ES2212896B1 - PROCEDURE AND ULTRASONIC SYSTEM OF DEFROSTING THROUGH EMISSORESCON VIBRANT SCALE PLATE. - Google Patents

PROCEDURE AND ULTRASONIC SYSTEM OF DEFROSTING THROUGH EMISSORESCON VIBRANT SCALE PLATE.

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ES2212896B1 ES200202113A ES200202113A ES2212896B1 ES 2212896 B1 ES2212896 B1 ES 2212896B1 ES 200202113 A ES200202113 A ES 200202113A ES 200202113 A ES200202113 A ES 200202113A ES 2212896 B1 ES2212896 B1 ES 2212896B1
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Abstract

Procedimiento y sistema ultrasónico de desespumación mediante emisores con placa vibrante escalonada. El objeto de esta solicitud de patente es un dispositivo ultrasónico que permite eliminar espumas y controlar su crecimiento en grandes contenedores. El dispositivo emplea emisores sónicos y/o ultrasónicos del tipo placa vibrante escalonada, especiales para radiar altas intensidades acústicas en gases, los cuales, al estar libremente suspendidos en un soporte giratorio con rotación variable controlada, generan en su movimiento por acción de la fuerza centrífuga un recorrido complejo de los haces acústicos emitidos que permite barrer la superficie sobre la que se forma la espuma. Por efecto de la alta intensidad acústica (>170 dB ref. 2.10{sup,-4} {mi}bar) gran parte de las burbujas de la espuma se van rompiendo casi instantáneamente al paso del haz ultrasónico.Ultrasonic defoaming procedure and system by means of emitters with stepped vibrating plate. The object of this patent application is an ultrasonic device that allows to eliminate foams and control their growth in large containers. The device uses sonic and / or ultrasonic emitters of the stepped vibrating plate type, special to radiate high acoustic intensities in gases, which, being freely suspended on a rotating support with controlled variable rotation, generate in their movement by action of the centrifugal force a complex path of the emitted acoustic beams that allows sweeping the surface on which the foam is formed. Due to the high acoustic intensity (> 170 dB ref. 2.10 {sup, -4} {mi} bar), a large part of the foam bubbles break almost instantaneously to the passage of the ultrasonic beam.

Description

Procedimiento y sistema ultrasónico de desespumación mediante emisores con placa vibrante escalonada.Ultrasonic procedure and system of defoaming by emitters with stepped vibrating plate.

Objeto Object

El objeto de esta solicitud de patente es un dispositivo ultrasónico que permite eliminar espumas y controlar su crecimiento en grandes contenedores. El dispositivo emplea emisores sónicos y/o ultrasónicos del tipo placa vibrante escalonada, especiales para radiar altas intensidades acústicas en gases, los cuales, al estar libremente suspendidos en un soporte giratorio con rotación variable controlada, generan en su movimiento por acción de la fuerza centrífuga un recorrido complejo de los haces acústicos emitidos que permite barrer la superficie sobre la que se forma la espuma. Por efecto de la alta intensidad acústica (>170 dB ref. 2.10^{-4} \mubar) gran parte de las burbujas de la espuma se van rompiendo casi instantáneamente al paso del haz ultrasónico.The object of this patent application is a ultrasonic device that allows to eliminate foams and control their Growth in large containers. The device uses transmitters sonic and / or ultrasonic of the step vibrating plate type, special to radiate high acoustic intensities in gases, the which, being freely suspended on a rotating stand with controlled variable rotation, generated in its movement by action of centrifugal force a complex path of acoustic beams emitted that allows to sweep the surface on which the foam. Due to the effect of high acoustic intensity (> 170 dB ref. 2.10 <-4 \ mubar) much of the foam bubbles are gone breaking almost instantly to the passage of the ultrasonic beam.

Estado de la técnicaState of the art \bullet Sectores industriales afectados por problemas de espumasIndustrial sectors affected by problems of foams

Los problemas ocasionados por el exceso de espuma en los procesos, afectan a un gran número de sectores industriales: farmacia y bioquímica, papeleras, detergentes, pinturas esmaltes y barnices, minería, textiles, cervezas y bebidas gaseosas, alimentación en general, plásticos, etc.Problems caused by excess foam in the processes, they affect a large number of industrial sectors: pharmacy and biochemistry, paper mills, detergents, enamel paints and varnishes, mining, textiles, beers and soft drinks, food in general, plastics, etc.

\bullet Problemas ocasionados por la espumaProblems caused by foam

Disminución de la capacidad de depósitos, deficiencias en los procesos y reacciones, derrames y pérdida de productos, dificultades en la dosificación , envasado, llenado y vaciado, contaminación, efectos perjudiciales en maquinaria y equipos, etc.Decrease in deposit capacity, deficiencies in processes and reactions, spills and loss of products, difficulties in dosing, packaging, filling and emptying, pollution, damaging effects on machinery and equipment, etc.

\bullet Instalaciones industriales donde ocurren problemas de espumasIndustrial facilities where problems occur foams

Reactores, fermentadores, mezcladores, tanques de almacenamiento, destiladores, evaporadores, lavadoras, canales de evacuación, máquinas de envasado, etc.Reactors, fermenters, mixers, tanks storage, distillers, evaporators, washing machines, channels evacuation, packaging machines, etc.

\bullet Características de las espumasCharacteristics of foams

Respecto a los tipos de espuma, cabe destacar que existe un amplio grado de dificultad para su eliminación a pesar de que las burbujas sean un 95% aire. Según su "estructura" una espuma puede ser "húmeda", cuando la capa líquida de las burbujas es gruesa lo que permite formar burbujas esféricas (forma para la cual la energía en la burbuja es mínima); estas burbujas, cuando son de tamaño pequeño, son difíciles de romper. También la espuma puede ser "seca", con una delgada capa líquida en las burbujas, de formas poliédricas. Esta espuma se forma normalmente al drenar el líquido, después de un tiempo y, en general, es fácil de romper.Regarding the types of foam, it should be noted that there is a large degree of difficulty for its elimination despite Let the bubbles be 95% air. According to its "structure" a foam can be "wet" when the liquid layer of Bubbles is thick allowing spherical bubbles to form (shape for which the energy in the bubble is minimal); these bubbles, When they are small, they are difficult to break. Also the foam can be "dry", with a thin liquid layer on the bubbles, polyhedral shapes. This foam is normally formed when draining the liquid, after a while and, in general, it is easy to break.

Según su "estabilidad" la espuma puede ser: inestable (progresan continuamente), metaestable (se detiene ese progreso), transitoria (la espuma tiene una vida muy corta), persistente (vida de horas o días).According to its "stability" the foam can be: unstable (progress continuously), metastable (that stops progress), transient (the foam has a very short life), persistent (life of hours or days).

La estabilidad de las burbujas depende de su capacidad para deformarse sin romperse (elasticidad de Gibbs) lo que va ligado a la cantidad de surfactante (tensioactivo que baja la tensión superficial) en la capa líquida y al espesor de esta. También son factores importantes la viscosidad del líquido (a mayor viscosidad del líquido mas estable es la espuma) y el tamaño de burbujas (las más pequeñas son las mas
estables).
The stability of the bubbles depends on their ability to deform without breaking (Gibbs elasticity) which is linked to the amount of surfactant (surfactant that lowers the surface tension) in the liquid layer and the thickness of it. Also important are the viscosity of the liquid (the higher the viscosity of the liquid, the more stable is the foam) and the size of bubbles (the smallest are the most
stable).

La "espumosidad" (capacidad para generar espuma) es otra característica importante, que depende esencialmente de la actividad del surfactante y de su concentración. También influyen las impurezas presentes en el líquido (coloides, proteínas, sales, etc.)"Foaminess" (ability to generate foam) is another important feature, which depends essentially of the activity of the surfactant and its concentration. The impurities present in the liquid (colloids, proteins, salts, etc.)

\bullet Sistemas comerciales para eliminación de espumasCommercial systems for foam removal

Actualmente los sistemas más comúnmente empleados son: antiespumantes químicos sistemas mecánicos, sistemas de vacío, chorro o spray de agua y métodos térmicos. Los antiespumantes químicos son los más difundidos pero tienen el problema de interferir en los procesos y agregar un elemento al producto que puede ser contaminante y, en todo caso no deseado. Esta dificultad es particularmente determinante en industrias como la alimentaria y farmacéutica.Currently the most commonly used systems They are: chemical defoamers mechanical systems, vacuum systems, water jet or spray and thermal methods. Defoamers Chemicals are the most widespread but have the problem of interfere with the processes and add an item to the product that It can be polluting and, in any case, unwanted. This difficulty It is particularly important in industries such as food and Pharmaceutical

Los sistemas mecánicos tienen el problema de su baja eficacia, sobre todo para eliminar la espuma más fina. Los métodos térmicos que consisten en calentar y enfriar las espumas son caros y difíciles de aplicar. (1)Mechanical systems have the problem of their Low efficiency, especially to eliminate the finest foam. The thermal methods that consist of heating and cooling foams They are expensive and difficult to apply. (1)

\bullet Sistemas sónicos y ultrasónicos para eliminar espumasSonic and ultrasonic systems to eliminate foams

Se desarrollaron experimentalmente entre los años 1950-1970 utilizando sirenas dinámicas y estáticas, con aire a presión. Se trataron espumas procedentes de fermentación y procesos de minería.They developed experimentally between the years 1950-1970 using dynamic and static sirens, With pressurized air. Fermentation foams were treated and mining processes.

Los problemas de estos sistemas eran su limitado nivel de emisión acústica (144-154 dB) su bajo rendimiento especialmente a frecuencias ultrasónicas (20 KHz) así como las perturbaciones que genera la introducción de aire externo (2). En la actualidad no tenemos noticia de sistemas comerciales de este tipo.The problems of these systems were their limited acoustic emission level (144-154 dB) its low performance especially at ultrasonic frequencies (20 KHz) as well as the disturbances generated by the introduction of external air (2). Currently we have no news of commercial systems of this type.

Se han patentado algunos dispositivos, para eliminar espumas, que emplean vibradores ultrasónicos. Uno de ellos, sitúa el vibrador muy cerca de un pequeño canal inclinado por donde fluye la espuma; se tienen niveles de 1000 Pa (154 dB) en un pequeño sector por donde, al pasar, se eliminan las burbujas (3). Otro dispositivo emplea un vibrador piezoeléctrico de 20 KHz, terminado en un conjunto de amplificadores mecánicos que, puestos muy cerca de una línea de llenado, vibrando con 60 \mum de desplazamiento vibratorio, eliminan la espuma de envases de cartón, antes de pasar por el punto de sellado (4). En general estos sistemas son muy limitados y sólo sirven para actuar sobre superficies muy pequeñas.Some devices have been patented, to Remove foams, which use ultrasonic vibrators. One of them, place the vibrator very close to a small inclined channel where the foam flows; 1000 Pa (154 dB) levels in a small sector where, when passing, bubbles are removed (3). Another device uses a 20 KHz piezoelectric vibrator, finished in a set of mechanical amplifiers that, put very close to a filling line, vibrating with 60 µm of vibratory displacement, remove foam from carton packs, before going through the sealing point (4). In general these systems are very limited and only serve to act on Very small surfaces

Referencias References

1. Foam control in Submerged Fermentation: State of the Art. N.P. Ghildyal, B.K. Lonsane, and N.G. Karanth. Advances in Applied Microbiology, Volume 33, 1988 pp. 173-222.1. Foam control in Submerged Fermentation: State of the Art. NP Ghildyal , BK Lonsane , and NG Karanth . Advances in Applied Microbiology , Volume 33, 1988 pp. 173-222.

2. Foam control by acoustics and aerodynamic means R.M. Boucher and A.L. Weiner. British Chemical engineering, Vol. 8, Nº 12, Dec 01-1963 pp.808-812.2. Foam control by acoustics and aerodynamic means RM Boucher and AL Weiner . British Chemical Engineering, Vol. 8, No. 12, Dec 01- 1963 pp.808-812.

3. Apparatus for liquefying bubbles using ultrasonic wave. Iwatani, Toshiyuki, c/o Kawasaki steel Co. European Patent Application Nº 94102291.5, 04-01-1995 3. Apparatus for liquefying bubbles using ultrasonic wave. Iwatani , Toshiyuki , c / o Kawasaki steel Co. European Patent Application No. 94102291.5, 04-01- 1995

4. Method and apparatus for removing froth on a liquid. Erwin Matzner. UK. Patent application Nº 8002292, 23 Jan 1980 4. Method and apparatus for removing froth on a liquid. Erwin Matzner UK Patent application No. 8002292, 23 Jan 1980

5. High power ultrasonic equipment for industrial defoaming. G. Rodríguez, J. A. Gallego, A. Ramos, E. Andres, J. L. San Emeterio, F. Montoya. Ultrasonics International 85, Conf. Proc. pp. 506-511.5. High power ultrasonic equipment for industrial defoaming. G. Rodríguez , JA Gallego , A. Ramos , E. Andres , JL San Emeterio , F. Montoya . Ultrasonics International 85, Conf. Proc. pp. 506-511.

6. Electroacoustics unit for generating high sonic and ultrasonic intensities in gases and interphases. J. A. Gallego Juárez, G. Rodríguez Corral, J. L. San Emeterio and F. Montoya Vitini. USA Patent nº 5299175 (1994).6. Electroacoustics unit for generating high sonic and ultrasonic intensities in gases and interphases. JA Gallego Juárez, G. Rodríguez Corral, JL San Emeterio and F. Montoya Vitini. USA Patent No. 5299175 ( 1994 ).

Descripción de la invenciónDescription of the invention

El dispositivo objeto de la invención se basa en la utilización de emisores ultrasónicos de placa de perfil escalonado/acanalado. Estos emisores adecuadamente suspendidos libremente con un dispositivo de balancín en un sistema de rotación variable, pueden cubrir con su estrecho pero intenso haz de emisión una superficie de gran área.The device object of the invention is based on the use of ultrasonic profile plate emitters staggered / ribbed. These issuers properly suspended freely with a rocker device in a rotation system variable, can cover with its narrow but intense beam of emission A large area area.

En los emisores del tipo de placa vibrante a flexión con perfil escalonado/acanalado (6), la geometría de este perfil determina la obtención de una emisión directiva o focalizada. Con este tipo de emisor es posible concentrar la emisión en un pequeño volumen y obtener, para una frecuencia de 20 KHz y una potencia aplicada de 350 W, niveles superiores a 170 dB. Este nivel de presión acústica tan alto permite romper la espuma en tiempos muy cortos (10-20 milisegundos normalmente), dependiendo del tipo de espuma.On emitters of the vibrating plate type a bending with stepped / grooved profile (6), the geometry of this profile determines obtaining a directive issuance or focused. With this type of emitter it is possible to concentrate the emission in a small volume and get, for a frequency of 20 KHz and an applied power of 350 W, levels greater than 170 dB. This high sound pressure level allows the foam to break in very short times (10-20 milliseconds normally), depending on the type of foam.

Los mecanismos principales que actúan en la rotura ultrasónica de espuma son las altas presiones acústica, la presión de radiación, la resonancia de las burbujas, el viento acústico y la cavitación en la capa líquida.The main mechanisms that act in the Ultrasonic foam breakage are high acoustic pressures, the radiation pressure, resonance of bubbles, wind Acoustic and cavitation in the liquid layer.

Para destruir una espuma por ondas ultrasónicas se requiere una alta intensidad acústica y un cierto tiempo de tratamiento. Además para reducir el flujo de espuma que cubre una superficie amplia es necesario irradiar de forma continua con alta intensidad acústica varios puntos. Esto obligaría a disponer muchas fuentes acústicas de alta intensidad o a efectuar un barrido, desplazando de haz de un único emisor ultrasónico de forma adecuada, sobre la superficie de la espuma.To destroy a foam by ultrasonic waves high acoustic intensity and a certain time of treatment. In addition to reduce the flow of foam that covers a wide surface it is necessary to radiate continuously with high acoustic intensity several points. This would force many high intensity acoustic sources or to sweep, shifting beam of a single ultrasonic emitter so suitable, on the surface of the foam.

El dispositivo que se patenta permite compaginar un determinado tiempo de tratamiento (t_{t}), al desplazarse el emisor, en el área cubierta por el haz acústico (10-20 milisegundos, dependiendo del tipo de espuma y de la presión acústica aplicada), con un tiempo de barrido del haz (t_{b}), de varios segundos, que se repite periódicamente, sobre el área total a tratar.The device that is patented allows to combine a certain treatment time (t_ {t}), when the emitter, in the area covered by the acoustic beam (10-20 milliseconds, depending on the type of foam and of the applied acoustic pressure), with a sweep time of beam (t_ {b}), of several seconds, which is repeated periodically, over the total area to be treated.

El barrido se obtiene mediante una rotación variable del emisor o de los emisores ultrasónicos. Al estar el emisor (o emisores) suspendido libremente de un brazo perpendicular al eje de rotación y a una distancia r del mismo, la variación de la velocidad de rotación n implica una variación del ángulo que forma el eje del emisor con la barra de sujeción por acción de la fuerza centrífuga (ver fig. 1). De esta forma el haz del emisor describirá sobre la superficie de la espuma una curva tipo espiral (Fig. 2) que diferirá claramente de la circunferencia que describiría en caso de velocidad de rotación constante. Si esa variación de velocidad se repite periódicamente, se tiene un movimiento "giratorio" y "pendular" del emisor sobre la superficie de la espuma que permite de forma sencilla recorrer una buena parte de la superficie a tratar.The sweep is obtained by a rotation variable of the emitter or of the ultrasonic emitters. Being the emitter (or emitters) freely suspended from a perpendicular arm at the axis of rotation and at a distance r thereof, the variation of the rotation speed n implies a variation of the angle that It forms the emitter shaft with the clamping bar per action of the centrifugal force (see fig. 1). In this way the emitter beam describe a spiral curve on the foam surface (Fig. 2) that will clearly differ from the circumference that I would describe in case of constant rotation speed. Yes that speed variation is repeated periodically, you have a "rotating" and "pendular" movement of the emitter on the foam surface that allows you to easily travel a Good part of the surface to be treated.

Ejemplo de aplicaciónExample of application

La fuerza centrífuga esThe centrifugal force is

F_{c} = mv^{2} r ;F_ = mv2 r;

Siendo m la masa, v=2\pirn la velocidad tangencial, r el radio de giro y n la velocidad angular de rotación. La velocidad tangencial queda limitada por el tiempo mínimo de tratamiento (t_{t}) necesario para romper la espuma. Este tiempo se determina experimentalmente para cada tipo de espuma. Si, por ejemplo, este tiempo es t_{t} =15 ms y el haz cubre una superficie de diámetro (d) 6 cm, resultará que la velocidad lineal máxima con la que podemos efectuar el tratamiento será V_{máxima} = d/ t_{min}= 0,06/0,015 = 4 m/s.M being the mass, v = 2 \ pirn the velocity tangential, r the turning radius and n the angular velocity of rotation. Tangential speed is limited by time minimum treatment (t_ {t}) needed to break the foam. This time is determined experimentally for each type of foam. If, for example, this time is t_ {t} = 15 ms and the beam covers an area of diameter (d) 6 cm, it will be that the maximum linear speed with which we can perform the treatment it will be V_ {maximum} = d / t_min = 0.06 / 0.015 = 4 m / s.

Si el contenedor donde se produce la espuma tiene un diámetro de 3 m (r=1,5m), la velocidad angular de rotación máxima será n_{max}=v_{max}/2\pir= 4/2\pi 1,5=0,42 r.p.s. o lo que es igual n_{máx}= 25 r.p.m.If the container where the foam is produced has a diameter of 3 m (r = 1.5m), the angular speed of rotation maximum will be n_ {max} = v_ {max} / 2 \ pir = 4/2 \ pi 1.5 = 0.42 r.p.s. or which is equal n_ {max} = 25 r.p.m.

El ángulo máximo que barre el haz del emisor por el efecto de la fuerza centrífuga variable será:The maximum angle that sweeps the beam of the emitter by The effect of the variable centrifugal force will be:

tg\alpha_{max} F_{cmax}/P =(2\pin_{max})^{2} r/g 1,06 (P=peso del emisor). Es decir, \alpha_{max} 47º para el caso considerado.tgα_ {max} F_ {cmax} / P = (2 \ max_) 2 r / g 1.06 (P = emitter weight). That is to say, α_max 47 ° for the case considered.

Si el ángulo de barrido no es suficiente para abarcar la mayor parte de la superficie a tratar, se pueden poner dos o más emisores, situados en distintas posiciones respecto al eje de rotación. El brazo debe equilibrarse si es necesario con masas adicionales.If the sweep angle is not enough to cover most of the surface to be treated, can be put two or more emitters, located in different positions with respect to the axis of rotation. The arm should be balanced if necessary with additional masses

Por otra parte el barrido tipo espiral del emisor o emisores se puede controlar electrónicamente de tal forma que se compense el tiempo mínimo de tratamiento del anillo periférico, donde se tiene la máxima velocidad tangencial, con un mayor número de vueltas en esa posición. La curva de control del sistema de rotación presentada en Fig. 3 es un ejemplo cualitativo de la programación de tiempos requerida. En general el barrido con la variación n=f(t) se puede programar y ajustar al problema específico de cada tipo de espuma.On the other hand the spiral type sweep of the emitter or emitters can be controlled electronically in such a way that compensate for the minimum treatment time of the peripheral ring, where you have the maximum tangential speed, with a greater number of laps in that position. The control curve of the system rotation presented in Fig. 3 is a qualitative example of the Time programming required. In general the sweep with the variation n = f (t) can be programmed and adjusted to the problem specific to each type of foam.

El dispositivo que se patenta se muestra en la figura 4 instalado en un contenedor cerrado. Este dispositivo consta esencialmente de las siguientes partes:The device that is patented is shown on the Figure 4 installed in a closed container. This device It consists essentially of the following parts:

Un sistema rotor (1) compuesto de un motor (2) con un reductor capaz de poder variar mecánicamente el número de revoluciones por minuto. Además debe proporcionar un par suficiente para arrastrar y detener el peso de los emisores situados en los respectivos brazos.A rotor system (1) composed of an engine (2) with a reducer capable of mechanically varying the number of revolutions per minute. You must also provide sufficient torque to drag and stop the weight of the emitters located in the respective arms.

Un conector rotativo (3) con dos o más circuitos independientes, que conecten mediante escobillas la alimentación de los generadores electrónicos (4) a los emisores ultrasónicos a través del eje de rotación (5) que es hueco en su interior y cuya longitud puede ser variada para que el foco de los emisores esté situado a la distancia adecuada de la superficie de la espuma. En este eje vertical se sitúan las conexiones eléctricas de alimentación a los emisores (6); en el eje también se instala un cierre dinámico que asegura la estanqueidad del contenedor. Al eje vertical se acopla perpendicularmente un brazo extensible (7) donde se sitúan uno, dos o más emisores tipo placa vibrante (8). Estos emisores se fijan al brazo horizontal mediante un soporte sobre un eje (9) que permite desplazamientos angulares de los mismos cuando actúa la fuerza centrífuga al rotar el conjunto del sistema. La rotación del sistema se controla directamente mediante un controlador electrónico de velocidad (10). Este controlador, que está constituido por una fuente de alimentación, un excitador de potencia y un microprocesador, lleva almacenado un programa con diferentes perfiles de velocidad que actúan sobre la alimentación del motor. Un prototipo similar al descrito anteriormente ha sido construido y probado en un tanque cilíndrico de 1,5 m de diámetro y 1,2 m de altura donde se generaron diversos tipos de espumas para experimentación. Mediante este dispositivo se controlaron flujos de espumas finas (burbujas de 1-10 mm de diámetro) del orden de 20 m^{3}/hora.A rotating connector (3) with two or more circuits independent, that connect by means of brushes the feeding of electronic generators (4) to ultrasonic emitters to through the axis of rotation (5) which is hollow inside and whose length can be varied so that the focus of the emitters is located at the appropriate distance from the foam surface. In this vertical axis the electrical connections of power to the emitters (6); a shaft is also installed dynamic closure that ensures the tightness of the container. To the axis vertically an extendable arm (7) is coupled perpendicularly where one, two or more vibrating plate type emitters (8) are placed. These emitters are fixed to the horizontal arm by means of a support on a axis (9) that allows angular displacements thereof when Centrifugal force acts by rotating the system assembly. The system rotation is controlled directly by a electronic speed controller (10). This controller, which It consists of a power supply, an exciter of power and a microprocessor, has a program stored with different speed profiles that act on the feed the motor. A prototype similar to the one described above has been built and tested in a 1.5 m diameter cylindrical tank and 1.2 m high where various types of foams were generated for experimentation. Through this device, flows of fine foams (bubbles 1-10 mm in diameter) of order of 20 m 3 / hour.

Principales características y ventajas de la invenciónMain features and advantages of the invention

El emisor radia energía acústica en aire de forma muy concentrada obteniendo altos niveles de intensidad (>170dB). Esto permite obtener un efecto de desespumación a distancia, sin contacto con la espuma o líquido.The emitter radiates acoustic energy in air so very concentrated obtaining high levels of intensity (> 170dB). This allows to obtain a defoaming effect at a distance, without contact with foam or liquid.

El efecto de desespumación no afecta a las características del líquido ni a la espuma, ni a sus elementos constituyentes. Sólo destruye las burbujas liberando el gas.The defoaming effect does not affect the characteristics of the liquid or foam, or its elements constituents Just destroy the bubbles by releasing the gas.

El efecto de destrucción de burbujas es muy rápido (dependiendo del tipo de espuma puede tardar unos pocos milisegundos). Por esto el emisor acústico se puede desplazar a velocidad relativamente alta: (2-3 m/s), eliminando a su paso un determinado volumen de espuma sobre la que actúa.The bubble destruction effect is very fast (depending on the type of foam it may take a few milliseconds) This is why the acoustic emitter can be moved to relatively high speed: (2-3 m / s), eliminating in its path a certain volume of foam on which it acts.

Mediante un sistema de rotación variable (un ciclo de 0-50 rpm o menos, que se repite cada 5 a 30 segundos), es posible barrer con el haz acústico emitido una superficie considerable sobre la que se ejerce un efecto de desespumación. El volumen desespumado produce sobre la espuma vecina un efecto de arrastre, permitiendo regular el nivel de espuma de grandes contenedores. La rotación variable, se puede programar para optimizar el proceso de desespumación.Through a variable rotation system (a cycle of 0-50 rpm or less, repeated every 5 to 30 seconds), it is possible to sweep with the emitted acoustic beam a considerable area on which an effect of defoaming The defoamed volume produces on the foam neighboring a drag effect, allowing to regulate the level of foam of large containers. Variable rotation, you can Program to optimize the defoaming process.

El sistema de desespumación se puede construir por partes cerradas, en forma flexible según el contenedor. Se emplean materiales autorizados en la industria alimentaria y farmacéutica. Parte del sistema se puede instalar en el interior de contenedores cerrados herméticamente y desde el exterior se puede variar la velocidad en forma manual o automática mediante un equipo electrónico. El interior se aísla del exterior mediante un cierre dinámico. Las partes que van en el interior se pueden esterilizar mediante vapor a 110ºC.The defoaming system can be built by closed parts, flexibly according to the container. Be they use authorized materials in the food industry and Pharmaceutical Part of the system can be installed inside hermetically sealed containers and from the outside you can vary the speed manually or automatically using a device electronic. The interior is isolated from the outside by a closure dynamic. The parts that go inside can be sterilized by steam at 110 ° C.

Explicación de las FigurasExplanation of the Figures

Fig. 1: Efecto del cambio de orientación del emisor ultrasónico por la acción de la fuerza centrífuga al variar la velocidad de rotación del brazo de sujeción.Fig. 1: Effect of change of orientation of the Ultrasonic emitter by the action of centrifugal force by varying the rotation speed of the clamping arm.

Fig. 2: Curva del tipo espiral que describe el haz ultrasónico sobre la superficie a desespumar, al variar progresivamente la velocidad de rotación del eje que soporta al emisor.Fig. 2: Spiral type curve describing the ultrasonic beam on the surface to be foamed, by varying progressively the rotation speed of the shaft that supports the transmitter.

Fig. 3: Ejemplo de curva de control del sistema de rotación en la que se indica de forma cualitativa la variación de la velocidad de rotación (n) con el tiempo (t).Fig. 3: Example of system control curve of rotation in which the variation of the rotation speed (n) with time (t).

Fig. 4: Esquema general del dispositivo que se patenta que consta esencialmente de:Fig. 4: General scheme of the device to be patent that essentially consists of:

Un sistema rotor (1) compuesto de un motor (2) (normalmente de corriente continua) con un reductor capaz de poder variar el número de revoluciones por minuto. Además debe proporcionar un par suficiente para arrastrar y detener el peso de los emisores situados en los respectivos brazos.A rotor system (1) composed of an engine (2) (usually direct current) with a reducer capable of being able to vary the number of revolutions per minute. Also must provide enough torque to drag and stop the weight of the emitters located in the respective arms.

Un conector rotativo (3) con dos o más circuitos independientes, que conecten mediante escobillas la alimentación de los generadores electrónicos (4) a los emisores ultrasónicos a través del eje de rotación (5) que es hueco en su interior y cuya longitud puede ser variada para que el foco de los emisores esté situado a la distancia adecuada de la superficie de la espuma. En este eje vertical se sitúan las conexiones eléctricas de alimentación a los emisores(6). Al eje vertical se acopla perpendicularmente un brazo extensible (7) donde se sitúan uno, dos o más emisores tipo placa vibrante (8). Estos emisores se fijan al brazo horizontal mediante un soporte sobre un eje (9) que permite desplazamientos angulares de los mismos cuando actúa la fuerza centrífuga al rotar el conjunto del sistema. La rotación del sistema se controla directamente mediante un controlador electrónico de velocidad (10) que genera distintos perfiles de velocidad actuando sobre la tensión de alimentación del motor. Este controlador, que está constituido por una fuente de alimentación, un excitador de potencia y un microprocesador, lleva almacenado un programa con diferentes perfiles de velocidad. Estos perfiles (curvas de velocidad) tienen como variable la velocidad de rotación y el tiempo de barrido.A rotating connector (3) with two or more circuits independent, that connect by means of brushes the feeding of electronic generators (4) to ultrasonic emitters to through the axis of rotation (5) which is hollow inside and whose length can be varied so that the focus of the emitters is located at the appropriate distance from the foam surface. In this vertical axis the electrical connections of power to the emitters (6). The vertical axis is coupled perpendicularly an extendable arm (7) where one, two are located or more vibrating plate type emitters (8). These issuers are set to horizontal arm by means of a support on an axis (9) that allows angular displacements thereof when the force acts centrifuge when rotating the system assembly. Rotation of system is controlled directly by a controller electronic speed (10) that generates different profiles of speed acting on the motor supply voltage. East controller, which is constituted by a power supply, a power exciter and a microprocessor, it has stored a program with different speed profiles. These profiles (speed curves) have as variable the speed of rotation and the sweep time.

Claims (10)

1. Un dispositivo para eliminar espuma y limitar su crecimiento en contenedores y reactores mediante ondas sónicas o ultrasónicas de alta intensidad emitidas a través del aire, caracterizado porque el emisor (o emisores) acústico es de tipo placa vibrante escalonada que permite obtener haces sónicos de muy altas intensidades acústicas (superiores a 170 dB, ref. 2. 10^{-4} \mubar).1. A device for removing foam and limiting its growth in containers and reactors by means of high intensity sonic or ultrasonic waves emitted through the air, characterized in that the acoustic emitter (or emitters) is of the stepped vibrating plate type that allows to obtain sonic beams of very high acoustic intensities (greater than 170 dB, ref. 2. 10-4). 2. Un dispositivo según reivindicación 1 caracterizado porque el emisor o emisores que generan una alta intensidad acústica se desplazan sobre la superficie a tratar, a una cierta distancia de la misma sin entrar en contacto con ella.2. A device according to claim 1 characterized in that the emitter or emitters that generate a high acoustic intensity move on the surface to be treated, at a certain distance from it without coming into contact with it. 3. Un dispositivo según todas y cada una de las reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque la velocidad máxima de desplazamiento del emisor sobre la superficie da lugar a un tiempo de tratamiento que permite romper completamente la espuma de la superficie a tratar.3. A device according to each and every one of claims 1 and 2 characterized in that the maximum speed of movement of the emitter on the surface results in a treatment time that allows the foam of the surface to be treated to be completely broken. 4. Un dispositivo según todas y cada una de las reivindicaciones 1 y 2 y 3 caracterizado porque el recorrido efectuado por el haz acústico al desplazarse sobre la espuma cubre toda la superficie a tratar.4. A device according to each and every one of claims 1 and 2 and 3 characterized in that the path taken by the acoustic beam when traveling on the foam covers the entire surface to be treated. 5. Un dispositivo según todas y cada una de las reivindicaciones 1 y 2 y 3 y 4 caracterizado porque mediante la velocidad de rotación variable del sistema de suspensión del emisor o emisores acústicos se genera un movimiento pendular adicional de la dirección de la radiación del emisor o emisores sobre la superficie a desespumar.A device according to each and every one of claims 1 and 2 and 3 and 4 characterized in that by means of the variable rotation speed of the transmitter system of the emitter or acoustic emitters an additional pendular movement of the direction of the radiation of the emitter is generated or emitters on the surface to be foamed. 6. Un dispositivo según todas y cada una de las reivindicaciones 1 y 2 y 3 y 4 y 5 caracterizado porque el control de la velocidad de rotación variable del sistema de soporte del emisor o emisores consigue un valor de velocidad que permite romper la espuma y su crecimiento.A device according to each and every one of claims 1 and 2 and 3 and 4 and 5 characterized in that the control of the variable rotation speed of the emitter or emitter support system achieves a speed value that allows the foam to break and its growth. 7. Un dispositivo según todas y cada una de las reivindicaciones 1 y 2 y 3 y 4 y 5 y 6 caracterizado porque el sistema de rotación variable del sistema de suspensión del emisor o emisores acústicos utiliza medios adicionales mecánicos, neumáticos, magnéticos o eléctricos de generación y control del movimiento.A device according to each and every one of claims 1 and 2 and 3 and 4 and 5 and 6 characterized in that the variable rotation system of the emitter or acoustic emitter suspension system uses additional mechanical, pneumatic, magnetic or electrical means of movement generation and control. 8. Un dispositivo según todas y cada una de las reivindicaciones 1 y 2 y 3 y 4 y 5 y 6 y 7 caracterizado porque el sistema de suspensión del emisor o emisores acústicos utiliza una rótula o rodamiento para conectar el emisor o emisores acústicos montados en dicho sistema de suspensión.A device according to each and every one of claims 1 and 2 and 3 and 4 and 5 and 6 and 7 characterized in that the suspension system of the emitter or acoustic emitters uses a ball joint or bearing to connect the emitter or acoustic emitters mounted on said suspension system. 9. Un dispositivo según todas y cada una de las reivindicaciones 1 y 2 y 3 y 4 y 5 y 6 y 7 y 8 caracterizado porque el sistema de suspensión del emisor o emisores acústicos contiene un conectador rotativo para conectar los generadores electrónicos a el o los emisores acústicos.A device according to each and every one of claims 1 and 2 and 3 and 4 and 5 and 6 and 7 and 8 characterized in that the suspension system of the emitter or acoustic emitters contains a rotary connector for connecting the electronic generators to the or Acoustic emitters 10. Un dispositivo según todas y cada una de las reivindicaciones 1 y 2 y 3 y 4 y 5 y 6 y 7 y 8 y 9 caracterizado porque el sistema de suspensión del emisor o emisores acústicos se mueve por medio de un motor con control de velocidad programable.A device according to each and every one of claims 1 and 2 and 3 and 4 and 5 and 6 and 7 and 8 and 9 characterized in that the suspension system of the emitter or acoustic emitters is moved by means of a motor with control of programmable speed
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