BRPI0906848A2

BRPI0906848A2 - misturador para processar um ou mais meios fluidos.

Info

Publication number: BRPI0906848A2
Application number: BRPI0906848-1A
Authority: BR
Inventors: Hans Henrik Mortensen; Holger Colding-Kristensen; Soren Kristian Andersen
Original assignee: Tetra Laval Holdings & Finance S A
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2009-01-05
Publication date: 2020-08-04
Also published as: RU2491984C2; CN102015085B; US9050568B2; CN102015085A; EP2242566A1; RU2010134015A; WO2009089837A1; EP2242566B1; EP2242566A4; US20110013475A1; PL2242566T3; US20150283526A1

Abstract

MISTURADOR PARA PROCESSAR UM OU MAIS MEIOS FLUIDOS É descrito um misturador (1) para processar um ou mais meios fluidos (2) e opcionalmente um ou mais meios sólidos (3. O misturador (1) consiste em um tanque (4) com uma ou mais aberturas de enchimento (5) e e uma abertura de descarga (6) no fundo do tanque (4), e uma unidade misturadora (8) provida no fundo do tanque. A unidade misturadora (8) inclui um rotor (9), uma entrada (10) e uma saída (11). A unidade misturadora (8) também inclui um arranjo de válvula (12) com um corpo da válvula (13), uma entrada (14) que comunica com a saída da unidade misturadora (8), uma primeira saída (14) que comunica com a abertura de descarga (6) do tanque e uma segunda saída (15) que comunica com uma entrada no tanque (4). Uma conexão (20) pode ser provida entre a primeira saída (15) do arranjo de válvula e pelo menos uma abertura de enchimento do tanque.

Description

"MISTURADOR PARA PROCESSAR UM OU MAIS MEIOS FLUIDOS" Campo Da Invenção A presente invenção diz respeito a um misturador para processar um ou mais meios fluidos e, opcionalmente, um ou inais meios 5 sólidos, o misturador consistindo de um tanque com uma ou mais aberturas de enchimento e uma abertura de descarga no fúndo do tmque, e uma unidade misturadora provida no fündo do tanque com um rotor, uma entrada e uma saída.

Fundamentos Da Invenção Na indústria de alimentos e indústria farmacêutica, misturad.ores são amplamente usados para misturar basicamente meios fluidos aos quais podem ser adicionados um ou mais meios sólidos. As misturadoras aplicadas tipicamente usam dois diferentes princípios básicos, mistura em batelada e mistura em linha.

Um misturador em batelada consiste em um tanque no qual são providas unidades para misturar o meio no tanque. O meio circulará no tanque. Quando o meio no tanque tiver atingido a condição desejada, o tanque deve ser esvazia.do. Em alguns casos, isto ocorre basculando-se todo o tanque, e o meio misturado é vertido do tanque pelo topo e em um recipiente 20' adequado. Em outros casos, o tanque é provido c.om uma abertura de descarga no fündo, de maneira tal que o bascdamento do tanque seja evitado. Isto é particularmente vantajoso com relação a grandes tanques. Corn meios altamente viscosos, o esvaziamento do tanque ocorrerá muito lentamente, se estiver usando somente a ação da gravidade no meio. Portanto, é necessário arranjar dispositivos especiais de maneira tal se conseguir um esvaziamento mais rápido do tanque. O topo do tanque pode ser, por exemplo, provido com uma tampa hermética a pressão e um suprimento de ar comprimido a fnn de forçar o meio para fora, mas isto exige que o suprimento de ar comprimido seja provido com um dispositivo para limpeza do ar comprimido, se o misturador for usado para gêneros alimentícios, remédios ou outros meios que não suporta contaminação com ar sujo. Em vez disso, uma bomba pode ser conectada na abertura de descarga para succionar o nieio. Esta bomba tem que ser autoescorvável ou ser "uma bomba positiva disposta abaixo do nível de saída do tanque. A mistura em batelada tipicamente ocorrerá com relação à mistura de meios aos quais é adicionada muita matéria seca, meios que são altamente viscosos, meios que são pegajosos e meios que devem ser misturados por um curto tempo, por exemplo, emulsões.

Um misturador em linha também consiste em um tanque no qual podem ser providas unidades para misturar os meios no tanque. O fhndo do tanque é provido com uma abertura de descarga que nomahnente fica fechada. A abertura de descarga é conectada a um tubo entre o tanque e o fechamento da ábertura de descarga, que descarrega no tanque por meio de uma abertura de enchimento na parte superior do tanque. O meio assim circula fora do tanque. Uma unidade misturadora colocada no tanque ou uma bomba fora do tanque pode proporcionar a ação de bombeainento necessária para manter circulação do meio. O tanque é esvaziado quando o meio é suficie.ntemente rnisturado. Isto é feito em que a conexão entre a abertura de descarga e a abertura de enchimento do tanque é fechada ao mesmo tempo que o fechamento da abertura de descarga do tanque é reínovido. A unidade misturadora ou a 'bomba fora do tanque podem ser usadas para esvaziamento mais rápido do tanque. A mistura em linha tipicamente encontrará aplicação com relação a mistura de meios aos quais é adicionada pouca.ou nenhurna matéria seca, meios com viscosidade ou meios que deve ser misturados por um longo tempo. Com relação a certos processos, é desejável poder realizar uma combinação de mistura em batelada e mistura em Iinha. Um misturador como este é conhecido pela WO2006/131800 que revela um misturador com uma unidade misturadora no fiindo do tanque. Parte do meio circula dentro do tanque, enquanto, ao mesmo tempo, uma outra parte do meio é conduzida para fora de uma abertura de descarga e através de um tubo que é conectado a uma abertura de enchimento no tanque. Isto causa uma mistura do meio. A razão entre a parte do meio que circula dentro do tanque e a parte do meio que circula através do tubo fora do tanque é fixa. A razão é determinada com base nas propriedades dos meios que se pretende misturar, e a razão determina a dimensão do misturador. O inconveniente é que, mesmo na melhor das hipóteses e, se possível, em nenhuin caso, isto esteja associado com uma reconstrução abrangente do niisturador quando se deseja processar outros meios. Este tipo de misturador não pode operar exclusivamente como misturador em batelada ou exclusivamente como misturador em linha, mas füncionará somente como um híbrido dos dois tipos de misturadores.

Em várias indústrias de processo nas quais misturadores são usados, existe um desejo de permitir o rearranjo das instalações de processo de maneira tal que diferentes meios possam ser processados. Será adicionahnente vantajoso realizar a comutação entre mistura em batelad.a e em linha durante o mesmo processo füncional. Isto dará maior flexibilidade com relação aos meios que podem ser processados e assim com relação a quais produtos que podem ser produzidos. Também, será vantajoso combinar os dois princípios de processainento exatamente na mesma máquina para indústrias de processo usando tanto misturadores em linha quanto em batelada, já que toma-se possível reduzir os custos de capacidade, minimizando-se o número de misturadores. Ob jetivos Da Invenção É o propósito de a invenção indicar um misturador para misturar um ou mais meios 'fluidos e opcionalniente um ou mais meios sólidos, onde a mistura dos meios pode ser feita exclusivamente misturando-

se no tanque por mistura em batelada, e onde o desenho do misturador pemite rápido rearranjo do misturador para descarregar o meio pela abertura de descarga do tanque, de maneira tal que a ação de bombeamento da unidade misturadora possa ser utilizada durante o esvaziamento do tanq"ue e/ou o misturador pode fúncionar como um misturador em linha. Descrição Da Invenção De acordo com a presente invenção, isto é conseguido por um misturador do tipo especificado na introdução e que é peculiar em que a unidade misturadora inclui um arranjo de válvula com um coípo da válvula, uma entrada e uma primeira e uma segunda saída, em que a entrada comunica com a saída da unidade misturadora, em que a primeira saída comunica com a ' abertura de d.escarga do tanque, e em que a segunda saída comunica com uma entrada no tanque. Provendo-se o misturador com um arranjo de válvula do tipo supradescrito, toma-se possível tanto levar o nieio diretamente de volta para o tanque depois de ele ter passado pela unidade misturadora, quanto levar o meio para fora pela abertura de descarga do tanque. O meio pode então, dependendo da forma das conexões extemas, ser levado de volta para o tanque, ou para fora do tanque para possível processamento posterior em uma instalação de processo, ou para um tanque de amiazenamento teinporário maior. No primeiro caso, o misturador opera exclusivamente como um misturador em batelada e, no segundo caso, é possível tanto esvaziar o tanque quanto usar o misturador como um misturador eni linha. Neste último caso, é possível processar uma quantidade que é maior que o volume do misturador.

Uma vez que a ação de bombeamento do misturador pode ser utilizada para esvaziar o tanque, não é necessário conectar uma bomba ou um suprimento de ar comprimido a fim de esvaziar o tanque, como pelos misturadores em batelada da técnica anterior. Se conveniente, é ainda possível conectar uma conexão de ar comprimido ou uma bomba para aumentar a taxa na qual o tanque é esvaziado.

A unidade misturadora pode ser usada para escorvar a bomba, de maneira tal que não seja necessário escolher um tipo de bomba autoescorvável, que é desejável, já que esses são Eequentemente mais complicados e assim implicam em um maior custo do que as bombas que não m sao autoescorváveis.

Com relação ao processainento de produtos que não são estéreis, ou quando existem exigências especiais de higiene, é vantajoso limitar o número de comutações entre diferentes máquinas de processo.

Um misturador provido com um arranjo de válvula de acordo com a invenção é panicularmente vantajoso a este respeito, uma vez que é possível que ele fimcione tanto como niisturador em batelada quanto como misturador em linha.

O esvaziamento do tanque pode ocorrer de fonna estéril, já que a ação de bombeamento da unidade misturadora pode ser utilizada sem ter que conectar um suprimento de ar comprimido como um suplemento.

Por meio disto, evita-se o risco de contaminação proveniente do suprimento de ar comprimido.

Além disso, o misturador de acordo com a invenção pemitirá a redução dos custos de capital já que o mesmo misturador pode ser operado como misturador em batelada bem como misturador em linha.

De acordo com uma modalidade adicional, o misturador de acordo com a invenção é peculiar em que a entrada do arranjo de válvula é idêntica à saída da unidade misturadora, em que a primeira saída do arranjo de válvula é idêntica à abertura de descarga do tanque, e em que a segunda saída do arranjo de válvula descarrega diretamente no tanque. ,. Isto é particularmente vantajoso, já que os coniponentes que de outra forma estabeleceriam a conexão entre as várias saídas e entradas,

respectivaniente, são assim eliminadas.

A saída da unidade misturadora tipicamente será uma abertura cilíndrica que encerra o rotor.

A abertura de descarga do tanque tipicamente será uma abertura circular no fúndo do tanque que é provida com uma derivação que pode ser conectada a um tubo que é conectado a uma abertura de enchimento na parte superior do tanque, ou uma instalação de processo que realiza processamento adicional do produto. As paredes do arranjo de válvula podein ser formadas por uma combinação das paredes e do fíindo do tanque em conjunto com o corpo da válvula. A forma da saída do arranjo de válvula será assim determinada pelos ditos elementos em conjunto. De acordo com uma modalidade adicional, o misturador de acordo com a invenção é peculiar pelo corpo da válvula que é disposto coaxialmente em tomo do eixo de rotação do rotor. Isto é vantajoso já que os elementos podem ser estabelecidos na unidade da válvula como corpos rotativos/superficies rotativas de uma maneira tecnicamente simples.

De acordo com uma modalidade adicional, o misturador de acordo com a invenção é peculiar em que o corpo da váh'ula tem uma primeira posição extrema onde o corpo da válvula fecha a primeira saída, e uma segunda posição extrema onde o corpo da válvula fecha a segunda saída, e em que o corpo da válvula é conectado a um dispositivo de retenção de maneira tal que ele possa ser retido em uma posição arbitrária entre as duas posições extremas, onde o corpo da válvula fecha parcialmente a primeira saída e a segunda saída, respectivamente. Na primeira posição extrerna do corpo da válvula onde ela fecha a primeira saída que comunica ou que é idêntica à abertura de descara do tanque, o meio circulará no tanque e assim ficará misturado com os meios adicionados. Quando os meios tiverem atingido a condição de mistura desejada, o corpo da válvula pode rnover-se para sua segunda posição extrema, por meio do que a saída para o tanque é fechada e o meio é conduzido para fora do tanque através da sua abertura de descarga.

A ação de bombeamento do rotor é assim utilizada para esvaziar o tanque. Se o corpo da válvula ficar retido na posição entre as duas posições extremas, uma parte do meio circulará no tanque, enquanto uma outra parte é levada para fora do tanque. A razão entre a parte do meio que circula no tanque e a parte levada para fora do tanque pode variar arbitrariamente entre 0/100 e 100/0. De acordo com uma modalidade adicional, o misturador de acordo com a invenção é peculiar em que o deslocamento do coípo da válvula é selecionado entre um deslocamento que é axial, radial, rotacional, ou uma

10. combinaç.ão de deslocamento radial, rotacional e axial, em relação ao eixo de rotação do rotor. Diferentes maneiras de movimentar o corpo da válvula entre suas posições extremas podem ser selecionadas, dependendo de qual é praticamente viável para a aplicação individual. Uma modalidade particularmente vantajosa usa translação axial do corpo da válvula. Atuadores lineares com suportes no tanque são aplicados onde eles são conectados no corpo da válvula. Translação radial do corpo da válvula encontrará aplicação, por exemplo, em casos onde é necessário dispor os atuadores horizontalmente por causa das condições de espaço limitadas sob o tanque. O deslocamento rotativo pode ser usado onde se deseja acionar o coípo da válvula com um atuador rotativo, por exemplo, um motor elétrico. A combinação das direções de movimento acima é encontrada se for provido um corpo da válvula anular com uma rosca de parafúso que interage com uma contraparte rosqueada no tanque ou unidade misturadora. " Isto pode ser vantajoso onde se deseja grande precisão no movimento bem como retenção do corpo da válvula. De acordo com uma modalidade adicional, o misturador de acordo com a invenção é peculiar em que uma conexão é provida entre a primeira saída do an'anjo de válvula e pelo menos uma das aberturas de enchimento do tanque. Esta é uma modalidade particularmente vantajosa, já que o misturador assim pode operar como um misturador em linha. Isto possibilita processar meios com baixa viscosidade exatamente em um único misturador também usado para meios altamente viscosos de maneira tal que o misturador possa ser usado tanto para mistura em batelada quanto para mistura em linha. O arranjo de válvula especial também permite comutação rápida entre os dois tipos de misturadores.

Além disso, o rearranjo do misturador pode ocorrer durante operação, de maneira tal que, por exemplo, seja possível processar um meio com baixa viscosidade no início e que é posteriormente provido com alta viscosidade no mesmo tanque, sein interromper a operação. O niisturador operará iniciahnente como misturador em linha com o corpo da válvula na sua segunda posição extrema. O meio circulará através da conexão provida entre a primeira saída do arranjo de válvula e pelo menos uma das aberturas de enchimento do tanque. A abertura de descarga situada depois da dita conexão será fechada. Quando o meio atinge uma condição onde a mistura em batelada é mais adequada, o c.oipo da válvula move-se para sua primeira posição extrema, e o misturador começará operar como um misturador em batelada. Por exemplo, pela mistura de suco de fiiita como agente espessante em gelatina ou geléia. De acordo com uma modalidade adicional, o misturador de acordo com a invenção é peculiar em que a conexão entre a primeira saída do arranjo de válvula e pelo menos uma das aberturas de enchimento do tanque é opcionalmente provida com uma válvula. Isto provê a opção de fechar a conexão entre as aberturas de descarga e enchimento do tanque. Se ao mesmo tempo o arranjo de válvula no tanque for ajustado em uma posição onde a conexão na abertura de descarga é completamente aberta, o meio escoará para fora do tanque sem recircular através da conexão previamente mencionada para o tanque, que é assim esvaziado. O arranjo de válvula pode também ser colocado em uma posição entre as duas posições extremas, de maneira tal que a conexão na abertura de descarga e na entrada do tanque sejam ambas parcialmente abertas. O misturador continuará misturar o meio simultaneamente ao ser esvaziado, que é vantajoso com relação aos meios que tomam-se sóLidos, se a ação de mistura cessar. O misturador fúncionará parcialmente como misturador em batelada enquanto o tanque é esvaziado. Em uma modalidade altemativa, a válvula na conexão entre as aberturas de descarga e enchimento do tanque é escolhida de maneira tal que ela possa ser regulada continuamente de uma posição onde ela fica completamente fechada até uma posição onde ela fica completamente aberta.

Se ao mesmo tempo o alTanjo de válvula no tanque for ajustado em uma posição onde a conexão na abertura de descarga é completamente aberta, o meio escoará para fora do tanque simultaneamente a uma parte que é recirculada através da conexão entre as abertu.ras de descarga e enchimento do tanque, enquanto ao mesmo tempo o tanque é esvaziado. O misturador fimcionará parcialmente como um misturador em linha enquanto o tanque é esvaziado. De acordo com uma modalidade adicional, o misturador de acordo com a invenção é peculiar em que o rotor da unidade misturadora inclui inúmeras pás propulsoras distribuídas anularmente para estabelecer um fluxo de meio através da unidade misturadora. Uma unidade misturadora eomo esta preferivehnente fic.ará disposta em uma posição central em um tanque cilíndrico com o eixo de rotação do rotor coaxial com o eixo central do tanque. Em uma modalidade particularmente vantajosa, o rotor será projetado como um disco circular com inúmeras pás propulsoras distribuídas no lado superior do disco e interagindo com aberturas adjacentes no disco, por meio do que o meio é pressionado através das aberturas pela ação das pás propulsoras rotativas.

No lado inferior do disco são também providas inúmeras pás propulsoras. As pás propulsoras no lado superior do rotor são projetadas de maneira tal que elas criem um fluxo de meio axial enquanto as pás propulsoras no lado mferior são projetadas de maneira tal que elas criem um fluxo de meio radial. O meio assim será succionado para a unidade misturadora a partir de seu topo e no centro do tanque a fm de ser conduzido para fora da unidade misturadora no fündo dele e com um fluxo correndo radialmente para fora do centro do tanque. Altemativamente, o rotor pode ser uma roda de bomba que é projetada de uma maneira conhecida, inter alia, de bombas centrífiigas, onde as pás propulsoras têm uma forma curva, onde as pás são providas somente em um lado do disco e onde o disco não é provido com aberturas. Quando o arranjo de válvula estiver na sua primeira posição extrema, o rotor produzirá um fluxo no tanque, onde o meio é conduzido para fora da unidade misturadora no fundo do tanque e escoa do centro e ao longo do fúndo do tanque em direção aos lados deste. O meio escoará ao longo dos lados para cima em direção ao topo do tanque onde ele escoa para dentro para o centro a fhn de ser suceionado para o topo da unidade misturadora. Quando o arranjo de válvula estiver na sua segunda posição extrema, o meio será conduzido par afora da abertura de descarga no fündo do tanque. Na modalidade onde existe uma conexão entre a abertura de desearga do tanque e uma abertura de enchiinento no topo do tanque, o meio será conduzido de volta para o tanque, onde ele escoa para o centro a fim de ser succionado no topo da unidade misturadora. Se não houver conexão na ll abertura de enchimento do tanque, o meio será conduzido para fora do tanque,

que é assim esvaziado.

De acordo com uma modalidade adicional, o misturador de acordo com a invenção é peculiar em que a unidade misturadora inclui um anel cilíndrico perfúrado provido com passagens na forma de fúros e/ou fendas.

Com relação ao processamento de certos produtos onde, por exemplo, a matéria seca contém grandes partículas das quais se deseja uma melhor distribuição no meio fluido, é necessário permitir a desintegração dessas partículas por uma assim denominada homogeneização.

Os füros e/ou fendas no anel perfúrado são escolhidos com uma dimensão que proporeionará o grau desejado de homogeneização.

Quando meio é pressionado através do anel perfürado, ele será desintegrado, parciahnente por causa do tamanho dos füros/fendas e parcialmente em virtude de as pás propulsoras do rotor esmagar as partículas maiores contra o anel perfiurado, cortando as partículas em pedaços enquanto elas passam pelo anel perfúrado.

O anel perfúrado tipicaniente será provido entre a saída da unidade misturadora e a entrada do arranjo de válvula.

O anel perfúrado é projetado de maneira tal que ele encerre a saída da unidade misturadora de maneira tal que todo meio tenha que passar pelo anel perfúrado.

A disposição do anel perfürado entre a saída da unidade misturadora e a entrada do arranjo de válvula significa que o líquido será homogeneizado, independente se o misturador está operando como um misturador em batelada ou como um misturador em Linha.

De acordo com uma modalidade adicional, o misturador de acordo com a invenção é peculiar em que o anel perfürado é opcionalmente estacionário, ou conectado a um dispositivo de deslocamento de maneira tal que ele possa ser deslocado entre uma primeira posição onde ele encerra completamente a saída do rotor para uma segunda posição onde ele não encena a saída do rotor, e em que o anel perfürado pode ser retido em uma posição arbitrária entre as duas posições na qual o anel perfúrado encerra parcialmente a saída do rotor.

Isto é particulmnente vantajoso com relação ao processamento de produtos onde meios que devem ser homogêneos são inicialmente misturados, e onde matéria seca que não deve ser Fagmentada é posteriormente adicionada ao gosto. O anel perfürado é ajustado na sua primeira posição de maneira tal que todo meio escoe através do anel perfiarado. O anel perfíurado então moverá para sua segunda posição de maneira que o meio não passe através do anel perfúrado, depois do que a matéria seca que não será hagmentada é adicionada. Exemplos dessas aplicações podem ser a produção de sorvete contendo flutos inteiros e na fabricação de sopas contendo vegetais e pedaços de came. Além disso, pode ser desejável poder ajustar o anel perfúrado em uma posição onde ele cobre apenas parcialmente a saída da unidade misturadora. Por meio disto, consegue-se uma desintegração parcial da matéria seea adicionada. Isto encontra aplicação com relação à fa'bricação de cozido de fhita, geléia e gelatina de huta, onde as fiutas são adicionadas inteiras e então flagmentadas no misturador ein que algumas fíutas passam parcialmente através do anel perfúrado e outras Hutas e pedaços de fíutas passam fora do anel perfhrado. O uso do misturador não está limitado às aplicações na indústria de alimentos e na indústria farmacêutica. O misturador pode ser usado eni todas indústrias onde um ou mais meios íluidos devem ser misturados, e aos quais pode opcionalmente ser adicionado um ou mais meios secos. Das aplicações relacionadas, pode-se mencionar a mistura de tinta, cremes e cosméticos, por exemplo.

O misturador pode ser denominado um misturador híbrido que permite mistura em batelada bem como em linha.

Além disso, a modalidade com anel perfurado deslocável permite a fünção de mistura adicional já que pode-se escolher misturar com ou sem fragmentação e homogeneização de partículas maiores.

Além disso, a modalidade com uma conexão entre as aberturas de descarga e enchimento do tanque e uma válvula variável nesta conexão permitirá mistura em linha parcial/em batelada parcial enquanto o tanque é esvaziado.

Descrição Dos Desenhos A invenção será explicada com mais detalhes a seguir com referência aos desenhos anexos, em que: A figura 1 mostra um esquema elementar de um misturador da téenica anterior; A figura 2 mostra um esquema elementar de um misturador em linha da técnica anterior; A ngura 3 mostra uma seção isométrica do misturador como misturador em batelada com tanque e unidade misturadora; A ngura 4 mostra uma seção isométrica do inisturador como misturador em linha com tanque e unidade misturadora;

A figura 5 mostra um esquema elementar da unidade misturadora com anel perfíirado; As nguras 6a-c mostram esquemas elementares do arranjo de válvula; A figura 7 mostra uma vista isométrica da unidade misturadora na forma de um misturador em batelada com o anel perfürado na sua primeira posição; A figura 8 mostra uma vista seccional da unidade misturadora na forma de um misturador em batelada com o anel perfúrado na sua primeira posição;

A figura 9 mostra uma vista isométrica da unidade misturadora na forma de um misturador em linha com o anel perfiírado na sua primeira posição; A figura 10 mostra uma vista seccional da unidade misturadora na forma de um misturador em linha com o anel perfúrado na sua primeira posição; A figura 11 mostra uma vista isométrica da unidade misturadora na forma de um misturador em linha com o anel perfürado na sua segunda posição; A figura 12 mostra uma vista seccional da unidade misturadora na fonna de um m.isturador em linha com o anel perfúrado na sua segunda posição; A figura 13 é uma vista isométrica da unidade misturadora na foma de um misturador eín batelada com o anel perfúrado na sua segunda posição; A figura 14 é uma vista seccional da unidade misturadora na forma de um misturador em batelada com o anel perhrado na sua segunda posição; A figura 15 é uma vista seccional da unidade misturadora com o coipo da válvula em uma posição intermediária; A figura 16 mostra uma vista seccional de uma modalidade altemativa da unidade misturadora; e A figura 17 mostra um fluxograma do misturador.

Descrição Detalhada Da Invenção Na explanação das figuras, elementos idênticos ou correspondentes serão providos com as mesmas designações nas diferentes figuras. Portanto, não será dado absolutamente nenhum detalhes a respeito de cada figura/modalidade individual. A figura 1 mostra um misturador em batelada da técnica anterior iOO. O misturador 100 consiste em um tanque 104 com inúmeras aberturas de enchimento 105 e uma abertura de descarga 106 no fündo 107 do tanque 104, uma unidade misturadora 108 com um rotor 109, uma entrada 110 e uma saída 111. A modalidade mostrada do misturador 100 é provida com cortador 126 que realiza uma fragmentação inicial dos meios sólidos 3 com um tamanho de partícula que é ínuito grande para que as partículas escoem através da unidade misturadora 108 imediatamente. No esquema é visto como o escoamento do meio é distribuído no tanque. No meio do tanque, o fluxo será preferivelmente para baixo direcionado para a entrada 110 da unidade misturadora. O tluxo é direcionado para cima perto dos lados do tanque 104. Em seção transversal, o fluxo será um movimento basicamente circular. Na modalidade mostrada, o tanque 104 é provido com uma camisa isolante 127, um trocador de calor 128 entre a camisa 127 e o tanque 104, um raspador rotativo 129 e um recipiente 13 1 para meios sólidos 3. O trocador de calor 128 pode ser usado para aquecer ou resiíiar o meio 2, 3 no tanque 204 pela adição de líquido quente ou fiio, respectivamente, através do tubo de suprimento 130. O raspador 129 é usado para garantir que a mistura do meio se dê nos lados do tanque 140, e que nenhuma queima do meio ocorra durante o aquecimento. Isto é particularmente necessário para meios com alta viscosidade. O recipiente 131 para os meios sólidos 3 garante suprimento suficiente destes durante operação. A figura 2 mostra um misturador em linha da técnica anterior

200. O misturador 200 também consiste em um tanque 204 com inúmeras aberturas de enchimento 205 e uma abertura de descarga 206 no fündo 207 do tanque 204, uma unidade misturadora 208 com um rotor 209, uma entrada 210 e uma saída 211. A modalidade mostrada do misturador 200 é provida com um cortador 226 que realiza uma Hagrnentação inicial dos meios sólidos 3 com um tamanho de partícula que é muito grande para as partículas escoarem através da unidade misturadora 208- No esquema é visto como o escoamento do meio é distribuído no tanque. No m.eio do tanque, o fluxo será preferivelmente para baixo direcionado para a entrada 210 da unidade misturadora. Uma parte do meio pode ser levada para fora do tanque 204 e, através de uma conexão 220, de volta para o tanque 204 através de uma de suas aberturas de enchimento 205, enquanto uma outra parte do meio é conduzida para fora através da abertura de descarga 206 do tanque. Na modalidade mostrada, o tanque 204 é provido com um recipiente 213 para os nieios sólidos 3. O recipiente 231 para os meios sólidos 3 garante suprimento suficiente destes durante operação.

As figuras 3-4 mostram uma seção isométrica do misturador l como misturador em batelada e misturador em linha, respectivamente. O inisturador 1 consiste em um tanque 4 com inúmeras aberturas de enchimento 5, uma abertura de descarga 6 no fündo 7, uma unidade misturadora 8 com um rotor 9, uma entrada 10 e uma saída 11. O tanque 4 contém um ou mais meios fluidos 2. A unidade misturadora 8 está mostrada com um arranjo de válvula adjacente 12 com urn corpo da válvula 13. O arranjo de válvula 12 tem uma entrada 14 que comunica com uma saída 17 da unidade misturadora, uma primeira saída 15 que comunica com a abertura de desca'rga 6 e uma segunda saída 16 que comunica com uma entrada 33 no tanque 4. O misturador compreende uma conexão 20 entre a primeira saída 15 do arranjo de válvula e uma abertura de enchimento 5 no tanque 4. A modalidade mostrada do misturador 1 está mostrada sem um cortador para hagmentar partículas que são muito grandes para passar pela entrada 10 da unidade 'misturadora. Um cortador pode ser montado se as partículas forem de um tamanho tal que exija seu uso. Além disso, o misturador 1 é provido com um raspador rotativo 29, uma camisa isolante 27, um trocador de calor 28 com tubos de suprimento associados 30, um recipiente 31 para meios sólidos 3 e uma conexão de vapor 32 na modalidade mostrada. Esses componentes são altemativos e não necessários na forma básica do misturador. A unidade misturadora 8 tipicamente será acionada por um motor elétrico (não mostrado) colocado fora do tanque 4.

Por questão de clareza, a figura 5 mostra a unidade misturadora 8 sem o arranjo de válvula 12. O anel perhrado 23 está mostrado em suas duas posições extremas. Na metade esquerda da ilustração, o anel perfhrado 23 está mostrado na sua primeira posição extrema. Na metade direita da ilustração, o anel perfiírado 23 está mostrado na sua segunda posição extrema. O anel perfúrado 23 é provido com inúineras passagens 24 que têm um tamanho adaptado ao grau desejado de homogeneização do meio.

A ngura ilustra o efeito do anel perfúrado 23. Na esquerda, as partículas grandes são desintegradas durante a passagem das passagens 24 no anel perfúrado 23. Na direita, as partículas grandes passam através da unidade misturadora 8 sem desintegrar em virtude de elas não passareín pelo anel perfúrado 23. Além disso, a figura 5 ilustra o fluxo circular no tanque 4. O rotor 9 da unidade misturadora provê uma ação de bombeamento exigida para estabelecer este fluxo. Na modalidade mostrada, o rotor 9 é projetado como um disco circular 34 com inúmeras pás propulsoras 22 no lado de cima que conduz o meio através de inúmeras aberturas 35 no disco 34 quando ele gira.

O lado inferior do disco 34 é provido com outras pás propulsoras 36 que conduzem o meio em uma direção radialmente para fora do eixo de rotação 18 do rotor.

A figura 6a mostra o princípio do misturador em linha ou esvaziamento do tanque 4 e a ngura 6b mostra o princípio do misturador híbrido e a figura 6c mostra o princípio do misturador em batelada. O arranjo de válvula 12 é provido com relação à unidade misturadora 8. O ar de válvula 12 tem um corpo da válvula 13, uma entrada

14 que é idêntica à saída 17 da unidade misturadora na modalidade mostrada, uma priineira saída 15 que é idêntica à abertura de descarga 6 na modalidade mostrada, e uina segunda saída 16 que descarrega diretamente no tanque 4 na modalidade mostrada.

Na modalidade mostrada, o corpo da válvula 13 move-se coaxialmente com o eixo de rotação 18 do rotor.

Na figura 6a, o corpo da válvula 13 está mostrado na sua segunda posição extrema onde ele fecha a saída 16 do arranjo de válvula no tanque 4. Aqui, haverá um fluxo através da primeira saída 15 para fora do lO tanque 4. Na figura 6b, o corpo da válvula 13 está mostrado em unia posição intermediária às duas posições extremas onde ele fecha parcialmente a primeira e segunda saídas 15, 16, respectivamente, da válvula.

Haverá um fluxo através tanto da primeira saída 15 da válvula quanto da segunda saída

16 da válvula.

Uma parte do meio permanecerá no tanque 4 e uma outra parte do meio será levada para fora do tanque 4. Na figura 6c, o coípo da válvula 13 está mostrado na sua primeira posição extrema onde ele fecha a primeira saída 15 do ananjo de válvula.

Aqui, haverá um fluxo através da segunda saída 16 da válvula.

O meio por meio disto circulará dentro do tanque 4. As nguras 7-15 mostram a mesma unidade misturadora 8 em uma modalidade altemativa.

As figuras mostram o coípo da válvula 13 e o anel perfúrado 23 em diferentes posições.

A unidade misturado'ra 8 consiste em um rotor 9 com uma entrada 10 e uma saída 11. O rotor 9 gira em tomo de seu eixo de rotação 18 durante operação.

O rotor 9 é projetado como .um disco circular 34 com inúmeras pás propulsoras 22 no lado superior que conduzem o meio através de inúmeras aberturas 35 no disco 34 quando ele gira.

O lado inferior do disco 34 é provido com outras pás propulsoras 36 que conduzem o meio em uma direção radialmente para fora do eixo de rotação 18 do rotor. O anel perfürado 23 que encerra a saída do rotor 11 em uma posição extrema dele é disposto coaxiahnente com o eixo de rotação 18 do

W rotor. O anel perfúrado 23 é conectado a um dispositivo de deslocamento 25 5 na forma de inúmeros suportes 37 que passam através da unidade misturadora . 8 até uma posição fora do tanque 4, onde eles são conectados a uni atuador (não mostrado) que pode deslocar o anel perfürado 23 entre suas duas posições extremas. Um arranjo de válvula 12 coin um coipo da válvula 13 10 encerrando o anel perfúrado 23 e a saida do rotor 11 na sua posição extrema fica disposto coaxialmente com o eixo de rotação 18 do rotor. O corpo da válvula 13 é conectado a um dispositivo de retenção 19 na fomia de inúmeros suportes 38 que passam através da unidade misturadora 8 para uma posição fora do tanque 4, onde eles são conectados a um atuador (não mostrado) que 15 pode deslocar o corpo da válvula 13 entre suas duas posições extremas. A entrada do arranjo de válvula 14 é idêntica à saída 17 da unidade misturadora. A primeira saída 15 do alTanjo de válvula é idêntica à abertura de descarga 6 do tanque. A segunda saída 16 do arranjo de válvula descarrega diretamente no tanque 4. 20 As figuras 7-8 inostram o ajuste da unidade misturadora, 8 quando ela fúnciona como misturador em batelada com o anel perfiurado 23 na sua primeira posição extrema. O corpo da válvula 13 está na sua primeira posição extrema de maneira que ele fecha a abertura de de.scarga 6 e deixa o meio passar diretamente para o tanque 4 no qual ele é circulado. O meio é 25 homogeneizado quando passa pelo anel perfürado 23. As figuras 9-10 mostram o ajuste da unidade misturadora 8 quando ela fünciona como misturador em linha ou durante esvaziamento do tanque 4 com o anel perfúrado 23 na sua primeira posição extrema. O corpo da válvula 13 está na sua segunda posição extrema de forma que ele fecha a segunda saída 16 do arranjo de válvula e deixa o meio passar através da abertura de descarga 6. O meio é homogeneizado à medida que ele passa pelo anel perfiirado 23. As figuras 11-12 mostram o ajuste da unidade misturadora 8 quando ela fúnciona como misturador em linha ou durante esvaziamento do tanque 4 com o anel perfürado 23 na sua segunda posição extrema.

O corpo da válvula 13 está na sua segunda posição extrema de fonna que ele fecha a segunda saída 16 do arranjo de válvula e deixa o meio passar através da abertura de descarga 6. O meio não é homogeneizado à medida que ele passa pelo anel perfúrado 23. As figuras 13-14 mostram o ajuste da unidade misturadora 8 quando ela fíunciona como misturador em batelada c.om o anel perfúrado 23 na sua segunda posição extrema.

O corpo da válvula 13 está na sua primeira posição extrema de maneira tal que ele fecha a abertura de descarga 6 e deixa o meio passar diretamente para o tanque 4 no qual ele é circulado.

O meio não é homogeneizado à medida que ele não passa pelo anel perfürado 23. A ngura 15 mostra o ajuste da unidade misturadora 8 quando ele fíinciona como um misturador híbrido com o anel perfürado 23 na sua primeira posição extrema.

O corjpo da válvula 13 está em uma posição entre as duas posições extremas de forma que uma parte do meio passa através. da abertura de descarga 6 e uma outra parte do meio passa diretainente para o tanque 4 no qual ele é circulado.

O meio é homogeneizado à medida que ele passa pelo anel perfúrado 23. A fünção híbrida na figura 15 pode ser provida com o anel perfhrado 23 tanto em arnbas posições extremas quanto em uma posição arbitrária entre as duas posições extremas.

A figura 16 mostra o arranjo de válvula 12 em uma modalidade altemativa da invenção onde o deslocamento do corpo da válvula 13 é feito pela rotação.

A unidade misturadora 8 está mostrada com um rotor

9 com uma entrada 10 e uma saída 11. O rotor 9 gira em tomo de um eixo de rotação 18, agindo com suas pás propulsoras 23, 36 no meio de maneira tal que ele comece escoar da entrada do rotor 10 em direção à saída do rotor 1l.

O corpo da válvula 13 é feito com füros ou fendas que correspondem em número e tamanho aos füros e fendas do anel perfiirado 23. Quando o corpo da válvula 13 é rotacionado para sua segunda posição extrema, ele bloqueia os fhros ou fendas no anel perfürado 23. Nesta posição, uma pressão é acumulada no anel perfúrado 23. Uma válvula 38 pode ser aberta na abertura de descarga 6 e o meio escoará para fora da abertura de descarga 6. Quando o coípo da válvula 13 é rotacionado para sua primeira posição extrema, os füros ou fendas no corpo da válvula 13 se encaixarão nos fíiros ou fendas no anel perfiurado de maneira tal que o meio possa passar para o tanque 4 onde ele é circulado.

O corpo da válvula 13 pode ser ajustado em urna posição entre as duas posições extremas de forma que uma parte do meio escoe para fora através da abertura de descarga 6 e uma outra parte do meio seja conduzido de volta para o tanque 4. A figura 17 mostra um fluxograma do misturador 1. O meio fica localizado no tanque 4. Uma unidade misturadora 8 fica disposta no fúndo 7 do tanque 4. O tanque é provido com uma abertura de descarga 6,

unia conexão 20 entre a primeira saída 15 e o arranjo de válvula e uma abertura de enchimento 5. Esta conexão é provida com uma válvula 21. A abertura de descarga do tanque é provida com um fechamento 39. Quando o meio tiver atingido a condição de mistura desejada, ele é conduzido para fora do tanque 4 e em seguida para processamento, aqui ilustrado por um recipiente 43. Quando o misturador 1 opera como misturador em batelada, o meio circula 40 dentro do tanque 4 e, quando o misturador 1 opera como misturador em linha, o meio circula 41 fora do tanque.

Quando o tanque é esvaziado, o fluxo 42 preferivelmente será para fora do tanque-

O processo do misturador em batelada tipicamente contém as seguintes etapas que pressupõem que o misturador 1 esteja pronto e limpo, e que todos os meios 2, 3 estejam prontos: - O corpo da válvula 13 move-se para sua primeira posição extrema de maneira tal que a conexão na abertura de descarga 6 seja fechada (ver figuras 7-8). - O anel perfurado 23 é posto na sua primeira posição extrema de maneira tal que ele encerre a saída 11 do rotor (ver figuras 708). - O tanque 4 é cheio com um ou mais meios fluidos 2.

- Dependendo da necessidade, os meios 2, 3 podem ser aquecidos ou reshiados antes, durante ou depois da operação, se o misturador 1 for provido com um dispositivo 27, 28, 30 para este propósito. - A unidade misturadora 8 é energizada, iniciando o fluxo no tanque 4 e misturando e homogeneizando os meios 2, 4.

- Meios sólidos e fluidos adicionais 2, 3 podem ser adicionados. - O anel perfúrado 23 pode mover-se para sua segunda posição extrema de maneira tal que ele não encerre a saída 11 do rotor (ver figuras 13- 14). - Partículas que não se desejam hagmentar podem ser adicionadas. - O corpo da válvula 13 move-se para sua segunda posição extrema de maneira tal que a conexão 16 no tanque 4 seja fechada e a conexão na abertura de descarga 6 seja aberta (ver figuras 11-12).

- Quando o tanque 4 está vazio, a unidade misturadora 8 é desligada. - O tanque 4 é limpo. O processo do misturador em linha tipicamente conterá as seguintes etapas que similarmente pressupõem que o misturador 1 esteja pronto e limpo, e que todos os meios 2, 3 estejam prontos. - O corpo da válvula 13 move-se para sua segunda posição extrema de maneira tal que a conexão no tanque 4 seja fechada (ver figuras 9- 10). - A válvula 21 na conexão 20 entre a primeira saída 15 e o arranjo de válvula e uma abertura de enchimento 5 é aberta. - A abertura de descarga 6 é fechada 39. - O anel perfiurado 23 é posto na sua primeira posição extrema de maneira tal que ele encerre a saída 11 do rotor (ver figuras 9-10).

- O tanque 4 é cheio com um ou mais meios fluidos'2. - Dependendo da necessidade, os meios 2, 3 podem ser aquecidos ou resfíiados antes, durante ou depois da operação, se o misturador 1 for provido com um dispositivo 27, 28, 30 para este propÓsito. - A unidade misturadora 8 é energizada, iniciando o fluxo para fora do tanque através da conex.ão 20 entre a primeira saída 15 do arranjo de válvula e uma abertura de enchimento 5 e de volta para o tanque 4. Durante este processo, ocorrem a mistura e homogeneização dos meios 2, 3. - Meios sólidos e fluidos adicionais 2, 3 podem ser adicionados. - O anel perfíurado 23 pode ser posto na sua segunda posição extrema de maneira tal que ele não encerre a saída 11 do rotor (ver nguras 11- 12). - Partículas que não se desejam fíagmentar podem ser adicionadas. - A válvula 21 na conexão 20 entre a primeira saída 15 do arranjo de válvula e uma abertura de enchimento 5 é fechada. - O fechamento 39 da abertura de descarga 6 é removido. - Quando o tanque 4 está vazio, a unidade misturadora 8 é desligada.

- O tanque 4 é limpo.

Com a fúnção do misturador híbrido, o processo do misturador em linha tipicamente conterá as seguintes etapas que similarmente " pressupõem que o misturador 1 esteja pronto e limpo, e que todos os meios 2, 3 estejam prontos. - O corpo da válvula 13 move-se para sua segunda posição extrema de maneira tal que a conexão no tanque 4 seja fechada (ver figuras 9- 10). - A válvula 21 na conexão 20 entre a primeira saída 15 do jo de válvula e uma abertura de enchimento 5 é aberta. - A abertura de descarga 6 é fechada 39. - O anel perfürado 23 é posto na sua primeira posição extrema de maneira tal que ele encerre a saída 11 do rotor (ver nguras 9-10). - O tanque 4 é cheio com um ou mais meios fluidos 2. - Dependendo da necessidade, os meios 2, 3 podem ser aquecidos ou resfíiados antes, durante ou depois da operação, se o misturador 1 for provido com um dispositivo 27, 28, 30 para este propósito. - A unidade misturadora 8 é energizada, iniciando o fluxo para fora do tanque através da conexão 20 entre a primeira saída !5 do arranjo de válvula e uma abertura de enchimento 5 e de volta para o tanque 4. Durante este processo, ocorrem mistura e homogeneização dos meios 2, 3. - Meios sólidos e fluidos adicionais 2, 3 podem ser adicionados. - O corpo da válvula 13 move-se para uma posição entre as duas posições extremas (ver figura 15). - A válvula 21 na conexão 20 entre a primeira saída 15 do arranjo de válvula e uma abertura de enchiniento 5 é fechada. - O fechamento 39 da abertura de descarga 6 é removido (ver figura 17).

- Quando o tanque 4 está vazio, a unidade misturadora 8 é desligada. - O tanque 4 é limpo.

No exemplo supradescrito, a fünção híbrida é usada durante o esvaziamento do tanque 4 de ma.neira tal que o meio fique constantemente em movimento.

Isto é usado tipicamente com relação a meios nos quais adiciona- se um agente espessante.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Misturador (1) para processar um ou mais meios fluidos (2) e opcionalmente um ou mais meios sólidos (3), o misturador (I) consistindo de um tanque (4) coin uma ou inais aberturas de enchimento (5) e uma abertura de descarga (6) no fíindo (7) do tanque (4), e uma unidade misturadora (8) provida no fiindo (7) do tanque (4) com um rotor (9), uma entrada (10') e uma saída (11), caracterizado pelo fato de que a unidade misturadora (8) inclui um arranjo de válvula (12) com um corpo da válvula (13), uma entrada (14) e uma primeira (15) e uma segunda saída (16), em que a entrada (14) comunica com a saída da unidade rnisturadora (17), em que a primeira saída (15) com.unica com a abertura de descarga (6) do tanque, e em que a segunda saída (16) comunica com uma entrada (33) no tanque (4).

2. Misturador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a entrada (14) do arranjo de válvula é idêntica à saída (17) da unidade misturadora, em que a primeira saída (15) do arranjo de válvula é idêntica à abertura de descarga (6) do tanque, e em que a segunda saída (16) do arranjo de válvula descarrega diretamente no tanque (4)-

3. Misturador de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o coípo da válvula (13) é disposto coaxialmente em torno de um eixo de rotação (18) do rotor.

4. Misturador de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o corpo da válvula (13) tem uma primeira posição extrema onde o corpo da válvula (13) fecha a primeira saída (15) e uma segunda posição extrema onde o corpo da válvula (13) fecha a segunda saída (16), e em que o corpo da válvula (13) é conectado a uín dispositivo de retenção (19) de maneira tal que ele possa ser retido em uma posição arbitrária entre as duas posições extremas, onde o corpo da válvula (13) fecha parcialmente a primeira saída (15) e a segunda saída (16), respectivamente.

5. Misturador de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o deslocamento do corpo da válvula é selecionado entre um deslocamento que é axial, radial, rotacional ou uma combinação de deslocamento radial, rotacional e axial em relação ao eixo de rotação (18) do rotor. 5

6. Misturador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma conexão (20) é provida entre a primeira saída (15) do arranjo de válvula e pelo menos uma das aberturas de enchimento (5) do tanque.

7. Misturador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a conexão (20) entre a primeira saída (15) do arranjo de válvula e pelo menos uma das aberturas de enchimento (5) do tanque é provida com uma válvula (21).

8. Misturador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o rotor (9) da unidade misturadora inclui inúmeras pás propulsoras distribuídas anularmente (22) para estabelecer um fluxo de meio através da unidade misturadora (8)-

9. Misturador de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a unidade misturadora (8) inclui um anel cilíndrico perfiirado (23) provido com passagens (24) na forma de füros e/ou fendas.

10. Misturador de acordo eom a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o anel perfürado (23) é opcionalmente estacionário ou conectado a um dispositivo de deslocamento (25) de maneira tal que ele possa ser deslocado entre uma primeira posição onde ele encerra completamente a saida (11) do rotor para uma segunda posição onde ele não encerra a saída do rotor (11), e em que o anel perfúrado (23) pode ser retido em uma posição arbitrária entre as duas posições na qual o anel perfiírado (23) encerra parcialmente a saída (11) do rotor.