ITMI20131867A1 - Apparato di abbattimento vapori per macchine di lavaggio e macchina di lavaggio comprendente apparato - Google Patents

Description

APPARATO DI ABBATTIMENTO VAPORI PER MACCHINE DI LAVAGGIO E MACCHINA DI LAVAGGIO COMPRENDENTE APPARATO

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione concerne un apparato di abbattimento vapori particolarmente per l’abbattimento dei vapori generati all’interno delle camere di lavaggio di macchine di lavaggio. Più specificamente, ci si riferisce qui a macchine di lavaggio per il lavaggio di vaschette di contenimento animali e/o di altre attrezzature o accessori impiegati negli stabulari e/o nei laboratori in cui si effettua ricerca scientifica.

STATO DELL’ARTE

Come è noto, per il lavaggio delle attrezzatture in uso nei laboratori di ricerca, in particolare ma non esclusivamente per il lavaggio delle vaschette di contenimento animali in uso negli stabulari, sono normalmente impiegate macchine di lavaggio del tipo comprendenti almeno una camera di lavaggio in cui vengono posizionati i dispositivi, ad esempio le vaschette di contenimento animali, da sottoporre a trattamento.

I dispositivi posti all’interno della camera di lavaggio e destinati ad essere sottoposti al trattamento vengono in genere indicati con il termine di “carico”.

In questa camera di lavaggio sono presenti mezzi di distribuzione dell’acqua di lavaggio, detti mezzi comprendendo tipicamente aste supportanti una pluralità di ugelli. Generalmente, dette aste supportano una pluralità di ugelli per la distribuzione dell’acqua di lavaggio ed una pluralità di ugelli, diversi dai primi, per la distribuzione dell’acqua di risciacquo.

Sempre secondo uno stato dell’arte ormai consolidato, le macchine di lavaggio cui ci si riferisce possono essere raggruppate in due diverse tipologie, la tipologia dipendendo in principal modo dalle dimensioni della macchina stessa.

Macchine di più piccole dimensioni, e quindi di più semplice architettura, comprendono vantaggiosamente una vasca di accumulo dell’acqua posta in prossimità del fondo della camera di lavaggio, atta a raccogliere l’acqua distribuita dai mezzi di distribuzione dell’acqua, sia che si tratti di acqua di lavaggio che si tratti di acqua di risciacquo.

Durante la fase di lavaggio, l’acqua contenuta nella vasca di accumulo viene fatta ricircolare verso i mezzi di distribuzione dell’acqua all’interno della camera di lavaggio da una pompa. Una volta distribuita sul carico per tramite degli ugelli previsti sulle aste, l’acqua di lavaggio cade dunque nella vasca di accumulo prevista sul fondo della camera.

L’acqua di lavaggio viene ricircolata più volte tra la vasca e gli ugelli al fine di ottimizzare la quantità di acqua impiegata in questa fase. Poiché il carico è sporco il lavaggio risulta efficace anche se l’acqua nella vasca di accumulo diviene sempre più sporca ad ogni ricircolo.

Quando si deve effettuare il risciacquo del carico, il circuito di risciacquo della macchina prende l’acqua pulita direttamente dalla rete e la indirizza verso gli ugelli dedicati al risciacquo presenti nella camera di lavaggio, non prima tuttavia di averla riscaldata ad una temperatura di circa 82° C mediante accumulo in un apposito serbatoio normalmente denominato “boiler”, in cui sono presenti mezzi riscaldanti (ad esempio una comune resistenza elettrica).

L’acqua di risciacquo che viene spruzzata sul carico per mezzo degli ugelli del circuito di risciacquo ricade anch’essa nella vasca di accumulo dell’acqua di lavaggio/risciacquo, la quale è dotata di un troppo pieno che scarica l’acqua direttamente nella rete fognaria.

L’acqua di risciacquo contribuisce dunque sempre a rinnovare il bagno di lavaggio in quanto l’aggiunta di acqua pulita di risciacquo comporta un rinnovo dell’acqua di lavaggio, il lavaggio essendo effettuato ricircolando l’acqua che si accumula nella vasca di accumulo dell’acqua di lavaggio.

Poiché l’acqua di risciacquo che si mischia all’acqua di lavaggio nella vasca di accumulo altera la concentrazione dei detergenti normalmente previsti in detto bagno di lavaggio, sono vantaggiosamente previsti mezzi di apporto di sostanze detergenti in grado di ripristinare la corretta concentrazione di detergenti nel bagno di lavaggio.

La tipologia di macchina appena descritta prevede dunque che l’acqua di lavaggio compia un ciclo chiuso durante il lavaggio. Per questo motivo, nonostante per mezzo dell’aggiunta di acqua pulita di rete durante la fase di risciacquo la concentrazione di “sporco” nel bagno contenuto nella vasca di lavaggio venga in parte diluita, questa acqua diviene sempre più sporca durante i vari lavaggi, e per questo motivo il bagno di lavaggio deve essere sostituito dopo un certo numero di cicli di lavaggio.

La seconda tipologia di macchine di lavaggio prevede che sul fondo della camera di lavaggio sia presente un invaso di raccolta dell’acqua.

L’acqua di lavaggio non è dunque raccolta in una vasca di accumulo posta sul fondo della camera di lavaggio ma sono invece presenti due vasche separate, una vasca per l’acqua di lavaggio ed una vasca per l’acqua di risciacquo, e l’invaso non funge da vasca da accumulo ma solo da vasca di raccolta dell’acqua che cade dal carico quando questo viene investito dal fluido spruzzato dagli ugelli. In modo simile a quanto avviene nella prima tipologia di macchina decritta in precedenza, anche in questo caso l’acqua di lavaggio contenuta nella vasca di lavaggio viene inviata sul carico attraverso mezzi di distribuzione comprendenti aste ed ugelli e, in questo caso, anche grazie alla presenza di una pompa dedicata, in quanto la sola pressione della rete non è in genere sufficiente.

L’acqua di lavaggio viene poi ricircolata per mezzo di una seconda pompa posta tra l’invaso e la vasca di lavaggio stessa. L’acqua di lavaggio, dopo aver investito il carico, cade nell’invaso e da qui viene ricircolata alla vasca di lavaggio tramite detta seconda pompa.

Una seconda vasca contiene l’acqua pulita di risciacquo che proviene dalla rete. Una pompa dedicata mette in pressione l’acqua di risciacquo che viene inviata agli ugelli del circuito di risciacquo. L’acqua di risciacquo viene dunque spruzzata per tramite degli ugelli sul carico e ricade nell’invaso. Dall’invaso di raccolta l’acqua di risciacquo viene ricondotta ancora alla vasca di lavaggio, dotata anche in questo caso di troppo pieno. Anche in questo caso dunque l’apporto di acqua di risciacquo pulita nella vasca di lavaggio contribuisce a diluire lo sporco che si accumula nella vasca di lavaggio.

L’acqua di risciacquo viene riscaldata a circa 82° C nella vasca di risciacquo prima di essere inviata agli ugelli di risciacquo.

Per fornire un’idea delle dimensioni della macchina di lavaggio del secondo tipo qui descritto, basti citare che le vasche, rispettivamente di lavaggio e di risciacquo, hanno volumi di circa 200 litri.

Alla fine di ogni ciclo di lavaggio il livello della vasca di risciacquo deve essere ripristinato prendendo acqua pulita dalla rete, così come periodicamente la vasca di lavaggio deve essere svuotata completamente.

Con entrambe le tipologie di macchine descritte, il processo di lavaggio prevede che il bagno dell’acqua di lavaggio sia additivato con detergenti a base acida o alcalina, a seconda della tipologia di sporco da rimuovere, e in una prima fase viene portato ad una temperatura normalmente attorno ai 55° C ma che può essere anche più elevata, attorno ai 75-80° C, al fine di aumentare così l’efficacia e l’azione di scioglimento delle sostanze depositate sulle superfici.

La fase di risciacquo avviene invece a temperatura più elevata, in genere a 82° C ma che può essere anche attorno ai 90° C.

Durante le fasi di lavaggio e di risciacquo, dunque, acqua ad elevata temperatura viene spruzzata sul carico, e pertanto la camera di lavaggio della macchina si riempie di vapori.

Inoltre, come si è detto, poiché l’acqua di lavaggio contiene in genere prodotti chimici detergenti e l’acqua di risciacquo contiene in genere altri prodotti chimici atti a neutralizzare i prodotti detergenti, i vapori possono contenere una certa quantità di prodotti chimici che risulterebbero dannosi qualora inalati.

Al fine di evitare fenomeni di sovrappressioni durante l’intero ciclo di lavaggio e, soprattutto, al fine di consentire l’apertura della porta della macchina di lavaggio a fine ciclo evitando che l’operatore venga investito dai vapori, lo stato dell’arte prevede di installare nella parte superiore della camera di lavaggio un ventilatore centrifugo per l’estrazione dei vapori.

Secondo quanto noto dallo stato dell’arte, dunque, attualmente il problema dell’abbattimento dei vapori che si formano nella camera di lavaggio viene risolto prevedendo la semplice estrazione dei vapori che vengono convogliati verso l’ambiente esterno o verso un condotto di estrazione centralizzato. In entrambi i casi disperdere i vapori senza recuperarne in alcun modo l’energia termica comporta un notevole spreco energetico, senza contare che spesso il posizionamento delle macchine di lavaggio all’interno di un laboratorio o dell’ambiente di lavoro in genere non è tale da consentire in modo semplice e poco dispendioso di collegare la macchina stessa ai condotti di ventilazione dell’edificio.

Alcune soluzioni di tipo noto prevedono, in genere sulle macchine di maggiori dimensioni, ovvero in accordo alla seconda tipologia di macchine qui sopra descritte, di recuperare energia termica dai vapori abbattendone la temperatura facendoli condensare mediante l’impiego a bordo macchina di un gruppo frigorifero.

Il funzionamento di un gruppo frigorifero è ben noto, pertanto non si rende necessario descrivere ulteriormente il funzionamento di questa tipologia di macchie di tipo noto dallo stato dell’arte, mentre è sufficiente qui descrivere come i vapori generatisi all’interno della camera di lavaggio vengono convogliati verso l’evaporatore di detto circuito frigorifero, l’evaporazione del fluido frigorigeno che percorre il circuito frigorifero in un ciclo chiuso provocando la condensazione dei vapori generatisi all’interno della camera di lavaggio.

Il ciclo frigorifero prevede che il fluido frigorigeno condensi nuovamente in un condensatore. Nelle macchine di lavaggio dotate di gruppo frigorifero di abbattimento dei vapori il condensatore in cui il fluido frigorigeno condensa cedendo calore verso il fluido con cui avviene lo scambio termico è posizionato all’interno della vasca di contenimento del bagno di lavaggio.

In questo modo, il calore ceduto dal fluido frigorigeno che condensa riscalda il bagno di lavaggio, recuperando così in ultima analisi energia termica per il riscaldamento del bagno di lavaggio: il calore ceduto dal condensatore al bagno contribuisce al mantenimento della temperatura di esercizio risparmiando così energia che diversamente dovrebbe essere fornita dai sistemi riscaldanti, in genere resistenze elettriche, scambiatori vapore/acqua e simili, previsti sulla macchina.

Queste soluzioni di tipo noto comportano tuttavia alcuni inconvenienti.

Tra i principali inconvenienti vi sono quelli legati al posizionamento del serpentino che costituisce il condensatore del circuito frigorifero immerso nel bagno di lavaggio. Si è infatti detto che il bagno di lavaggio è additivato con prodotti chimici detergenti, i quali sono molto aggressivi e risultano pertanto corrosivi del materiale di cui è costituito il serpentino.

Un altro inconveniente che affligge i sistemi di tipo noto consiste nel fatto che se il condensatore del gruppo frigorifero si trova all’interno della vasca di lavaggio, sotto forma di serpentino ad esempio, dovrà necessariamente essere separato dagli altri componenti del gruppo frigorifero stesso, e questo comporta notevoli inconvenienti in fase di installazione presso l’utilizzatore finale in quanto le macchine vengono spedite con le vasche smontate per consentire il passaggio attraverso aperture ridotte degli edifici: il tecnico installatore del gruppo frigorifero è infatti un tecnico specializzato, in quanto il liquido frigorigeno è pressurizzato all’interno del circuito frigorifero stesso. Il caricamento e la pressurizzazione del circuito frigorifero sono operazioni delicate che richiedono personale specializzato con competenze specifiche in impianti frigoriferi, pertanto avere il componente condensatore all’interno della macchina comporta il fatto di dover far intervenire un tecnico specializzato anche nelle fasi di installazione/manutenzione della macchina presso il cliente finale, cosa che comporta un aumento dei costi e risulta in ogni caso disagevole.

Nelle macchine di tipo noto il posizionamento del condensatore all’interno del bagno di lavaggio è obbligato, in quanto non è possibile pensare di impiegare l’acqua di risciacquo per effettuare lo scambio termico con il fluido frigorigeno. Questo principalmente per il fatto che l’acqua nella vasca di risciacquo raggiunge, come detto, anche gli 80-90° C, e pertanto la temperatura è troppo elevata per consentire il raffreddamento del fluido frigorigeno, e lo scambio termico non è dunque possibile.

Analogamente si potrebbe pensare di preriscaldare, con il condensatore del gruppo frigorifero, l’acqua pulita che viene dalla rete prima che questa giunga alla vasca di accumulo dell’acqua di risciacquo, migliorando così l’efficienza energetica della macchina stessa. Ciò non risulta tuttavia possibile in quanto, come descritto sopra, il livello di acqua pulita nella vasca di risciacquo viene solo periodicamente ripristinato mediante acqua di rete, mentre lo scambio termico nel condensatore del circuito frigorifero deve avvenire in continuo.

SOMMARIO

Per questi motivi, nelle macchine di tipo noto di maggiori dimensioni dotate di gruppo frigorifero non vi è alternativa al posizionamento del condensatore attualmente impiegato, e non vi è pertanto soluzione ai problemi tecnici che essa comporta, mentre nelle macchine di dimensioni inferiori, non dotate di gruppo frigorifero, attualmente non vi è una soluzione efficace per l’abbattimento dei vapori ed il recupero energetico.

Compito precipuo della presente invenzione è quello di risolvere tali problemi tecnici proponendo un apparato di abbattimento vapori per l’abbattimento dei vapori prodotti nella camera di lavaggio di una macchina di lavaggio, in particolare di una macchina di lavaggio discontinua, e contemporaneo recupero di energia termica.

Nell’ambito di questo compito, è scopo della presente invenzione quello di fornire un apparato di abbattimento vapori idoneo ad essere installato sia macchine di lavaggio dotate di gruppo frigorifero, sia su macchine di lavaggio prive di gruppo frigorifero, ovvero di dimensioni più contenute.

È pure scopo della presente invenzione quello di fornire un apparato di abbattimento vapori che consenta al tempo stesso di abbattere la quantità dei vapori presenti nella camera di lavaggio al termine di un ciclo di lavaggio e al tempo stesso di recuperare energia termica dai vapori stessi, riducendo il consumo energetico complessivo della macchina stessa.

Non ultimo, è scopo della presente invenzione quello di fornire una macchina di lavaggio comprendente detto apparato di abbattimento vapori.

Questo compito, e questi ed altri scopi che risulteranno maggiormente chiari in seguito ad una descrizione dettagliata della presente invenzione data qui a titolo illustrativo e non limitativo, sono raggiunti da un apparato di abbattimento vapori per una macchina di lavaggio del tipo comprendente almeno una camera di lavaggio a cui sono connessi mezzi di aspirazione dei vapori e comprendente inoltre mezzi di lavaggio e mezzi di risciacquo, che si caratterizza per il fatto di comprendere un circuito idraulico a sua volta comprendente mezzi di scambio termico configurati per trasferire calore da detti vapori a detto fluido di lavoro e un linea di deflusso atta a scaricare detto fluido di lavoro verso detti mezzi di risciacquo, detto circuito idraulico essendo atto a ricircolare un fluido di lavoro tra detti mezzi di scambio termico e detta linea di deflusso.

L’apparato secondo la presente invenzione si caratterizza inoltre per il fatto che il circuito idraulico comprende ulteriormente mezzi di accumulo di detto fluido di lavoro.

Ulteriori caratteristiche saranno derivabili dalle accluse rivendicazioni, che formano parte integrante della presente descrizione.

ELENCO DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione diverranno maggiormente chiari dalla seguente descrizione dettagliata, data in forma esemplificativa e non limitativa e illustrata nelle allegate figure in cui:

- la Figura 1 illustra uno schema dell’apparato di abbattimento vapori secondo la presente invenzione applicato ad una prima tipologia di macchina di lavaggio;

- la Figura 2 illustra uno schema dell’apparato di abbattimento vapori secondo la presente invenzione applicato ad una seconda tipologia di macchina di lavaggio;

- la Figura 3 illustra un disegno costruttivo dell’apparato di abbattimento vapori associato alla macchina di lavaggio del primo tipo, secondo lo schema di figura 1;

- le Figure 4, 5, 6 e 7 illustrano disegni costruttivi dell’apparato di abbattimento vapori associato alla macchina di lavaggio del secondo tipo, secondo lo schema di figura 2.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Con particolare riferimento alla figura 1 è mostrato l’apparato di abbattimento vapori secondo la presente invenzione applicato ad una macchina di lavaggio 100 dotata di una camera di lavaggio 101 all’interno della quale viene posto il carico da sottoporre a lavaggio.

I mezzi di lavaggio, costituiti in genere per questa prima tipologia di macchina di lavaggio da un circuito di lavaggio associato ad ugelli dedicati posti all’interno della camera di lavaggio e ad una vasca di accumulo del bagno di lavaggio posta inferiormente alla camera di lavaggio, non sono rappresentati nello schema di figura 1. Nello schema sono invece indicati con il numero di riferimento 102 le aste e gli ugelli che fanno parte dei mezzi di risciacquo, atti a spruzzare l’acqua di risciacquo sul carico.

L’apparato di abbattimento vapori secondo la presente invenzione comprende un circuito idraulico 10 il quale a sua volta comprende mezzi di scambio termico 12 configurati per trasferire calore al fluido che percorre detto circuito idraulico 10, mezzi di movimentazione 11 del fluido atti a movimentare il fluido all’interno del circuito idraulico 10, almeno un punto di collegamento 15 alla rete idrica per l’ingresso in detto circuito idraulico 10 di acqua di rete.

Per il controllo dell’accesso dell’acqua di rete è ulteriormente prevista, a monte di detto punto di collegamento 15, una valvola intercettazione dell’acqua di rete 16. La valvola 16 è in genera una valvola manuale normalmente aperta che intercetta la linea dell’acqua di rete per consentire di eseguire la manutenzione dell’impianto. Tale valvola non interviene mai automaticamente e non dà alcun contributo al funzionamento del ciclo. Quando si deve operare sull’impianto per interventi di manutenzione, l’operatore interviene manualmente sulla valvola chiudendola. Mantenendo il circuito 10 normalmente connesso alla rete e con la valvola di intercettazione 16 aperta, il circuito idraulico 10 è sempre pressurizzato dall’acqua di rete.

Su detto circuito idraulico sono inoltre presenti mezzi di accumulo 13 del fluido che percorre il circuito stesso, primi mezzi di intercettazione del fluido 14 essendo previsti a valle, rispetto alla direzione di avanzamento del fluido all’interno del circuito, di detti mezzi di accumulo 13.

Una linea di deflusso 17 è ulteriormente prevista al fine di poter scaricare il fluido che percorre detto circuito 10 verso i mezzi di risciacquo della macchina.

In questa prima configurazione di macchina i mezzi di risciacquo comprendono un serbatoio 19 dotato di mezzi riscaldanti comunemente chiamato “boiler” connesso alle aste e agli ugelli di risciacquo 102. L’apporto di fluido al boiler 19 è regolato dai terzi mezzi di intercettazione 18 del fluido.

Durante il funzionamento della macchina di lavaggio 100 si generano, come detto, vapori caldi all’interno della camera di lavaggio 101.

Superiormente alla camera di lavaggio sono posti mezzi di estrazione dei fumi 105 che comprendono vantaggiosamente un ventilatore assiale in grado di estrarre i vapori dalla camera di lavaggio 101.

I mezzi di scambio termico 12 configurati per trasferire calore al fluido che percorre detto circuito idraulico 10 comprendono, in questa forma di realizzazione, uno scambiatore di calore aria/acqua. Più in dettaglio, secondo lo schema di figura 1 i mezzi di estrazione dei fumi 105 sono associati ad uno scambiatore aria/acqua dove il lato aria è pervaso dai vapori caldi provenienti dalla camera di lavaggio ed il lato acqua è parte del circuito idraulico 10 dell’apparato di abbattimento vapori. I mezzi di movimentazione 11 sono vantaggiosamente costituiti da una pompa centrifuga, che ricircola il fluido all’interno del circuito idraulico 10. Più in particolare, il fluido all’interno del circuito idraulico 10 sarà vantaggiosamente acqua pulita proveniente dalla rete idrica. Allo scopo il circuito idraulico stesso prevede un punto di collegamento 15 alla rete.

I mezzi di accumulo 13 del fluido che percorre il circuito idraulico 10 sono costituiti, in una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, da una tubazione sostanzialmente cilindrica di diametro contenuto rispetto alla lunghezza, dal volume complessivo equivalente al volume di acqua consumata in ogni ciclo di lavaggio.

A valle di detti mezzi di accumulo 13 sono ulteriormente previsti primi mezzi di intercettazione 14 del fluido, costituiti da una valvola, ed una linea di deflusso che si dirama dal circuito idraulico verso i mezzi di risciacquo della macchina.

Nella forma di realizzazione dell’apparato di abbattimento dei fumi qui considerata in associazione ad una macchina di lavaggio priva di circuito frigorifero, detti mezzi di risciacquo comprendono, oltre alle aste e agli ugelli di risciacquo 102 secondo quanto noto dallo stato dell’arte, un “boiler” 19 per il riscaldamento dell’acqua di risciacquo proveniente dal circuito idraulico 10, ed il flusso verso detto boiler è regolato di secondi mezzi di intercettazione 18, vantaggiosamente costituiti da una seconda valvola.

Il funzionamento dell’apparato di abbattimento vapori secondo la presente invenzione è il seguente.

Durante la fase di lavaggio, come è stato descritto in precedenza, viene impiegata acqua, in genere additivata con detergenti, contenuta in un bagno di lavaggio posto al di sotto della camera di lavaggio 101.

In questa fase, dunque, il circuito idraulico 10 è riempito e tenuto in pressione con acqua pulita proveniente dalla rete, la prima valvola 14 è aperta e la seconda valvola 18 di deflusso è chiusa. Il fluido, costituito sostanzialmente da acqua pulita di rete, viene quindi ricircolato dalla pompa centrifuga 11 di movimentazione del fluido nel circuito comprendente i mezzi di scambio termico 12, i mezzi di accumulo 13 e la pompa di ricircolo 11.

Grazie alla differenza di temperatura tra l’acqua di rete, in genere compresa tra i 5° C e i 24° C circa, e la temperatura dei vapori all’interno della camera di lavaggio 101, l’acqua di risciacquo si riscalda progressivamente anche durante la fase di lavaggio, in cui il ventilatore assiale 105 funziona ad un regime minimo, il mentre i vapori caldi condensano. Durante il lavaggio il ventilatore di estrazione 105 funziona ad un regime minimo, al fine di non sottrarre calore utile alla fase di lavaggio, e la condensazione dei vapori avviene comunque per evitare che la camera di lavaggio si saturi di fumi.

Quando la macchina di lavaggio deve effettuare la fase di risciacquo, viene chiusa la prima valvola 14 normalmente aperta viene aperta la seconda valvola 18 posta sulla linea di deflusso 17.

In questo modo, la pressione dell’acqua di rete “spinge” l’acqua all’interno del circuito e il fluido, trovando chiusa la prima valvola 14, attraversa la pompa di ricircolo 11, i mezzi di scambio termico 12 e spinge l’acqua accumulata nel serbatoio di accumulo 13 verso la linea di deflusso 17. L’acqua già contenuta nel boiler 19 viene spinta verso le aste e gli ugelli di risciacquo 102 e viene reintrodotta nel boiler 19 la stessa quantità di acqua spruzzata sul carico durante la fase di risciacquo.

L’acqua che giunge al boiler 19 sarà già pre-riscaldata in quanto, dimensionando opportunamente i mezzi di accumulo 13, come si è detto, all’interno dei mezzi di accumulo 13 sarà contenuta la medesima quantità di acqua utilizzata nella fase di risciacquo e che deve ora essere ripristinata all’interno del boiler 19, e come detto l’acqua contenuta nei mezzi di accumulo 13 viene pre-riscaldata essendo continuamente ricircolata all’interno del circuito idraulico 10 secondo la presente invenzione.

Il circuito idraulico 10, in condizioni normali di funzionamento, è mantenuto in pressione della rete di alimentazione dell’acqua messa a disposizione dall’utilizzatore.

Il ventilatore per l’estrazione dei vapori 105 è pilotato elettricamente da una scheda elettronica che consente di programmare velocità diverse per le varie fasi del ciclo mediante il controllore e l’interfaccia operatore installati generalmente nel quadro elettrico.

All’avviamento di un ciclo di lavaggio, la partenza della pompa principale genera una sovra pressione nella camera di lavaggio che è tanto più elevata quanto più elevata è la differenza di temperatura tra il bagno di lavaggio e le pareti in acciaio della camera.

Questa sovra pressione deve essere bilanciata da una pressione negativa utilizzando il ventilatore di estrazione per un breve periodo alla massima velocità. I vapori caldi estratti passano attraverso lo scambiatore aria/acqua dove il lato acqua è costituito dai mezzi di scambio 12 del circuito idraulico dove circola l’acqua a temperatura più bassa e vengono condensati evitando così di saturare l’ambiente di lavoro di vapori che innalzerebbero il tasso di umidità a valori non accettabili.

L’altra fase durante la quale il ventilatore di estrazione 105 viene alimentato alla sua massima velocità è la fase di estrazione delle fumane a fine ciclo di lavaggio prima dell’apertura della porta della camera di lavaggio. Questa è la fase di maggior recupero energetico essendo la più lunga ed anche quella con i vapori contenuti nella camera alla temperatura più elevata essendo successiva alla fase di risciacquo che generalmente viene effettuata con acqua a 82 °C.

La durata della fase di estrazione vapori, viene programmata attraverso il controllore per la gestione automatica di tutte le fasi del ciclo di lavaggio e deve garantire che nel momento in cui la porta di accesso alla camera viene aperta l’operatore non venga investito dalla fuoriuscita di vapori. La fase di estrazione può essere programmata con diversi regimi di velocità, tarati in modo che venga garantito che all’inizio dell’estrazione vapori la portata dell’aria sia compatibile con il dimensionamento dello scambiatore aria/acqua per garantire che la condensazione dei vapori sia efficace.

Anche durante le altre fasi del ciclo di lavaggio la pompa di circolazione ed il ventilatore di estrazione vengono attivati ma quest’ultimo viene comandato ad una velocità minima, al solo fine di evitare che la camera si saturi di vapori. Un’estrazione troppo energica in queste fasi oltre a non essere necessaria porterebbe ad uno spreco di energia sottratta al bagno di lavaggio.

Durante le fasi di estrazione vapori alla massima velocità del ventilatore 105 si ottiene lo scambio termico con l’acqua che provoca il graduale riscaldamento dell’acqua accumulata nel serbatoio di accumulo 13, garantendo così un volume disponibile di acqua preriscaldata.

La Figura 3 mostra un disegno costruttivo dell’apparato di abbattimento vapori secondo la presente invenzione.

Il disegno mostra come l’apparato secondo la presente invenzione comprende mezzi di accumulo 13 che sono conformati a guisa di una tubazione cilindrica avente diametro contenuto rispetto alla lunghezza, e di volume proporzionato al volume di acqua necessario nella fase di risciacquo.

L’apparato di abbattimento vapori secondo la presente invenzione è posto direttamente sul “tetto” della macchina di lavaggio, così come sono posti direttamente sul tetto della macchina il ventilatore assiale 105 e lo scambiatore aria/acqua di cui i mezzi di scambio termico 12 fanno parte. L’apparato di abbattimento vapori secondo la presente invenzione in accordo a questa prima forma di realizzazione consente dunque di ottenere un elevato risparmio energetico in quanto consente di pre-riscaldare l’acqua utilizzata nelle operazioni di risciacquo impiegando l’energia termica dei vapori che si generano nella camera di lavaggio, ottenendo al contempo il risultato tecnico di abbattere detti vapori.

Con particolare riferimento alla Figura 2, l’apparto di abbattimento vapori secondo la presente invenzione può essere installato su di una macchina di lavaggio del tipo comprendente un circuito in cui è presente un secondo fluido di lavoro. In particolare, detto secondo fluido di lavoro può vantaggiosamente essere un fluido frigorigeno di un gruppo frigorifero impiegato per la condensazione dei vapori. Secondo quanto noto dallo stato dell’arte come descritto sopra, macchine di lavaggio di maggiori dimensioni producono maggiori quantità di vapori caldi che non riescono ad essere abbattuti ricorrendo ad uno scambiatore aria/acqua come nel caso considerato in precedenza.

In questo tipo di macchine, i mezzi di estrazione dei fumi 105 estraggono i vapori dalla camera di lavaggio e li convogliano verso l’evaporatore di un circuito frigorifero 110 in cui ricola un liquido frigorigeno.

Come noto, un circuito frigorifero comprende almeno un evaporatore 111, un compressore 112, un condensatore 113 e una valvola di laminazione 114.

I fumi caldi estratti dal ventilatore assiale 105 vengono convogliati sull’evaporatore 111 del circuito frigorifero. Il fluido frigorigeno allo stato di vapore, a seguito del passaggio nel compressore e nella valvola di laminazione, sottrae energia ai fumi caldi facendoli condensare. I valori di temperatura ed umidità al contempo vengono abbattuti e i fumi liberati nell’ambiente sempre dall’evaporatore 111.

Il fluido frigorigeno allo stato gassoso viene convogliato, attraverso il compressore 112, al condensatore 113 e, da lì, alla valvola di laminazione 114.

Quando l’apparato di abbattimento dei vapori secondo la presente invenzione è associato a macchine di lavaggio di questa tipologia, comprendenti un circuito frigorifero, i mezzi di scambio termico 12 comprendono il condensatore 113 di detto circuito frigorifero.

Il funzionamento dell’apparato di abbattimento fumi rimane invariato rispetto a quanto già descritto: il fluido all’interno del circuito idraulico 10 viene ricircolato dalla pompa di ricircolo 11, la prima valvola 14 essendo normalmente aperta, e la seconda valvola 18 posta sulla linea di deflusso essendo chiusa.

Quando l’impianto frigorifero è in funzione il gas frigorigeno cede, nel condensatore 113, energia all’acqua che circola nel circuito idraulico 10 e, in particolare, nei mezzi di scambio termico 12 e che è messa in circolazione tra serbatoio di accumulo 13 e condensatore 113 stesso tramite la pompa centrifuga 11.

In questo modo l’acqua che si trova accumulata nel serbatoio 13 aumenta gradualmente la propria temperatura durante tutte le fasi di un ciclo di lavaggio. In queste fasi la seconda valvola 18 automatica è chiusa e la prima valvola automatica 14 è aperta.

Le valvole automatiche sono gestite dal PLC che governa tutto il processo della macchina di lavaggio.

Nella fase di ripristino del volume di acqua consumata della vasca di risciacquo la prima valvola normalmente aperta 14 si chiude, la seconda valvola 18 si apre e la pompa di circolazione 11 si arresta.

In questo modo, l’acqua fredda che arriva dalla rete di distribuzione per effetto della sua pressione “spinge” l’acqua preriscaldata ed accumulata nel serbatoio 13, direttamente nella vasca di risciacquo 19’ ripristinando il livello di lavoro con acqua avente un contenuto energetico più elevato recuperato nel condensatore 113 dell’impianto frigorifero.

Una volta ripristinato il livello massimo nella vasca di risciacquo, la seconda valvola 18 si richiude, la prima valvola 14 si apre e la pompa 11 riprende il suo lavoro di ricircolazione dell’acqua tra serbatoio di accumulo 13 e condensatore 113.

Durante il riempimento della vasca di risciacquo 19’ l’acqua calda accumulata nel serbatoio 13 viene sostituita con l’acqua di rete a temperatura più bassa garantendo le condizioni per il buon funzionamento del ciclo frigorifero, il cui gas frigorigeno potrà così essere raffreddato nel condensatore 113, e di conseguenza la possibilità di effettuare un altro ciclo di lavaggio.

Vantaggiosamente il serbatoio di accumulo 13 non è un semplice recipiente che nella sua forma più semplice potrebbe essere concepito come un barilotto cilindrico ma è costituito da una serie di tubazioni di diametro contenuto rispetto alla lunghezza il cui volume complessivo è corrispondente al volume di acqua consumata in un normale ciclo di lavaggio, e che pertanto deve essere ripristinata nella vasca di risciacquo 19’.

Adottando tubazioni lunghe e di diametro contenuto anziché predisporre un serbatoio di grande diametro si contiene il fenomeno di miscelazione dell’acqua perché la pressione di rete crea un flusso di liquido a temperatura più bassa che “spinge” il liquido a temperatura più alta con effetto “pistone”.

Nelle Figure 4, 5, 6 e 7 viene illustrata una possibile soluzione realizzativa preferita dell’apparato per l’abbattimento dei vapori secondo la presente invenzione applicata qui ad una macchina dotata di circuito frigorifero. Nelle figure è in particolare mostrato come il serbatoio di accumulo 13 sia costituito da una pluralità di contenitori cilindrici aventi diametro contenuto rispetto allo sviluppo assiale. Nelle figure è illustrato un numero di tre contenitori ma, naturalmente, soluzioni diverse possono essere ugualmente efficaci.

Il fenomeno di miscelazione non darebbe i benefici attesi sia in termini di quantità di calore recuperato sia di disponibilità di acqua fredda che deve essere resa disponibile per il condensatore del gruppo frigorifero per proseguire con un funzionamento corretto, e la particolare conformazione dei serbatoi di accumulo 13 ha la funzione di evitare il fenomeno della miscelazione.

Poiché è fondamentale che il condensatore dell’impianto frigorifero 113 sia sempre percorso da acqua del circuito di ricircolo 10 con un valore di temperatura che non deve eccedere quello prescritto dal fornitore del gruppo frigorifero, l’impianto viene in questo caso accessoriato con una ulteriore valvola automatica 20 di scarico ed una sonda di temperatura 21 con funzioni di sicurezza.

Il controllore PLC della macchina, qualora dovessero insorgere malfunzionamenti od anomalie all’impianto, al superamento della soglia di sicurezza preimpostata per la temperatura dell’acqua in circolazione tra serbatoio di accumulo 13 e condensatore 113 e rilevata dalla sonda di temperatura 21, apre la valvola di scarico 20.

In questo modo la pressione della rete spingerà l’acqua calda verso lo scarico fognario sostituendola con acqua a temperatura più bassa. La valvola 20 rimarrà aperta fintanto che il valore di temperatura non scenderà sotto il valore preimpostato di sicurezza.

Un altro punto che caratterizza l’impianto sopra descritto riguarda il condotto di aspirazione dei vapori che dalla camera della macchina di lavaggio vengono convogliati tramite il ventilatore 105 all’evaporatore 111 del gruppo frigorifero.

Il volume di aria aspirata dal ventilatore non è costante in tutte le fasi del ciclo di lavaggio perché la camera è sempre sigillata ermeticamente durante il ciclo ad esclusione della fase di estrazione finale dei vapori dove la macchina non è sigillate ermeticamente e la porta viene sbloccata. Per garantire un corretto funzionamento dell’impianto bisogna interessare l’evaporatore del gruppo frigorifero con una portata d’aria costante in alternativa sarebbe necessario fermare il gruppo frigorifero spegnendo il compressore.

È risaputo che gli impianti frigoriferi non possono essere sottoposti a frequenti avviamenti e spegnimenti del compressore, pena il suo deterioramento in tempi rapidi. Il compressore 112 pertanto viene tenuto sempre in funzione quando la macchina esegue cicli di lavaggio e si spegne automaticamente dopo un tempo di inattività settabile tramite il PLC.

Per garantire la portata costante dell’aria aspirata in tutte le fasi del ciclo sul condotto di aspirazione viene inserita la valvola automatica di intercettazione 115 dell’aria in aspirazione dall’esterno.

La valvola 115 viene aperta in tutte le fasi del ciclo di lavaggio nelle quali la camera è sigillata ermeticamente per aspirare l’aria dall’ambiente e viene chiusa in fase di aspirazione dei vapori dalla camera a fine ciclo di lavaggio.

In questo modo il gruppo frigorifero lavora con continuità e condiziona l’ambiente di lavoro quando non utilizzato per condensare i vapori estratti dalla camera di lavaggio ottimizzando il suo impiego ed il recupero di energia.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato di abbattimento vapori per una macchina di lavaggio (100) del tipo comprendente almeno una camera di lavaggio (101) a cui sono connessi mezzi di aspirazione dei vapori (105), e comprendente inoltre mezzi di lavaggio e mezzi di risciacquo, caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito idraulico (10) comprendente mezzi di scambio termico (12) configurati per trasferire calore da detti vapori a detto fluido di lavoro, e un linea di deflusso (17) atta a scaricare detto fluido di lavoro verso detti mezzi di risciacquo (19, 19’, 102), detto circuito idraulico essendo atto a ricircolare un fluido di lavoro tra detti mezzi di scambio termico (12) e detta linea di deflusso (17).
2. 2. Apparato secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto circuito idraulico (10) comprende ulteriormente mezzi di accumulo (13) di detto fluido di lavoro.
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione precedente, in cui detto fluido di lavoro è acqua di rete.
4. 4. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di aspirazione dei vapori (105) comprendono un ventilatore assiale o centrifugo.
5. 5. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di scambio termico (12) comprendono uno scambiatore aria-acqua.
6. 6. Apparato secondo la rivendicazione precedente, in cui detto scambiatore aria-acqua è percorso dai vapori elaborati da detti mezzi di aspirazione dei vapori (105) caldi dalla camera di lavaggio.
7. 7. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, in cui detti mezzi di scambio termico (12) comprendono un condensatore (113) atto a scambiare calore con un secondo fluido di lavoro.
8. 8. Apparato secondo la rivendicazione precedente in cui detto secondo fluido di lavoro è il fluido frigorigeno di un circuito frigorifero (110).
9. 9. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente mezzi di movimentazione di detto fluido (11).
10. 10. Apparato secondo la rivendicazione precedente in cui detti mezzi di movimentazione di detto fluido comprendono una pompa centrifuga (11).
11. 11. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto circuito idraulico (10) comprende ulteriormente almeno un punto di collegamento (15) alla rete idrica per l’ingresso in detto circuito (10) di acqua dalla rete.
12. 12. Apparato secondo le rivendicazioni 2 e 10, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di accumulo (13) di detto fluido di lavoro comprendono almeno un contenitore cilindrico dimensionato in modo adatto ad evitare il fenomeno della miscelazione del fluido di lavoro quando vengono aperti secondi i mezzi di intercettazione (18) e l’acqua di rete entra in detto circuito idraulico e provoca il deflusso di detto fluido di lavoro verso detta linea di deflusso (17).
13. 13. Apparato secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di accumulo (13) comprendono una pluralità di contenitori cilindrici tra loro idraulicamente collegati.
14. 14. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 2 alla 12, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre una valvola di scarico (20) ed una sonda di temperatura (21) poste a valle di detti mezzi di accumulo (13).
15. 15. Macchina di lavaggio comprendente un apparato di abbattimento vapori secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
16. 16. Macchina di lavaggio secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente un circuito frigorifero.