con le bocche d'ingresso (12) e uscita (13) disposte ad una sua prima estremit? (21), mentre all'estremit? opposta (22) ? definita una curva a gomito (23) atta a deviare il flusso di gas ai mezzi di raffreddamento (17), sviluppantisi prevalentemente secondo una direzione verticale (Y) all'interno di una camera di raffreddamento (24).
  5. 5) Essiccatore perfezionato secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detta camera di separazione (20) ? disposta affiancata alla camera di raffreddamento (24) nella direzione (X) e si sviluppa prevalentemente nella stessa direzione (X).
  6. 6) Essiccatore perfezionato secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che al di sotto della camera di raffreddamento (24) e della camera di separazione (20) ? disposto un fondello curvo (25) sagomato per deviare il flusso di gas raffreddato verso la camera di separazione (20).
  7. 7) Essiccatore perfezionato secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che la lunghezza in direzione (X) della camera di separazione (20) ? tale da consentire al flusso di gas deviato dal fondello curvo (25) di incontrare il demister orizzontale (19) secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare ad esso.
  8. 8) Essiccatore perfezionato secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che la sagomatura di detto fondello curvo (25), la forma della camera di separazione (20) e la posizione e le dimensioni di detto demister (19) sono tali per cui il demister (19) ? attraversato ortogonalmente alla sua giacitura per l'intera sua stessa lunghezza.
  9. 9) Essiccatore perfezionato secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che la sezione della bocca d'uscita (26) dalla camera di raffreddamento (24) ? pi? piccola della sezione della bocca d'ingresso (27) della camera di separazione (20).
  10. 10) Essiccatore perfezionato secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto fondello curvo (25) presenta nel suo punto pi? basso in assetto d'uso, un manicotto di scarico (30) collegato con un foro passante (31) di uscita per il liquido accumulatosi per gravit? nel fondello curvo (25).
  11. 11) Essiccatore perfezionato secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che in detto fondello curvo (25) ? presente anche una piastra forata (32) preposta a deviare il flusso di gas verso la camera di separazione (20) e al contempo a consentire il passaggio del liquido discendente dal demister (19) verso il manicotto di scarico (30).
  12. 12) Essiccatore perfezionato secondo le rivendicazioni da 1 a 3 e 6, che si caratterizza per il fatto di presentare mezzi di scambio termico gas/gas (214) che si sviluppano prevalentemente in una direzione (Y) verticale in assetto d'uso, con le bocche d'ingresso (212a) e uscita (213a) disposte opposte alle sue estremit?, in prossimit? della bocca d'uscita (213a) il gas entrante ? deviato verso i mezzi di raffreddamento (217), sviluppantisi prevalentemente secondo una direzione orizzontale (X), il separatore di condensa (218), con la sua camera di separazione (220), ? disposto al di sotto della camera di raffreddamento (224) dei mezzi di raffreddamento (217).
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