BR102014022443B1 - Dispositivo de redução de tamanho e método para redução de tamanho de partículas sólidas - Google Patents

Abstract

dispositivo de redução de tamanho e método para redução de tamanho de partículas sólidas. a invenção refere-se a um dispositivo de redução de tamanho para partículas sólidas, que são transportadas como uma suspensão em um fluxo de líquido através do dispositivo. o dispositivo compreende um alojamento que é pelo menos parcialmente aberto em lados opostos para fins de introdução e descarga de suspensão em uma direção de fluxo. pelo menos dois dispositivos de rotação contrária são dispostos no alojamento, em que cada dispositivo compreende uma pluralidade de elementos de corte, que são, cada um, dispostos em um eixo rotativo comum com um eixo geométrico longitudinal. a direção de fluxo da suspensão está em ângulos retos com relação aos eixos longitudinais dos eixos do dispositivo. dois trilhos guia mutuamente opostos com, em cada caso, um eixo geométrico longitudinal paralelo aos eixos geométricos longitudinais dos eixos do dispositivo de redução de tamanho são designados para o dispositivo de redução de tamanho.. a invenção também se refere a um método para redução de tamanho de partículas sólidas, onde um segundo processo de redução de tamanho de partículas sólidas menores ocorre durante o fluxo através do trilho guia.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de redução de tamanho e a um método para redução de tamanho de partículas sólidas.

TÉCNICA ANTERIOR

[002] A invenção refere-se a um dispositivo de redução de tamanho, que é utilizado em particular para redução (preliminar) de tamanho de materiais a serem bombeados, por exemplo, para redução de tamanho de materiais que são transportados por meio de uma bomba espiral excêntrica ou similar. Tais dispositivos de redução de tamanho são utilizados, por exemplo, em instalações de biogás, centrais de tratamento de esgoto, etc., a fim de realizar uma redução de tamanho preliminar de componentes brutos em água de despejo ou similares para um tamanho bombeável.

[003] DE 3782387 T2 descreve um dispositivo para redução de tamanho de material de despejo sólido. O material de despejo sólido é introduzido no espaço intermediário de elementos de corte entrelaçados de rotação contrária. Em particular, existem discos de corte com dentes de corte projetados radialmente. O material sólido é preferivelmente transportado com um líquido através da disposição de rotação contrária dos elementos de corte. O documento também descreve trilhos guia, que se estendem em paralelo à direção de fluxo do líquido e compreendem uma pluralidade de extensões dispostas em paralelo, entre as quais partições são constituídas. O espaçamento entre as extensões é tão pequeno que a passagem de fluxo que surge entre as mesmas impede a passagem de material de despejo de tamanho não reduzido, mas permite a passagem de partículas pequenas do despejo sólido com líquido fluindo. A taxa de fluxo do líquido é, dessa forma, aumentada e ao mesmo tempo o efeito de redução de tamanho é aumentado.

[004] US 5160095 descreve um dispositivo de redução de tamanho para sólidos ou para sólidos suspensos em solução. O último compreende duas pilhas de discos de corte de rotação contrária, que compreendem preferivelmente dentes como meios de corte. As duas pilhas de discos de corte são dispostas entre dois trilhos laterais. Cada um dos trilhos laterais compreende uma pluralidade de nervuras, recessos sendo constituídos em cada caso entre as nervuras. As nervuras e recessos são dispostos em um ângulo com relação aos planos de discos de corte, de modo que dois ou mais discos de corte corram além de cada nervura. Em particular, os dentes de pelo menos dois discos de corte são posicionados tão perto da nervura respectiva que uma boa redução de tamanho de cada sólido que é transportado pelo líquido através dos recessos entre as nervuras seja alcançada. Em particular, o tamanho máximo de sólidos atravessando pode ser precisamente controlado com a disposição sem uma redução na velocidade de fluxo.

[005] O problema da invenção consiste em alcançar uma redução de tamanho particularmente uniforme de partículas sólidas que é aperfeiçoada em comparação com a técnica anterior a fim de proteger dispositivos que seguem, onde, em particular, partículas não maiores podem passar através do dispositivo de redução de tamanho sem sofrer redução de tamanho.

[006] O problema mencionado acima é solucionado por um dispositivo de redução de tamanho e um método para redução de tamanho de partículas sólidas que compreendem as características da presente invenção. Modalidades vantajosas adicionais são descritas nas concretizações.

DESCRIÇÃO

[007] A invenção refere-se a um dispositivo de redução de tamanho para partículas sólidas. As partículas sólidas são transportadas como uma suspensão em um fluxo líquido através do dispositivo de redução de tamanho. Isso é, as partículas sólidas já estão presentes em uma suspensão, por exemplo, água de despejo em uma central de tratamento de esgoto ou similar. Ou as partículas sólidas estão suspensas em água ou outro líquido adequado e então transportadas através do dispositivo de redução de tamanho.

[008] O dispositivo de redução de tamanho compreende um alojamento que é pelo menos parcialmente aberto em lados opostos para fins de introdução e descarga de suspensão em uma direção de fluxo. Pelo menos dois dispositivos de redução de tamanho de rotação contrária são dispostos no alojamento. Cada dispositivo de redução de tamanho compreende preferivelmente uma pluralidade de elementos de corte, que são dispostos, cada um, em um eixo rotativo comum. Cada um dos eixos rotativos possui um eixo geométrico longitudinal, onde os eixos geométricos longitudinais são dispostos em paralelo um ao outro. Em particular, os elementos de corte são constituídos como discos de corte, em comparação com lâminas serrilhadas de uma serra circular, e, em cada caso, separados um do outro por elementos espaçadores. Os elementos espaçadores do primeiro dispositivo de redução de tamanho se encontram no mesmo plano que os discos de corte do segundo dispositivo de redução de tamanho. Um disco de corte do primeiro dispositivo de redução de tamanho forma, dessa maneira, juntamente com o elemento espaçador do segundo dispositivo de redução de tamanho, um par de elementos de redução de tamanho operando um com o outro.

[009] A direção de fluxo de suspensão é normal com relação aos eixos geométricos longitudinais dos eixos do dispositivo de redução de tamanho, de modo que as partículas sólidas entranhadas na suspensão sejam preferivelmente transportadas entre pelo menos dois dispositivos de redução de tamanho.

[0010] Adicionalmente, dois trilhos guia mutuamente opostos paralelos ao eixo geométrico longitudinal dos eixos do dispositivo de redução de tamanho são designados para o dispositivo de redução de tamanho. Cada um dos trilhos guia compreende uma placa de base. As nervuras com canais que se encontram entre as mesmas são constituídas de forma paralela à direção de fluxo no lado da placa de base que aponta para os dispositivos de redução de tamanho respectivamente adjacentes. A suspensão pode passar através desses canais desde que as partículas sólidas entranhadas não excedam um tamanho máximo predeterminado pela largura do canal. Por meio do trilho guia, as partículas sólidas que excedem um tamanho máximo predeterminado pelo tamanho de canal são, em particular, impedidas de serem transportadas no lado além do dispositivo de redução de tamanho sem ter sofrido redução de tamanho. Ao invés disso, essas partículas sólidas grandes são forçadas de volta novamente para dentro de um fluxo de suspensão central e são transportadas entre os pelo menos dois dispositivos de redução de tamanho e, dessa forma, sofrem redução de tamanho.

[0011] De acordo com a invenção, as nervuras e, portanto, os canais constituídos entre as últimas cobrem, cada um, pelo menos uma região parcial de largura dos trilhos guia.

[0012] De acordo com uma modalidade particularmente preferida, as nervuras compreendem, cada uma, duas nervuras parciais alinhadas. Constituída entre as nervuras parciais alinhadas encontra-se uma região intermediária essencialmente não estruturada central. Um vale entre a totalidade das nervuras parciais alinhadas de um trilho guia e, dessa forma, constituído em particular na região central dos trilhos guia em paralelo aos eixos geométricos longitudinais dos eixos do dispositivo de redução de tamanho. Em particular, o fundo do vale compreende uma região não estruturada sem nervuras ou nervuras parciais e canais constituídos entre as últimas, onde a região em um segundo processo de redução de tamanho de partículas sólidas pequenas ocorre.

[0013] De acordo com uma modalidade, a suspensão na região parcial não estruturada da largura dos trilhos guia que não é coberta por nervuras pode ser transferida de um canal constituído entre duas nervuras para dentro de um canal constituído entre duas outras nervuras. Em particular, a suspensão compreendendo o fluxo de líquido e as partículas sólidas entranhadas na região intermediária entre as nervuras parciais alinhadas de uma nervura pode ser transferido a partir de um canal constituído entre duas nervuras para dentro de um canal constituído entre duas nervuras adicionais. Se, por exemplo, uma partícula sólida fluir através do canal constituído entre a primeira e a segunda nervuras parciais e entrar na região intermediária não estruturada, um desvio da direção de fluxo da partícula sólida pode ocorrer nessa região intermediária, visto que a dita partícula sólida não é mais transportada em um percurso definido pelo canal. Por exemplo, é possível que a partícula sólida seja desviada de tal forma que seja agora transportada para frente em um canal constituído entre a segunda nervura parcial alinhada e a terceira nervura parcial alinhada.

[0014] De acordo com uma modalidade da invenção, as regiões parciais diferentes com velocidades de fluxo diferentes da suspensão compreendendo o fluxo de líquido e as partículas sólidas entranhadas são designados para os trilhos guia do dispositivo de redução de tamanho. A suspensão flui através das regiões parciais na direção de fluxo uma depois da outra. Essa suspensão é transportada para dentro do dispositivo de redução de tamanho em uma velocidade de entrada. Em uma primeira região parcial compreendendo nervuras, a área transversal através da qual a suspensão flui é menor do que a região de entrada. De acordo com a equação de continuidade (com retenção de massa) e a equação de Navier-Stokes (quantidade de movimento), uma velocidade de fluxo aumentada da suspensão, dessa forma, surge. Quando a suspensão alcança a segunda região parcial sem quaisquer nervuras, a velocidade de fluxo diminui, visto que nessa região a seção transversal de fluxo vazado é aumentada.

[0015] Similar ao descrito acima, a velocidade de fluxo da suspensão aumenta mediante a entrada em uma terceira região parcial compreendendo nervuras com uma área transversal reduzida novamente e cai mediante a saída da suspensão do dispositivo de redução de tamanho por conta de uma área de saída aumentada. A velocidade de fluxo na primeira região parcial corresponde preferivelmente, aproximadamente, à velocidade de fluxo na terceira região parcial e a velocidade de entrada da suspensão dentro do dispositivo de redução de tamanho corresponde preferivelmente à velocidade de saída da suspensão a partir do dispositivo de redução de tamanho.

[0016] De acordo com uma modalidade da invenção, as nervures parciais compreendem, cada uma, faces laterais paralelas à direção de fluxo que são amplamente constituídas como triângulos isósceles, onde a base dos triângulos isósceles é disposta na placa de base do trilho guia e onde a ponta do triangulo se encontra em oposição à base e apontando na direção do dispositivo de redução de tamanho é preferivelmente arredondada.

[0017] Em sua região adjacente à região intermediária não estruturada, as nervuras parciais são preferivelmente constituídas primeiro mais inclinadas e então menos inclinadas na direção da região intermediaria, de modo que um vale em formato de U seja constituído entre das duas nervuras parciais alinhadas. Como já descrito, a velocidade de fluxo da suspensão na região intermediária é menor do que nas regiões parciais adjacentes. A suspensão, dessa forma, permanece mais longa na região intermediária. Adicionalmente, o formato de U da região intermediária promove uma formação oscilante e turbulência, de modo que as partículas sólidas contidas na suspensão sejam repetidamente avançadas na direção dos elementos de corte do dispositivo de redução de tamanho adjacente ao trilho guia e sofrem uma redução de tamanho adicional por impacto.

[0018] As nervuras, em particular, as nervuras parciais alinhadas são dispostas em uma placa de base do trilho guia de tal forma que os canais correspondentes para a suspensão sejam constituídos entre o lado da placa de base apontando na direção do dispositivo de redução de tamanho e as faces laterais das nervuras (parciais). De acordo com uma modalidade da invenção, o lado da placa de base apontando na direção do dispositivo de redução de tamanho compreende um recesso central. O último é constituído em particular através de todo o comprimento da placa de base em ângulos retos com relação à direção de fluxo e em paralelo aos eixos geométricos longitudinais dos eixos do dispositivo de redução de tamanho. O recesso central é preferivelmente simétrico com um eixo geométrico longitudinal central paralelo aos eixos geométricos longitudinais dos eixos do dispositivo de redução de tamanho. O recesso central possui, por exemplo, a forma de um trapézio isósceles, onde o lado de base mais curto do trapézio forma a região central do recesso.

[0019] O lado de base mais longo do trapézio se estende preferivelmente aproximadamente entre os pontos de interseção dos eixos geométricos de simetria das nervuras parciais amplamente triangulares com sua base respectiva. Em particular, o vértice do vale em formato de U constituído entre duas nervuras parciais alinhadas é idêntico ao ponto central do lado de base mais curto do trapézio.

[0020] As nervuras parciais alinhadas podem, por exemplo, ser, cada uma, idênticas a e simétricas de forma espelhada a um eixo geométrico longitudinal central do trilho guia paralelo aos eixos geométricos longitudinais dos eixos. Adicionalmente, o fornecimento pode ser feito de modo que a distância respectiva entre duas faces laterais triangulares de uma nervura parcial estreite a partir da base na direção da ponta, isso é, a espessura da nervura seja maior na região da face de base disposta na placa de base do que a distância na região da ponta arredondada.

[0021] De acordo com uma modalidade do dispositivo de redução de tamanho, os eixos geométricos longitudinais dos eixos do dispositivo de redução de tamanho são orientados de forma vertical, isso é, reta, e as nervuras dos trilhos guia são orientadas de forma horizontal. As nervuras mais superior e mais inferior respectivas podem, nesse caso, ser constituídas apenas como uma nervura parcial única no lado de descarga do alojamento. Ao invés de uma nervura parcial alinhada no lado de introdução, a região intermediária não estruturada é constituída em uma forma alongada. Como resultado da montagem do alojamento inferior com a acomodação do suporte de eixo e vedação, existe um trilho de desvio integrado ao invés das nervuras parciais ausentes, o dito trilho de desvio desviando o fluxo para os elementos de corte. Como resultado dessa medida de desenho, um fluxo vazado de partículas sólidas maiores na região da vedação de eixo pode ser impedido.

[0022] A invenção também se refere a um método para redução de tamanho de partículas sólidas por meio de um dispositivo de redução de tamanho. As partículas sólidas são transportadas através do dispositivo de redução de tamanho como uma suspensão em um fluxo líquido. A suspensão flui através de pelo menos dois dispositivos de redução de tamanho de rotação contrária com elementos de corte, onde as partículas sólidas grandes têm seu tamanho reduzido. Pelo menos  uma parte da suspensão com partículas sólidas que não excedem o tamanho máximo pode fluir entre um dos dispositivos de redução de tamanho e um trilho guia. A suspensão flui em particular através dos canais que são constituídos entre nervuras projetadas no lado do trilho guia que aponta na direção do dispositivo de redução de tamanho. De acordo com a invenção, um segundo processo de redução de tamanho ocorre durante o fluxo através dos canais do trilho guia, processo no qual essas partículas sólidas são reduzidas de tamanho não excedendo um tamanho máximo e, dessa forma podem ser transportadas através dos canais.

[0023] As partículas sólidas pequenas são reduzidas de tamanho em particular pelo fato de redemoinhos serem formados pelo menos em zonas dentro da suspensão durante a passagem da suspensão entre o dispositivo de redução de tamanho e o trilho guia. As partículas sólidas pequenas entranhadas na suspensão são repetidamente avançadas nessa região na direção do dispositivo de redução de tamanho e, dessa forma, sofre uma redução de tamanho adicional. Isso é especialmente possível quando a velocidade de fluxo da suspensão também é reduzida na região de formação de redemoinho.

[0024] A invenção refere-se em particular à modalidade geométrica de trilhos guia em forma de nervuras do dispositivo de redução de tamanho e o gerenciamento de fluxo vantajoso associado e velocidade de fluxo (velocidades) da suspensão transportada através do dispositivo de redução de tamanho. As nervuras dos trilhos guia não são constituídas de forma contínua, mas compreendem uma região de alargamento central, onde as partículas sólidas de uma suspensão fluindo através dessa região são retardadas. Adicionalmente, uma formação de redemoinho ocorre preferivelmente nessa região alargada central. Essa formação de redemoinho é utilizada para guiar as partículas solidas na direção dos trilhos laterais e repetidamente na  direção dos elementos de corte do dispositivo de redução de tamanho.

[0025] Alternativamente ou em adição às características descritas, o método pode compreender uma ou mais características e/ou propriedades do dispositivo descrito acima. Alternativamente ou adicionalmente, o dispositivo também pode compreender características individuais ou uma pluralidade de características e/ou propriedades do método descrito.

[0026] A interação das características geométricas especiais do trilho guia, em particular uma modalidade do trilho guia com uma região de turbulência em formato de U não estrutura central, as diferentes zonas de velocidade de fluxo e a forma de nervura de duas partes incluindo o afunilamento de nervuras parciais constituem, cada uma constituída como um formato triangular resulta em um comportamento de fluxo vantajoso das partículas sólidas contidas na suspensão através do dispositivo de redução de tamanho e, dessa forma, em uma redução de tamanho aperfeiçoada e homogeneização das partículas sólidas. É, em particular, garantido que a parte das partículas sólidas que não é passada diretamente entre os dois dispositivos de redução de tamanho, mas, ao invés disso, passa pelo último no lado, também seja particularmente bem reduzida em tamanho e a mais homogênea possível.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0027] Exemplos da modalidade da invenção e suas vantagens serão explicadas em maiores detalhes abaixo com o auxílio das figuras em anexo. As razões de tamanho de elementos individuais com relação uma à outra nas figuras nem sempre correspondem às razões de tamanho reais, visto que algumas formas são representadas de forma simplificada e outras formas são representadas aumentadas com relação a outros elementos para fins de uma melhor ilustração.

[0028] A Figura 1 ilustra um dispositivo de redução de tamanho com  trilhos guia laterais de acordo com a técnica anterior.

[0029] A Figura 2 ilustra em cada caso representações diferentes de um trilho guia de acordo com a invenção para um dispositivo de redução de tamanho.

[0030] A Figura 3 ilustra em cada caso de forma diagramática o fluxo vazado da suspensão em várias representações de um trilho guia de acordo com a invenção de acordo com a Figura 2.

[0031] A Figura 4 ilustra uma seção transversal A-A (similar à Figura 1) através de um dispositivo de redução de tamanho com os trilhos guia de acordo com a invenção.

[0032] Referências numéricas idênticas são utilizadas para elementos idênticos ou de ação idêntica da invenção. Adicionalmente, para fins de uma visão mais clara, apenas as referências numéricas são representadas nas figuras individuais que são necessárias para a descrição da Figura respectiva. As modalidades representadas representam meramente exemplos de como o dispositivo de acordo com a invenção ou método de acordo com a invenção podem ser consubstanciados e não representam uma limitação conclusiva.

[0033] A Figura 1 ilustra um dispositivo de redução de tamanho 1 com trilhos guia laterais 7 de acordo com a técnica anterior. Em particular, a Figura 1 ilustra um dispositivo de redução de tamanho completo 1, onde a parede lateral dianteira não é representada. Isso e a parede lateral oposta contêm a abertura de entrada e respectivamente a abertura de saída para a suspensão contendo as partículas sólidas. Dois dispositivos de redução de tamanho 3 são dispostos no alojamento 2 representado em seção transversal. Os ditos dispositivos de redução de tamanho compreendem, cada um, uma pluralidade de discos de corte 4, que são dispostos como uma pilha um sobre o outro. Os discos de corte 4a do dispositivo de redução de tamanho 3a são dispostos em um eixo comum 5a e os discos de corte 4b dos dispositivos de redução  de tamanho 3b são dispostos em um segundo eixo comum 5b. No presente caso, o segundo eixo comum 5b é o eixo de acionamento, que é acionado por um acionador, por exemplo, um motor M. O primeiro eixo comum 5a é um eixo acionado ou seguidor 5a, que gira em torno de seu eixo geométrico longitudinal na direção oposta com relação ao eixo 5b.

[0034] Os discos de corte 4 são separados, cada um, um do outro por elementos espaçadores 6, onde os elementos espaçadores 6 possuem preferivelmente a mesma espessura que os discos de corte 4, de modo que os elementos espaçadores 6a do dispositivo de redução de tamanho 3a se encontram no mesmo plano que os discos de corte 4b do dispositivo de redução de tamanho 3b. Dessa forma, um disco de corte 4a de um dispositivo de redução de tamanho 3a, juntamente com o elemento espaçador 6b do outro dispositivo de redução de tamanho 3b, forma um par de elementos de redução de tamanho operando um com o outro.

[0035] Os trilhos guia 7 são dispostos no alojamento 2 no lado do dispositivo de redução de tamanho 3. Os ditos trilhos guia podem, por exemplo, compreender projeções triangulares 7* em suas extremidades opostas, as ditas projeções servindo como elementos de desvio para desviar as partículas sólidas na direção das bordas dianteiras dos dentes de corte dos discos de corte 4. Uma modalidade ilustrativa de um trilho guia 7 conhecido a partir da técnica anterior é representado na Figura 1B e a Figura 1C ilustra uma representação transversal através de um dispositivo de redução de tamanho 1 de acordo com a Figura 1A com um trilho guia 7 de acordo com a Figura 1B. O trilho guia 7 compreende nervuras 8, entre as quais as partições 9 são constituídas. As nervuras 8 e as partições 9 se estendem em paralelo à direção de fluxo do líquido com as partículas sólidas a terem seu tamanho reduzido. O tamanho das nervuras 8 que aponta para o dispositivo de redução de tamanho 3 é, em cada caso, constituído como um arco côncavo, em particular amplamente em um modo de encaixe de forma com a periferia externa dos discos de corte 4 do dispositivo de redução de tamanho 3. Adicionalmente, o rilho guia 7 é disposto perto do dispositivo de redução de tamanho 3, mas em uma distância determinada do último, de modo que as partículas sólidas pequenas possam passar através de, apesar de a passagem de partículas sólidas grandes não seja possível. Adicionalmente, a distância entre as nervuras 8 do trilho guia 7 é tão pequena que a passagem de fluxo que surge entre as nervuras 8 impede a passagem de material de despejo de tamanho não reduzido, mas permite a passagem de partículas sólidas pequenas do despejo sólido com o líquido fluindo através. O material de despejo de tamanho não reduzido é, dessa forma, desviado e precisa passar entre dois dispositivos de redução de tamanho 3a, 3b, onde tem seu tamanho adequadamente reduzido.

[0036] A Figura 2 ilustra em cada caso representações diferentes de um trilho guia 10 de acordo com a invenção para um dispositivo de redução de tamanho 1 de acordo com a Figura 1A. Em particular, tal dispositivo de redução de tamanho 1 compreende, em cada caso, dois trilhos guia mutuamente opostos 10, que se encontram adjacentes ao mecanismo de corte de rotação compreendendo dispositivo de redução de tamanho 3a e 3b de um dispositivo de redução de tamanho de duas partes 1 (ver Figura 1). Com uma disposição vertical dos eixos 5a, 5b do dispositivo de redução de tamanho 3a, 3b, os trilhos guia 10 são dispostos entre a parte superior e inferior do alojamento 2. Com uma disposição horizontal dos eixos 5a, 5b do dispositivo de redução de tamanho 3a, 3b, um trilho guia 10 é designado para a parede lateral superior do alojamento 2 e um trilho guia 10 é designado para a parede lateral inferior do alojamento 2. Em particular, os trilhos guia 10 são dispostos em lados internos do alojamento 2 em paralelo aos eixos geométricos longitudinais L5a, L5b dos eixos 5a, 5b do dispositivo de redução de tamanho 3a, 3b (ver também Figura 1).

[0037] A Figura 2A ilustra como uma vista em perspectiva de um trilho guia 10, a Figura 2B ilustra uma vista plana, a Figura 2C ilustra uma vista a partir da frente e a Figura 2D ilustra uma vista lateral.

[0038] Os trilhos guia 10 também compreendem nervuras 12, que -similar à técnica anterior - servem para garantir que a passagem de fluxo que surgem entre as nervuras 12 impeça a passagem de partículas sólidas de tamanho não reduzido, mas permite a passagem de partículas solidas pequenas com o líquido fluindo através. O fluxo do liquido é, dessa forma, aumentado e ao mesmo tempo o efeito de redução de tamanho é aumentado.

[0039] Em contraste com a técnica anterior representada na Figura 1, no entanto, as nervuras 12 compreendem várias diferenças estruturais. Em particular, seu formato geométrico exibe as propriedades a seguir: nervuras 12 não são constituídas de forma contínua através de toda a largura B10 do trilho guia 10, mas, ao invés disso, são divididas em duas nervuras parciais 13a, 13b com a chamada região central livre de nervuras 14.

[0040] A totalidade de todas as nervuras parciais 13a constituída de formas tipo montanhas forma uma primeira corrente de montanhas e a totalidade de todas as nervuras parciais tipo montanha 13b forma uma segunda corrente de montanhas. Um vale é constituído entre a última pela totalidade de todas as regiões centrais livres de nervura 14, o dito vale se estendendo essencialmente ao longo de um eixo geométrico longitudinal central L10 do trilho guia paralelo aos eixos longitudinais L5a, L5b dos eixos 5a, 5b do meio de redução de tamanho 3a, 3b (ver também Figura 1).

[0041] Adicionalmente, a placa de base 11 do trilho guia 10, onde as nervuras 12 são dispostas, compreende um recesso central 15 paralelo aos eixos geométricos longitudinais L5a, L5b dos eixos 5a, 5b do dispositivo de redução de tamanho 3a, 3b (ver também Figura 1). A região central livre de nervura 14 entre as nervuras parciais alinhadas 13a, 13b formando uma nervura 12 em cada caso disposta em particular no recesso central 15 da placa de base 11. Como será explicado em maiores detalhes com relação à Figura 3, a região central livre de nervura 14 forma uma zona de turbulência com uma velocidade de fluxo inferior v3, onde as partículas sólidas 30 têm seu tamanho reduzido pelo impacto contra as bordas de corte rotativas dos discos de corte 4 (ver figuras 1 e 4).

[0042] Adicionalmente, as nervuras 12 compreendem uma chanfradura lateral simétrica em ambos os lados para exercer uma influência direcional nas partículas sólidas no fluxo de líquido em seções parciais. As nervuras parciais 13a, 13b possuem, em particular, um formato de triangulo isósceles, onde a base 16 do triangulo é designado para a placa de base 11 e a ponta 19 se encontrando o posta à base possui um ângulo Y, preferivelmente um ângulo obtuso arredondado Y(ST).

[0043] Como também pode ser observado em particular nas figures 2A, 2D e 2E, as nervuras parciais 13a, 13b das nervuras 12 estreitam a partir da base 16 das nervuras parciais 13a, 13b na região da placa de base 11 na direção de sua ponta arredondada 19. Isso significa que a espessura D16 na região da base 16 é maior do que a espessura D19 na região da ponta 19.

[0044] Adicionalmente, as nervuras parciais 13a, 13b são constituídas primeiramente de forma mais inclinada e então menos inclinada em sua região 18a, 18b adjacente à região central 14, de modo que um vale em formato de U 17 seja constituído em cada caso entre as duas nervuras parciais alinhadas 13a, 13b de uma nervura 12.

[0045] A Figura 3 ilustra em cada caso de forma diagramática a passagem da suspensão com partículas sólidas na direção de fluxo SR em várias representações de um trilho guia 10 de acordo com a invenção de acordo com a Figura 2. As velocidades de fluxo v são representadas em forma de imagem em particular na Figura 3.

[0046] A Figura 4 ilustra uma seção transversal A-A (similar à Figura 1) através de um dispositivo de redução de tamanho 1* com trilhos guia 10 de acordo com a invenção, em particular a disposição de dois dispositivos de redução de tamanho 3a, 3b entre dois trilhos guia 10 de acordo com a invenção. As partículas sólidas 30, 30G a terem seu tamanho reduzido são transportadas como suspensão S em um fluxo de líquido FS através do dispositivo de redução de tamanho 1*.

[0047] Constituídas entre nervuras adjacentes 12 de um trilho guia 10 é um canal 20, no qual apenas partículas sólidas pequenas 30K com um tamanho máximo definido podem entrar. As partículas sólidas maiores 30G são direcionadas de volta para dentro do fluxo de líquido principal e dessa forma entre os discos de corte 4 do dispositivo de redução de tamanho 3a, 3b. A linha de fluxo de uma partícula sólida pequena 30K, que entra em um canal 20 constituído entre duas nervuras adjacentes 12, tende a seguir o perfil geométrico de nervuras 12.

[0048] Como já descrito com relação às figuras 2, a estrutura de perfil de cada região parcial 13a, 13b das nervuras 12 cria o fornecimento de modo que a espessura D das nervuras parciais 13a, 13b estreite, começando na base 16 nas partes laterais na direção da altura da nervura ou ponta arredondada 19. A área transversal do fluxo ou do canal 20 estreitando na direção da base 16 das nervuras 12 possibilita que partículas sólidas menores 30k sigam o fluxo de líquido FS sem problemas. Por outro lado, a área transversal do canal 20 alarga nas pontas 19 das nervuras parciais 13a, 13b. Isso causa uma velocidade de fluxo localmente elevada v+ na proximidade imediata dos discos de corte rotativos 4 (ver, em particular, as figuras 3A e 4), o efeito da qual é que as partículas sólidas maiores 30G no canal de fluxo 20 passem quase que inevitavelmente para dentro do mecanismo de corte do dispositivo de redução de tamanho 1* constituído pelo dispositivo de redução de tamanho 3a, 3b.

[0049] A linha de fluxo também segue o perfil visto que as paredes laterais das nervuras parciais 13a, 13b, possuem, cada uma, a tendência de reduzir a espessura de parede ou espessura D das nervuras parciais 13a, 13b das nervuras 12, e visto que, em um campo de fluxo, a linha de fluxo é sempre tangencial à direção de fluxo constituída de forma contínua, a partícula sólida pequena 30K sofre mudanças diferentes na direção de fluxo SR. Uma região de fluxo com um grau aumentado de liberdade é encontrada na região central 14. A partícula sólida pequena 30K que é restringida em seu transporte adiante no canal de fluxo 20 de uma nervura 12, no mesmo lado que as nervuras parciais 13a, 13b, pode, no entanto, também mudar na região central 14, por meio de uma mudança breve na direção de fluxo SR para dentro de uma direção de fluxo SR1, a partir de um lado da região parcial 13b para o outro lado da região parcial alinhada 13a da mesma nervura 12. A partícula sólida 30K pode, dessa forma, mudar na região central 14 para direções diferentes preferivelmente em um ângulo agudo α para a direção de fluxo SR dentro de outros canais 20.

[0050] Visto que a velocidade de fluxo nos canais 20 entre as nervuras parciais 13a, 13b das nervuras 20 é, visualizada de forma relativa, maior do que o dispositivo de redução de tamanho externo 3a, 3b e visto que a partícula sólida 30k possui uma massa relativamente pequena, como resultado do que a influência da gravidade é quase irrisória, a partícula sólida 30K pode mudar, por conta do fluxo turbulento SR2, também para dentro dos canais 20* do trilho guia 10 em um nível maior (ver também Figura 2A com relação a uma disposição de acordo com a Figura 1A).

[0051] Em particular, quatro mudanças de velocidade Δv podem ser determinadas no volume de controle, que compreende a seção da borda de entrada 40 para a borda de saída 42 do trilho guia 10 incluindo todas as nervuras 12 presentes. Isso é ilustrado na Figura 3B.

[0052] Uma primeira mudança de velocidade Δv1 de v1 para v2 ocorre com a entrada em uma seção II, onde os canais 20 são constituídos entre nervuras parciais 13b de nervuras 12 que são paralelos à direção de fluxo SR. Quando se compensa a equação de continuidade (com retenção de massa) com v1 x área transversal da suspensão de fluxo de entrada na seção I = v2 x área transversal do canal 20 na seção II

[0053] e a equação Navier-Stokes (quantidade de movimento) é então possível se resolver o último de acordo com o campo de velocidade e o campo de pressão. A área disponível é, dessa forma, reduzida e a velocidade é aumentada de forma correspondente, isso é, a velocidade de fluxo v2 na seção II é maior do que a velocidade de fluxo v1 na seção I. Depois da passagem através da seção II, as nervuras parciais 13b das nervuras 13 terminam e a suspensão passa para dentro da seção III, que em particular compreende a região central 14 entre as nervuras parciais alinhadas 13a, 13b de uma nervura 12. A suspensão sofre aqui uma segunda mudança de velocidade Δv2 de v2 para v3. Com a mudança de velocidade Δv2, a velocidade v2 da suspensão é reduzida para a velocidade v3, visto que a seção transversal do fluxo é aumentada novamente.

[0054] Quando a suspensão entra na segunda interseção IV nos canais 20 entre as nervuras parciais 13a das nervuras 12, a velocidade muda novamente. Com a mudança na velocidade Δv3 de v3 para v4, a velocidade de fluxo, por sua vez, aumenta, onde a velocidade v4 na seção IV tende a corresponder aproximadamente à velocidade v2 na seção II. Quando a suspensão sai finalmente dos canais 20 formados pelas nervuras 12, a velocidade de saída v5 do dispositivo de redução de tamanho 1* (ver Figura 4) é estabelecida, com a mudança na velocidade Δv4, em uma velocidade inferior a v4.

[0055] A modalidade das nervuras parciais 13a, 13b nas regiões 18a, 18b adjacentes à região central 14 (ver figuras 2A e 2F) resulta na formação de um recesso em formato de U na região central 14, em particular um vale em forma de U 17. Em particular, isso também é auxiliado por um recesso central 15 da placa de base do trilho guia 10 indicado na Figura 2E. Redemoinhos 45 são formados no recesso em formato de U na região central 14 por conta da velocidade de fluxo v3 das propriedades de fluxo da suspensão. O vale em formato de U 17 inicia a formação de redemoinhos 45 levando em consideração das forças de fluxo, a tensão de superfície e o efeito de entranhamento, que então, por sua vez, causa turbulência e aumenta a probabilidade de partículas sólidas 30, 30k entranhadas na suspensão serem repetidamente avançadas na direção dos discos de corte 4.

[0056] A invenção é baseada no uso de propriedades de fluxo mecânicas, a fim de, dessa forma, gerar uma zona para uma redução de tamanho adicional das partículas sólidas 30, 30K. Um aperfeiçoamento nas propriedades de redução de tamanho básico dos dispositivos de redução de tamanho de eixo duplo atualmente disponíveis é, dessa forma, o objetivo. A princípio, uma adaptação correspondente do trilho guia também a dispositivos de redução de tamanho de múltiplos eixos é concebível.

[0057] O primeiro processo de redução de tamanho ocorre tão logo as partículas sólidas 30, 30G, 30K entrem na região de sucção do dispositivo de redução de tamanho 1* e sejam desviadas na direção dos discos de corte 4 por conta da nervura parcial chanfrada lateralmente 13b, em particular ao longo do lado equilátero 22. Quando as partículas sólidas 30, 30G, 30K então fluem ao longo, seguindo a direção de fluxo SR, nos canais 20 entre as nervuras parciais 13a, 13b das nervuras 12, a velocidade de fluxo v2 na seção parcial II, isso é, antes de alcançar a região central 14 das nervuras 12, aumenta. Tão logo a suspensão tenha alcançado a região central 14 entre as nervuras parciais alinhadas 13a, 13b de uma nervura 12, sua velocidade de fluxo v3 diminui por conta da área transversal aumentada. Adicionalmente, essa formatação estimula a formação de redemoinhos 45.

[0058] As partículas sólidas 30, 30K entranhadas na suspensão tendem, sob essas condições, a ser alimentadas na região central 14 mais frequentemente na direção dos discos de corte 4. Um processo de corte secundário ou processo de redução de tamanho é, dessa forma, permitido, que, de fato, tem um impacto com as bordas de corte dos discos de corte 4 e realizar uma redução de tamanho adicional das partículas sólidas 30, 30k. As partículas sólidas 30, 30k então passam para dentro da seção parcial IV, onde os canais 20 são novamente constituídos entre as nervuras parciais 13a das nervuras 12, depois do que deixam completamente o redutor de tamanho.

[0059] Especialmente nas figuras 3B e 3D, é possível se observer também que a nervura mais superior e mais inferior 12* em cada caso compreende apenas uma região parcial 13a com uma região central alongada adjacente 14*. Em particular, a nervura mais superior e mais inferior 12* não compreende qualquer região parcial 13b alinhada com a região parcial 13a. Como resultado dessa medida de desenho, uma passagem de partículas sólidas maiores é impedida na região da vedação de eixo.

[0060] A invenção foi descrita por referência a uma modalidade preferida. Os versados na técnica podem, no entanto, vislumbrar que modificações ou mudanças podem ser feitas à invenção sem se distanciar do escopo de proteção das concretizações. LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 1 dispositivo de redução de tamanho 2 alojamento 3 dispositivo de redução de tamanho 4 disco de corte 5 eixo 6 elemento espaçador 7 trilho guia 7* projeção 8 nervura 9 partição 10 trilho guia 11 placa de base 12 nervura 13 nervura parcial 14 região central 15 recesso central 16 base 17 vale em formato de U 18 região adjacente à região central 19 ponta 20 canal 22 lado 30 partícula sólida 40 borda de entrada 42 borda de saída 45 redemoinho  ângulo B largura D espessura v mudança na velocidade FS fluxo de líquido Y ângulo L eixo geométrico longitudinal S suspensão SR direção de fluxo v velocidade I seção (parcial) II seção (parcial) III seção (parcial) IV seção (parcial) V seção (parcial)

Claims (19)

1. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*) para partículas sólidas (30), sendo que as partículas sólidas (30) são transportadas como uma suspensão (S) em um fluxo de líquido (FS) através do dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), com um alojamento (2) que é parcialmente aberto em lados opostos (40, 42) para facilitar a introdução e descarga de suspensão (S) em uma direção de fluxo (SR), em que dois dispositivos de redução de tamanho de rotação contrária (3, 3a, 3b) são previstos no alojamento (2), sendo que cada dispositivo de redução de tamanho (3, 3a, 3b) compreende uma pluralidade de elementos de corte (4, 4a, 4b) que são, cada um, dispostos em um eixo rotativo comum (5a, 5b), sendo que cada eixo rotativo (5a, 5b) possui um eixo geométrico longitudinal (L5a, L5b), sendo que a direção de fluxo (SR) da suspensão (S) é perpendicular aos eixos geométricos longitudinais (L5a, L5b) dos eixos rotativos (5a, 5b) do dispositivo de redução de tamanho (3, 3a, 3b), sendo que dois trilhos guia mutuamente opostos (7, 10) com, em cada caso, um eixo geométrico longitudinal (L10) paralelo ao eixo geométrico longitudinal (L5a, L5b) dos eixos rotativos (5a, 5b) do dispositivo de redução de tamanho (3, 3a, 3b) são designados a dispositivos de redução de tamanho (3, 3a, 3b), sendo que cada trilho guia (7, 10) compreende uma placa de base (11), sobre a qual nervuras (8, 12) com canais (9, 20) entre elas são formadas em paralelo à direção de fluxo (SR) no lado da placa de base (11) que aponta na direção do dispositivo de redução de tamanho (3, 3a, 3b), sendo que o fluxo de líquido (FS) e as partículas sólidas (30, 30K) entranhadas possuindo um tamanho máximo predeterminado pela largura do canal (20) pode ser transportado através dos canais (9, 20), sendo que cada nervura (12) cobre, cada uma, apenas uma região parcial de uma largura (B10) dos trilhos guia (10) em paralelo à direção de fluxo (SR), caracterizado pelo fato de que cada nervura (12) compreende nervuras parciais alinhadas (13a, 13b), sendo que uma região intermediária essencialmente não estruturada central (14) é formada entre as nervuras parciais alinhadas (13a, 13b), região central na qual um segundo processo de redução de tamanho de partículas sólidas pequenas (30K) ocorre.

2. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um vale (17) entre a totalidade das nervuras parciais alinhadas (13a, 13b) do trilho guia (10) é formado em uma região central dos trilhos guia (10) paralelos aos eixos geométricos longitudinais (L5a, L5b) do eixo rotativo (5a, 5b) do dispositivo de redução de tamanho (3, 3a, 3b).

3. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o fluxo de líquido (FS) e as partículas sólidas (30, 30K) entranhadas no fluxo de liquido (FS) que não excedem um tamanho máximo, na região parcial da largura (B10) do trilho guia (10) não coberta pelas nervuras (12), podem ser transferidos de um canal (20) formado entre duas nervuras (12) para dentro de um canal (20) formado entre duas outras nervuras (12).

4. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a suspensão (S) compreendendo o fluxo de líquido (FS) e partículas sólidas entranhadas (30, 30K), na região intermediária (14) entre as nervuras parciais alinhadas (13a, 13b) de uma nervura (12), podem ser transferidas de um canal (20) formado entre duas nervuras (12) para dentro de outro canal (20) formado entre duas nervuras (12).

5. Dispositivo de redução de tamanho (1,1*), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que diferentes regiões parciais (II, III, IV) com diferentes velocidades de fluxo (v) da suspensão (S) compreendendo o fluxo de líquido (FS) e partículas sólidas entranhadas (30, 30K) são designadas ao trilho guia (10) do dispositivo de redução de tamanho (1*), sendo que a suspensão (S) flui através das regiões parciais (II, III, IV) uma após a outra na direção de fluxo (SR).

6. Dispositivo de redução de tamanho (1,1*), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que em uma primeira região parcial (II) compreendendo as nervuras (12), a área transversal através da qual a suspensão (S) flui é reduzida e a velocidade de fluxo (v2) da suspensão (S) é aumentada em comparação com uma velocidade de entrada (v1) da suspensão (S) para dentro do dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), sendo que, em uma segunda região parcial (III) compreendendo as nervuras (12), uma área transversal através da qual a suspensão (S) flui é aumentada em comparação com a área transversal na primeira região parcial (II) e a velocidade de fluxo (v3) da suspensão (S) é reduzida em comparação com a velocidade de fluxo (v2) na primeira região parcial (II), sendo que, em uma terceira região parcial (IV) compreendendo as nervuras (12), uma área transversal através da qual a suspensão (S) flui é reduzida em comparação com a área transversal na segunda região parcial (III) e a velocidade de fluxo (v4) da suspensão (S) é aumentada em comparação com a velocidade de fluxo (v3) na segunda região parcial (III) e sendo que uma área transversal através da qual a suspensão (S) flui é aumentada em comparação com a área transversal na terceira região parcial (IV) e a velocidade de saída (v5) da suspensão (S) do dispositivo de redução de tamanho (1, 1*) é reduzida em comparação com a velocidade de fluxo (v4) na terceira região parcial (IV).

7. Dispositivo de redução de tamanho (1,1*), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a velocidade de fluxo (v2) na primeira região parcial (II) corresponde à velocidade de fluxo (v4) na terceira região parcial (IV).

8. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as nervuras parciais (13a, 13b) compreendem, cada uma, faces laterais paralelas à direção de fluxo (SR) que são geralmente configuradas como triângulos isósceles, sendo que a base (16) dos triângulos isósceles é disposta na placa de base (11) do trilho guia (10) e sendo que a ponta (19) do triangulo isósceles que se encontra em oposição à base (16) e que aponta na direção do dispositivo de redução de tamanho (3, 3a, 3b) é arredondada.

9. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as nervuras parciais (13a, 13b) são configuradas, cada uma, em sua região (18a, 18b) adjacentes à região intermediária (14), primeiro mais inclinadas e então menos inclinadas na direção da região intermediária (14), de modo que um vale em formato de U (17) seja formado na região intermediária (14) entre duas nervuras parciais alinhadas (13a, 13b).

10. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a placa de base (11) do trilho guia (10) compreende um recesso central (15) simétrico com um eixo geométrico longitudinal central (L10) do trilho guia (10) em paralelo aos eixos geométricos longitudinais (L5a, L5b) dos eixos rotativos (5a, 5b) do dispositivo de redução de tamanho (3, 3a, 3b).

11. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a área transversal do recesso central (15) possui o formato de um trapézio isósceles, sendo que o lado base mais curto do trapézio forma a região central do recesso.

12. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o vértice do vale em formato de U (17) coincide com o ponto central do lado base mais curto do trapézio.

13. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as nervuras parciais alinhadas (13a, 13b) são constituídas de forma simétrica e espelhada com o eixo geométrico longitudinal central (L10) do trilho guia (10) em paralelo aos eixos geométricos longitudinais (L5a, L5b) dos eixos rotativos (5a, 5b).

14. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a distância correspondente (D) entre duas faces laterais triangulares de uma nervura parcial (13a, 13b) se estreita a partir da base (16) na direção da ponta (19).

15. Dispositivo de redução de tamanho (1, 1*), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os eixos geométricos longitudinais (L5a, L5b) dos eixos rotativos (5a, 5b) do dispositivo de redução de tamanho (3, 3a, 3b) são orientados de forma vertical e as nervuras (12) dos trilhos guia (10) são orientadas de forma horizontal, sendo que as nervuras mais superior e mais inferior respectivas (12*) compreendem apenas uma nervura parcial (13a) no lado de descarga (42) do alojamento (2) e compreende uma região intermediária não estruturada alongada (14*) na região do lado de introdução (40).

16. Método para redução de tamanho de partículas sólidas (30), em um dispositivo de redução de tamanho como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, sendo que as partículas sólidas (30) são transportadas através de um dispositivo de redução de tamanho (1, 1*) como uma suspensão (S) em um fluxo de líquido (FS), sendo que a suspensão (S) flui através de dois dispositivos de redução de tamanho de rotação contrária (3, 3a, 3b), sendo que as partículas sólidas (30) têm seu tamanho reduzido em um primeiro processo de redução de tamanho, sendo que uma parte da suspensão (S) com partículas sólidas (30K) que não excedem um tamanho máximo flui entre um dispositivo de redução de tamanho (3, 3a, 3b) e para dentro dos canais (20), que são constituídos entre as nervuras (12) de um trilho guia (10), caracterizado pelo fato de que um segundo processo de redução de tamanho de partículas sólidas menores (30K) ocorre durante o fluxo do fluxo de liquido (FS) através do trilho guia (10).

17. Método para redução de tamanho de partículas sólidas (30), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o tamanho das partículas sólidas maiores (30G) é reduzido no primeiro processo de redução de tamanho.

18. Método para redução de tamanho de partículas sólidas (30), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que um redemoinho (45) é formado em zonas dentro da suspensão (S) durante a passagem da suspensão (S) entre o dispositivo de redução de tamanho (3) e o trilho guia (10), de modo que as partículas sólidas (30K) entranhadas na suspensão (S) que não excedem um tamanho máximo sejam repetidamente avançadas nessa região (III) na direção do dispositivo de redução de tamanho (3) e, dessa forma, sofrem uma redução de tamanho adicional.

19. Método para redução de tamanho de partículas sólidas (30), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a velocidade de fluxo (v3) da suspensão (S) na região (III) da formação de redemoinho (45) é reduzida.

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