BR112018001820B1

BR112018001820B1 - Segmento de tubulação defletora, dispositivo injetor, instalação de dissolução, e, uso de uma instalação de dissolução

Info

Publication number: BR112018001820B1
Application number: BR112018001820-1A
Authority: BR
Inventors: Thomas Eggler
Original assignee: Tetra Laval Holdings & Finance S.A.
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2022-02-01
Also published as: US20190336923A1; MX2018001711A; US10654008B2; EP3352889B1; EP3352889A1; CN107921383B; CN107921383A; BR112018001820A2; WO2017050639A1

Abstract

Um segmento de tubulação defletora (1) como obstáculo em um fluxo de um líquido alvo através do segmento de tubulação defletora (1), compreendendo um elemento defletor (3) arranjado no caminho do líquido alvo, em que uma fenda (14) para passagem do líquido alvo é formada entre um casco do segmento (8) do segmento de tubulação defletora (1) e o elemento defletor (3). O elemento defletor (3) compreende pelo menos uma primeira curvatura positiva (3a) no sentido do lado de entrada. A fenda (14) é delimitada por uma parede interna (14a) e uma parede externa (14b), em que a parede interna (14a) é formada por uma seção de parede do elemento defletor (3) e a parede externa (14b) da fenda (14) é formada por uma seção do casco do segmento (8). A fenda (14) se estende em uma direção perpendicular ao eixo geométrico longitudinal (z) ao longo de uma seção da circunferência do casco do segmento (8). E um dispositivo injetor (7) com um tal segmento de tubulação defletora (1) e uma instalação de dissolução (50) com um tal dispositivo injetor (7).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A invenção se refere ao campo de dissolução de um material sólido, particularmente pó ou granulado, ou um líquido em um líquido alvo.

FUNDAMENTOS

[002] Dispositivos para dissolver um pó ou granulado em um líquido são conhecidos.

[003] EP 0 486 933 Bl descreve um aparelho para dissolver material a granel sólido em um líquido, no seguinte chamado líquido alvo, localizado em um recipiente. O dispositivo tem uma primeira linha de alimentação para o material a granel sólido e uma segunda linha de alimentação para o líquido. Além do mais, uma linha de circulação é provida, que recircula o líquido com material dissolvido nele no recipiente. O recipiente tem um bico de saída virado para um disco defletor arranjado de uma maneira tal que o líquido de circulação junto com material sólido adicionado no circuito colidi com o disco defletor quando eles saem do bico.

[004] Uma desvantagem da solução descrita é que ela toma muito espaço vertical devido a sua construção, uma vez que as linhas para o material a granel sólido e a linha de circulação têm que ser substancialmente verticais na área onde elas se encontram. Desta forma, a flexibilidade de uma instalação contendo o dito aparelho é limitada em termos de espaço.

[005] Uma desvantagem adicional é que a dissolução é relativamente lenda e a adesão ou entupimento ou deposições do material sólido no disco defletor foi observada levando assim a um alto esforço de manutenção de regularmente limpar a área em torno do disco defletor. Esta desvantagem particularmente foi observada no caso de dissolução de açúcar em uma solução de açúcar.

SUMÁRIO

[006] É um objetivo aumentar a flexibilidade construtiva dos dispositivos de dissolução e melhorar a eficiência de dissolução.

[007] O objetivo é resolvido pelas reivindicações independentes.

[008] Em um primeiro aspecto da invenção, um segmento de tubulação defletora como obstáculo em um fluxo de um líquido alvo através do mesmo compreende um casco do segmento com um eixo geométrico longitudinal e um elemento defletor arranjado no caminho do líquido alvo e anexado ao casco do segmento. O elemento defletor separa o segmento de tubulação defletora em um lado de entrada arranjado à montante do elemento defletor com relação a uma direção de fluxo do líquido alvo através do segmento de tubulação defletora, e um lado de saída arranjado à jusante do elemento defletor com relação à direção de fluxo do líquido alvo através do segmento de tubulação defletora. Uma fenda é formada entre o casco do segmento e o elemento defletor, através de cuja fenda o líquido alvo flui do lado de entrada para o lado de saída. O elemento defletor compreende pelo menos uma primeira curvatura positiva no sentido do lado de entrada. A primeira curvatura forma pelo menos uma seção de uma superfície total do elemento defletor virada para o lado de entrada. A fenda é delimitada por uma parede interna e uma parede externa. A parede interna é formada por uma seção de parede do elemento defletor, cuja seção de parede se estende substancialmente na direção do eixo geométrico longitudinal. A parede externa da fenda é formada por uma seção do casco do segmento, em que a fenda se estende em uma direção perpendicular ao eixo geométrico longitudinal ao longo de uma seção da circunferência do casco do segmento. O casco do segmento é preferivelmente tubular.

[009] O projeto do segmento de tubulação defletora tem um efeito de aumentar uma velocidade do fluxo do líquido alvo através da fenda, uma vez que o líquido que previamente flui através de todo o corte transversal do segmento de tubulação defletora tem que atravessar o corte transversal comparativamente pequeno da fenda. Consequentemente, o líquido alvo tem uma alta capacidade de criar turbulências no lado de saída do segmento da tubulação, que é deseja\do para uma dissolução mais efetiva.

[0010] Em um segundo aspecto da invenção, um dispositivo injetor para dissolver material em um líquido alvo compreende pelo menos um segmento de tubulação defletora de acordo com o primeiro aspecto da invenção. Ele compreende adicionalmente um primeiro segmento da tubulação para transportar uma mistura composta do líquido alvo e do material dissolvido nele, um segundo segmento da tubulação, conectado ao primeiro segmento da tubulação, para abastecer o líquido alvo no primeiro segmento da tubulação, e um terceiro segmento da tubulação, conectado ao primeiro segmento da tubulação, para abastecer o material no primeiro segmento da tubulação. Vantajosamente, o dispositivo injetor pode ser inserido em uma instalação para dissolver um líquido em um local desejado, uma vez que ele é um módulo independente.

[0011] Em uma versão do dispositivo injetor, o segmento de tubulação defletora é anexado dentro da primeira tubulação em um caminho do líquido alvo.

[0012] Em uma outra versão do dispositivo injetor, o segmento de tubulação defletora é anexado entre o primeiro segmento da tubulação e o segundo segmento da tubulação. Preferivelmente, o segmento de tubulação defletora é anexado perpendicularmente ao eixo geométrico longitudinal.

[0013] Em ambas as versões, o segmento de tubulação defletora é arranjado de uma maneira tal ao longo do eixo geométrico longitudinal que o segundo segmento da tubulação é conectado no seu lado de entrada e o terceiro segmento da tubulação é conectado no seu lado de saída. Em ambas as versões, o segmento de tubulação defletora tem uma posição rotacional tal em torno do eixo geométrico longitudinal que uma distância entre a fenda do segmento de tubulação defletora e uma saída do terceiro segmento da tubulação é máxima.

[0014] Vantajosamente, o dispositivo injetor com um segmento de tubulação defletora permite uma melhor dissolução do material no líquido alvo devido ao arranjo da entrada do material no lado de saída, assim à jusante do segmento de tubulação defletora, uma vez que forte turbulência é alcançada em uma área que flui diretamente do elemento defletor no lado de saída. Além do mais, entupimento e deposições são evitadas, uma vez que um efeito de sucção pronunciado para o material é alcançado em uma área que flui diretamente do elemento defletor no lado de saída. Foi observado que um efeito colateral desejado acontece no dispositivo injetor, consistindo no fato de que nenhum borrifo ocorre no sentido da saída da terceira tubulação, uma vez que não há impacto direto entre o elemento defletor e o material inserido. As ditas vantagens ficarão mais evidentes no contexto da descrição das modalidades preferidas da invenção. Adicionalmente, o dispositivo injetor com um segmento de tubulação defletora pode ser usado como módulo acabado que é facilmente inserível em uma instalação de processamento conectando as extremidades livres da primeira, da segunda e da terceira tubulação na saída ou tubulações de abastecimento correspondentes, respectivamente.

[0015] Em um terceiro aspecto da invenção, uma instalação de dissolução para dissolver um material sólido ou líquido compreende pelo menos um dispositivo injetor de acordo com o segundo aspecto da invenção, compreendendo adicionalmente pelo menos um primeiro recipiente de abastecimento para prover o líquido alvo, conectado ao segundo segmento da tubulação, pelo menos uma primeira bomba para transportar o líquido alvo do primeiro recipiente de abastecimento através do segundo segmento da tubulação na direção do primeiro segmento da tubulação, e pelo menos uma unidade de dosagem de material para regular uma quantidade do material a ser abastecido no primeiro segmento da tubulação por unidade de tempo.

[0016] Vantajosamente, foi descoberto que uma instalação de dissolução com um ou mais dispositivos de dissolução de acordo com o segundo aspecto da invenção tem mais eficiência de energia que soluções comuns, uma vez que o material pode ser diretamente sugado de um silo contendo o material (efeito de sucção por líquido alvo), contrário ao que se sabe das soluções onde o material tem que ser levado para o dispositivo de dissolução.

[0017] Preferivelmente, a primeira bomba é uma bomba de fluxo variável, em outras palavras, ela permite regular a quantidade de líquido do líquido transportado por ela. Isto permite uma maior flexibilidade com relação à velocidade do fluxo ideal do líquido alvo de maneira a alcançar a melhor dissolução.

[0018] Em modalidades, a instalação de dissolução tanto é usada para dissolução do material em lotes ou contínua n o líquido alvo, preferivelmente na indústria alimentícia. Isto faz com que a instalação de dissolução seja flexível com relação ao método de uso. Por exemplo, a instalação de dissolução de acordo com o terceiro aspecto da invenção é adequada para descarregar um caminhão de silo, por exemplo, contendo o material a ser dissolvido no estado de pó.

[0019] Em modalidades, a instalação de dissolução é usada para misturar uma pluralidade de ingredientes no líquido alvo, em que uma batelada de dispositivos injetores é arranjada em série ao longo de uma tubulação principal da instalação de dissolução. Assim, uma vantagem adicional é a possibilidade de empregar uma série de dispositivos injetores de acordo com o segundo aspecto da invenção em uma instalação de dissolução. Por exemplo, uma pluralidade de ingredientes pode ser misturada no líquido alvo, cada um dos quais é introduzido por meio de um dispositivo injetor próprio.

[0020] Observa-se que não somente material sólido, como pós e granulados, pode ser dissolvido no líquido alvo, mas também outros líquidos podem ser usados em vez do pó ou granulado. Neste caso, a turbulência mencionada anteriormente é particularmente útil, uma vez que ela substancialmente contribui para uma mistura rápida dos dois líquidos. Certamente, em uma aplicação com múltiplos dispositivos injetores, também uma combinação de, por exemplo, pó e líquidos a ser introduzida no líquido alvo é possível.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[0021] Modalidades, vantagens e aplicações da invenção resultam das reivindicações dependentes e agora da seguinte descrição por meio das figuras. Ela é mostrada em: Figura 1 uma vista em perspectiva de uma modalidade de um segmento de tubulação defletora, Figura 2 uma vista da seção lateral de uma modalidade de um dispositivo injetor, Figura 3 uma vista em perspectiva da modalidade do dispositivo injetor da Figura 2, e Figura 4 uma vista esquematizada de uma instalação de dissolução.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0022] A seguir, mesmos numerais de referência denotam os mesmos elementos estrutural ou funcionalmente das várias modalidades da invenção.

[0023] Para os propósitos deste documento, o termo “material” se refere a material solto sólido como pó ou granulado, mas também a um líquido. Observa-se que o termo “dissolução” aqui usado no contexto de um líquido como o material a ser inserido no líquido alvo deve ser entendido como mistura dos dois líquidos e é usado como termo genérico por razões de simplicidade.

[0024] Além do mais, o material a ser dissolvido também pode consistir de múltiplos componentes que podem, por exemplo, ser retirados no líquido alvo de diferentes recipientes de armazenamento.

[0025] No contexto do presente documento os termos parede “interna” e “externa” da fenda são entendidos com relação ao eixo geométrico longitudinal do dispositivo de dissolução. Desta forma, uma parede interna é mais próxima ao dito eixo geométrico longitudinal que uma parede externa.

[0026] O termo “positivo” no contexto de uma curvatura do elemento defletor deve ser entendido como um grânulo ou protuberância na respectiva direção.

[0027] O termo “direção de fluxo” se refere a uma direção de fluxo principal do líquido alvo ou o líquido misto, respectivamente, e não leva em consideração direções de fluxo local divergentes devido às turbulências. Deve ser entendido como substancialmente paralelo ao eixo geométrico longitudinal z.

[0028] A figura 1 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade de um segmento de tubulação defletora 1 com um eixo geométrico longitudinal z. O segmento de tubulação defletora 1 tem um casco do segmento 8 no interior do qual um elemento defletor 3 é arranjado. O elemento defletor 3 é arranjado perpendicularmente à direção de fluxo ou ao eixo geométrico longitudinal, respectivamente, e tem uma seção curvada, chamada primeira curvatura positiva 3a, e uma seção reta 3b. As dimensões do elemento defletor 3 são de maneira tal que uma fenda 14 seja deixada aberta para permitir passagem do líquido alvo de um lado de entrada para um lado de saída do segmento de tubulação defletora 1.

[0029] Preferivelmente, a fenda 14 é formada como um espaço anelar, conforme pode ser visto na Figura 1, com uma parede interna 14a e uma parede externa 14b. A parede interna 14a é preferivelmente formada por uma seção do elemento defletor 3 e a parede externa é formada pelo casco do segmento 8. É preferido que o espaço anelar seja concêntrico com relação ao eixo geométrico longitudinal z do segmento de tubulação defletora, em outras palavras a parede interna 14a e a parede externa 14b formam cada uma seção circular com um centro no eixo geométrico longitudinal z. Na sua extremidade, a fenda é limitada por duas paredes de extremidade 14c formadas pelo elemento defletor 3.

[0030] Estas paredes 14c são preferivelmente arredondadas. Nesta modalidade, a fenda 14 é formada como um espaço anelar, mas outros formatos também são possíveis. Neste contexto, observa-se que a parede externa 14b da fenda é, na maioria dos casos, redonda (seção circular), uma vez que ela é definida pelo casco do segmento 8 que é, em si, tipicamente arredondada seguindo o formato tubular das tubulações normais. A parede interna 14a pode, entretanto, variar do formato mostrado, dependendo do formato do elemento defletor 3. Por exemplo, o elemento defletor 3 pode ter seções retas que definem a parede interna 14a da fenda 14.

[0031] É preferido que a seção da circunferência do casco do segmento 8 ao longo da qual a fenda 14 se estende seja no máximo 2/3 de uma circunferência total do casco do segmento 8. Desta maneira, uma velocidade do líquido alvo que flui através da fenda 14 é alta o suficiente comparada com a velocidade do líquido alvo sobre o lado de entrada e de saída. É preferido que a fenda 14 tenha uma área de produtividade para o líquido alvo, de maneira tal que uma velocidade de transferência do líquido alvo através da fenda 14 seja em torno de seis vezes maior que uma velocidade do lado de entrada do líquido alvo. Em um exemplo prático típico, o líquido alvo chega na fenda no lado de entrada em uma velocidade do lado de entrada em torno de 4 m/s e atinge uma velocidade de transferência de aproximadamente 22 m/s a 25 m/s ao passar através da fenda. Isto ilustra exemplarmente a razão entre a velocidade do lado de entrada e velocidade de transferência.

[0032] Preferivelmente, a primeira curvatura positiva 3a do elemento defletor 3 forma, ao longo de uma seção de sua maior circunferência, uma borda com pelo menos uma parte da parede interna 14a da fenda 14. Desta maneira se garante que o líquido alvo que impacta na primeira curvatura positiva 3a seja suavemente desviado no sentido da fenda 14 sem causar excessiva turbulência meseta área, que não é desejada uma vez que desacelera a velocidade do fluxo do líquido alvo média no lado de entrada. É particularmente preferido que toda a parede interna 14a da fenda 14 seja formada pela maior circunferência da primeira curvatura positiva 3a. Em modalidades, a primeira curvatura positiva 3a é simétrica rotacional com relação ao eixo geométrico longitudinal z. Além do mais é preferido que a borda formada pela parede interna 14a com a primeira curvatura positiva 3a arredondada. Isto adicionalmente melhora o dito fluxo suave e laminar do líquido alvo em torno da borda. Neste contexto nota-se que todas as bordas que entram em contato com líquido de transporte são preferivelmente arredondadas.

[0033] Além da primeira curvatura positiva 3a, o elemento defletor 3 tem uma porção anelar reta 3b que conecta a primeira curvatura 3a ao casco do segmento 8 e que define as duas extremidades 14c da fenda. A porção anelar reta 3b é preferivelmente perpendicular ao eixo geométrico longitudinal z. Entretanto, a porção anelar reta 3b também pode ter outras orientações e/ou compreender uma ou mais curvaturas. Por exemplo, a porção 3b pode ter uma curvatura negativa com relação ao lado de entrada ou ela pode ser inclinada.

[0034] Em modalidades, o elemento defletor 1 compreende pelo menos uma segunda curvatura 3c que é positiva com relação ao lado de saída, cuja segunda curvatura 3c forma pelo menos uma seção de uma superfície total do elemento defletor 1 virara para o lado de saída. Vantajosamente, esta medida melhora adicionalmente o efeito de sucção do material no lado de saída pelo líquido alvo que sai da fenda no lado de saída. Entende-se que a superfície do elemento defletor 1 virada para o lado de saída também pode ter múltiplas curvaturas ou ser totalmente reta, dependendo dos efeitos desejados. Por exemplo, pode ser vantajoso ter uma superfície texturizada de maneira a atingir mais turbulência na sua vicinidade.

[0035] A figura 2 mostra uma vista da seção lateral de uma modalidade de um dispositivo injetor 7 e a figura 3 mostra uma vista em perspectiva da modalidade do dispositivo injetor da figura 2.

[0036] O dispositivo injetor 7, que pode ser referido como um dispositivo de dissolução, compreende um primeiro segmento da tubulação 11 para transportar uma mistura composta do líquido alvo e o material dissolvido nele, um segundo segmento da tubulação 12, conectado ao primeiro segmento da tubulação 11, para abastecer o líquido alvo no primeiro segmento da tubulação 11, e um terceiro segmento da tubulação 13, conectado ao primeiro segmento da tubulação 11, para abastecer o material no primeiro segmento da tubulação 11. Entre o primeiro e o segundo segmento da tubulação 11, 12 um segmento de tubulação defletora 1 é arranjado. Conforme pode ser visto a partir da vista em perspectiva da Figura 3, o segmento de tubulação defletora é alinhado com as paredes da tubulação das tubulações 11, 12. Preferivelmente, ele é soldado perfeitamente nas tubulações 11, 12. Em outras modalidades, o segmento de tubulação defletora 1 pode ser inserido, por exemplo, na segunda tubulação 12 e anexado nela, por exemplo, por encaixe por força, conforme já mencionado.

[0037] O segmento de tubulação defletora 1 é arranjado de uma maneira tal ao longo do eixo geométrico longitudinal z que o segundo segmento da tubulação 12 seja conectado no seu lado de entrada e o terceiro segmento da tubulação 13 seja conectado no seu lado de saída. O segmento de tubulação defletora 1 tem uma posição rotacional tal em torno do eixo geométrico longitudinal z, que uma distância entre a fenda 14 do segmento de tubulação defletora 1 e uma saída do terceiro segmento da tubulação 13 seja máxima. O termo “distância” é entendido como uma distância entre um vértice da parede externa 14b da fenda 14 e um ponto mais próximo de um casco do terceiro segmento da tubulação 13 para um plano de corte transversal do segmento de tubulação defletora 1 no local da saída da fenda 14 no lado de saída. Isto será descrito a seguir.

[0038] Preferivelmente, pelo menos dois terços da fenda 14 é arranjado em uma metade da base do primeiro segmento da tubulação 11. Em outras palavras, a fenda 14 é arranjada na base do casco do segmento 8, esta sendo a localização mais distante possível da saída do terceiro segmento da tubulação 13. Assim, a fenda é preferivelmente posicionada em um lado oposto da saída do terceiro segmento da tubulação 13, conforme visto em termos de áreas de corte transversal.

[0039] Em modalidades, uma saída do terceiro segmento da tubulação 13 no primeiro segmento da tubulação 11 é arranjada no topo do primeiro segmento da tubulação 11. Preferivelmente, o primeiro segmento da tubulação 11 é arranjado horizontalmente e o terceiro segmento da tubulação 13 é arranjado verticalmente pelo menos em uma seção de conexão do terceiro segmento da tubulação 13 para o primeiro segmento da tubulação 11, conforme pode ser visto na figura 2 ou 3.

[0040] As posições e orientações relativas escolhidas do segmento da tubulação 11, 12 bem como a distância escolhida entre a saída do terceiro segmento da tubulação 13 e a fenda 14 são preferidas em virtude de, desta maneira, o processo de sucção do material do terceiro segmento da tubulação 13 ter sido descoberto como muito efetivo em simulações dinâmicas de fluido e teste de protótipo. Entretanto, outras configurações destes dois aspectos do projeto podem ser usadas igualmente. Por exemplo, o terceiro segmento da tubulação 13 e o primeiro segmento da tubulação 11 podem ser arranjados em um ângulo mútuo que não seja 900.

[0041] A seguir, o processo de sucção será descrito em mais detalhes por considerações dinâmicas de fluido. Particularmente dois parâmetros são decisivos para o projeto do segmento de tubulação defletora 1 e o dispositivo injetor 7: velocidades de líquido alvo e pressões ao longo do caminho do líquido de transporte alvo e a mistura de líquido através do dispositivo injetor 7. É desejado que o líquido alvo tenha um fluxo o mais laminar possível no lado de entrada. Geralmente, turbulências causam uma reedição da velocidade. Desta forma, um fluxo laminar leva a uma velocidade geral mais previsível do líquido alvo no lado de entrada. Assim, um formato da superfície do elemento defletor 3 virada para o lado de entrada exerce um papel na influência do padrão de fluxo do líquido alvo. Uma curvatura positiva suaviza o impacto do líquido alvo no elemento defletor 3, direcionando o fluxo para a fenda 14. Tomando o exemplo mencionado anteriormente, uma velocidade média do líquido alvo no lado de entrada pode ter um valor de 4 m/s. Em virtude de o elemento defletor 3 agir como um obstáculo para o fluido alvo, a pressão nesta área é comparativamente alta, para o exemplo anterior quantificando em torno de 3,4 bar. Ao passar através da fenda 14, o líquido alvo ganha consideravelmente velocidade, uma vez que corte transversal da fenda 14 é muito menor que o corte transversal da segunda tubulação 12. Na fenda 14, a velocidade aumenta para em torno de 23 m/s. Consequentemente, a pressão cai dentro da fenda 14, neste caso para cerca de 1,3 bar. Depois de sair no lado de saída, o líquido alvo desacelera novamente, uma vez que o corte transversal do primeiro segmento da tubulação 11 é muito maior que o da fenda 14. No dito exemplo, a velocidade gradualmente diminui ao longo de um caminho do líquido principal na direção longitudinal até que a velocidade média ao longo de todo o corte transversal tenha diminuído no mesmo nível do lado de entrada, isto é 4 m/s. Um gradiente de velocidade acentuado ocorre na saída da fenda 14, a velocidade do líquido alvo no meio da corrente sendo a maior e diminuindo rapidamente no sentido das seções de corrente externa. Entretanto, na área do lado de saída que é localizada acima da fenda, entre o último e a saída do terceiro segmento da tubulação 13 no primeiro segmento da tubulação 11, turbulências ocorre devido a um desvio das porções do líquido alvo para esta área. A velocidade do líquido é muito baixa aqui em virtude de nenhum fluxo direto na direção longitudinal z ocorrer. O padrão de pressão no lado de saída é substancialmente uniforme sobre o corte transversal do primeiro segmento da tubulação 11 e aumenta gradualmente ao longo do eixo geométrico longitudinal z. Uma vez que a pressão é uniforme na área mencionada anteriormente, no dito exemplo de cerca de 1,2 bar, o líquido nesta área pode ser “arrastado” adiante pela corrente principal do líquido alvo que acaba de sair da fenda 14. Isto causa um efeito de sucção na direção substancialmente radial para o líquido nesta área localizado atrás do elemento defletor 3. Por sua vez, este efeito de sucção faz com que partículas do material do terceiro segmento da tubulação sejam sugadas na corrente do líquido alvo e sejam dissolvidas nele. É favorável para o processo de dissolução que a velocidade do líquido na dita área seja muito baixa, em virtude disto permitir mais tempo para dissolução.

[0042] Neste contexto menciona-se que a segunda curvatura positiva melhora o fluxo de líquido alvo “radial” misto com partículas do material no processo de dissolução, na direção da corrente do líquido alvo principal que sai da fenda 14.

[0043] Conforme mencionado no começo, em uma modalidade do dispositivo injetor 7, o segmento de tubulação defletora 1 é anexado dentro da primeira tubulação 11 em um caminho do líquido alvo. Nesta modalidade é preferido que uma extremidade do casco do segmento 8 virara para o segundo segmento da tubulação 12 forme uma inclinação 2a no lado de entrada no sentido do segundo segmento da tubulação 12 de uma maneira tal que nenhuma etapa esteja presente entre um casco do primeiro segmento da tubulação 11 e o casco do segmento 8. Isto vantajosamente evita a criação das turbulências em uma área do lado de entrada próxima à fenda 14. Isto não é desejado uma vez que tais turbulências desacelerariam o fluxo de líquido alvo na fenda 14 e, desta forma, piorariam o efeito de sucção no lado de saída da fenda 14. Além do mais, nesta modalidade, o segmento de tubulação defletora 1 é preferivelmente anexado por soldagem ou encaixe por força dentro do primeiro segmento da tubulação 11.

[0044] Preferivelmente, uma distância dl entre o segmento de tubulação defletora 1 e a saída do terceiro segmento da tubulação 13 substancialmente iguala uma distância de passagem d2 do líquido alvo através da fenda 14. A distância dl é medida do ponto mais próximo de um casco do terceiro segmento da tubulação 13 a um plano de corte transversal do segmento de tubulação defletora 1 no local da saída da fenda 14 no lado de saída. Foi descoberto que esta razão é ideal com relação à criação de uma sucção efetiva de material no lado de saída. Quanto maior a distância dl, menos acentuado é o processo de sucção.

[0045] Em modalidades, o primeiro segmento da tubulação 11 compreende pelo menos uma constrição 4 à jusante da saída do terceiro segmento da tubulação 13. Em variações destas modalidades, o primeiro segmento da tubulação 11 compreende uma pluralidade de constrições 4 nas distâncias pré-definidas ao longo de sua extensão à jusante da saída do terceiro segmento da tubulação 13. Tais constrições melhoram adicionalmente o processo de dissolução, uma vez que a pressão do líquido misto que flui através delas aumenta, comparada às seções de diâmetro “normal” do primeiro segmento da tubulação 11.

[0046] Preferivelmente, o primeiro segmento da tubulação 11, o segundo segmento da tubulação 12 e o terceiro segmento da tubulação 13 do dispositivo injetor compreendem cada nas suas extremidades livres um elemento de conexão, particularmente um flange, para uma conexão aos elementos de uma instalação de dissolução que usa o dispositivo injetor 7. Desta maneira, o dispositivo injetor pode ser entregue em um estado pronto para ser diretamente conectado aos ditos elementos.

[0047] A figura 4 mostra uma vista esquematizada de uma instalação de dissolução 50. Nota-se que a figura 4 mostra somente elementos principais da instalação de dissolução 50. Entende-se que o último pode compreender uma variedade de outros elementos como, por exemplo, válvulas, medidores de fluxo, etc.

[0048] A instalação de dissolução 50 compreende um dispositivo injetor 7, um primeiro recipiente de abastecimento 123 para prover o líquido alvo, conectado ao segundo segmento da tubulação 12 por meio de uma tubulação intermediária, uma primeira bomba 122, particularmente uma bomba de fluxo variável, para transportar o líquido alvo do primeiro recipiente de abastecimento 123 através do segundo segmento da tubulação 12 na direção do primeiro segmento da tubulação 11, e pelo menos uma unidade de dosagem de material 131 para regular uma quantidade do material a ser abastecida no primeiro segmento da tubulação 11 por unidade de tempo. Além do mais, a instalação de dissolução 50 compreende pelo menos um segundo recipiente de abastecimento opcional 132 conectado ao terceiro segmento da tubulação 13 para prover o material a ser entregue no líquido alvo. Além do mais, uma tubulação de saída 112 é provida para guiar a mistura líquida a uma estação de processamento adicional, por exemplo, uma estação de preenchimento.

[0049] As direções de fluxo são indicadas pelas respectivas setas. De acordo com isto, uma direção de fluxo principal é denotada pela seta “F”, um fluxo através de uma tubulação de realimentação 15 definido a seguir é indicado pela seta “B” e uma direção de transporte do material a ser dissolvido no líquido alvo é indicado pela seta “M”.

[0050] A instalação de dissolução 50 preferivelmente compreende uma tubulação de realimentação 15 para recircular a mistura líquida de uma saída do primeiro segmento da tubulação 11 de volta para o lado de entrada do dispositivo injetor 7 e pelo menos uma segunda bomba 151 para transportar a mistura líquida através da tubulação de realimentação 15. Entende-se que válvulas adequadas são conectadas nas juntas entre a tubulação de realimentação 15 e o primeiro segmento da tubulação 11 e o segundo segmento da tubulação 12, respectivamente. A tubulação de realimentação 15 explica casos quando uma solubilidade do material no líquido alvo é muito pobre. Desta forma, pode ser necessário empregar múltiplas etapas de recirculação para uma dissolução completa. Em um outro caso, pode ser necessário dissolver múltiplos materiais no líquido alvo de uma maneira consecutiva. Desta forma, em uma primeira etapa, um primeiro material é dissolvido, depois do qual a mistura líquida é recirculada e um segundo material é adicionado à mistura líquida. Embora para tais casos possa ser desejado usar uma série de dispositivos injetores 7, instalações de dissolução com somente um dispositivo injetor podem fazer muito uso da recirculação alternativa se uma subsequente inserção de dispositivos injetores adicionais se mostrar muito completa ou cara.

[0051] Conforme mencionado, a instalação de dissolução 50 compreende um segundo recipiente de abastecimento 132. Nesta modalidade exemplar da instalação de dissolução 50 o segundo recipiente de abastecimento 132 é estacionário. Em outras modalidades, o segundo recipiente de abastecimento 132 é transportável por um veículo ou ele é parte de um veículo ou ele é um saco transportável por humano. Entretanto, observou-se que a conexão do segundo recipiente de abastecimento 132 ao terceiro segmento da tubulação 13 é preferivelmente adaptada para ser desacoplada do segundo recipiente de abastecimento 132 se outros meios para prover o material forem usados, por exemplo, um caminhão com um segundo recipiente de abastecimento transportável 132.

[0052] Preferivelmente, a instalação de dissolução 50 compreende adicionalmente um refratômetro (não mostrado) para medir uma densidade ou viscosidade da mistura líquida. Desta maneira, um monitoramento da qualidade da mistura líquida pode ser realizado. Particularmente no caso de uso da tubulação de realimentação 15, a mistura líquida pode ser recirculada no caso de a verificação no refratômetro falhar. De maneira a fazer isto, uma válvula (não mostrada) troca o fluxo da mistura líquida de uma direção no sentido da saída da instalação de dissolução 50 na tubulação de realimentação 15.

[0053] A unidade de dosagem de material 131 regula a quantidade de material alimentada no primeiro segmento da tubulação 11. Nota-se que a unidade de dosagem de material pode ser usada somente para limitar a quantidade de material fornecido e não tem nenhum meio de atuação para transporte de material. Isto é devido ao fato de que, na maioria dos casos, o terceiro segmento da tubulação 13 é arranjado verticalmente. Desta forma, nestes casos não há necessidade de transportar o material para o terceiro elemento da tubulação 13, mas o material cai livremente nele devido à gravidade. Assim, é preferido que o segundo recipiente de abastecimento 132 seja arranjado acima da saída do terceiro segmento da tubulação 13 no primeiro segmento da tubulação 11 de maneira a evitar ter que usar meios de transporte adicionais para o material.

[0054] O fluxo de líquido alvo, o fluxo de mistura líquida e a quantidade de material para abastecimento são regulados por um controlador (não mostrado) por meio da bomba correspondente 122, 151 ou da unidade de dosagem de material 131, levando-se em consideração vários parâmetros como solubilidade do material no líquido alvo, rendimento desejado, grau de dissolução etc. Além do mais, os caminhos do fluxo também são controlados pelo controlador, que aciona as válvulas correspondentes de acordo com o caminho de fluxo desejado.

[0055] Uma interface com o usuário é provida adicionalmente para inserir os ditos parâmetros, lendo válvulas medidas por uma variedade de sensores providos na instalação de dissolução, e para monitorar a qualidade de saída da mistura líquida.

[0056] Enquanto são mostradas e descritas atualmente modalidades preferidas da invenção, claramente se entende que a invenção não é limitada a elas, mas pode de outra forma diferentemente ser incorporada e praticada no escopo das seguintes reivindicações. Desta forma, termos como “preferido” ou “em particular” ou “particularmente” ou “vantajosamente”, etc. significam modalidades opcionais e exemplares somente.

Claims

1. Segmento de tubulação defletora (1) como obstáculo em um fluxo de um líquido alvo através do segmento de tubulação defletora (1), caracterizado pelo fato de que compreende um casco do segmento (8) com um eixo geométrico longitudinal (z), particularmente um casco tubular do segmento, um elemento defletor (3) arranjado no caminho do líquido alvo e anexado ao casco do segmento (8), em que o elemento defletor (3) separa o segmento de tubulação defletora (1) em um lado de entrada arranjado à montante do elemento defletor (3) com relação a uma direção de fluxo (F) do líquido alvo através do segmento de tubulação defletora (1), e um lado de saída arranjado à jusante do elemento defletor (3) com relação à direção de fluxo (F) do líquido alvo através do segmento de tubulação defletora (1), em que uma fenda (14) é formada entre o casco do segmento (8) e o elemento defletor (3), através de qual a fenda (14) os líquidos alvo fluem do lado de entrada para o lado de saída, em que o elemento defletor (3) compreende pelo menos uma primeira curvatura positiva (3a) no sentido do lado de entrada, cuja primeira curvatura (3a) forma pelo menos uma seção de uma superfície total do elemento defletor (3) virada para o lado de entrada, em que a fenda (14) é delimitada por uma parede interna (14a) e uma parede externa (14b), em que a parede interna (14a) é formada por uma seção de parede do elemento defletor (3), cuja seção de parede se estende substancialmente na direção do eixo geométrico longitudinal (z), e a parede externa (14b) da fenda (14) é formada por uma seção do casco do segmento (8), em que a fenda (14) se estende em uma direção perpendicular ao eixo geométrico longitudinal (z) ao longo de uma seção da circunferência do casco do segmento (8).

2. Segmento de tubulação defletora de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fenda (14) é formada como um espaço anelar, particularmente concêntrico com relação ao eixo geométrico longitudinal (z) do segmento de tubulação defletora (1).

3. Segmento de tubulação defletora de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a seção de uma circunferência do casco do segmento (8) ao longo da qual a fenda (14) se estende é de no máximo 2/3 de uma circunferência total do casco do segmento (8).

4. Segmento de tubulação defletora de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a primeira curvatura positiva (3a) do elemento defletor (3) forma, ao longo de uma seção de sua maior circunferência, uma borda com pelo menos uma parte da parede interna (14a) da fenda (14), particularmente com toda a parede interna (14a) da fenda (14), particularmente em que a borda é arredondada.

5. Segmento de tubulação defletora de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o elemento defletor (3) tem uma porção anelar reta que conecta a primeira curvatura positiva (3a) ao casco do segmento (8) e define duas extremidades (14c) da fenda (14), particularmente em que a porção anelar reta é perpendicular ao eixo geométrico longitudinal (z).

6. Segmento de tubulação defletora de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a fenda (14) tem uma área de produtividade para o líquido alvo, tal que uma velocidade de transferência do líquido alvo é em torno de seis vezes maior que uma velocidade do lado de entrada do líquido alvo.

7. Segmento de tubulação defletora de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o elemento defletor (3) compreende pelo menos uma segunda curvatura positiva (3c) no sentido do lado de saída, em que a segunda curvatura (3c) forma pelo menos uma seção de uma superfície total do elemento defletor (3) virada para o lado de saída.

8. Dispositivo injetor (7) para dissolver material em um líquido alvo, em que pelo menos um segmento de tubulação defletora (1) como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um primeiro segmento da tubulação (11) para transportar uma mistura composta do líquido alvo e o material dissolvido nele, um segundo segmento da tubulação (12), conectado ao primeiro segmento da tubulação (11), para abastecer o líquido alvo no primeiro segmento da tubulação (11), e um terceiro segmento da tubulação (13), conectado ao primeiro segmento da tubulação (11), para abastecer o material no primeiro segmento da tubulação (11), em que tanto o segmento de tubulação defletora (1) é anexado dentro do primeiro segmento da tubulação (11) em um caminho do líquido alvo, ou o segmento de tubulação defletora (1) é anexado entre o primeiro segmento da tubulação (11) e o segundo segmento da tubulação (12), particularmente em que o elemento defletor (1) é anexado perpendicularmente ao eixo geométrico longitudinal (z), em que o segmento de tubulação defletora (1) é arranjado de uma maneira tal ao longo do eixo geométrico longitudinal (z) que o segundo segmento da tubulação (12) é conectado no seu lado de entrada e o terceiro segmento da tubulação (13) é conectado no seu lado de saída e tem uma posição rotacional tal em torno do eixo geométrico longitudinal (z) que uma distância entre a fenda (14) do segmento de tubulação defletora (1) e uma saída do terceiro segmento da tubulação (13) seja máxima.

9. Dispositivo injetor de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos dois terços da fenda (14) é arranjado em uma metade da base do primeiro segmento da tubulação (11) e em que uma saída do terceiro segmento da tubulação (13) no primeiro segmento da tubulação (11) é arranjada no topo do primeiro segmento da tubulação (11).

10. Dispositivo injetor de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que quando o segmento de tubulação defletora (1) é anexado dentro do primeiro segmento da tubulação (11), e uma extremidade do casco do segmento (8) virada para o segundo segmento da tubulação (12) forma uma inclinação (2a) no lado de entrada na direção do segundo segmento da tubulação (12) de uma maneira tal que nenhuma etapa esteja presente entre um casco do primeiro segmento da tubulação (11) e o casco do segmento (8).

11. Dispositivo injetor de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que uma distância (dl) entre o segmento de tubulação defletora (1) e a saída do terceiro segmento da tubulação (13) substancialmente iguala uma distância de passagem (d2) do líquido alvo através da fenda (14).

12. Dispositivo injetor de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que o primeiro segmento da tubulação (11) compreende pelo menos uma constrição (4) à jusante da saída do terceiro segmento da tubulação (13), particularmente em que o primeiro segmento da tubulação (11) compreende uma pluralidade de constrições (4) nas distâncias pré-definidas ao longo de sua extensão à jusante da saída do terceiro segmento da tubulação (13).

13. Instalação de dissolução (50) para dissolver um material sólido ou líquido, particularmente um pó ou um granulado, compreendendo pelo menos um dispositivo injetor (7) como definido em qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um primeiro recipiente de abastecimento (123) para prover o líquido alvo conectado ao segundo segmento da tubulação (12), pelo menos uma primeira bomba (122), particularmente uma bomba de fluxo variável, para transportar o líquido alvo do primeiro recipiente de abastecimento (123) através do segundo segmento da tubulação (12) na direção do primeiro segmento da tubulação (11), e pelo menos uma unidade de dosagem de material (131) para regular uma quantidade do material a ser abastecida no primeiro segmento da tubulação (11) por unidade de tempo.

14. Instalação de dissolução de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma tubulação de realimentação (15) para recircular a mistura líquida de uma saída do primeiro segmento da tubulação (11) de volta para o lado de entrada do dispositivo injetor (7) e pelo menos uma segunda bomba (151) para transportar a mistura líquida através da tubulação de realimentação (15).

15. Instalação de dissolução de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um segundo recipiente de abastecimento (132) conectado ao terceiro segmento da tubulação (13) para prover o material a ser dissolvido no líquido alvo, em que o segundo recipiente de abastecimento (132) é tanto estacionário quanto transportável por um veículo ou é parte de um veículo ou é um saco transportável por humano.

16. Uso de uma instalação de dissolução (50) como definida em qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que é para dissolução em batelada ou contínua do material no líquido alvo, particularmente na indústria alimentícia.

17. Uso de uma instalação de dissolução (50) como definida em qualquer uma das reivindicações 13 a 15 para misturar uma pluralidade de ingredientes no líquido alvo, caracterizado pelo fato de que uma batelada de dispositivos injetores como definidos em qualquer uma das reivindicações 8 a 12 é arranjada em série ao longo de uma tubulação principal da instalação de dissolução.

18. Uso de uma instalação de dissolução (50) como definida em qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que é para descarregar um caminhão de silo.