BR112015019334B1 - condicionador de material granulado e aparelho para produção de material granulado otimizado - Google Patents

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Abstract

CONDICIONADOR DE GRANULADOS. A presente invenção refere-se a um condicionador de material granulado, para otimizar o tamanho de grão do material granulado, compreendendo dois discos (1, 2), rotativos entre si e dispostos em uma relação substancialmente mutuamente paralela, uma entrada de material granulado, através da qual o material granulado pode ser passado para dentro do condicionador e para dentro de uma folga anular (7) entre os dois discos, e um recipiente de coleta (10) para receber o material granulado, emitido da folga entre os dois discos pela ação da força centrífuga. De acordo com a presente invenção, propõe-se que o recipiente de coleta (10) tenha uma cortina elástica (11), sendo que a cortina elástica é espaçada pelo menos na direção da porção a partir do recipiente de coleta e limita a trajetória do material granulado que provém da folga.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um condicionador de material granulado, para otimizar o tamanho de grão de um material granulado.
[002] Particularmente em cerâmicas técnicas, materiais granulados cerâmicos com uma grande capacidade de escoamento são requeridos. Portanto, o tamanho dos graus deve ficar dentro de uma pré-determinada gama de tamanho de grão. Materiais granulados, quer com tamanho de grau excessivamente grande ou tamanho de grau excessivamente pequeno, são frequentemente indesejáveis.
[003] O processo para produção de materiais granulados na cerâmica técnica mais frequentemente encontrado é a secagem por pulverização (spray). Para este propósito, pós finos são misturados com líquido para constituir uma suspensão. Então, são granulados em um secador de pulverização, isto é, a suspensão é atomizada por meio de um sistema de bocal ou discos centrífugos em atmosfera quente. As gotas resultantes são secadas em uma sala de secagem com ar quente soprado em contra-fluxo com as gotas. As partículas contidas nas gotas se aglomeram e formam materiais granulados. A umidade residual e distribuição de tamanho de material granulado podem ser influenciadas inter alia com base na geometria do bocal. A vantagem deste processo estabelecido há décadas consiste na alta eficiência de material granulado - na faixa de 100 a 800 μm. A vantagem reside na grande quantidade de líquido necessário para operação de pulverização, no qual, primeiro, tem ser suprida aos sólidos e então tem que ser quase completamente secada de novo.
[004] Um processo alternativo para produção de materiais granulados é a chamada "aglomeração por crescimento". Neste processo, os materiais de partida são alimentados como partículas em pó a um misturador. Depois da adição de água e possivelmente aglutinantes orgânicos, aglomerados ou materiais granulados são formados pelo movimento de mistura.
[005] Aglomeração por crescimento é economicamente notavelmente mais vantajosa, mas resultados em uma pior distribuição de tamanho de grão quando grandes grânulos se formam muito rapidamente com diâmetros notavelmente acima de 100 μm. O material granulado, por conseguinte, tem que ser processado.
[006] Condicionadores de material granulado são bem conhecidos, por exemplo, da EP 1 070 543, com qual o tamanho de grão do material granulado pode ser reduzido. Eles têm um elemento que é rotativo em relação a um alojamento estacionário, sendo que o elemento rotativo tem porções com a forma da superfície de um cone. Entre as porções com a forma da superfície de cone e o alojamento estacionário, é formada uma folga que se estende conicamente na seção transversal por causa de ângulos de cone diferentes. As partículas de material granulado a serem processadas passam através da folga, onde são fragmentadas. A folga da saída é disposta muito próxima da parede do alojamento.
[007] Quando se utiliza materiais granulados em cerâmicas técnicas, e, em particular, com respeito a materiais granulados produzidos por meio de aglomeração por crescimento, portanto, geralmente compreendendo um conteúdo de umidade entre 10% e 15% imediatamente depois da produção, frequentemente ocorre nos condicionadores de material granulado, em particular na zona de ejeção e alojamento estacionário, que grandes aglomerados e protuberâncias se aderem, e são reformados, e tais aglomerados e protuberâncias afetam severamente adversamente a qualidade do material granulado otimizado.
[008] Máquinas de disco são também conhecidas, que usam dois discos, que são rotativos entre si, e são dispostos em uma relação substancialmente mutuamente paralela com um dente disposto no lado de cima, onde o material a ser moído é introduzido em uma folga substancialmente anular entre os dois discos. Devido ao movimento rotativo relativo, onde geralmente um dos dois discos permanece estacionário, enquanto o outro dos dois discos gira em torno de seu eixo, o material a ser moído é moído na folga pela ação de cisalhamento do dente. Tais máquinas de disco não podem ser usadas para condicionar aglomerados por crescimento ou materiais granulados uma vez que os espaços entre os dentes se tornam pegajosos pela umidade e as partículas e a máquina resultam obstruídas. Uma área típica de uso destas máquinas é o polimento de material prima mineral seca, material\plástico, ou suspensão de papel.
[009] O uso destas máquinas também é possível para materiais granulados para cerâmicas técnicas, e, em particular, para materiais granulados que foram produzidos por aglomeração por crescimento e que, por conseguinte, geralmente têm uma umidade livremente móvel, entre 10% e 15%, imediatamente depois da produção.
[0010] Os dois discos das máquinas de disco são dispostos em um alojamento que envolve geralmente proximamente os discos, para receber o material emitido a partir da folga entre os dois discos pela ação da força centrífuga. Em outras palavras, os componentes de partida são moídos pelo movimento relativo dos dois discos na folga existente entre os dois discos, e são lançados para fora pela ação da força centrífuga, em direção à parede do recipiente de coleta.
[0011] Se tal máquina de disco for usada para processar materiais granulados, então, o material granulado emitido a partir dos discos de polimento permanece aderido à parede rígida do alojamento, que, como resultado final, significa que os grãos do material granulado formam protuberâncias, prejudicando a qualidade do material granulado que sai da máquina de disco de novo.
[0012] A partir do estado da técnica descrito, por conseguinte, o objetivo da presente invenção é prover um condicionador de material granulado, através do qual materiais granulados, produzidos com um misturador granulado a partir de pós finos com adição de um líquido tendo um conteúdo de umidade na faixa de cerca de 10% a 15%, podem ser processados.
[0013] De acordo com a presente invenção, este objetivo é alcançado com um condicionador de material granulado de estrutura similar a uma máquina de disco, diga-se, compreendendo dois discos rotativos entre si, e dispostos em uma relação substancialmente mutuamente paralela, sendo que uma entrada de material granulado através da qual o material granulado pode passar para o condicionador para uma folga anular entre os dois discos, e um recipiente de coleta para receber o material granulado provindo da folga entre os dois discos pela força centrífuga. No entanto, deve ser notado que o recipiente de coleta é provido com uma cortina elástica espaçada pelo menos na direção da porção, a partir do recipiente de coleta e disposta de modo a limitar a trajetória do material granulado emitido a partir da folga.
[0014] Em outras palavras, um material elástico é suspenso no recipiente de coleta, de maneira que materiais granulados emitidos a partir da folga anular pela ação da força centrífuga impactem a cortina elástica. Com a cortina dentro de um certo espaçamento, em relação à parede do recipiente de coleta, a cortina pode se mover de modo correspondente, através do que a probabilidade de o material granulado aderir à cortina elástica é notavelmente reduzida. Em princípio, a cortina pode ser formada a partir de qualquer material elástico, em particular de qualquer material polimérico, em particular de qualquer elastômero. A cortina elástica particularmente preferivelmente compreende poliuretano.
[0015] Em uma modalidade preferida, a cortina elástica é disposta envolvendo completamente o par de discos. Isto confere a vantagem de o material granulado emitido substancialmente acima de toda a periferia do disco atinja a cortina elástica, e dali geralmente cai sem aderir no recipiente de coleta.
[0016] Descobriu-se que a cortina vantajosamente deve ter uma modalidade em forma de sino. Neste caso, a cortina se adere a um dos dois discos, tanto quanto possível, ao longo de toda a periferia.
[0017] A este respeito, em uma modalidade preferida, a forma da cortina elástica é tal que a cortina elástica inclui um ângulo entre 15° e 75°, preferivelmente entre 25° e 65°, e melhor entre 35° e 45° com um prolongamento radial imaginário da folga anular. O resultado disto é que as esferas de material granulado a partir da folga anular impactam a cortina elástica substancialmente no mesmo ângulo.
[0018] Mais especificamente, descobriu-se que um ângulo de impacto excessivamente grande não pode evitar que o material granulado adira à cortina elástica. Ao contrário, um ângulo de impacto excessivamente pequeno, o recipiente de coleta tem que ser notavelmente grande, o que aumenta os custos sem, contudo, trazer qualquer benefício adicional.
[0019] Em uma modalidade preferida, a cortina elástica tem uma seção transversal em forma de S, diga-se uma região côncava mais próxima da folga e uma região convexa aderida à região côncava. Preferivelmente, um prolongamento radial imaginário da folga anular intersecta a cortina elástica substancialmente nas proximidades da conexão entre a região côncava e a região convexa.
[0020] Descobriu-se ainda que a cortina elástica é substancialmente lisa pelo menos no lado em direção à folga, diga-se, sem nenhum botão, ranhura ou nervura. Em uma modalidade adicionalmente preferida, ambos discos são rotativos em torno de seus eixos. Descobriu-se que esta medida evita que um material granulado possivelmente úmido adira ou forme uma obstrução entre os discos, diga-se dentro da folga anular. Se ambos discos giram, tais discos podem ser movidos em diferentes velocidades. A direção da rotação dos discos rotativos neste caso pode ser quer na mesma direção ou em direção contrária.
[0021] Em uma modalidade preferida, o disco tem uma abertura central, através da qual pode ser suprido o material granulado. Por exemplo, o disco tendo a abertura central pode ser rotacionado pelo eixo oco, através do qual o material granulado pode ser suprido à folga através da abertura central.
[0022] Por exemplo, os dois discos podem ser orientados horizontalmente. Neste caso, o discos 3 deve ter uma abertura central, através da qual o material granulado pode ser suprido à folga pela força centrífuga.
[0023] Para permitir o ajuste do tamanho do material granulado, uma modalidade preferida provê um dispositivo para ajustar a largura da folga. Em uma modalidade particularmente preferida, o disco ajustável é montado ajustavelmente através de três pontos de montagem de modo que além da largura da folga também é possível ajustar o paralelismo dos discos entre si, com um ajuste individual dos pontos de montagem.
[0024] Se, não obstante, o material granulado ainda aderir à folga anular, uma modalidade preferida provê um dispositivo pivô, através do qual um disco, preferivelmente o disco superior, pode ser pivotado em torno de um eixo pivô se estendendo paralelo ao plano da folga para garantir acesso à folga. O material aderido, então, pode ser removido, permitindo que o condicionador retome a condição de funcionamento.
[0025] É uma vantagem adicional que os discos sejam substancialmente lisos em suas superfícies que formam a folga. Em razão de os discos não terem qualquer arranjo de dentes, o risco de formar depósitos é adicionalmente reduzido.
[0026] Trata-se de uma modalidade particularmente preferida adicional na qual o condicionador de material granulado é disposto no mesmo alojamento do misturador de granulado. Os dois componentes juntos formam um aparelho para produção de um material granulado otimizado.
[0027] Vantagens e componentes adicionais e possíveis usos da presente invenção serão aparentes a partir da descrição que se segue de uma modalidade preferida junto com desenhos anexos, onde: a Figura 1 é uma vista diagramática do princípio operacional do dispositivo condicionador, e a Figura 2 mostra uma vista em seção transversal através de uma parte de um condicionador, de acordo com a invenção.
[0028] A Figura 1 mostra esquematicamente o princípio operacional do condicionador de acordo com a invenção. O condicionador tem dois discos rotativos 1, 2 que são movidos de maneira que girem entre si. Em um exemplo ilustrado, os dois discos giram em direções diferentes. Uma folga anular 7 permanece entre os dois discos. O disco superior 2 é movido por meio do eixo oco 4, através do qual o material granulado a ser otimizado pode ser alimentado. O disco inferior 1 tem no centro um cone central 5 e uma fileira de palhetas 6. O material granulado que é passado por meio do eixo oco 4 entre os discos sob efeito da força centrífuga é movido radialmente para fora pelo cone 5 e palhetas 6, de modo a ser transportado para a folga anular 5 através da força da aceleração radial. Na folga, o material granulado é fragmentado até ser emitido de novo a partir da folga anular 7 por sua periferia.
[0029] Será visto que a folga anular 7 tem uma porção convergindo conicamente, que é disposta radialmente adicionalmente para dentro e uma porção na qual a folga permanece substancialmente constante e que adere à porção convergindo conicamente, de modo a ser disposta radialmente adicionalmente para fora.
[0030] O material granulado é fragmentado na porção convergindo conicamente, de modo que o material granulado possa ser subsequentemente rolado na porção de folga unida radialmente para fora de uma largura de folga substancialmente constante. Como alternativa, é possível prover uma pluralidade de porções convergindo conicamente.
[0031] Os discos mostrados na Figura 1 são normalmente montados em um recipiente de coleta.
[0032] A Figura 2 mostra uma modalidade da presente invenção. O condicionador é mostrado aqui em seção transversal. Tanto quanto possível, as mesmas referências são usadas equivalentes à Figura 1. Aqui também o material granulado pode ser suprido pelo eixo oco 4. O disco inferior 1 é movido pelo eixo 8, enquanto o disco superior 2 é movido pelo eixo oco 4. O material granulado é fragmentado na folga anular 7 e radialmente acelerado pelo disco rotativo, de modo que seja emitido a partir da folga anular 7 na periferia em uma velocidade não desprezível. Nos condicionadores conhecidos, o material granulado emitido impacta a parede do alojamento que envolve proximamente a folga de ejeção, e dali é transportado na direção da descarga de material granulado, por exemplo, por meio de dedos rotativos de remoção.
[0033] Particularmente, quando o material granulado tem um conteúdo de umidade médio, no entanto, pode acontecer que o material granulado emitido a partir da folga anular 7 em alta velocidade venha a aderir a uma parede do alojamento, de modo que a acumulação de material granulado formada neste local, se destaque da parede de maneira não-controlada. As partes que se destacam compreendem pequenos grãos de material granulado que se aderem e não podem ser usadas para um processamento posterior.
[0034] Por conseguinte, o condicionador de acordo com a invenção tem uma cortina elástica 11 disposta de modo que os grãos de material granulado emitidos a partir da folga anular 7, primeiro atinjam a cortina elástica 11. A cortina elástica 11 tem uma modalidade em forma de sino na modalidade preferida é disposta espaçada em relação uma parede do recipiente de coleta 10, de modo que, no impacto de materiais granulados, a cortina elástica seja levada a oscilar, fazendo que a probabilidade de um material granulado que ainda permaneça aderido na cortina elástica seja notavelmente reduzida. Não obstante, a probabilidade de grãos individuais de material granulado aderirem a uma cortina também pode não ser excluída aqui. Por conseguinte, a cortina é disposta de modo que os grãos emitidos a partir da folga anular atinjam a cortina elástica 11 substancialmente em um ângulo de impacto entre cerca de 40° e 50°. Isto confere a vantagem de um grão de material granulado já aderindo à cortina elástica 11 não ser prensado contra a cortina elástica com o impacto de um grão adicional, mas, ao invés, deslocado da mesma pelo impacto da partícula subsequente. Que geralmente tem o efeito de o grão aderido a uma cortina se destacar e ser lançado ao recipiente de coleta 9.
[0035] Na modalidade particularmente preferida, a cortina elástica tem uma modalidade substancialmente em forma de S, diga-se, tem uma região côncava e uma região convexa adjacente, sendo que a região côncava é disposta mais próxima da folga anular 7. A este respeito, a cortina 11 é disposta de maneira que o material granulado emitido a partir da folga encontre a cortina substancialmente perto da conexão entre a região côncava e a região convexa.
[0036] Para prover a capacidade de ajustar o tamanho do material granulado alterando a largura da folga anular 7, um dos discos rotativos 1 ou 2 é montado ajustavelmente com respeito à altura. O ajuste da altura da folga 12 pode ser efetuado por meio de um ponto de montagem ou de uma pluralidade de pontos de montagem (preferivelmente três) de modo que além de ajustar a largura da folga, também seja possível ajustar o paralelismo dos discos entre si através de um ajuste individual dos pontos de montagem.
[0037] A velocidade periférica de pelo menos um disco deve ser maior que 10 m/s e preferivelmente maior que 20 m/s. Quando eles giram, aquele disco particular tem uma velocidade periférica pelo menos 10% maior que a velocidade periférica do outro disco. LISTA DE REFERÊNCIA 1 Disco inferior 2 Disco superior 3 Material granulado 4 Eixo oco 5 Cone 6 Palheta 7 Folga anular 8 Eixo 9 Recipiente de coleta 10 Parede de recipiente de coleta 11 Cortina 12 Ajuste de altura de folga

Claims (14)

1. Condicionador de material granulado para otimizar o tamanho de grão de materiais granulados, compreendendo dois discos (1, 2) rotativos entre si e dispostos de maneira substancialmente mutuamente paralela entre si, uma entrada de material granulado através da qual o material granulado (3) segue para dentro do condicionador e para dentro de uma folga anular (7) entre os dois discos (1, 2), e um recipiente de coleta (9) para receber o material granulado (3) emitido a partir da folga (7) entre os dois discos (1, 2), pela ação da força centrífuga, caracterizado pelo fato de que o recipiente (9) de coleta tem uma cortina elástica (11), sendo que a cortina elástica (11) é espaçada pelo menos parcialmente a partir da parede do recipiente de coleta (10) e que limita a trajetória do material granulado (3) emitido da folga (7), sendo que a cortina elástica (11) é disposta envolvendo completamente o par de discos (1, 2).
2. Condicionador de material granulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cortina (11) tem uma configuração em forma de sino.
3. Condicionador de material granulado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a cortina elástica (11) inclui um ângulo entre 15° e 75°, preferivelmente entre 25° e 65% e o melhor entre 35° a 55°, com um prolongamento rotacional imaginário da folga anular.
4. Condicionador de material granulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a cortina elástica (11) tem uma seção transversal em forma de S, diga- se uma região côncava mais próxima da folga e uma região convexa ligada à região côncava, sendo que um prolongamento radial imaginário da folga anular (7) intersecta a cortina elástica (11) substancialmente nas proximidades da conexão entre a região côncava e a região convexa.
5. Condicionador de material granulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a cortina elástica (11) é substancialmente lisa no lado direcionado para folga, diga-se, sem incluir saliências, ranhuras ou nervuras.
6. Condicionador de material granulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que ambos discos (1, 2) são rotacionáveis ao redor de seus eixos de disco.
7. Condicionador de material granulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o disco (1, 2) tem uma abertura central, através da qual o material granulado (3) pode ser suprido.
8. Condicionador de material granulado, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o disco (1, 2), tendo uma abertura central, é movido por meio de um eixo oco (4), com que o material granulado (3) pode ser alimentado para a folga (7) através da abertura central.
9. Condicionador de material granulado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que é provido um dispositivo para ajustar a largura da folga, sendo que, preferivelmente, o dispositivo deve ser adaptado de modo que o paralelismo dos discos (1, 2) entre si possa ser ajustado com o mesmo.
10. Condicionador de material granulado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que os dois discos (1, 2) são orientados horizontalmente, sendo que, preferivelmente, deve ser provido um dispositivo de pivotamento, com qual um disco (1, 2), preferivelmente o disco superior (2), pode ser pivotado em torno de um eixo pivô, que se estende paralelo ao plano da folga (7).
11. Condicionador de material granulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a folga anular (7) tem uma ou mais porções de seção transversal cônica.
12. Condicionador de material granulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que um disco (1, 2) é movido com uma velocidade periférica maior que 10 m/s, preferivelmente maior que 20 m/s, sendo que preferivelmente quando ambos discos (1, 2) são movidos, as velocidades periféricas dos dois discos (1, 2) devem ser diferentes, e preferivelmente a velocidade periférica de um disco (1, 2) deve ser no mínimo 10% maior que a velocidade periférica do outro disco (2, 1).
13. Condicionador de material granulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que os discos (1, 2) são substancialmente planos nas superfícies que formam a folga (7).
14. Aparelho para produção de material granulado (3) otimizado, caracterizado pelo fato de que compreende um alojamento no qual é disposto um misturador para produzir material granulado (3) a partir de pós (e possivelmente líquidos), e um condicionador de material granulado, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.
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