BRPI0621571A2 - sistema para criar vácuo em um secador para curtimento - Google Patents

Abstract

SISTEMA PARA CRIAR VáCUO EM UM SECADOR PARA CURTIMENTO. A presente invenção refere-se a um sistema para criar um vácuo em um secador para curtimento do assim chamado tipo "à vácuo". Dito sistema é conectado a um condensador (K) para dentro do qual são direcionadas as admissões de vácuo dos diferentes níveis sobrepostos do sistema de vácuo (S) . Tal sistema é caracterizado pelo fato de ele empregar exclusivamente sopradores tipo "a seco" com a finalidade de criar o vácuo.

Description

SISTEMA PARA CRIAR VÁCUO EM UM SECADOR PARA CURTIMENTO

A presente invenção refere-se a um sistema à vácuo em um secador para curtimento multi-camada, de acordo com a definição genérica na reivindicação 1.

As assim-chamadas máquinas "á vácuo" já são bem conhecidas e amplamente usadas no setor de curtimento, e são utilizadas para secar peles úmidas depois de elas terem sido submetidas ao processo de curtimento e de fingimento.

Basicamente, um secador "a vácuo" compreende um conjunto de pisos calafetados, pelos quais as peles úmidas são estendidas. Esses pisos são então fechados com uma tampa/cobertura a fim de formar uma câmara de secagem, dentro da qual é então criado um vácuo para acelerar a evaporação das substâncias líquidas presentes em ditas peles, substâncias essas transformadas em gases e vapores.

Particularmente, esses secadores apresentam um sistema de aquecimento dos pisos e um sistema para criar vácuo nas câmaras de secagem nos vários pisos.

Para criar o vácuo, o sistema é basicamente composto de uma ou mais unidades de aspiração, definidas pelo termo "bomba a vácuo", que aspiram os gases e vapores vindos da câmara de secagem e dos condensadores, localizados no curso ascendente das bombas acima citadas e que são usados para resfriar parte dos vapores até que sejam condensados.

0 estado da técnica usa bombas do tipo "anel líquido" ou "palhetas" (tais como aquelas fabricadas por empresas como TRAVAINL, ROBUSCH e P.V.R), sendo portanto possível associar uma bomba de aspiração secundária a bombas a vácuo, alocadas em série e em curso ascendente da bomba principal (é feita referência ao documento de patente No. 01270767). Uma desvantagem que ocorre com esse tipo de sistema é representada pelo fato de que quando as substâncias gasosas úmidas (gases e vapores liberados pela secagem de peles) são aspiradas pelas bombas tipo anel liquido ou palhetas, elas se misturam com os fluidos de trabalho (a água ou óleo que garantem a vedação hermética e a lubrificação de partes móveis), formando uma mistura poluidora extremamente corrosiva que provoca rápida deterioração das palhetas e de outros componentes das bombas acima referidas, exigindo com isso constante manutenção e acarretando custos operacionais consideráveis.

Além disso, tais misturas poluidoras (os fluidos lubrificantes necessários para a operação da bomba tipo anel liquido ou palhetas, mais os gases e vapores liberados na câmara à vácuo hermeticamente vedada liberadas durante a ação de secagem das peles e que são aspirados para fora devido à ação sob vácuo) não podem ser diretamente descarregadas no sistema de esgoto, pois isso provocaria forte poluição, e conseqüentemente o sistema também precisaria ser equipado com um separador.

Além disso, é necessário lembrar que durante a operação, a bomba precisa ser constantemente alimentada com fluido de trabalho suficiente para dispor do calor gerado pela compressão de gás e para repor os líquidos de trabalho que saem da bomba junto com o gás. Isso significa que o tamanho do dito separador deve ser considerável e isso também interfere nos custos de compra e implica o funcionamento do equipamento separador.

É tarefa da presente invenção criar um sistema de vácuo que elimine os problemas acima referidos, ou seja, que não resulte na emissão de substâncias poluidoras tais como óleo emulsificado e água poluída, que exigem um processamento complexo e caro, particularmente, durante as operações de secagem da pele, sendo que o sistema precisa liberar vapores e gases que, quando condensados, possam ser facilmente coletados e encaminhados a estações de gestão de resíduos.

Uma outra tarefa da invenção é criar um sistema de vácuo que seja capaz de prover uma aspiração extremamente forte e níveis de desempenho sob pressão reduzida, com consumo de energia que seja consideravelmente menor do que o do estado da técnica.

Essas tarefas são realizadas com a criação de um sistema de vácuo que não exige o uso de qualquer tipo convencional de bomba de vácuo, ou seja, bombas tipo anel líquido ou palhetas, pelo contrário, o vácuo é criado vantajosamente utilizando-se os assim chamados sopradores de baixa altura hidrostática "a seco", dispostos e operando em um circuito convenientemente definido.

Esses sopradores, familiarmente conhecidos pelo nome de "sopradores tipo Roots", são extremamente fáceis de construir e apresentam a vantagem adicional de não exigir lubrificantes que entram em contato com as substâncias gasosas a serem comprimidas, conforme ocorre com as bombas do tipo anel líquido ou palhetas, e, portanto, eles não produzem misturas poluidoras, evitando assim os problemas acima descritos.

No que diz respeito à construção, o sistema é caracterizado pelo fato de incluir um circuito posicionado em curso descendente do condensador à vácuo, dentro do qual estão inseridos pelo menos dois sopradores tipo Roots de 3 lóbulos. Eles são mais conhecidos como bombas de vácuo com pré-entrada e um trocador de calor com recuperação de condensação.

0 sistema, de acordo com a invenção, pode ser completado, se necessário, com um terceiro soprador tipo Roots de 2 lóbulos, mais conhecido como soprador à vácuo, instalado entre o condensador à vácuo e o circuito acima referido. A operação de ditos sopradores tipo Roots é controlada por uma válvula bypass.

O sistema é completado com equipamento auxiliar adequado como pelo menos um tanque coletor de substância gasosa, um silenciador com um filtro de aspiração na entrada para o meio ambiente, e um silenciador na descarga de fumo.

Estruturalmente, os dois sopradores tipo Roots bombas de vácuo são posicionados em séries e sua razão de aspiração é de aproximadamente 5:1: o primeiro soprador tipo Roots bomba de vácuo é posicionado com a abertura de aspiração para resfriamento na pré-entrada de modo a se comunicar com o ar ambiente, e por isso, a pressão absoluta na abertura de aspiração é de aproximadamente 200 mbar.

O segundo soprador tipo Roots bomba de vácuo é posicionado em curso ascendente e em série com o primeiro soprador tipo Roots, e por isso, sua abertura de aspiração pré-entrada se comunica com o tubo a pressão reduzida em 200 mbar e, devido à razão de aspiração de 5:1, a pressão absoluta em sua abertura de aspiração é de aproximadamente 40 mbar.

Para permitir que o soprador tipo Roots acima referido opere com uma pressão absoluta de 40 mbar na abertura de aspiração/entrada, em relação a uma pressão de 200 mbar, a abertura de saida do soprador acima referido é conectada por meio de um segundo tubo ao primeiro tubo aqui referido, que é o tubo de entrada da abertura de aspiração do primeiro soprador tipo Roots.

Visto que a pressão máxima diferencial permitida nesse tubo da máquina depende da carga térmica, é instalado um segundo trocador de calor no segundo tubo para prover a condensação dos líquidos vaporizados presentes nos gases aspirados da câmara de vácuo, assim como para resfriar o fluido. Para diminuir o nivel de vácuo um outro terceiro soprador tipo Roots de dois lóbulos é ativado no tubo conector entre o segundo soprador tipo Roots e o condensador á vácuo, e quando ativado através de uma válvula bypass, trabalhando junto com o outro segundo soprador tipo Roots, proverá um nível de vácuo final inferior a 2 mbar.

O modo operacional descrito acima é o "modo de funcionamento" que significa que ele ocorre quando as câmaras de vácuo são hermeticamente vedadas e o sistema opera com o nível de vácuo mais alto possível. Nos casos em que existe uma variação no nível máximo de vácuo, ou seja, uma repentina subida no nível de pressão reduzida devido à abertura e fechamento sucessivo de uma das placas de secagem, e, portanto, sendo necessária uma ação de aspiração para gerar um vácuo novamente na câmara em dito piso, o circuito acima referido operará no "modo de auto-balanceamento".

Na prática, o terceiro soprador é excluído e a taxa de fluxo do fluido aspirado de dentro da câmara e descarregado pelo segundo soprador tipo Roots, é subdividida pelos dois tubos acima mencionados em uma primeira parte, que é aspirada pelo dito segundo soprador tipo Roots e necessária para dito soprador tipo Roots operar, e em uma parte residual em excesso, que é aspirada pelo primeiro soprador tipo Roots e expelida na atmosfera.

O diferencial de auto-balanceamento na aspiração através dos dois sopradores tipo Roots é gradualmente reduzido com o aumento progressivo do vácuo para dentro do circuito, desaparecendo finalmente, quando o segundo soprador tipo Roots começa a operar sob sua máxima pressão diferencial, ou seja, quando a pressão de aspiração absoluta retorna para aproximadamente 40 mbar, em contraste com uma pressão de entrada/saída de aproximadamente 200 mbar. A invenção será mais detalhadamente esclarecida tendo como referência o desenho em anexo, onde:

A figura 1 mostra uma representação do sistema aplicada a um secador à vácuo de múltiplos niveis,

Conforme podemos observar na figura 1, o sistema de acordo com a invenção é conectado a um condensador "K", para o qual são direcionadas as admissões de vácuo dos vários niveis do vácuo "S" por meio de válvulas liga-desliga "V", e que é basicamente composto de três sopradores tipo Roots, que aparecem assinalados com os números 1,2 e 3, de uma válvula bypass 4, de um trocador de calor 5, equipado com um silenciador provido de um filtro de aspiração 7, e de um silenciador montado na saida 8 de substância gasosa, sendo que ditos dispositivos são conectados por meio de um sistema de tubos conforme especificado mais adiante.

Em particular, os sopradores tipo Roots 1 e 2 são do tipo de 3 lóbulos, mais conhecidos como bombas de vácuo pré-entrada, enquanto o soprador 3 tipo Roots é um soprador de vácuo de dois lóbulos.

A figura 1 mostra as duas bombas de vácuo tipo Roost 1 e 2 posicionadas reciprocamente em séries, já que sua razão de aspiração é de 5:1 e que a primeira bomba de vácuo tipo Roots 1 é posicionada com a abertura de aspiração de resfriamento na pré-entrada, de modo a se comunicar com o meio-ambiente, apresentando uma pressão absoluta de aproximadamente 200 mbar em sua abertura de aspiração "A".

O segundo soprador tipo Roots é posicionado em curso ascendente e em série com o primeiro soprador tipo Roots 1 e, portanto, fazendo com que a abertura de aspiração pré- entrada se comunique através de um primeiro tubo conector 10 com uma zona em pressão reduzida a 200 mbar. Portanto, devido à razão de 5:1 ele apresenta uma pressão absoluta de aproximadamente 40 mbar em sua abertura "B" de aspiração. Para permitir que o soprador tipo Roots 2 opere com uma pressão absoluta de 40 mbar na abertura de aspiração/ entrada em relação à pressão de 200 mbar, a abertura de saída precisa ser conectada através de um segundo tubo 20 ao dito primeiro tubo conector 10, dentro do qual se encontra instalado um trocador de calor 5, equipado com um tanque de descarga de condensado 6.

Por fim, no tubo 30 que conecta o soprador tipo Roots 2 ao condensador à vácuo "K", um eventual terceiro soprador tipo Roots 3 pode operar ativamente através de uma válvula bypass 4, trabalhando junto com os outros dois sopradores tipo Roots 1 e 2. Isso irá gerar um nível de vácuo final no circuito inferior a 2 mbar.

A descrição acima se refere a "condição de funcionamento", mas quando o nível de pressão reduzida sobe na condição de "auto-balanceamento" ou de preferência quando o terceiro soprador é excluído pela válvula 4, a taxa de fluxo do fluido aspirado pela máquina "S" e descarregado pelo segundo soprador tipo Roots 2 é subdividida por meio dos dois tubos acima citados 10 e 20 em duas partes: a primeira parte, que é aspirada pelo segundo soprador tipo Roots 2, e que é necessária para ele operar, e a parte residual em excesso, aspirada pelo primeiro soprador tipo Roots 1 e expelida na atmosfera (vide direção das setas) . Referida ação de auto- balanceamento dos dois sopradores tipo Roots 1 e 2 é mantida até que o segundo soprador tipo Roots 2 volte a trabalhar em sua pressão diferencial máxima - ou seja, quando a pressão de aspiração absoluta na abertura "B" retorna ao patamar de 40 mbar aproximadamente com relação à pressão pré-entrada de aproximadamente 200 mbar.

Claims (8)

1. Sistema para criar vácuo em um secador para curtimento do assim chamado tipo "à vácuo", conectado a um condensador (K) , ao qual são direcionadas as admissões de vácuo dos diferentes níveis sobrepostos do sistema à vácuo "S", por meio de válvulas (V) , sendo dito sistema caracterizado pelo fato de ele criar o vácuo, e de empregar exclusivamente sopradores do assim chamado tipo "a seco".

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os sopradores serem sopradores do tipo Roots.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de ele prever um circuito posicionado em curso descendente do condensador (K) do sistema de vácuo (S), dentro do qual estão instalados pelo menos dois sopradores tipo Roots de 3 lóbulos (1,2), mais conhecidos como bombas de vácuo com pré-entrada.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação -3, caracterizado pelo fato de as duas bombas à vácuo tipo Roots (1, 2) serem reciprocamente posicionadas em séries, apresentando uma razão de aspiração de 5:1, sendo que a primeira bomba à vácuo tipo Roots (1) é posicionada com a abertura de aspiração para ação de resfriamento na pré- entrada, em comunicação com o ar-ambiente, e, portanto, apresentando uma pressão absoluta de aproximadamente 200 mbar em relação à pressão atmosférica em sua abertura de aspiração (A), enquanto a segunda bomba à vácuo tipo Roots (2) é posicionada em curso ascendente e em séries com a primeira O bomba à vácuo tipo Roots (1), com a abertura de aspiração pré- entrada, em comunicação com o tubo (10) sob pressão reduzida a aproximadamente 200 mbar, e portanto, apresentando uma pressão absoluta de aproximadamente 4 0 mbar e sua abertura de aspiração.

5. Sistema, de acordo com as reivindicações 1 e -4, caracterizado pelo fato de a abertura de saída do segundo soprador (2) tipo Roots ser conectada ao tubo (10) sob pressão reduzida por meio de um tubo (20).

6. Sistema, de acordo com as reivindicações 1 e -5, caracterizado pelo fato de um trocador de calor (5) ser instalado no tubo (20), e equipado com um tanque de descarga de condensado (6).

7. Sistema, de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de um terceiro soprador tipo Roots 3 ser instalado dentro do tubo (30), conectando o segundo soprador tipo Roots (2) ao condensador (K) do sistema à vácuo (S) , que, ativado por uma válvula (4) bypass pré-calibrada pode operar em combinação com os outros dois sopradores tipo Roots (1,2), sempre que forem exigidos elevados níveis de vácuo menores do que a 2 mbar.

8. Sistema, de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de ele operar na condição de "auto-balanceamento", quando o terceiro soprador (3) é excluído pela válvula (4), e a taxa de fluxo do fluido aspirado pela máquina (S) e descarregado pelo segundo soprador tipo Roots (2), é subdividida pelos dois tubos (10, -20) em duas partes: a primeira parte é aspirada pelo segundo soprador tipo Roots (2) e a parte residual em excesso é aspirada pelo primeiro soprador tipo Roots (1) e expelida na atmosfera, sendo que dita ação de "auto-balanceamento" dos dois sopradores tipo Roots (1,2) é mantida ativa até que o segundo soprador tipo Roots (2) volte a operar em sua pressão diferencial máxima, ou seja, quando a pressão de aspiração absoluta na abertura (B) retorna a aproximadamente 40 mbar em relação à pressão de entrada/saída de aproximadamente 200 mbar.