ES2203064T3 - Tornillo transportador calentador. - Google Patents
Tornillo transportador calentador.Info
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Abstract
Dispositivo de transferencia y de tratamiento térmico de sólidos divididos, que comprende al menos un órgano de transferencia (2) que tiene un eje longitudinal (3) y una parte helicoidal (4), montado para girar alrededor de su eje longitudinal en una envoltura tubular (1) y unido a un árbol de salida de un motor de accionamiento en rotación, comprendiendo además el dispositivo un medio calentador de tratamiento térmico, caracterizado porque al menos la parte helicoidal (4) del órgano de transferencia (2) está formada en su masa por un material eléctricamente conductor, y porque el órgano de transferencia (2) comprende unos medios de conexión (11) a una fuente de alimentación en energía eléctrica para constituir él mismo el medio calentador.
Description
Tornillo transportador calentador.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de transferencia y de tratamiento térmico de sólidos divididos tales
como materiales pulverulentos.
Los dispositivos de transferencia y de
tratamiento térmico corrientemente utilizados en la industria
comprenden un órgano de transferencia y un medio calentador de
tratamiento térmico.
En un primer tipo de dispositivo, el órgano de
transferencia es una envoltura tubular vibrante que recibe los
sólidos divididos. El tratamiento térmico está entonces asegurado
por calentamiento de la envoltura tubular. Tales dispositivos son de
puesta en práctica delicada y son relativamente costosos.
Se conoce un segundo tipo de dispositivo, que
comprende al menos un órgano de transferencia que tiene un eje
longitudinal y una parte helicoidal, montado para girar alrededor de
su eje longitudinal en una envoltura tubular y conectado a un árbol
de salida de un motor de accionamiento en rotación de conformidad
con el preámbulo de la reivindicación 1.
El medio calentador está entonces constituido sea
por la envoltura (entonces formada por una doble envoltura para
hacer circular un fluido caloportador, o equipada exteriormente de
resistencias calentadoras), sea por un tubo, alrededor del cual se
enrolla la hélice, estando dicho tubo recorrido por un fluido
llevado a una temperatura elevada.
El caso en que el medio calentador está
constituido por la envoltura está por ejemplo ilustrado por el
documento US-A-3589834.
Este documento describe un dispositivo mezclador
de productos alimenticios, que comprende un órgano de braceo
recibido en un recinto destinado a contener los productos a mezclar
y tratar, y un medio calentador de tratamiento térmico. El órgano de
braceo comprende un árbol alrededor del cual se enrolla una hélice
una superficie exterior de la cual soporte una cinta calentadora
(ver figuras 4 a 6), dicha cinta calentadora comprende un hilo
eléctricamente conductor en zigzag sumergido en una fina capa de
material dieléctrico.
El caso en que el medio calentador está
constituido por un tubo hueco recorrido por un fluido llevado a una
temperatura elevada está por ejemplo ilustrado por el documento
WO-A-92/19372.
Este documento describe un dispositivo de
transferencia que comprende dos órganos de transferencia formados
por un árbol hueco alrededor del cual se enrolla una hélice, y unas
resistencias calentadoras están dispuestas en el interior de cada
árbol hueco para asegurar la calefacción del conjunto del órgano de
transferencia.
Tales dispositivos son más sencillos a poner en
práctica que los dispositivos anteriormente citados. Sin embargo, en
estos últimos dispositivos, sólo los sólidos que se encuentran a
proximidad de la envoltura calentadora o del tubo calentador están
sometidos a un flujo térmico eficaz. Se ha observado además en el
caso de un tubo calentador que, no asegurando el tubo ninguna
función de transferencia o de braceo de los sólidos divididos, los
sólidos divididos que se encuentran a proximidad del tubo no están
renovados. Resulta que el calentamiento de los sólidos divididos es
incompleto, irregular y poco eficaz. A fin de calentar las
partículas encontrándose en una posición alejada del tubo, es
entonces necesario aumentar la temperatura del tubo, lo que puede
provocar el tostado de las partículas a proximidad del tubo debido a
un calentamiento demasiado importante de éstas, de manera que la
circulación está perturbada, y los costes de mantenimiento están
aumentados(unas limpiezas frecuentes son en efecto
indispensables para despegar las partículas que adhieren al tubo), o
calentar además la envoltura tubular, lo que aumenta todavía más el
coste de la instalación.
Se conocen finalmente unas hélices de doble
envoltura, presentando un paso interno en el cual se hace pasar un
fluido térmico. Podemos por ejemplo referirnos al documento
US-A-5 547 277. Este tipo de
estructura presenta sin embargo numerosos inconvenientes: además del
coste de fabricación elevado y la complejidad del montaje para
preservar la estanqueidad en el momento de la rotación de la hélice,
la inercia térmica es muy elevada, lo que impide un cambio rápido de
régimen térmico. Esto puede resultar muy importante para la
seguridad en el caso en que una reacción peligrosa ocurre, obligando
a parar rápidamente la calefacción de los productos
transferidos.
El objetivo de la invención es remediar a los
inconvenientes precitados concibiendo un dispositivo más
adecuado.
Con vista a la realización de este objetivo, se
prevé, según la invención, un dispositivo de transferencia y de
tratamiento térmico de sólidos divididos del tipo precitado, en el
cual al menos una parte helicoidal del órgano de transferencia está
formada en su masa de un material eléctricamente conductor, y el
órgano de transferencia comprende unos medios de conexión a una
fuente de alimentación en energía eléctrica para constituir el mismo
el medio calentador, de conformidad a la parte que caracteriza la
reivindicación 1.
Así, el medio calentador está constituido por el
órgano de transferencia en contacto del cual los sólidos divididos
están la mayoría traídos durante su transferencia. La totalidad o la
casi totalidad de los sólidos divididos va a calentarse pues
directamente al contacto del medio calentador, y esto sin estacionar
contra la superficie de calentamiento. El calentamiento de los
sólidos divididos se realiza así de manera uniforme y los problemas
de gratinado están prácticamente suprimido. Además, la estructura
del dispositivo es sencilla, de manera que su coste de fabricación
es poco elevado.
Según un primer modo de realización, la parte
helicoidal del órgano de transferencia comprende una cinta plana
enrollada en hélice.
Según un segundo modo de realización, la parte
helicoidal está formada por una hélice enrollándose alrededor de un
árbol, siendo entonces el árbol de material aislante o formado al
menos sobre su superficie exterior de un material eléctricamente
conductor.
Con preferencia, el material eléctricamente
conductor es un metal tal como el acero inoxidable.
Ventajosamente, la envoltura tubular está
constituida por un material aislante eléctricamente. Gracias a esta
medida, los riesgos de cortocircuitos entre el órgano de
transferencia y la envoltura tubular están eliminados, asimismo los
riesgos de electrocución de personas por contacto con la envoltura
tubular. La seguridad del dispositivo está así reforzada.
Con preferencia, la envoltura tubular está
recubierta al menos parcialmente de una guarnición interna de
rozamiento en material aislante para formar un apoyo para la parte
helicoidal. Así, la guarnición de rozamiento sostiene la parte
helicoidal de manera a impedir que la parte helicoidal se doble en
el momento de la transferencia de los productos. Además, la
guarnición de rozamiento aísla eléctricamente la parte helicoidal de
la envoltura tubular, que puede entonces ser de material conductor.
Los riesgos de cortocircuitos están entonces limitados.
Ventajosamente también, el dispositivo comprende
una junta de acoplamiento de material eléctricamente aislante que
une el órgano de transferencia al árbol de salida del motor. El
motor está de esta manera aislado del órgano de transferencia. La
seguridad del dispositivo está así mejorada.
Otras características y ventajas de la invención
se harán evidentes a la lectura de la descripción que sigue de modos
de realización particulares no limitativos de la invención.
Se hará referencia a los dibujos anexos, entre
los cuales:
- la figura 1 es una vista parcial en
perspectiva, del lado del motor de accionamiento, de un dispositivo
de transferencia y de tratamiento térmico según un primer modo de
realización,
- la figura 2 es una vista análoga a la figura 1,
de un lado opuesto al motor, del órgano de transferencia del
dispositivo según el primer modo de realización,
- la figura 3 es una vista parcial en perspectiva
con desgarre de un dispositivo de transferencia y de tratamiento
térmico según un segundo modo de realización,
- la figura 4 es una vista parcial en sección
transversal de una variante del segundo modo de realización,
- la figura 5 es una vista en perspectiva del
órgano de transferencia de un dispositivo según un tercer modo de
realización,
- la figura 6 es una vista en sección transversal
de una variante del tercer modo de realización.
Haciendo referencia a la figuras 1 y 2, el
dispositivo de transferencia y de tratamiento térmico según la
invención comprende una envoltura tubular 1, abierta superiormente,
que tiene, en sus extremidades respectivas, un conducto de entrada y
un conducto de salida del producto a transferir (no representado
aquí). La envoltura tubular 1 está aquí realizada en un material
aislante eléctricamente tal como una materia plástica. Aunque
hayamos representado aquí la envoltura tubular 1 dispuesta con un
cielo abierto, la envoltura tubular 1 podrá igualmente estar
dispuesta en forma de un cilindro completo (cielo cerrado).
Un órgano de transferencia generalmente designado
por 2 está montado en la envoltura tubular 1 para girar alrededor de
su eje longitudinal 3.
El órgano de transferencia 2 tiene una parte de
forma helicoidal 4 formada por una cinta plana, aquí de sección
rectangular, enrollada alrededor de un árbol 5 y mantenida espaciada
de ésta por unos tirantes 6 repartidos a lo largo del árbol 5.
Según una característica del primer modo de
realización de la invención, la parte helicoidal 4 está realizada en
su masa en un material eléctricamente conductor, por ejemplo acero
inoxidable.
El árbol 5 es aquí de material aislante y está
montado para pivotar en la envoltura tubular 1 mediante dos
porciones de extremidades 7 y 8 realizadas de material
eléctricamente conductor y recibidas en unos cojinetes no visibles
en las figuras 1 y 2. La parte helicoidal 4 está eléctricamente
unida a las porciones de extremidades 7 y 8 por unos platos 9 de
material conductor solidarios a las porciones de extremidades 7 y
8.
La porción de extremidad 7 está asociada a un
tambor 10 de material eléctricamente conductor sobre el cual rozan
unos carbones 11 de traída de la corriente eléctrica unidos por unos
hilos conductores a una fuente de alimentación en energía eléctrica
(no representada). La porción de extremidad 8 está ella misma
asociada a un tambor, no representado, de material eléctricamente
conductor sobre el cual vienen a rozar unos carbones de evacuación
de la corriente eléctrica. Se entiende que siendo el árbol 5 de
material aislante eléctricamente, la corriente eléctrica tiene que
recorrer la parte helicoidal 4. Se podría igualmente prever que el
árbol 5 esté realizado en material eléctricamente conductor pero
esté aislado de las porciones de extremidades 7 y 8 y de la parte
helicoidal 4.
La fuente de alimentación será dimensionada
especialmente en función de las características dimensiónales y de
resistencia eléctrica del órgano de transferencia. Ventajosamente,
la tensión liberada, en continuo o en alternativo, será inferior a
100 voltios por razones de seguridad. Los medios de conexión a la
fuente de alimentación podrían ser en vez de carbones, unos aros
conductores, o escobillas conductoras rozando sobre la superficie
exterior de los tambores, o también un empalme de conexión girando
montado sobre una de las extremidades del órgano de transferencia
2.
El tambor 2 está unido a un motor de
accionamiento en rotación 12 mediante una junta de acoplamiento 13.
La junta de acoplamiento 13 está con preferencia realizada en
material aislante. La junta de acoplamiento 13 puede así asegurar,
además de una función de aislamiento del motor del órgano de
transferencia, una función de reajuste de los defectos de alineación
entre el árbol de salida y la extremidad del órgano de transferencia
y/o una función de amortiguamiento elástico.
Mencionaremos que el tambor 10 y el conjunto de
acoplamiento al motor se encuentra alojado en un compartimiento
aislado de la envoltura tubular 1. La seguridad del dispositivo es
así óptima.
En funcionamiento, el órgano de transferencia 2
está accionado en rotación por el motor 12. Una corriente eléctrica,
traída de la fuente de alimentación mediante unos carbones 11, del
tambor 10, de la porción de extremidad 7 y del plato 9, está
conducida hasta la parte helicoidal 4 del órgano de transferencia 2
que recorre, provocando así su calentamiento por efecto Joule.
Los sólidos divididos a tratar están introducidos
en la envoltura tubular 1 por el conducto de entrada (aquí del lado
motor) y están llevados por la parte helicoidal 4 hacia el conducto
de salida (a la extremidad opuesta). Simultáneamente, los sólidos
divididos están calentados a lo largo de su transferencia al
contacto directo con la superficie externa de la parte helicoidal 4.
Debido a la rotación de la parte helicoidal 4 y a los movimientos
inducidos de los sólidos divididos, los sólidos divididos serán
llevados, la mayor parte, al contacto de la parte helicoidal
calentada durante su transferencia. El calentamiento de los sólidos
divididos es así muy eficaz y uniforme para la totalidad o casi
totalidad de los sólidos divididos.
Ahora se describirá un segundo y un tercer modo
de realización del dispositivo de transferencia y de tratamiento
térmico conforme a la invención.
Los elementos idénticos o análogos a los
descritos anteriormente llevaran en la continuación de la
descripción las mismas referencias numéricas.
A la figura 3, se puede ver un dispositivo según
un segundo modo de realización.
El dispositivo según el segundo modo de
realización es idéntico al dispositivo del primer modo de
realización anteriormente descrito, salvo en lo que se refiere a la
parte helicoidal 4 que es aquí autoportante (ningún árbol de soporte
está previsto). La estructura del órgano de transferencia está
entonces particularmente sencilla y está muy especialmente adaptada
para transferencia sobre distancias reducidas.
Para longitudes de transferencia más importantes,
se podrá prever, como en la variante de la figura 4, recubrir al
menos parcialmente la superficie interna de la envoltura tubular 1
de una guarnición de rozamiento 14 sobre la cual la parte helicoidal
4 podrá venir a rozar durante su funcionamiento. Con preferencia, la
guarnición de rozamiento 14 será dispuesta enfrente de la parte
mediana de la parte helicoidal que es la zona de la parte helicoidal
presentando la flecha la más importante en caso de flexión. La
guarnición de rozamiento 14 está ventajosamente realizada en un
material aislante tal como politetrafluoroetileno, lo que permite,
por una parte aislar eléctricamente la parte helicoidal 4 de la
envoltura tubular 1 que puede entonces realizarse en un material
conductor, y por otra parte tener una guarnición de rozamiento con
un bajo coeficiente de fricción. El material utilizado podrá también
ser una cerámica o mica. Ventajosamente, y a fin de limitar el
desgaste ocasionado por los rozamientos sobre la guarnición de
rozamiento, la cinta plana que forma la parte helicoidal 4 tendrá
una sección redondeada, que no presente ángulo vivo, como una
sección ovala.
A la figura 5, el órgano de transferencia 2 del
dispositivo según un tercer modo de realización, comprende un árbol
tubular 5 que tiene como eje longitudinal el eje 3.
Una hélice 4 del tipo tornillo de Arquímedes se
enrolla alrededor del árbol tubular 5.
El árbol tubular 5 y la hélice 4 son en este caso
realizados de una sola pieza de un material eléctricamente
conductor, aquí acero inoxidable. La hélice 4 puede igualmente
añadirse sobre el árbol 5. El órgano de transferencia 2 está
destinado, como precedentemente, a montarse giratorio en una
envoltura tubular, con preferencia de material eléctricamente
aislante, mediante cojinetes que reciben las extremidades del árbol
tubular 5, y a empalmarse por medios colectores, tales como tambores
sobre los cuales rozan los carbones, asociados a una fuente de
alimentación eléctrica.
La sección transversal del árbol tubular 5 está
determinada de manera a ser inferior a la de la sección transversal,
en este caso rectangular, de la hélice 4 de manera que la corriente
llevada a una extremidad del árbol 5 pase preferentemente en toda la
masa de la hélice 4. Cualquier otro modo que permita aumentar la
resistencia del árbol con relación a la de la hélice podrá
evidentemente emplearse.
En variante, tal como representado a la figura 6,
se podrá utilizar dos órganos de transferencia 2 dispuestos al lado
uno de otro en una envoltura tubular 1 común delimitando cubetas. Es
así posible aumentar considerablemente las superficies de cambio
para una misma longitud de transferencia. Los órganos de
transferencia 2 están aquí espaciados uno de otro pero podrán en
variante estar imbricados. Los árboles 5 están aquí representados
llenos pero podrán evidentemente ser tubulares. Los órganos de
transferencia 2 son eléctricamente unidos uno con otro de manera que
la corriente eléctrica circule a lo largo de estos dos órganos.
Evidentemente la invención no se limita a los
modos de realización descritos y se pueden aportar variantes sin
salir del marco de la invención tal como definido por las
reivindicaciones.
En particular, una guarnición de rozamiento podrá
preverse en todos los modos de realización descritos arriba,
extendiéndose esta guarnición sobre todo o parte de la envoltura
tubular.
Claims (10)
1. Dispositivo de transferencia y de tratamiento
térmico de sólidos divididos, que comprende al menos un órgano de
transferencia (2) que tiene un eje longitudinal (3) y una parte
helicoidal (4), montado para girar alrededor de su eje longitudinal
en una envoltura tubular (1) y unido a un árbol de salida de un
motor de accionamiento en rotación, comprendiendo además el
dispositivo un medio calentador de tratamiento térmico,
caracterizado porque al menos la parte helicoidal (4) del
órgano de transferencia (2) está formada en su masa por un material
eléctricamente conductor, y porque el órgano de transferencia (2)
comprende unos medios de conexión (11) a una fuente de alimentación
en energía eléctrica para constituir él mismo el medio
calentador.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la parte helicoidal (4) del órgano de
transferencia (2) comprende una cinta plana enrollada en hélice.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque la cinta plana (4) presenta una
sección redondeada.
4. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque la parte helicoidal está formada
por una hélice (4) enrollándose alrededor de un árbol (5).
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque el árbol (5) es de un material
eléctricamente aislante.
6. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque el árbol (5) está formado al menos sobre
su superficie exterior de un material eléctricamente conductor.
7. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material eléctricamente conductor es un metal tal como el acero
inoxidable.
8. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
envoltura tubular (1) está constituida por un material aislante
eléctricamente.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque la envoltura tubular (1)
está recubierta al menos parcialmente por una guarnición interna de
rozamiento (14) de material aislante para formar un apoyo para la
parte helicoidal (4).
10. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
una junta de acoplamiento (13) de material eléctricamente aislante
que une el órgano de transferencia (2) al árbol de salida del motor
(12).
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