ITPD980079A1 - Dispositivo per la rilevazione dello spessore delle incrostazioni sugl i elementi resistivi di generatori di vapore a resistenze elettriche - Google Patents

Description

DISPOSITIVO PER LA RILEVAZIONE DELLO SPESSORE DELLE INCROSTAZIONI SUGLI ELEMENTI RESISTIVI DI GENERATORI DI VAPORE A RESISTENZE ELETTRICHE"

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un dispositivo per la rilevazione dello spessore delle incrostazioni sugli elementi resistivi di generatori di vapore a resistenze elettriche .

Com’è noto, i generatori di vapore a resistenze elettriche sono sostanzialmente costituiti da un contenitore d'acqua in cui sono immerse una o più resistenze elettriche che, opportunamente alimentat e, somministrano energia termica all'acqua stessa per portarla alla temperatura di ebollizione e quindi trasformandola in vapore.

Uno dei conosciuti inconvenienti dei generatori di vapore alimentati con acqua di comune reperibilità (la produzione di acqua demineralizzata richiede sistemi complessi e costosi) contenente disciolti sali di calcio e magnesio, è costituito, durante l'ebollizione, dalla concentrazione dei sali e dalla loro precipitazione con adesione alle superfici con temperatura più elevata.

Questa precipitazione è pressoché inevitabile nonostante sia anche possibile prevedere il controllo della concentrazione dei sali in soluzione con appositi sistemi di diluizione e di lavaggio.

Quindi, durante l'esercizio nei generatori di vapore a resistenze elettriche inevitabilmente si verifica la deposizione progressiva e crescente nel tempo di incrostazioni calcaree sulle pareti delle superfici più calde in pratica costituite dalle guaine di contenimento dei filamenti resistivi percorsi dalla corrente elettrica.

I filamenti resistivi sono infatti inglobati in queste guaine che hanno la funzione duplice di protezione meccanica e di isolamento elettrico dei filamenti stessi dall'acqua in ebollizione.

Tali guaine possono essere costituite da un tubo o da una piastra metallica o, ancora, da una fusione opportunamente conformata e generalmente realizzata in alluminio .

La presenza dello strato di calcare ha effetti negativi sullo scambio termico tra elemento riscaldante e acqua in ebollizione portando ad un aumento della temperatura dell'elemento riscaldante.

La crosta calcarea è fragile e soggetta a fessurazioni tendendo a distaccarsi in scaglie e così sottoponendo la superficie dell'elemento resistivo a shock termici che possono incrementare istantaneamente il flusso termico locale con conseguente ebollizione "a film" fino a provocarne la bruciatura.

Il compito principale del presente trovato è quello di mettere a punto un dispositivo economico in grado di controllare lo spessore dello strato di incrostazioni sull'elemento riscaldante del generatore di vapore.

Nell'ambito del compito sopra esposto, conseguente primario scopo è quello di metter a punto un dispositivo in grado di lanciare un segnale di preallarme in caso di eccessivo accrescimento dello strato di incrostazione di calcare o di bloccare il funzionamento dell'apparecchio generatore di vapore in attesa di una disincrostazione.

Ancora un importante scopo è quello di riuscire a stimare con buona approssimazione il momento adatto per le operazioni di pulizia e disincrostazione.

Ancora uno scopo è quello di mettere a punto un dispositivo che eviti sovratemperature della guaina in cui sono posti gli elementi resistivi.

Questi ed altri scopi ancora, che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da un dispositivo per la rivelazione dello spessore delle incrostazioni sugli elementi resistivi di generatori di vapore a resistenze elettriche caratterizzato dal fatto di comprendere una sonda di temperatura posta all'interno della guaina contenente l'elemento resistivo atto a generare il vapore, detta sonda essendo collegata a mezzi almeno evidenzianti all’utente il valore di temperatura in confronto con quello di una prestabilita soglia.

Vantaggiosamente detta sonda è collegata ad un dispositivo elettronico di controllo pilotante l'alimentazione del* detto elemento resistivo in funzione della detta prestabilita soglia di temperatura. ;Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una sua forma realizzativa illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo della sua portata, nella allegata tavola di disegni in cui: ;- La fig. 1 è una vista schematica di un generatore di vapore dotato del dispositivo secondo il trovato; ;- La fig. 2 rappresenta un diagramma che illustra l'andamento del coefficiente di resistenza termica dello strato di calcare in funzione dello spessore dello strato stesso; ;La fig. 3 rappresenta un diagramma dell’andamento della temperatura dell'elemento riscaldante in funzione dello spessore dello strato di calcare. ;Con riferimento alle figure precedentemente citate, un generatore di vapore a resistenze elettriche è indicato complessivamente con il numero di riferimento 10. ;Il generatore 10 è essenzialmente costituito da un recipiente 11 contenente acqua, indicata con 12, da evaporare nella quale è immerso un elemento riscaldante 13 in pratica costituito da un elemento resistivo 14 inglobato in una guaina 15, generalmente in fusione di alluminio. ;Opportunamente, i capi dell'elemento resistivo 14 fuoriuscenti dal recipiente 11 sono collegati ad una fonte 16 di alimentazione elettrica ed è previsto un contattore 17 in grado di aprire e chiudere il circuito di alimentazione. ;Secondo il trovato, nella guaina 15 è ricavato un pozzetto di misura 18 che costituisce in pratica una sede separata dall'acqua in cui è immersa la guaina 15 ed entro cui è posta una sonda 19 per la misura della temperatura della guaina 15 stessa. ;La sonda 19 è a sua volta collegata ad un dispositivo di controllo elettronico, indicato dal blocco 20, che pilota il contattore 17. ;Il dispositivo di controllo 20 ha la funzione di paragonare in permanenza il valore di temperatura misurata dalla sonda 19 con una soglia prestabilita considerata come massimo valore accettabile. ;La legge fisica che regola lo scambio termico fra elemento riscaldante 13 ed acqua 12 è rappresentata dalla ;; ; S= superficie di scambio della guaina ;R= coefficiente di resistenza termica dello scambio T = temperatura della guaina ;Ta= temperatura dell'acqua in ebollizione (100°C a livello del mare) ;Il coefficiente R di resistenza termica dello scambio è dato dalla somma delle resistenze elementari in serie tra cui le più importanti sono la resistenza Rf dello scambio convettivo e la resistenza Rc offerta dello strato di calcare, cioè, all*incirca:

Come mostrato nel diagramma di fig. 2 il coefficiente Rc alimenta con lo spessore S dello strato di calcare, oltre a dipendere dalla sua composizione.

Dalle formule precedenti può essere ricavata la temperatura che assume la guaina 15 per effettuare lo scambio termico richiesto:

Tale temperatura ha un andamento orientativo rappresentato nel diagramma di fig. 3 nel quale si nota che essa (ovviamente sempre superiore a 100°C a livello del mare) cresce con l'aumento dello spessore dello strato di calcare come conseguenza dell'incremento della resistenza termica dello strato stesso.

Quindi, col dispositivo descritto in precedenza, da una parte con la sonda 19 si misura la temperatura della guaina 15 e dall'altra con il dispositivo di controllo 20 la si confronta con una soglia prestabilita Tlim (vedi fig. 3) considerata come massimo valore accettabile.

In pratica si controlla l'accrescimento nel tempo dello strato di calcare che si deposita sull'elemento riscaldante 13 immerso e si stima con buona approssimazione il momento adatto per le operazioni di pulizia e disincrostazioni .

Si può, volendo, interrompere il funzionamento del generatore di vapore 10 togliendo l’alimentazione per mezzo del contattore 17 in caso di sovratemperatura della guaina 15 degli elementi resistivi che può dipendere, oltre che dal fenomeno di incrostazione, da mancanza di acqua oppure da cortocircuito nell'ambito del filamento resistivo 14

Il dispositivo può anche prevedere semplicemente un allarme che viene attivato al raggiungimento della temperatura limite oppure semplicemente si può prevedere la visualizzazione continua, ad esempio tramite display, della temperatura da confrontare con un valore limite dato dal costruttore .

Il dispositivo si presenta di realizzazione molto economica essendo semplicemente necessario realizzare il pozzetto 18 in cui porre la sonda 19 ed accoppiarlo al dispositivo di controllo 20.

Infatti, a causa dell'eccellente conducibilità termica della guaina 15, la temperatura può essere considerata uniforme su di essa e quindi la temperatura all'interno del pozzetto 18 è circa equivalente a quella della superficie esposta all’acqua.

Si è in pratica constatato come siano stati raggiunti il compito e gli scopi preposti al presente trovato.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varanti tutte rientrantinell'ambito del concetto inventivo .

Inoltre tutti i particolari possono essere sostituti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso contingente, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo per la rilevazione dello spessore delle incrostazioni sugli elementi resistivi di generatori di vapore a resistenze elettriche caratterizzato dal fatto di comprendere una sonda di temperatura posta all'interno della guaina contenente l'elemento resitivo atto a generare il vapore, detta sonda essendo collegata a mezzi almeno evidenzianti all'utente il valore di temperatura a confronto con quello di una prestabilita soglia.
2. 2) Dispositivo come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta sonda è collegata ad un dispositivo elettronico di controllo paragonante la temperatura rilevata con la temperatura di soglia.
3. 3) Dispositivo come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta sonda è posta in un pozzetto che si sviluppa all'interno di detta guaina.
4. 4) Dispositivo come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto pozzetto tiene separata detta sonda dall’acqua in cui è immersa detta guaina.
5. 5 ) Dispositivo come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti mezzi evidenzianti la temperatura sono costituiti da un visualizzatore .
6. 6) Dispositivo come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo elettronico di controllo è collegato ad un allarme.
7. 7) Dispositivo come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo elettronico pilota un contattore di alimentazione del detto elemento resitivo.
8. 8) Dispositivo per la rilevazione dello spessore delle incrostazioni sugli elementi resistivi di generatori di vapore a resistenze elettriche come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per quanto descritto ed illustrato nella allegata tavola di disegni.