BR112021016239A2

BR112021016239A2 - Dispositivo de resfriamento de materiais particulados

Info

Publication number: BR112021016239A2
Application number: BR112021016239-9A
Authority: BR
Inventors: Michael Aigner; Christian Wagner; Roland Huber; Klaus Feichtinger
Original assignee: Erema Engineering Recycling Maschinen Und Anlagen Gesellschaft M.B.H
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-10-13
Also published as: AT522286A1; CA3134412A1; KR20210151920A; EP3953128A1; HUE065580T2; UA128267C2; US11504884B2; PL3953128T3; CN113692337A; AT522286B1; ZA202105716B; EP3953128B1; JP2022528933A; PT3953128T; AU2020256908A1; TW202039198A; MX2021010771A; DK3953128T3; WO2020206477A1; CN113692337B

Abstract

dispositivo de resfriamento de materiais particulados. dispositivo para resfriar materiais particulados, em particular grânulos feitos de materiais poliméricos, que compreende um recipiente externo (2) com uma superfície envoltória externa, em particular frustocônica (3) e um recipiente interno (4) disposto pelo menos em segmentos dentro do recipiente externo (2) com uma superfície envoltória interna (5), em que um espaço intermediário (6) é formado entre a superfície envoltória externa (3) e a superfície envoltória interna (5), em que um dispositivo de entrada (7) para a introdução de um fluxo de gás e as partículas no espaço intermediário (6) é fornecido em uma região inicial do lado de entrada (11) do dispositivo (1) e em que uma abertura de saída (15) para as partículas é fornecida em uma região final do lado de saída (12) do dispositivo (1) oposta ao dispositivo de entrada (7), em que o dispositivo de entrada (7) é disposto e/ou projetado de tal forma que o fluxo de gás e as partículas possam ser introduzidos essencialmente tangencialmente no espaço intermediário (6).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPO- SITIVO DE RESFRIAMENTO DE MATERIAIS PARTICULADOS".

[001] A presente invenção se refere a um dispositivo para resfriar materiais particulados, em particular grânulos de materiais poliméricos, de acordo com a reivindicação 1.

[002] Os grânulos são produzidos, por exemplo, em que materi- ais poliméricos são plastificados em uma extrusora. O fundido de po- límero semelhante a um cordão que emerge através de uma placa per- furada é então cortado em pequenas partículas usando lâminas rotati- vas. Esses granulados, nos quais pelo menos a área do macho de fundição ainda está no fundido, são então resfriados e solidificados no fluxo de gás ou água e transportados para longe com o fluxo de fluido ao mesmo tempo.

[003] Um resfriamento subsequente das partículas ocorre então, por exemplo, em outras unidades de resfriamento a jusante. Do estado da técnica, por exemplo, recipientes de resfriamento cilíndricos são conhecidos nos quais os grânulos são movidos e, assim, resfriam.

[004] O objetivo da presente invenção é criar uma unidade de resfriamento em que o tempo de permanência dos grânulos possa ser o mais alto possível e o espectro de tempo de permanência das partí- culas individuais possa ser mantido estreito e as partículas possam ser mantidas isoladas.

[005] A presente invenção atinge este objetivo por um dispositivo de acordo com as características da reivindicação 1. De acordo com a invenção, é previsto que o dispositivo compreende: um recipiente ex- terno com uma superfície de revestimento externa, em particular frus- tocônica, e um recipiente interno com uma superfície de revestimento interna, em particular frustocônica, disposta pelo menos em segmen- tos dentro do recipiente externo, em que um espaço intermediário é formado entre a superfície circunferencial externa e a superfície circun-

ferencial interna. Na área inicial do dispositivo no lado de entrada, um dispositivo de entrada é fornecido para a introdução de um fluxo de gás e as partículas ou granulados no espaço intermediário, em que uma abertura de saída para as partículas é fornecida na região final no lado de saída do dispositivo oposto ao dispositivo de entrada. O dispo- sitivo de entrada é disposto e/ou projetado de modo que o fluxo de gás e as partículas possam ser introduzidos essencialmente tangencial- mente no espaço intermediário.

[006] A introdução tangencial especial do fluxo de gás ou das partículas e seu movimento causado por meio do espaço entre a su- perfície externa e a superfície interna, estende o caminho, que as par- tículas devem seguir através do dispositivo e, assim, suporta o aumen- to do tempo de permanência. Ao mesmo tempo, o espectro de tempo de permanência das partículas é mantido estreito. Como resultado do fluxo de ar assim guiado, o gás também permanece suficientemente laminar e não há turbulência. As partículas são mantidas em uma faixa estreita de velocidade e as colisões descontroladas, que levariam a uma desaceleração das partículas, são reduzidas. Além disso, o con- tato das partículas com as paredes é minimizado e uma desaceleração e/ou deposição das partículas é evitada. Isso também evita que as partículas de granulado grudem na parede. É particularmente vantajo- so que as partículas de granulado também sejam amplamente impedi- das de aderir umas às outras.

[007] As partículas são transportadas com um meio que passa pelo arranjo, em particular com um gás. Este gás pode ser qualquer gás ou mistura de gases, em particular o ar é usado. O fluxo de gás transporta as partículas, essas partículas de material ou granulados ou material em forma de cilindro ou semelhantes sendo resfriadas com o auxílio do fluxo de gás e, se necessário, ainda solidificadas e, se ne- cessário, ainda reagidas quimicamente, por exemplo, por influência térmica, resfriamento ou por uma reação iniciada ou induzida pelo gás.

[008] O arranjo de acordo com a invenção pode ser usado para todos os materiais nos quais uma moldagem de cordões em um granu- lado pode ser realizada. Estes incluem polímeros, pastas, massas ce- râmicas, borracha, poliuretanos termoplásticos, silicones, etc. Os ma- teriais granulados podem ser reforçados com fibras e/ou também par- cialmente reticulados. Eles podem ser baseados em poliésteres, polio- lefinas ou poliamidas. Acima de tudo, também é possível transportar todos os materiais pelo menos parcialmente plastificáveis, preferivel- mente extrudáveis, que podem ser amolecidos ou fundidos e converti- dos em partículas ou solidificados com o arranjo de acordo com a in- venção e, entre outras coisas, resfriados durante o transporte.

[009] Outros desenvolvimentos vantajosos do dispositivo resul- tam das características das reivindicações dependentes.

[0010] Por exemplo, é vantajoso por razões estruturais se for pre- visto que a superfície envoltória externa e/ou a superfície envoltória interna sejam dispostas essencialmente de forma rotativa simetrica- mente em torno de um eixo longitudinal central.

[0011] O dispositivo é geralmente instalado na vertical, mas tam- bém pode ser colocado deitado ou horizontalmente ou, dependendo da conveniência, em uma posição inclinada.

[0012] Para conseguir um fluxo de gás vantajoso, é vantajoso se a superfície envoltória externa e/ou a superfície envoltória interna for in- clinada por um ângulo de cone β em relação a um eixo longitudinal central, o ângulo do cone estando na faixa de 1 ° <= ß <= 15°, especi- almente na faixa de 3° <= ß <= 10°, preferivelmente na faixa de 3° <= ß <= 6°. Isso ajuda a manter o fluxo de ar suficientemente alto e tem o efeito de que as partículas permanecem isoladas no espaço por um tempo particularmente longo e também permite que partículas especi- ficamente mais pesadas permaneçam no funil de resfriamento por um tempo correspondentemente longo.

[0013] Um fluxo sem interferências pode ser alcançado se a super- fície envoltória externa e a superfície envoltória interna estiverem es- paçadas uma da outra sem contato em todos os lados.

[0014] Um tempo de permanência vantajoso também resulta se for previsto que a largura do espaço entre a superfície envoltória externa e a superfície envoltória interna esteja na faixa de 20 mm <= a <= 200 mm, em particular na faixa de 50 mm < = a <= 100 mm, preferivelmen- te na faixa de 60 mm <= a <= 80 mm. Isso também faz com que as partículas permaneçam longas e isoladas no espaço. Distâncias muito grandes resultariam em um fluxo de ar muito pequeno na direção da circunferência e, portanto, uma redução no tempo de permanência das partículas. Uma lacuna muito estreita aumentaria a velocidade do ar e a densidade das partículas, em que isso teria um efeito, por um lado, em um tempo de permanência mais curto, mas também em uma maior probabilidade de colisão e impacto das partículas umas com as outras.

[0015] Neste contexto, é vantajoso que, ao selecionar a largura a do espaço 6, o tamanho ou o diâmetro dos grânulos ou partículas também sejam levados em consideração. Uma largura vantajosa a es- tá na faixa entre 4 e 40 vezes o diâmetro médio das partículas.

[0016] De acordo com uma forma de concretização vantajosa, está previsto que a superfície envoltória externa e a superfície envoltória interna estejam alinhadas paralelamente uma à outra.

[0017] Alternativamente, pode ser previsto que a largura do espa- ço entre a superfície envoltória externa e a superfície envoltória interna na direção da região final do lado de saída, em particular uniforme- mente, seja reduzida. Tal estreitamento do espaço intermediário é par- ticularmente vantajoso no caso de partículas menores, uma vez que o efeito de aceleração do fluxo de gás através do espaço intermediário mais estreito é usado para manter o efeito de isolamento.

[0018] Alternativamente, também pode ser previsto que a largura do espaço entre a superfície envoltória externa e a superfície envoltó- ria interna na direção da região final do lado de saída, em particular uniformemente, aumente. Por outro lado, um interespaço que aumenta em relação à altura também apresenta vantagens com partículas mai- ores, pois neste caso o efeito de desaceleração causado pelos impac- tos com as paredes é reduzido e, assim, a separação também pode ser facilmente mantida.

[0019] O recipiente interno ou a superfície envoltória interna é mais curto ou menos alto do que o recipiente externo ou a superfície envoltória externa. Neste contexto, provou ser vantajoso se o compri- mento ou altura do recipiente externo ou da superfície envoltória ex- terna for maior do que o comprimento ou altura do recipiente interno ou da superfície envoltória interna. É particularmente vantajoso que a relação hi: ha se situe na faixa de 0,1 a 1, em particular na faixa de 0,3 a 0,85, preferivelmente na faixa de 0,50 a 0,75.

[0020] A fim de ser capaz de colocar ou conectar vantajosamente o dispositivo de entrada ao dispositivo, é vantajoso que a superfície envoltória externa e a superfície envoltória interna estejam niveladas com suas regiões iniciais do lado de entrada.

[0021] Além disso, é vantajoso se o diâmetro da superfície envol- tória externa na área inicial do lado de entrada for maior do que seu diâmetro na região final do lado de saída ou que o recipiente externo afunila na direção da região final do lado de saída.

[0022] Analogamente, isso também é vantajoso para o recipiente interno, nomeadamente se for previsto que o diâmetro da superfície envoltória interna na área inicial do lado de entrada seja maior do que seu diâmetro do lado de saída na região final do lado de saída ou que o recipiente interno afunile na direção da região final do lado de saída.

[0023] Uma velocidade de fluxo mais uniforme, um tempo de per-

manência vantajoso e um espectro de tempo de permanência vantajo- so podem, portanto, ser alcançados se a superfície envoltória externa e a superfície envoltória interna afunilarem na direção da região final do lado de saída.

[0024] Para uma separação eficaz das partículas do fluxo de gás, é vantajoso que a superfície envoltória externa se estenda ainda mais na direção da região final do lado de saída ou seja mais longa do que a superfície envoltória interna. Como resultado, neste segmento do dispositivo próximo à saída existe uma área de separação em que o recipiente interno já terminou e não há mais um espaço intermediário definido. Esta área de separação é limitada apenas pelo recipiente ex- terno ou pela superfície envoltória externa. Lá, também, as partículas continuam a se mover em uma espiral ao longo da superfície envoltó- ria externa até a saída. O fluxo de gás, por outro lado, é descarregado no final do espaço intermediário ou na área de separação na direção oposta, ou seja, na direção da entrada, através do recipiente interno e as partículas são, portanto, separadas do fluxo de gás.

[0025] Para a separação das partículas do fluxo de gás, é vantajo- so se a superfície envoltória interna for aberta ou permeável a gás em sua extremidade próxima à área de partida do lado de entrada e que o gás pode ser retirado desta forma através desta abertura da superfície envoltória nterna próxima à área inicial. Esta abertura pode ser provida de uma superfície de cobertura permeável ao gás, por exemplo por meio de uma grade.

[0026] A separação das partículas é suportada pela continuação da superfície envoltória externa em comparação com a superfície en- voltória interna. Neste contexto, é particularmente vantajoso para uma separação eficaz das partículas do gás se a abertura da superfície en- voltória externa definida pelo diâmetro na região final do lado de saída ou a área definida pelo diâmetro da abertura de saída oposta à abertu-

ra definida pelo diâmetro na superfície envoltória interna da área da extremidade do lado de saída, for reduzida de tal forma que uma resis- tência de fluxo suficiente será formada para o gás.

[0027] Portanto, a superfície envoltória externa pode ser afunilada até que a abertura de saída definida pela abertura do lado de saída seja tão pequena e ofereça muita resistência, que dificilmente qualquer gás ou ar possa escapar desta abertura e o gás tenha que seguir seu caminho através do recipiente interno para escapar. No entanto, isso requer uma altura geral maior e, em alguns casos, é impraticável por razões estruturais.

[0028] Uma forma de concretização vantajosa a este respeito, es- pecialmente quando instalada verticalmente, prevê que uma tubuladu- ra de saída adicional, afunilada, em particular frustocônica, seja dis- posta na região final do lado de saída da superfície envoltória externa, isto é, na abertura do lado de saída, em que a própria abertura de saí- da é então fornecida, através da qual as partículas emergem do dispo- sitivo. Esta tubuladura de saída tem ângulos mais íngremes das pare- des e afunila mais rapidamente em relação à altura. Isso resulta em uma boa separação de gás com uma pequena altura geral. Como re- sultado, a abertura no lado de saída da superfície envoltória externa é reduzida em tamanho, porque a abertura de saída tem uma área muito menor. É particularmente vantajoso neste contexto para uma boa se- paração das partículas da corrente de gás, se a área desta abertura de saída for <= 20%, preferivelmente <= 10%, da área da abertura da su- perfície envoltória externa definida pelo diâmetro na área da extremi- dade do lado de saída.

[0029] Para conseguir o fluxo tangencial no espaço intermediário, é vantajoso que o dispositivo de entrada tenha um canal de entrada e, em particular, uma tubuladura de entrada disposta a montante do mesmo, através da qual o fluxo de gás e as partículas a serem resfria-

das podem ser alimentados. O canal de entrada é curvo para econo- mizar espaço e tem a mesma largura do espaço. O canal de entrada corre paralelo à circunferência da superfície envoltória externa e à su- perfície envoltória interna e, assim, abre para o espaço intermediário essencialmente tangencialmente.

[0030] O fluxo de gás ou de partículas assim dirigido se move por um lado tangencialmente à circunferência interna ou externa do espa- ço intermediário, mas é vantajosamente também introduzido em um pequeno ângulo de entrada. É vantajoso que o canal de entrada abra para o espaço intermediário com um ângulo a em relação a um plano orientado perpendicularmente ao eixo longitudinal, este ângulo de en- trada a estando na faixa de 0 <a <= 10 °. É particularmente vantajoso para as condições de fluxo que o canal de entrada seja inclinado cons- tantemente neste ângulo ao longo de toda a sua extensão longitudinal. Ao desenvolver essa orientação direcional, é possível gerar um movi- mento de partícula direcionado, mesmo se grandes quantidades de meio forem necessárias.

[0031] Este ângulo de entrada α é entendido como significando a direção de fluxo essencial do gás e das pequenas partículas ou partí- culas. Este ângulo de entrada é então mantido pelo menos na seção inicial ao longo do curso posterior das partículas no espaço.

[0032] Desta forma, as partículas ou o gás fluem tangencialmente e ligeiramente direcionados na direção da saída para o espaço. Isso resulta em um padrão de movimento que é vantajoso para o tempo de permanência, o espectro de tempo de permanência e o isolamento, como pode ser visto na figura 6, por exemplo. Começando na área ini- cial do lado da entrada, as partículas, portanto, se movem em cami- nhos em forma de espiral para a região final do lado da saída, o diâ- metro desses caminhos em forma de espiral se tornam cada vez me- nores.

[0033] A quantidade ou a velocidade do fluxo de gás é geralmente adaptada aos requisitos e aos tamanhos das partículas. Neste contex- to, pode ser vantajoso se uma quantidade adicional de gás for introdu- zida. É vantajoso que as aberturas de entrada de gás adicionais sejam formadas na superfície envoltória externa e/ou na superfície envoltória interna, as quais são dispostas e/ou configuradas de tal forma que gás adicional, mas não partículas, possa ser trazido vantajosamente tam- bém essencialmente tangencialmente no espaço intermediário dessas aberturas de entrada de gás. O fluxo de gás adicional suporta o fluxo de gás primário através do dispositivo de entrada, conduzindo assim a um resfriamento adicional das partículas e influencia o tempo de per- manência. Desta forma, por exemplo, o gás frio também pode ser tra- zido para o funil para continuar o resfriamento em conformidade. O gás reativo também pode ser introduzido aqui para iniciar reações es- pecíficas.

[0034] Outras vantagens e formas de concretização da invenção constam da descrição e dos desenhos anexos.

[0035] A invenção é mostrada esquematicamente a seguir com a ajuda de exemplos de concretização particularmente vantajosos, mas não restritivos, nos desenhos e é descrita a título de exemplo com re- ferência aos desenhos.

[0036] A seguir esquematiamente: A figura 1 mostra um dispositivo de acordo com a invenção em uma vista em perspectiva, A figura 2 mostra o dispositivo de acordo com a figura 1 em vista lateral, A figura 3 ou 3a mostra uma seção B-B através deste dis- positivo, A figura 4 é uma vista plana de cima, A figura 5 mostra um teste com um dispositivo de compara-

ção conhecido; As figuras 6a, 6b mostram testes com dois dispositivos de refrigeração de acordo com a invenção.

[0037] As Figuras 1 a 4 mostram o dispositivo 1 de acordo com a invenção de diferentes perspectivas. No presente exemplo de concre- tização, o dispositivo 1 é posicionado verticalmente, especificamente em uma estrutura de suporte. Um dispositivo de entrada 7 para a in- trodução do fluxo de gás ou partículas está disposto na região superior do dispositivo 1. Esta seção superior do dispositivo 1 é definida como a área inicial 11 do lado da entrada. A seção do dispositivo 1 oposta ao dispositivo de entrada 7 é referida como a região final do lado de saída 12. A abertura de saída 15, a partir da qual as partículas saem do dispositivo 1, também está localizada aí.

[0038] O dispositivo 1 compreende um recipiente externo 2 e um recipiente interno 4 dispostos no mesmo. O recipiente externo 2 tem uma superfície envoltória externa frustocônica 3, o recipiente interno 4 tem uma superfície envoltória interna frustocônica 5. O recipiente in- terno 4 é disposto no recipiente externo 2 de tal maneira que um espa- ço intermediário 6 é formado entre a superfície envoltória externa 3 e a superfície envoltória interna 5. A largura a do espaço entre a superfície envoltória externa 3 e a superfície envoltória interna 5 é de cerca de 70 mm no presente caso.

[0039] A superfície envoltória externa 3 e a superfície envoltória interna 5 estão continuamente espaçadas uma da outra e não se to- cam em nenhum ponto. Consequentemente, o espaço 6 é livre de bar- reiras e um espaço anular frustocônico é formado no qual o gás flui e as partículas circulam em espiral.

[0040] A superfície envoltória externa 3 e a superfície envoltória interna 5 são inclinadas em relação a um eixo longitudinal central 10 pelo ângulo de cone β. No presente exemplo de concretização, o ân-

gulo do cone β é de cerca de 5 °.

[0041] Na presente forma de concretização, a superfície envoltória externa 3 e a superfície envoltória interna 5 estão alinhadas paralela- mente uma à outra. No entanto, pode ser vantajoso desviar de um ali- nhamento paralelo e, por exemplo, proporcionar um aumento ou dimi- nuição na largura do intervalo.

[0042] Pode-se verificar que a superfície envoltória externa 3 e a superfície envoltória interna 5 afunilam na direção da região final do lado de saída 12, isto é, para baixo neste caso. Correspondentemente, o diâmetro da2 da superfície envoltória externa 3 na região final do la- do de entrada 11 é maior do que o diâmetro da1 da superfície envoltó- ria externa 3 na região final do lado de saída 12 ou a abertura inferior 18 da superfície envoltória externa 3.

[0043] Analogamente, o diâmetro di1 da superfície envoltória in- terna 5 na área inicial do lado da entrada 11 ou a abertura superior 19 da superfície envoltória interna 5 neste caso é maior do que o diâmetro do lado da saída di2 da superfície envoltória interna 5 na área de ex- tremidade no lado de saída 12. A abertura superior relativamente mai- or 19 da superfície envoltória interna 5, localizada na região inicial do lado de entrada 11, é fechada por uma superfície de cobertura 17.

[0044] Também pode ser visto que a superfície envoltória externa 3 tem um comprimento ou altura ha maior do que a altura hi da super- fície envoltória interna 5. No dispositivo 1 de acordo com a figura 1, a razão hi: ha é de aproximadamente 0,6.

[0045] Como resultado, há uma área de separação 16 no segmen- to inferior do dispositivo 1, na qual o recipiente interno 4 já chegou ao fim e também não há mais um espaço intermediário definido 6. Esta área de separação 16 é limitada apenas pelo recipiente externo 2 ou pela superfície envoltória externa 3.

[0046] Na área de separação 16, no entanto, as partículas conti-

nuam a se mover ao longo da superfície envoltória externa 3 para bai- xo. O fluxo de gás, por outro lado, é descarregado para cima no final do espaço intermediário 6 através da superfície envoltória interna 5. É aqui que as partículas são separadas do fluxo de gás. As partículas deixam o dispositivo 1 na parte inferior através da abertura de saída 15, o gás deixa o dispositivo 1 na parte superior através da abertura superior 19 da superfície envoltória interna 5. Esta abertura superior 19 é fornecida com uma superfície envoltória permeável ao gás 17, no caso presente por uma grade.

[0047] A redução no diâmetro da superfície envoltória externa 3 já aumenta a resistência ao fluxo. Se a abertura 18 na extremidade infe- rior da superfície envoltória externa 3 for pequena o suficiente, a resis- tência ao fluxo se tornará tão grande que o gás não sairá por esta abertura inferior 18, mas apenas através da abertura superior 19 da superfície envoltória interna 5. No entanto, as partículas sempre saem pela parte inferior e esta abertura inferior 18 pode, se for suficiente- mente pequena, também atuar como uma abertura de saída 15 ao mesmo tempo. Na maioria dos casos, no entanto, isso resulta em uma altura geral maior do dispositivo 1. Consequentemente, a resistência ao fluxo também pode ser aumentada ainda mais por medidas estrutu- rais adicionais. Como pode ser visto no exemplo de concretização de acordo com a figura 0 3a, uma tubuladura de saída frustocônica adici- onal 13 está disposta na região final do lado de saída 12 da superfície envoltória externa 3 bem para baixo. A abertura de saída real 15 para as partículas, a partir da qual as partículas finalmente deixam o dispo- sitivo 1, também é formada nesta tubuladura de saída 13. A tubuladura de saída 13 se conecta diretamente à abertura inferior 18 da superfície envoltória externa 3, a área da seção transversal da abertura de saída 15 sendo consideravelmente menor do que a da abertura inferior 18, no presente caso apenas aproximadamente 7- 8% da área da seção transversal da abertura inferior 18. Este estreitamento transversal adi- cional aumenta a resistência ao fluxo ainda mais e a separação das partículas do fluxo de gás é ainda mais eficaz.

[0048] O dispositivo de entrada 7 disposto na região inicial do lado da entrada 11 tem uma tubuladura de entrada 8 ao qual, por exemplo, uma linha de transporte pode ser conectada, através da qual as partí- culas ou grânulos ainda quentes são introduzidos no dispositivo 1 junto com o fluxo de gás.

[0049] A tubuladura de entrada 8 abre em um canal de entrada 9. Este canal de entrada 9 é curvo ou em espiral e corre essencialmente circularmente paralelamente à circunferência da superfície envoltória externa 3 e a superfície envoltória interna 5. O canal de entrada 9 fe- cha o espaço intermediário 6 no topo ou no lado de entrada. No pre- sente caso, dado o diâmetro das superfícies envoltórias 3, 5 e o pre- sente ângulo de inclinação а, o canal de entrada 9 descreve um círculo quase completo de quase 360 ° e então se abre para o espaço inter- mediário 6 aproximadamente na área abaixo da tubuladura de entrada

8. O canal de entrada 9, portanto, tem a mesma largura a que o espa- ço intermediário б. Por conseguinte, o fluxo de gás ou de partículas é introduzido tangencialmente no espaço 6, ou seja, as partículas e o fluxo de gás correm em caminhos aproximadamente circulares em tor- no do eixo longitudinal central 10 no espaço intermediário 6. Além dis- so, isso evita fluxos turbulentos, bordas de saída e bordas adjacentes.

[0050] Ao mesmo tempo, o canal de entrada 9 também está ligei- ramente inclinado para baixo, na direção da saída. Isso já pode ser visto na figura 1, e o canal de entrada 9 corre para o interior do espaço intermediário 6 sobre uma superfície que está constantemente inclina- da para baixo. Este ângulo de entrada inclinado a é definido em rela- ção a um plano 14 orientado perpendicularmente ao eixo longitudinal 10 e, como pode ser visto na figura 2, é de cerca de 5 °.

[0051] Desta forma, as partículas ou o gás não apenas fluem tan- gencialmente, mas também são direcionados ligeiramente para baixo no espaço intermediário 6. Isso resulta em um padrão de movimento como pode ser visto na figura 6, por exemplo. As partículas, portanto, se movem em caminhos espirais da área inicial 11 do lado da entrada para a área da extremidade 12 do lado da saída, o diâmetro desses caminhos espirais se tornam cada vez menor.

[0052] Os seguintes exemplos de concretização mostram testes e resultados com diferentes dispositivos de resfriamento em comparação (figuras 5 e 6a, 6b):

[0053] Os testes foram realizados com os seguintes parâmetros: - volumes de ar: 2700 m3/h - quantidade granulado: 85 kg/h - meio: ar - Temperatura do ar Entrada: 19°C - Os grânulos sempre estavam isolados. Material ciclone Granulado T Ini- Granulado T Fim +No.Mat. cio [°C] [°C]

LDPE 20190227/4 "Modelo 2" 137 101 20190227/5 "padrão 137 75 (cônico)" LDPE/PP 2019044/10 "Modelo 2" 175 100 2019044/9 "padrão (cônico)" 174 80 LDPE/PP/CaCO3 109 2018220/31 "Modelo 2" 171 2018220/20 "padrão 173 75 (cônico)" Modelo Padrão"(Figura 5): Entrada ar: 0,6 kg/s; 20 °C Entrada partícula: 100 kg/h

D 4mm; 80 pistas "Modelo 1 (cilíndrico)"(Figura 6a, 6b, coluna esquerda): Entrada Ar: 0,6 kg/s; 20 °C Entrada partícula: 100 kg/h D 4mm; 50 pistas "Modelo 2 (cônico)"(Figura 6a, 6b, coluna direita): Entrada ar: 0,6 kg/s; 20 °C Entrada partícula: 100 kg/h D 4mm; 50 pistas

[0054] Os testes foram realizados com diferentes materiais e, en- tre outras coisas, a distribuição de velocidade e o espectro de tempo de permanência foram investigados. A temperatura final alcançada pe- lo granulado também foi usada para a avaliação.

[0055] O ciclone conhecido do estado da técnica, referido como o"modelo padrão"figura 5), é um ciclone cilíndrico e uma extremidade cônica com uma entrada de ar tangencial, mas sem um recipiente in- terno e sem outros dispositivos no área interna. Na extremidade supe- rior, há um tubo de saída de ar que se projeta aproximadamente 1/3 para dentro do cilindro. Nesse ciclone, entre outras coisas, o tempo de permanência da partícula foi simulado. Pode ser visto claramente na figura 5 que as partículas penetram muito rapidamente na área inferior do ciclone, ou seja, não têm um longo tempo de permanência no silo de resfriamento, e há um acúmulo de partículas na área inferior ou na área do funil de saída. Isto conduz a um aumento da frequência de partículas, nas quais podem ocorrer colagens e onde são formados dupletos e tripletos (isto é, dois ou três grânulos aderindo um ao ou- tro). Além disso, essa área também esquenta e isso pode levar a pro- blemas de aderência à parede.

[0056] No caso do silo de resfriamento cilíndrico de acordo com a invenção com uma camisa interna"Modelo 1 (Cilíndrico)"(figuras 6a, 6b, coluna da esquerda), especialmente na trilha de partículas (figura 6b), pode ser visto claramente que as partículas são guiadas de forma mais uniforme do que no ciclone"Desenho padrão". O fluxo de ar na área de entrada tem uma velocidade de ar aumentada, mas diminui drasticamente em altura. No caso de pequenos grânulos não preen- chidos com um peso específico inferior, entretanto, isso não é um grande problema, uma vez que o ar pode manter os grânulos na cir- cunferência por um tempo suficiente.

[0057] No caso do silo de resfriamento cônico de acordo com a invenção com uma camisa interna"Modelo 2 (cônica)"(figuras 6a, 6b, coluna da direita), é possível manter o fluxo de ar amplamente cons- tante ao longo da altura total. Embora o diâmetro do silo esteja dimi- nuindo, isso leva a um maior tempo de permanência para os grânulos no silo de resfriamento. Além disso, o fluxo de ar é suficientemente alto para que granulados especificamente mais pesados também pos- sam ser mantidos na bobina espiral e, assim, permanecer suficiente- mente isolados e possam ser solidificados/resfriados adequadamente.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para resfriamento de materiais particulados ou partículas, em particular grânulos feitos de materiais poliméricos, compreendendo um recipiente externo (2) com uma superfície envoltória ex- terna (3), em particular frustocônica, e um recipiente interno (4) disposto pelo menos em seções dentro do recipiente externo (2) com uma superfície envoltória interna (5), em particular frustocônica, em que um espaço intermediário (6) é formado entre a superfície envoltória externa (3) e a superfície envoltó- ria interna (5), em que um dispositivo de entrada (7) para a introdução de um fluxo de gás e das partículas no espaço intermediário (6) é forneci- do em uma região inicial do lado de entrada (11) do dispositivo (1), e em que uma abertura de saída (15) para as partículas é fornecida em uma região final do lado de saída (12) do dispositivo (1) oposta ao dispositivo de entrada (7), em que o dispositivo de entrada (7) é disposto e/ou projeta- do de tal forma que o fluxo de gás e as partículas podem ser introduzi- dos essencialmente tangencialmente no espaço intermediário (6), caracterizado pelo fato de que o dispositivo de entrada (7) apresenta um canal de entrada (9) e, em particular, uma tubuladura de entrada (8) disposta a montan- te do mesmo, através da qual o fluxo de gás e de partículas pode ser alimentado, em que o canal de entrada (9) é curvo e corre paralelo à circunferência da superfície envoltória externa (3) e da superfície en- voltória interna (5) e desemboca no espaço intermediário (6) essenci- almente tangencialmente, e sendo que o canal de entrada (9) fecha o espaço inter- mediário (6) no lado de entrada.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado pelo fato de que a superfície envoltória externa (3) e/ou a super- fície envoltória interna (5) são dispostas essencialmente rotacional- mente simetricamente em torno de um eixo longitudinal central (10).

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, carac- terizado pelo fato de que a superfície envoltória externa (3) e/ou a superfície envoltória interna (5) é inclinada por um ângulo de cone (β) em relação a um eixo longitudinal central (10), em que o ângulo do co- ne (β) está na faixa de 1 ° <= β <= 15 °, em particular na faixa de 3 ° <= β <= 10 °, preferivelmente na faixa de 3 ° <= β <= 6 °.

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a superfície envoltória ex- terna (3) e a superfície envoltória interna (5) estão afastadas uma da outra sem contato em todos os lados.

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a superfície envoltória ex- terna (3) e a superfície envoltória interna (5) estão alinhadas paralela- mente uma à outra.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a largura (a) do espaço intermediário (6) entre a superfície envoltória externa (3) e a superfície envoltória interna (5) se situa na faixa de 20 mm <= a <= 200 mm, em particular na faixa de 50 mm <= a <= 100 mm, preferivelmente na faixa de 60 mm <= a <= 80 mm.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a largura (a) do espaço intermediário (6) entre a superfície envoltória externa (3) e a superfície envoltória interna (5) diminui, em particular uniformemente, na direção da região final no lado de saída (12).

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindica-

ções 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a largura (a) do espaço intermediário (6) entre a superfície envoltória externa (3) e a superfície envoltória interna (5) aumenta, em particular uniformemente, na dire- ção da região final no lado de saída (12).

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o comprimento ou altura (ha) do recipiente externo (2) ou da superfície envoltória externa (3) é maior do que o comprimento ou altura (hi) do recipiente interno (4) ou da superfície envoltória interna (5), em que o se aplica o seguinte em particular: a razão (hi): (ha) situa-se na faixa de 0,1 a 1, em particular na faixa de 0,3 a 0,85, preferivelmente na faixa de 0,50 a 0,75.

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a superfície envoltória externa (3) e a superfície envoltória interna (5) terminam niveladas nas suas regiões inicial do lado de entrada (11).

11. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a superfície envoltória externa (3) se estende ainda mais na direção da região final no lado de saída (12) ou é mais longa do que a superfície envoltória interna (5).

12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o diâmetro (da1) da superfície envoltória externa (3) na região inicial do lado de entrada (11) é maior do que o seu diâmetro (da2) na área de extremidade do lado de saída (12) ou que o recipiente externo (2) afunila na direção da região final do lado de saída (12).

13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o diâmetro (di1) da superfície envoltória interna (4) na região inicial do lado de entrada (11) é maior do que seu diâmetro do lado de saída (di2) na região final no lado de saída (12) ou que o recipiente interno (5) afunila na direção da região final no lado de saída (12).

14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a superfície envoltória externa (3) e a superfície envoltória interna (5) se afunilam no sentido da região final do lado de saída (12).

15. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 14, caracterizado pelo fato de que abertura (18) da superfí- cie envoltória externa (3) definida pelo diâmetro (da2) na região final no lado de saída (12) ou a área definida pelo diâmetro da abertura de saída (15) é reduzida em comparação com a abertura (19) da superfí- cie envoltória interna (5) definida pelo diâmetro (di2) na região final do lado de saída (12), de modo que haja resistência ao fluxo suficiente para o gás fazer com que as partículas se separem do gás.

16. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 15, caracterizado pelo fato de que na região final no lado de saída (12) da superfície envoltória externa (3) está disposta uma tubuladura de saída afunilada, em particular frustocônica (13), na qual está prevista a abertura de saída (15), através da qual o fluxo de partí- culas sai do dispositivo (1), em que a área da abertura de saída (15) é <= 20%, preferivelmente <= 10%, da área da abertura (18) da superfí- cie envoltória externa (3) definida pelo diâmetro (da2) na região final no lado de saída (12).

17. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a superfície envoltória interna (5) é aberta ou permeável aos gases na sua extremidade pró- xima à região inicial do lado de entrada (11) ou opcionalmente é provi- da com uma superfície de cobertura permeável aos gases (17).

18. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o canal de entrada (9) apresenta a mesma largura (a) que o espaço intermediário (6).

19. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o canal de entrada (9) desemboca no espaço intermediário (6) em um ângulo (a) em relação a um plano (14) orientado perpendicularmente ao eixo longitudinal (10), sendo que o ângulo (a) se encontra na faixa de 0 < a < 10º, sen- do que é preferivelmente previsto que o canal de entrada (9) esteja inclinado de forma constante no ângulo (a) por toda a sua extensão longitudinal.

20. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que na superfície envoltó- ria externa (3) e/ou na superfície envoltória interna (5) são formadas aberturas adicionais de entrada de gás, as quais são dispostas e/ou projetadas de modo que o gás seja inserido em particular essencial- mente tangencialmente por meio dessas aberturas de entrada de gás no espaço intermediário (6).