ITPI20130059A1 - Corpo di scambio termico e apparecchiatura per la produzione di ghiaccio in scaglie, in particolare di scaglie aventi dimensione e forma predeterminata, e metodo per la fabbricazione di detto corpo di scambio termico - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo ”APPARECCHIATURA PER LA PRODUZIONE DI GHIACCIO IN SCAGLIE, IN PARTICOLARE DI SCAGLIE AVENTI DIMENSIONE E FORMA PREDETERMINATA, E METODO PER LA FABBRICAZIONE DI DETTO CORPO DI SCAMBIO TERMICO”

DESCRIZIONE

Ambito dell’invenzione

[0001] La presente invenzione si riferisce a un’apparecchiatura per produrre ghiaccio in scaglie, in particolare a un’apparecchiatura per produrre scaglie di forma e dimensione predeterminata.

Tecnica anteriore – Problemi tecnici

[0002] Sono note apparecchiature per produrre ghiaccio comprendenti un corpo di scambio termico avente la forma di una parete cilindrica provvista di una o due facce di scambio termico, e di un circuito, realizzato internamente allo spessore del corpo cilindrico, per ricevere un fluido refrigerante fornito, ad esempio, da una macchina frigorifera. Scorrevoli solidalmente lungo le facce di scambio termico sono previsti mezzi per irrorare acqua e per rimuovere il ghiaccio formato sulla o sulle facce rese fredde dal fluido refrigerante che attraversa il circuito interno, in un processo di produzione continuo. Corpi di scambio termico di questo tipo sono descritti, per esempio, in US 2012/0124836 A1 e nel modello di utilità italiano n.

223785.

[0003] FR 2631431 descrive un’apparecchiatura per produrre ghiaccio in scaglie comprendente un corpo cilindrico refrigerato e mezzi di rimozione a fresa del ghiaccio ivi depositato, in cui il cilindro presenta una rugosità superficiale micrometrica predeterminata, per favorire la formazione di ghiaccio in scaglia anche in caso di impiego di acqua di mare.

[0004] I corpi di scambio termico secondo la tecnica nota hanno lo svantaggio di non consentire sempre un distacco totale dello strato di ghiaccio che si forma sulle facce di scambio termico. Questo fatto riduce la produttività della macchina perché limita la quantità di nuovo ghiaccio che si forma nei cicli successivi di erogazione e distacco.

[0005] Inoltre, i corpi di scambio termico secondo la tecnica nota hanno lo svantaggio di non consentire di predeterminare la forma e la dimensione delle scaglie di ghiaccio. Infatti, il ghiaccio formato sulla o sulle facce del corpo si rompe in modo sostanzialmente casuale, al più dipende da imperfezioni di forma o montaggio locali degli elementi rompighiaccio rispetto al corpo di scambio termico. Per questo motivo, le scaglie di ghiaccio ottenute non sono in grado di disporsi in modo da garantire un buon scambio termico con un materiale da mantenere freddo, tipicamente, un alimento come pesce fresco. Inoltre, l’eventuale formazione di scaglie di dimensione eccessiva può bloccare i mezzi di scarico del ghiaccio dell’apparecchiatura o di un dispositivo di stoccaggio o di utilizzazione. Per questo motivo, le scaglie formate vengono spesso rotte manualmente in modo da ridurne le dimensioni, ottenendo tuttavia comunque pezzi di forma irregolare. Per rimuovere il ghiaccio ottenendo scaglie di piccole dimensioni, cioè dell’ordine di pochi centimetri, è possibile usare mezzi di rimozione a fresa, che sono tuttavia di costruzione più complicata in quanto girevoli attorno la proprio asse, e in quanto la loro rotazione deve essere preferibilmente azionata con una motorizzazione dedicata. In ogni caso, i mezzi rompighiaccio a fresa non consentono il controllo della forma delle scaglie prodotte.

Sintesi dell’invenzione

[0006] È quindi scopo della presente invenzione fornire un’apparecchiatura per produrre ghiaccio in scaglie mediante un processo di erogazione di acqua su una parete refrigerata e di rimozione meccanica del ghiaccio dalla parete, che agevoli la rimozione del ghiaccio in scaglie della parete, evitando la permanenza di residui importanti dopo l’azione degli elementi rompighiaccio.

[0007] È anche scopo dell’invenzione fornire una siffatta apparecchiatura che permetta di predeterminare forma e/o dimensione delle scaglie di ghiaccio ottenute, in particolare, che permetta di ottenere scaglie secondo una pezzatura predeterminata.

[0008] È anche scopo dell’invenzione fornire una siffatta apparecchiatura che permetta di ottenere scaglie di ghiaccio secondo più pezzature predeterminate in forma e dimensione.

[0009] È poi scopo dell’invenzione fornire un corpo di scambio termico per un’apparecchiatura per produrre ghiaccio in scaglie, con un siffatto processo, che permetta di realizzare i vantaggi sopra indicati in detta apparecchiatura.

[0010] È anche scopo dell’invenzione fornire un metodo per realizzare un siffatto corpo di scambio termico.

[0011] Questi ed altri scopi sono raggiunti da un’apparecchiatura per produrre ghiaccio in scaglie<comprendente:>

− un corpo di scambio termico, provvisto di almeno una faccia di scambio termico;

− mezzi di erogazione di acqua configurati per compiere un moto relativo lungo la faccia di scambio termico e disposti per erogare acqua sulla faccia di scambio termico<durante il moto relativo;>

− mezzi di refrigerazione del corpo di scambio termico configurati per portare la faccia di scambio termico a una temperatura di lavoro inferiore alla temperatura di<congelamento dell’acqua;>

− mezzi di rimozione meccanica di ghiaccio configurati per compiere un moto relativo di raschiatura lungo la faccia di scambio termico, e disposti per rimuovere, durante il moto relativo, uno strato di ghiaccio formato per congelamento dell’acqua sulla faccia di scambio termico, in modo da ottenere scaglie di ghiaccio,

in cui la faccia di scambio termico comprende una pluralità di recessi spaziati da zone di contatto e ribassati rispetto a dette zone di contatto, cioè rispetto al profilo esterno della faccia di scambio termico, in modo che il moto relativo di raschiatura causi il distacco dello strato di ghiaccio formatosi sulle zone di contatto.

[0012] In questo modo, si creano irregolarità o differenze locali di spessore, ovvero di altezza dello strato di ghiaccio che forniscono possibili punti di innesco della frattura dello strato di ghiaccio, facilitandone la rimozione dalla faccia di scambio termico.

[0013] Inoltre, in questo modo i mezzi di rimozione meccanica non rimuovono completamente o affatto il ghiaccio formato nei recessi. Poiché i residui di ghiaccio hanno una conducibilità termica inferiore rispetto alla conducibilità del materiale del corpo di scambio termico, che è preferibilmente un metallo, in corrispondenza dei recessi la temperatura della superficie esposta è inferiore rispetto al resto della faccia di scambio termico. Ciò contribuisce a creare una differenza di spessore locale in cui, in corrispondenza dei recessi, lo strato di ghiaccio ha uno spessore ridotto, ovvero un’altezza ridotta rispetto al profilo esterno della faccia. Ciò favorisce la rimozione dello strato di ghiaccio ad opera dei mezzi di rimozione meccanica. Infatti, lo spessore ridotto rende lo strato di ghiaccio localmente più fragile, nei confronti dell’azione dei mezzi di rimozione meccanica, che possono essere lame o pettini mantenuti a contatto strisciante con lo strato di ghiaccio durante il proprio movimento relativo lungo la faccia di scambio termico. La rottura dello strato di ghiaccio avviene quindi più facilmente in corrispondenza dei recessi.

[0014] Vantaggiosamente, i recessi si estendono lungo linee sulla faccia di scambio termico, formandovi delle scanalature. Per i motivi sopra esposti, le scanalature definiscono delle linee preferenziali di frattura dello strato di ghiaccio, che contribuiscono alla formazione di scaglie di forma più regolare rispetto a una faccia di scambio liscia.

[0015] In particolare, le dimensioni della sezione trasversale sono scelte in modo da realizzare, nella superficie della o delle facce di scambio termico esposte ai mezzi di erogazione dell’acqua, una differenza di temperatura tra le zone corrispondenti alla scanalatura e le zone di contatto sufficiente per ottenere un idonea differenza di altezza dello strato di ghiaccio, in relazione ai parametri di lavoro della macchina quali temperatura dl fluido refrigerante , numero di giri, ed alla produttività attesa. Tali dimensioni sono vantaggiosa,mente dimensioni millimetriche.

[0016] Le scanalature possono avere una sezione trasversale di larghezza compresa tra 1 mm e 10 mm, in particolare tra 2 mm e 8 mm, più in particolare tra 3 mm e 7 mm.

[0017] Le scanalature possono avere una profondità, rispetto alla superficie della faccia di scambio termico, cioè rispetto alle zone di contatto, compresa tra 1 mm e 10 mm, in particolare tra 2 mm e 8 mm, più in particolare tra 3 mm e 7 mm.

[0018] Il corpo di scambio termico ha preferibilmente almeno una prima e una seconda faccia che definiscono uno spessore predeterminato del corpo di scambio termico, almeno una delle quali è configurata, nell’apparecchiatura, come faccia di scambio termico. In altre parole, l’apparecchiatura comprende mezzi di erogazione e mezzi di rimozione meccanica configurati per muoversi relativamente lungo una o lungo entrambe le facce, per erogare acqua/rimuovere ghiaccio sulla/dalla faccia di scambio termico. In particolare, entrambe le facce sono configurate come facce di scambio termico. In tal modo, viene aumentata la produttività dell’apparecchiatura.

[0019] In particolare, le facce si estendono lungo porzioni di superfici aventi generatrici parallele.

[0020] In particolare, le facce possono estendersi lungo porzioni di superfici cilindriche aventi una qualsiasi forma trasversale. In una forma realizzativa vantaggiosa, il corpo di scambio termico ha la forma di un cilindro circolare retto, e le facce sono rispettivamente una faccia cilindrica interna e una faccia cilindrica esterna del cilindro circolare retto. In un’altra forma realizzativa vantaggiosa, il corpo di scambio termico ha una forma planare, e le facce si estendono lungo piani paralleli. Infatti, un corpo di scambio termico avente forma cilindrica o planare favorisce l’approccio dei mezzi di erogazione di acqua e di rimozione meccanica di ghiaccio alla superficie di scambio termico.

[0021] I mezzi di erogazione di acqua e i mezzi di rimozione meccanica di ghiaccio possono essere mezzi di tipo noto ad un tecnico del ramo, come indicato nella successiva descrizione.

[0022] Vantaggiosamente, almeno una parte delle scanalature della faccia di scambio termico forma una schiera di scanalature che hanno un medesimo angolo di inclinazione predeterminato rispetto alle generatici della faccia di scambio termico. In altre parole, nel caso di facce di scambio termico cilindriche, le linee lungo cui si estendono le scanalature sono punto per punto tangenti a rette inclinate secondo tale angolo rispetto alla direzione delle generatrici parallele della superficie cilindrica.

[0023] L’angolo di inclinazione tra le linee e le generatrici è preferibilmente un angolo nullo, nel qual caso le scanalature sono disposte lungo le generatrici, oppure è un angolo sostanzialmente retto, nel qual caso le scanalature sono scanalature circonferenziali, oppure le scanalature possono avere una inclinazione generica compresa tra 0 e 90°. Ad esempio, l’angolo di inclinazione è compreso tra 30° e 90°, in particolare tra 60° e 90°, ancor più in particolare l’angolo di inclinazione è prossimo a 75°.

[0024] In alternativa, le scanalature della schiera di scanalature possono estendersi lungo porzioni di eliche, ad esempio di eliche a passo costante, su una faccia di un corpo di scambio termico a forma di cilindro circolare retto.

[0025] In particolare, almeno una parte delle scanalature della faccia sono disposte a un passo predeterminato l’una dall’altra, compreso, in particolare, tra 10 mm e 80 mm, più in particolare tra 20 mm e 60 mm, ancor più in particolare tra 25 mm e 50 mm. Il passo può tuttavia essere non uniforme o irregolare, cioè può variare tra una coppia e l’altra di scanalature contigue della medesima schiera di scanalature.

[0026] Le scanalature possono tuttavia avere anche una distribuzione diversa da quella sopra indicata, ad esempio una distribuzione casuale sulla superficie di scambio termico, in particolare allo scopo di facilitare la rimozione dello strato di ghiaccio.

[0027] Preferibilmente, la schiera di scanalature è una prima schiera di scanalature, l’angolo di inclinazione è un primo angolo di inclinazione, e la faccia di scambio termico comprende una seconda schiera di scanalature avente un secondo angolo di inclinazione, rispetto alle generatici della faccia di scambio termico, distinto dal primo angolo di inclinazione, in modo da formare, sulla faccia di scambio termico, una pluralità di zone di contatto poligonali, tipicamente quadrangolari, più in particolare romboidali, ancor più in particolare quadrate, definite ciascuna da almeno due scanalature contigue della prima schiera e da due scanalature contigue della seconda schiera. In tal modo, si possono ottenere scaglie di ghiaccio aventi forma e dimensioni predeterminate, sostanzialmente uguali alla forma e alle dimensioni delle zone di contatto poligonali definite dalle schiere di scanalature sulla faccia di scambio termico. Ad esempio, la prima e la seconda schiera hanno angoli di inclinazione opposti.

[0028] Vantaggiosamente, la prima e la seconda schiera di scanalature si estendono in una prima regione rigata della faccia di scambio termico, e il corpo di scambio termico comprende un’ulteriore regione rigata della faccia di scambio termico su cui sono formate almeno due ulteriori schiere di scanalature, in cui le almeno due schiere e le almeno due ulteriori schiere di scanalature hanno rispettivi passi e/o angoli di inclinazione distinti, in modo da formare sulla faccia due pluralità di zone di contatto quadrangolari aventi dimensioni e/o forme diverse.

[0029] In alternativa, o in aggiunta, il corpo di scambio termico comprende un’ulteriore regione rigata sulla seconda faccia di scambio termico, opposta alla prima faccia di scambio termico, l’ulteriore regione rigata comprendendo almeno due ulteriori schiere di scanalature.

[0030] In tal modo, si possono ottenere scaglie aventi almeno due diverse dimensioni e/o forme, sostanzialmente uguali alle dimensioni e alle forme delle rispettive zone di contatto poligonali definite dalle rispettive schiere di scanalature formate sulla medesima faccia di scambio termico o sulle due facce di scambio termico.

[0031] In una forma realizzativa, il corpo di scambio termico è realizzato in un materiale base, e le scanalature hanno un riempimento permanente di un materiale di riempimento avente conducibilità termica inferiore alla conducibilità termica del materiale base. In questo modo si può controllare più accuratamente la differenza di temperatura, in uso, tra la superficie esposta del corpo di scambio termico in corrispondenza delle scanalature e la superficie esposta in corrispondenza delle zone di contatto, cioè del resto della faccia esposta del corpo di scambio termico, fuori dalle scanalature. Per questo motivo, è possibile controllare più accuratamente la differenza tra lo spessore del ghiaccio formato in corrispondenza delle scanalature, o più in generale dei recessi, e lo spessore del ghiaccio formato sul resto della faccia di scambio termico. Ciò permette di ottenere linee preferenziali di frattura più definite e, nel caso di più schiere di scanalature, una maggiore percentuale di scaglie di ghiaccio di forma sostanzialmente uguale alla forma delle zone di contatto poligonali.

[0032] Ad esempio, il materiale di riempimento può essere un materiale polimerico, in particolare una resina siliconica o poliestere, o PTFE. In una forma realizzativa, il materiale d riempimento può essere una gomma, ad esempio allo stato non vulcanizzato, vulcanizzabile dopo l’inserimento nella scanalatura. In una forma realizzativa, il materiale di riempimento può essere un materiale idoneo per usi alimentari.

[0033] Il materiale di riempimento può essere un materiale applicabile per inserimento entro la scanalatura, ad esempio nella forma di listello o di pasta, o un materiale applicabile mediante colatura.

[0034] In una forma realizzativa, le scanalature hanno una sezione trasversale comprendente una porzione in sottosquadro. La porzione in sottosquadro è utile per trattenere il ghiaccio del ciclo di formazione precedente, o per rendere stabile il materiale di riempimento all’interno delle scanalature.

[0035] I mezzi di refrigerazione del corpo cilindrico possono essere mezzi di tipo noto ad un tecnico del ramo. Preferibilmente, i mezzi di refrigerazione comprendono una sorgente di un fluido refrigerante dell’apparecchiatura e almeno una via di passaggio del corpo di scambio termico, realizzata internamente allo spessore del corpo di scambio termico e configurata per ricevere il fluido refrigerante dalla sorgente in modo che questo riceva calore dal corpo refrigerante causandone un raffreddamento. In particolare, la sorgente del fluido refrigerante comprende una macchina frigorifera a fluido di tipo noto, e la via di passaggio è configurata per far evaporare il fluido refrigerante, cioè per funzionare da evaporatore della macchina frigorifera.

[0036] In una forma realizzativa, l’apparecchiatura comprende mezzi per raccogliere le scaglie di ghiaccio configurati per raccogliere le scaglie di ghiaccio formato su una faccia di scambio termico separatamente dalle scaglie di ghiaccio formato su un’altra faccia di scambio termico del corpo di scambio termico. Ciò è vantaggioso, in particolare, se sulle due facce sono formate zone di contatto poligonali aventi rispettive forme e/o dimensioni, e quindi dalle due facce si distaccano scaglie di ghiaccio di rispettive forma e/o dimensione, e se si desidera raccogliere separatamente i due tipi di scaglie.

[0037] Rientra nell’ambito della presente invenzione anche un corpo di scambio termico, provvisto di almeno una faccia di scambio termico, per un’apparecchiatura per produrre ghiaccio in scaglie, l’apparecchiatura comprendendo:

− mezzi di erogazione di acqua configurati per compiere un moto relativo lungo la faccia di scambio termico e disposti per erogare acqua sulla faccia di scambio termico durante il moto relativo;

− mezzi di refrigerazione del corpo di scambio termico configurati per portare la faccia di scambio termico a una temperatura di lavoro inferiore alla temperatura di congelamento dell’acqua;

− mezzi di rimozione meccanica di ghiaccio configurati per compiere un moto relativo lungo la faccia di scambio termico e disposti per rimuovere, durante il moto relativo, ghiaccio formato per congelamento dell’acqua sulla faccia di scambio termico alla temperatura di lavoro, in modo da ottenere scaglie di ghiaccio,

in cui il corpo di scambio termico ha almeno una delle caratteristiche sopra indicate, e realizza quindi i vantaggi corrispondentemente descritti.

[0038] Gli scopi sopra indicati sono altresì raggiunti da un metodo per formare un corpo di scambio termico, provvisto di almeno una faccia di scambio termico, per un’apparecchiatura per produrre ghiaccio in scaglie comprendente le fasi di:

− predisposizione di una parete avente due facce che si estendono lungo superfici aventi generatrici parallele, tra un prima e una seconda sezione di estremità, in cui le facce definiscono uno spessore della parete;

− formazione di una pluralità di recessi su almeno una porzione di una delle due facce.

[0039] Ad esempio, la parete può essere una parete piana o una parete cilindrica. In particolare, la parete cilindrica può essere ottenuta mediante calandratura e poi saldatura longitudinale dei lembi di estremità di una lamiera. In alternativa, la parete cilindrica può essere ottenuta da un semilavorato tubolare, ad esempio da un tubo trafilato, ottenuto per fusione, per centrifugazione o elettrosaldato.

[0040] In particolare, i recessi possono estendersi lungo linee di tale porzione di faccia, formando delle scanalature.

[0041] La fase di formazione dei recessi può essere realizzata mediante tecniche convenzionali per asportazione di materiale, impiegando ad esempio un tornio una fresatrice per ottenere le scanalature, o mediante elettroerosione o attacco chimico.

Breve descrizione dei disegni

[0042] L’invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione di sue forme realizzative preferite, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai

disegni annessi, in cui:

- le figure 1 e 2 sono viste prospettiche schematiche di

apparecchiature per produrre ghiaccio in scaglie,

comprendenti corpi di scambio termico secondo due forme

realizzative dell’invenzione;

- la figura 3 è una vista frontale parziale di una faccia

di scambio termico dei corpi di scambio termico di figura

1, secondo una forma realizzativa;

- le figure 4 è una vista frontale di un recesso della

pluralità di recessi realizzati sulla faccia di figura 3; - la figura 5 è una vista in sezione del recesso di

figura 4;

- la figura 6 mostra il recesso delle figure 4-5 dopo la

formazione di uno strato di ghiaccio sulla faccia di

scambio termico;

- la figura 7 mostra il recesso delle figure 4-5 dopo la

rimozione meccanica dello strato di ghiaccio dalla faccia

di scambio termico;

- le figure 8-11 sono viste frontali parziali della

faccia di scambio termico, secondo altre forme realizzative

in cui i recessi sono delle scanalature;

- la figura 12 è una vista in sezione di due scanalature

contigue di figura 8-11 dopo la formazione di uno strato di

ghiaccio sulla faccia di scambio termico;

- le figure 13-17 sono viste frontali parziali della

faccia di scambio termico, secondo altre forme realizzative

in cui sono previste due schiere di scanalature che formano

zone di contatto quadrangolari sulla faccia di scambio

termico;

- la figura 18 è una vista frontale parziale della faccia

di scambio termico, secondo un’ulteriore forma realizzativa

in cui sono previste tre schiere di scanalature che formano zone di contatto triangolari sulla faccia di scambio termico;

- la figura 19 è una vista schematica di una regione rigata della faccia di scambio termico su cui sono formate zone di contatto quadrangolari durante una fase di rimozione dello strato di ghiaccio e di formazione di scaglie di forma congruente con quella delle zone di contatto quadrangolari;

- la figura 20 è una vista prospettica schematica di un corpo di scambio termico in cui una faccia comprende due regioni rigate come in figura 19, su cui sono formate zone di contatto quadrangolari aventi rispettive dimensioni;

- le figure 21 e 22 sono viste frontali parziali della faccia di scambio termico del corpo di figura 20, in corrispondenza di rispettive regioni rigate;

- le figure 23 e 24 sono viste in sezione trasversale di cavità in cui è predisposto un materiale termicamente meno conduttivo del materiale del corpo di scambio termico.

Descrizione di forme realizzative preferite

[0043] Con riferimento alle figure 1 e 2, vengono descritte apparecchiature 90,90’ per produrre ghiaccio in scaglie 1 a partire da acqua, secondo due forme realizzative. Le apparecchiature 90,90’ comprendono rispettivi corpi di scambio termico 10,30, definiti ciascuno da una coppia di facce, nell’ordine, 11,12 e 31,32, almeno una delle quali può essere utilizzata come faccia di scambio termico. Nelle due forme realizzative, le facce 11,12 e 31,32 si estendono lungo porzioni di superfici aventi generatrici 22’,22” parallele. Tali porzioni di superfici sono definite da due sezioni di estremità 13’,13”, ad una distanza H che forma l’altezza del corpo di scambio termico 10,30. Preferibilmente, le due facce definiscono uno spessore S uniforme del corpo di scambio termico 10,30.

[0044] Nella forma realizzativa di figura 1, il corpo di scambio termico 10 ha la forma di un cilindro circolare retto, avente una faccia interna 11 e una faccia esterna 12 e un asse longitudinale 9. Ad esempio, il diametro D può essere compreso tra 100 mm e 1000 mm, in particolare tra 150 mm e 500 mm. L’altezza H del corpo cilindrico può essere compresa tra 80 mm e 600 mm, in particolare tra 150 mm e 400 mm, e lo spessore S può essere compreso tra 20 mm e 40 mm. Nella forma realizzativa di figura 2, il corpo di scambio termico 30 ha una forma planare e le facce 31,32 si estendono lungo piani paralleli. La larghezza L del corpo di scambio termico può essere compresa tra 100 mm e 1000 mm, in particolare tra 150 mm e 500 mm. In forme realizzative non rappresentate, il corpo di scambio termico può avere una forma diversa dalle forme mostrate nelle figure 1 e 2, in particolare le facce del corpo possono estendersi lungo una diversa superficie cilindrica, di qualsivoglia sezione trasversale. Vantaggiosamente, l’altezza H è maggiore di almeno 5 volte lo spessore S, in particolare l’altezza H è maggiore di almeno 7 volte lo spessore S, più in particolare l’altezza è maggiore di almeno 10 volte lo spessore S.

[0045] Al corpo di scambio termico 10,30 sono associati mezzi di refrigerazione, non rappresentati, configurati per portare la o le facce di scambio termico 11,12 a una temperatura di lavoro sensibilmente inferiore alla temperatura di congelamento dell’acqua 2, scelta in modo da ottenere una velocità di congelamento accettabile dell’acqua, e quindi ottenere la formazione di uno strato di ghiaccio 4 di spessore predeterminato sulla o sulle facce di scambio termico 10,30. Ad esempio, la temperatura di lavoro può essere scelta tra -10°C e -100°C, in particolare tra -20°C e -40°C. I mezzi di refrigerazione possono comprendere una comune macchina frigorifera operante con un fluido refrigerante che un tecnico del ramo è in grado di scegliere agevolmente, in dipendenza della temperatura di lavoro prescelta.

[0046] Le apparecchiature 90,90’ comprendono inoltre mezzi 91 per erogare acqua 2 su almeno una delle facce 11 e 12, e mezzi 93 per rimuovere lo strato di ghiaccio 4 dalla faccia 11 e/o 12. I mezzi 91,93 sono configurati per compiere un moto relativo lungo la faccia di scambio termico 11,12,31,32, come indicato dalle frecce 33,34, in modo tale che ciascuna generatrice 22’,22” ovvero ciascuna porzione longitudinale della faccia di scambio termico 11,12,31,32 venga trattata dai mezzi 93 di rimozione del ghiaccio immediatamente prima di essere trattata dai mezzi 91 di erogazione di acqua. In particolare, nell’apparecchiatura 90 di figura 1 i mezzi 91 e 93 sono configurati per compiere solidalmente o comunque in modo sincrono un moto di rivoluzione 33 attorno all’asse 9 del corpo cilindrico 10, per cui l’acqua 2 erogata dai mezzi 91 di erogazione sulla faccia 11,12 viene trasformata in uno strato di ghiaccio 4 durante il periodo di tempo che i mezzi 91,93 impiegano per compiere una rivoluzione sostanzialmente completa, e ritornare sulla medesima generatrice. In particolare, nell’apparecchiatura 90’ di figura 2 i mezzi 91 e 93 sono configurati per compiere solidalmente o in modo sincrono un moto alternativo 34 lungo le facce 31,32, per cui l’acqua 2 erogata dai mezzi 91 di erogazione sulla faccia 11,12 viene trasformata in uno strato di ghiaccio 4 durante il periodo di tempo che i mezzi 91,93 impiegano per tornare indietro sulla stessa generatrice medesima generatrice. I mezzi di erogazione 91 possono essere disposti da entrambe le parti opposte dei mezzi di rimozione 93, per formare e rimuovere ghiaccio durante le fasi del moto alternativo 34 di verso opposto.

[0047] I mezzi di erogazione 91 di acqua possono essere ad esempio mezzi di erogazione di acqua in pressione, provvisti o meno di spruzzatori a pioggia o nebulizzatori, o mezzi di irrorazione per caduta. I mezzi di rimozione meccanica 93 dello strato di ghiaccio 4 possono essere configurati per esercitare azioni di taglio e/o di compressione sullo strato di ghiaccio 4. Preferibilmente, i mezzi di rimozione meccanica 93 sono mezzi a pettine, o mezzi a lama, come mostrato nelle figure 1 e 2, ma possono essere anche mezzi comprendenti una fresa a rotazione motorizzata o azionata per trascinamento, mezzi a dischi rotanti ed altri mezzi di rimozione di tipo noto.

[0048] Secondo l’invenzione, su almeno una porzione della faccia di scambio termico 11,12,31,32, indicata come regione rigata, è realizzata una pluralità di recessi 16,17’,17”. Le figure 3, 8-11, 13-18 mostrano in vista frontale un dettaglio A (figure 1 e 2) della regione rigata, secondo diverse forme e disposizioni dei recessi 16,17’,17”.

[0049] In particolare, come mostra la figura 3 e, più in dettaglio, la figura 4, i recessi 16 possono avere la forma di punzonature 16 preferibilmente disposte secondo una maglia regolare, ad esempio quadrata. Con riferimento alla figura 5, i recessi 16 definiscono rispettive porzioni ribassate 19 della faccia di scambio termico 11,31 cioè porzioni 19 che si trovano al di sotto del profilo esterno della faccia di scambio termico 11,31. Come mostrato in figura 6, dopo aver subito il passaggio dei mezzi di rimozione meccanica 93, nei recessi 16 rimane un residuo 4’ di ghiaccio. Tale condizione è mostrata in figura 6. Il ghiaccio ha una conducibilità termica inferiore rispetto al materiale in cui può essere realizzato il corpo di scambio termico 10,30. Per questo motivo, la temperatura che la superficie esposta agli erogatori 91 presenta in corrispondenza dei recessi 16 è minore della temperatura nelle zone circostanti il recesso. Pertanto, come mostra la figura 7, in corrispondenza del recesso 16 si forma uno spessore ossia un’altezza T di ghiaccio localmente inferiore rispetto al profilo esterno della faccia 11,31. Ciò si verifica quale che sia la forma del recesso, che può essere un recesso 17 avente una forma scelta tra quelle delle figure 8-11 e 13-18. I recessi 16 sono quindi punti di frattura preferenziali dello strato di ghiaccio 4, che favoriscono il distacco dello strato di ghiaccio 4 al passaggio dei mezzi di rimozione meccanica 93.

[0050] Con riferimento alle figure 8-11, i recessi delle facce 11,31, o anche 12,32 (figure 1 e 2) possono essere delle scanalature 17’, cioè possono estendersi lungo linee della regione rigata delle facce 11,12,31,32. Le scanalature 17’ definiscono linee di frattura preferenziali dello strato di ghiaccio 4. Come mostra la figura 12, le scanalature 17’ possono avere una sezione trasversale curvilinea, ad esempio semicircolare, ma possono avere anche una forma quadrangolare. Indipendentemente dalla forma della sezione trasversale, le scanalature possono avere una profondità F dal profilo esterno della faccia di scambio termico 11, compresa tra 1 mm e 10 mm, in particolare tra 2 mm e 8 mm, più in particolare tra 3 mm e 7 mm e/o una larghezza E, compresa tra 1 mm e 10 mm, in particolare tra 2 mm e 8 mm, più in particolare tra 3 mm e 7 mm. Le scanalature 17’ possono essere realizzate mediante convenzionali tecniche per asportazione di materiale, ad esempio impiegando una fresatrice o un tornio, o mediante tecniche di elettroerosione o di attacco chimico.

[0051] Nelle figure 8-11, le scanalature 17’ della faccia 11,12,31,32 formano una schiera, cioè hanno un medesimo angolo di inclinazione α’ con la direzione delle generatici parallele 22’,22” della faccia, e sono distanziate di un passo costante P. Ad esempio, il passo P può essere compreso tra 10 mm e 80 mm, più in particolare tra 20 mm e 60 mm, ancor più in particolare tra 25 mm e 50 mm. Nella forma realizzativa di figura 8, l’angolo di inclinazione α’ è nullo, cioè le scanalature 17’ sono parallele alle generatrici 22’, mentre nella forma realizzativa di figura 9 l’angolo di inclinazione α’ è sostanzialmente retto, per cui nel caso del corpo di scambio termico cilindrico 10 le scanalature 17’ sono circonferenziali. Nelle figure 10 e 11 l’angolo di inclinazione è compreso tra 0 e 90°, in particolare tra 15° e 75°, più in particolare tra 30° (figura 10) e 60°. Ad esempio, l’angolo di inclinazione α’ è prossimo a 45° (figura 11).

[0052] Tuttavia, in forme realizzative non rappresentate, vi possono essere scanalature disposte ad una distanza reciproca non costante o orientate in modo diverso l’una dall’altra sulla faccia 11,12,31,32. In un’altra forma realizzativa, le scanalature 17’ possono estendersi lungo porzioni di eliche, ad esempio di eliche a passo costante sul cilindro circolare retto 10.

[0053] Con riferimento di nuovo alla figura 12, viene mostrato l’andamento dell’altezza T dello strato di ghiaccio 4 formato sulla parete 11,31 e/o 12,32 lungo una linea Y-Y’ (figure 8-11) che interseca due scanalature 17’. Anche in questo caso, per le ragioni esposte descrivendo le figure 5-7, si formano parti 18 dello strato 4 che hanno altezza T inferiore rispetto al profilo esterno della parete 11, in corrispondenza delle scanalature 17’, in altre parole sullo strato 4 di ghiaccio si formano degli avvallamenti 18 che sono preferenziali linee di rottura sotto l’azione dei mezzi di rimozione 93.

[0054] Le parti 18 dello strato di ghiaccio 4 aventi altezza ridotta possono avere lati compresi tra 10 mm e 80 mm, più in particolare tra 20 mm e 60 mm, ancor più in particolare tra 25 mm e 50 mm, in cui tali misure possono essere ridotte di una parte della larghezza della scanalatura corrispondente.

[0055] Con riferimento alle figure 13-18, possono essere previste più schiere di scanalature parallele, in particolare formate da scanalature distanziate di rispettivi passi P’,P” uniformi. Ad esempio (figure 13-17) sono previste due schiere formate rispettivamente da scanalature 17’ e 17” che formano rispettivi angoli di inclinazione α’ e α” con la direzione delle generatici parallele 22’,22” delle facce 11 e/o 12, o 31 e/o 32 (figure 1 e 2). Le scanalature 17’,17” delle due schiere formano due a due delle zone di contatto poligonali 21’. In altre parole, le zone di contatto 21’ sono definite ciascuna da almeno due scanalature 17’ contigue della prima schiera e da due scanalature 17” contigue della seconda schiera Per quanto detto in precedenza, lo strato di ghiaccio 4 (figura 12) si forma con uno spessore minimo in corrispondenza delle scanalature 17’,17”, per cui viene frantumato dai mezzi di rimozione 93 formando scaglie che hanno sostanzialmente la forma delle zone di contatto poligonali 21’. Come mostrato nelle figure 15-17, gli angoli di inclinazione α’ e α” sono preferibilmente opposti tra di loro, in altre parole le scanalature 17’ e 17” sono orientate simmetricamente rispetto alle generatici parallele 22’,22” delle facce 11 e 12 o 31 e 32. Le zone di contatto poligonali sono allora zone di contatto quadrangolari o addirittura sostanzialmente quadrate, ad esempio se se α’ e α” sono uguali a ±45° (figura 15). Nella forma realizzativa mostrata in figura 17, che costituisce una forma realizzativa preferita dell’invenzione, le zone di contatto 21’ sostanzialmente quadrate possono ottenersi anche con schiere di scanalature 17’,17” rispettivamente parallele e perpendicolari alle generatrici della faccia di scambio termico 11,31 o 12,32.

[0056] In figura 18, invece, la faccia 11,31, o 12,32 (figure 1 e 2) comprende tre schiere di scanalature 17’,17”,17”’ aventi tre diversi angoli di inclinazione rispetto alla generatrice 22’ o 22” della faccia. Anche in questo caso, le scanalature 17’,17”,17”’ che definiscono una pluralità di zone di contatto triangolari 21’ della faccia di scambio termico.

[0057] Le zone di contatto poligonali 21’ definite dalle scanalature 17’,17” permettono di controllare la pezzatura, cioè la forma e le dimensioni, delle scaglie 1 di ghiaccio (figure 1 e 2). Infatti, con riferimento alla figura 19, i mezzi di rimozione 93, muovendosi come indica la freccia 35 relativamente e a contatto con la regione rigata 15’ di una faccia di scambio termico, frantumano lo strato di ghiaccio 4 in scaglie 1 aventi forma e dimensioni sostanzialmente uguali a quelle delle zone di contatto poligonali 21’.

[0058] Con riferimento alle figure 20-22, la faccia di scambio termico 11 e/o 12 di un corpo di scambio termico a forma di cilindro circolare retto 20 comprende due regioni rigate 15’,15” su ciascuna delle quali sono formate due schiere di scanalature, di un tipo scelto, per esempio, tra i tipi mostrati nelle figure 8-18. In particolare, la regione 15’ comprende due schiere di scanalature distanziate del medesimo passo Q’ ed aventi angoli di inclinazione α’ e α”, e la regione 15” comprende due schiere di scanalature 22’ e/o 22” distanziate del medesimo passo Q”, diverso dal passo P’, ed aventi angoli di inclinazione β’ e β” rispettivamente uguali a α’ e α”, per cui le zone di contatto poligonali 21’,21” rispettivamente delle regioni rigate 15’,15” hanno forme simili e dimensioni diverse. Ciò permette di ottenere scaglie di forme simili e dimensioni diverse. In forme realizzative non rappresentate, gli angoli di inclinazione β’ e β” possono differire dagli angoli di inclinazione α’ e α”, per cui è possibile ottenere scaglie di forma diversa. La figura 20 si riferisce a un corpo di scambio termico cilindrico 20, tuttavia quanto sopra può essere ovviamente ripetuto per le facce di scambio termico 31,32 di un corpo di scambio termico di forma planare come il corpo 30 di figura 2, o di un corpo di scambio termico di forma differente rispetto ai corpi 20 e 30.

[0059] In alternativa, o in aggiunta, sempre con riferimento alle figure 20-23, il corpo di scambio termico 10 può comprendere regioni rigate 15’ e 15” (indicate tra parentesi in figura 20) comprendenti schiere di scanalature diverse per direzione e/o passo delle scanalature, realizzate su facce di scambio termico 11,12 opposte, in modo da ottenere il medesimo effetto sulla forma e sulla pezzatura delle scaglie ottenute. In un’ulteriore alternativa, una sola delle facce di scambio termico 11 o 12 è provvista di almeno due schiere di scanalature, mentre la rimanente è liscia oppure ha recessi o scanalature come nelle figure 3-11, in modo da ottenere scaglie regolari da un faccia, e scaglie irregolari o addirittura ghiaccio irregolarmente sbriciolato dall’altra faccia, in particolare dalla faccia interna 12.

[0060] Realizzando regioni rigate differenti sulla faccia esterna 11 e sulla faccia esterna 12, o su una sola delle due facce 11,12, si rende più facile raccogliere separatamente scaglie aventi due forme e/o pezzature diverse. Ciò è possibile disponendo mezzi di raccolta 95’,95” separati per le scaglie 1 provenienti dalla faccia esterna 11 e dalla faccia interna 12, secondo quanto mostrato ad esempio in figura 1.

[0061] Con riferimento alla figura 23, le scanalature 17’,17” possono essere provviste di un riempimento permanente 23 formato da un materiale di riempimento che ha conducibilità termica inferiore a quella del materiale base da cui è formato il corpo di scambio termico 10. Anche in questo modo, è possibile ottenere uno strato di ghiaccio 4 sulla faccia di scambio termico 11 il cui spessore T ha l’andamento qualitativo di figura 12, tuttavia scegliendo opportunamente la conducibilità termica del materiale di riempimento 23 è possibile determinare la differenza di spessore dello strato 4 tra le zone in corrispondenza delle scanalature 17’,17” e le zone distanti dalle scanalature 17’,17”, predeterminando in modo più accurato la frattura dello strato 4 e quindi rendendo più stretta la distribuzione delle dimensioni delle scaglie ottenute. In particolare, il materiale di riempimento può essere un materiale polimerico, come una resina siliconica o poliestere, o a base di PTFE. In alternativa, il materiale d riempimento può essere una gomma, ad esempio allo stato non vulcanizzato, vulcanizzabile dopo l’inserimento nella scanalatura 17’,17”.

[0062] Come mostra la figura 24, le scanalature 17’,17” possono avere una sezione trasversale che ha una porzione in sottosquadro 24, in particolare, per bloccare il materiale di riempimento 23 nelle scanalature 17’,17”.

[0063] La descrizione di cui sopra di forme realizzative dell’invenzione è in grado di mostrare l’invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. S’intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e, per questo, non limitativo.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un’apparecchiatura (90,90’) per produrre ghiaccio in scaglie (1) comprendente: − un corpo di scambio termico (10,20,30), provvisto di almeno una faccia di scambio termico (11,12,31,32); − mezzi di erogazione (91) di acqua configurati per compiere un moto relativo lungo detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) e disposti per erogare acqua (2) su detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) durante detto moto relativo; − mezzi di refrigerazione (92) di detto corpo di scambio termico (10,20,30) configurati per portare detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) a una temperatura di lavoro inferiore alla temperatura di congelamento di detta acqua (2); − mezzi di rimozione meccanica (93) di ghiaccio configurati per compiere un moto relativo di raschiatura (33,34) lungo detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) e disposti per rimuovere, durante detto moto relativo, uno strato di ghiaccio (4) formato per congelamento di detta acqua (2) su detta faccia di scambio termico (11,12,31,32), in modo da ottenere scaglie (1) di ghiaccio, caratterizzato dal fatto che detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) comprende una pluralità di recessi (16,17’,17”) spaziati da zone di contatto (14,21’,21”), e ribassati rispetto a dette zone di contatto (14,21’,21”), in modo che detto moto relativo di raschiatura (33,34) causi un distacco di detto strato di ghiaccio (4) formatosi su dette zone di contatto (14,21’,21”).
2. 2. L’apparecchiatura (90,90’) secondo la rivendicazione 1, in cui detti recessi si estendono lungo linee su detta faccia di scambio termico (11,12,31,32), formando scanalature (17’,17”) su detta faccia di scambio termico (11,12,31,32), in particolare, dette scanalature (17’,17”) hanno una sezione trasversale di larghezza (E) compresa tra 1 mm e 10 mm, più in particolare tra 2 mm e 8 mm, ancor più in particolare tra 3 mm e 7 mm; in particolare, dette scanalature (17’,17”) hanno una profondità (F), rispetto a dette zone di contatto (14,21’,21”) di detta faccia di scambio termico, compresa tra 1 mm e 10 mm, più in particolare tra 2 mm e 8 mm, ancor più in particolare tra 3 mm e 7 mm.
3. 3. L’apparecchiatura (90,90’) secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo di scambio termico (10,20,30) comprende una prima e una seconda faccia (11,12,31,32) che si estendono lungo porzioni di superfici aventi generatrici (22’,22”) parallele, in cui detta prima e detta seconda faccia (11,12,31,32) definiscono insieme uno spessore (S) di detto corpo di scambio termico (10,20,30), in cui almeno una di detta prima faccia (11,31) e seconda faccia (12,32) è configurata come faccia di scambio termico (11,12,31,32), in particolare detto corpo di scambio termico (10,20,30) ha una forma scelta tra: − un cilindro circolare retto (10,20), comprendente una faccia cilindrica interna (11) e una faccia cilindrica esterna (12); − una forma planare (30), in cui detta prima faccia (31) e detta seconda faccia (32) si estendono lungo piani paralleli.
4. 4. L’apparecchiatura (90,90’) secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui almeno una parte di dette scanalature (17’,17”) di detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) forma una schiera di scanalature (17’,17”) che hanno un medesimo angolo di inclinazione (α’) predeterminato rispetto a dette generatici (22’,22”) di detta faccia di scambio termico (11,12,31,32), in particolare dette scanalature (17’,17”) si estendono lungo rispettive dette generatrici (22’,22”) di detta faccia di scambio termico (11,12,31,32),, in particolare, almeno una parte di dette scanalature (17’,17”) di detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) sono disposte a un predeterminato passo (P,P’,P”) l’una dall’altra.
5. 5. L’apparecchiatura (90,90’) secondo la rivendicazione 4, in cui detta schiera di scanalature è una prima schiera di scanalature, detto angolo di inclinazione (α’) è un primo angolo di inclinazione (α’), e detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) comprende una seconda schiera di scanalature avente un predeterminato secondo angolo di inclinazione (α”) rispetto a dette generatici (22’,22”) di detta faccia (11,12,31,32), detto secondo angolo di inclinazione (α”) essendo distinto, in particolare opposto rispetto a detto primo angolo di inclinazione (α’), in modo da formare su detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) una pluralità di zone di contatto poligonali (21’,21”), in particolare quadrangolari, in particolare romboidali, definite ciascuna da almeno due scanalature (17’) contigue di detta prima schiera e da due scanalature (17”) contigue di detta seconda schiera.
6. 6. L’apparecchiatura (90,90’) secondo la rivendicazione 5, in cui detta prima e detta seconda schiera di scanalature si estendono in una regione rigata (15’) di detta faccia di scambio termico (11), e detto corpo di scambio termico (20) comprende un’ulteriore regione rigata (15”) su detta prima faccia (11) e/o su detta seconda faccia (12), in cui su detta ulteriore regione rigata (15”) sono formate almeno due ulteriori schiere di scanalature, in cui dette almeno due schiere e dette almeno due ulteriori schiere di scanalature hanno rispettivi passi (Q’,Q”) e/o rispettivi angoli di inclinazione (β’,β”) distinti l’una rispetto all’altra, in modo da formare, su detta prima faccia (11,31) e/o su detta seconda faccia (12,32), due pluralità di zone di contatto poligonali (21’,21”) aventi dimensioni e/o forme diverse.
7. 7. L’apparecchiatura (90,90’) secondo la rivendicazione 2, in cui detto corpo di scambio termico (10,20,30) è realizzato in un materiale base, e dette scanalature (17’,17”) hanno un riempimento permanente (23) di un materiale di riempimento avente conducibilità termica inferiore alla conducibilità termica di detto materiale base, in particolare detto materiale di riempimento è scelto tra una resina siliconica, una resina poliestere, una resina a base di PTFE, una materiale elastomerico.
8. 8. L’apparecchiatura (90,90’) secondo la rivendicazione 2, in cui dette scanalature (17’,17”) hanno una sezione trasversale comprendente una porzione in sottosquadro (24).
9. 9. L’apparecchiatura (90,90’) secondo la rivendicazione 1, comprendente mezzi (95’,95”) per raccogliere dette scaglie di ghiaccio configurati per raccogliere dette scaglie (1) di ghiaccio (4) formato su una faccia di scambio termico (11,31) separatamente da scaglie (1) di ghiaccio formato su un’altra faccia di scambio termico (12,32) di detto corpo di scambio termico (10,20,30).
10. 10. Un corpo di scambio termico (10,20,30) per un’apparecchiatura (90,90’) per produrre ghiaccio in scaglie (1), detto corpo di scambio termico essendo provvisto di almeno una faccia di scambio termico (11,12,31,32), detta apparecchiatura comprendendo: − mezzi di erogazione (91) di acqua configurati per compiere un moto relativo lungo detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) e disposti per erogare acqua (2) su detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) durante detto moto relativo; − mezzi di refrigerazione (92) di detto corpo di scambio termico (10,20,30) configurati per portare detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) a una temperatura di lavoro inferiore alla temperatura di congelamento di detta acqua (2); − mezzi di rimozione meccanica (93) di ghiaccio configurati per compiere un moto relativo (33,34) di raschiatura su detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) e disposti per rimuovere, durante detto moto relativo, uno strato di ghiaccio (4) formato per congelamento di detta acqua (2) su detta faccia di scambio termico (11,12,31,32), in modo da ottenere scaglie (1) di ghiaccio, caratterizzato dal fatto che detta faccia di scambio termico (11,12,31,32) comprende una pluralità di recessi (16,17’,17”) spaziati da zone di contatto (14,21’,21”), rispetto a detta zona di contatto (14,21’,21”), in modo che detto moto relativo (33,34) di raschiatura causi il distacco di detto strato ghiaccio (4) formatosi su dette zone di contatto (14,21’,21”).