ES2241792T3 - Dispositivo para la transferencia de energia y/o materia entre un solido soluble y un liquido. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la transferencia entre una materia sólida y un líquido, de energía y/o materia soluble en el líquido, que comprende un tambor exterior (1) montado en posición yacente, un tambor interior (2) que está provisto de perforaciones y está situado coaxialmente en el tambor exterior y está unido a este último, medios (4-5) para girar conjuntamente lo dos tambores (1-2), y medios (18) situados en el interior del tambor interior (2) para mover la materia sólida (10) desde una entrada (9) en un extremo del tambor (2) hasta una salida (14) en su otro extremo, con lo cual entre los dos tambores (1-2) se forma un número de cajones (21), los cuales, durante la rotación de los tambores (1-2) son capaces de extraer el líquido (8) de la parte inferior entre los tambores (1 y 2) y elevarlo y además verter dicho líquido (8) a través del tambor interior (2) sobre la materia sólida (10) dentro del tambor interior (2), caracterizado porque el tambor interior (2), a lo largo del borde de cada cajón (21) que está situado en frente visto en el sentido de giro del tambor (2), está provisto de por lo menos una abertura de desagüe (23) que es mayor que las perforaciones del tambor interior (2), de manera que en oposición a la citada abertura de desagüe (23) se disponen medios (24; 26) para impedir, cuando la abertura de desagüe (23) se halla en la parte inferior durante la rotación de los tambores (1-2), la penetración de materia sólida (10) a su través, pero que, durante el vertido del líquido (8) fuera del cajón (21), permite que el líquido (8) circule a través de él prácticamente sin dificultad, junto con la materia sólida (10) posiblemente remanente en el cajón (21).

Description

Dispositivo para la transferencia de energía y/o materia entre un sólido soluble y un líquido.

Esta invención se refiere a un dispositivo para la transferencia, entre una materia sólida y un líquido, de energía y/o materia soluble en el líquido; el dispositivo comprende un tambor exterior montado en posición yacente, un tambor interior provisto de perforaciones y situado coaxialmente dentro del tambor exterior y unido a este último, medios para hacer girar en común los dos tambores, y medios situados dentro del tambor interior para mover la materia sólida desde un punto de suministro en un extremo de dicho tambor hasta un punto de salida en su otro extremo, en que entre los dos tambores se ha formado cierto número de cajones que, durante la rotación de los tambores, recogen rápidamente líquido de debajo y entre los tambores y lo envían hacia arriba y después entregan dicho líquido a través del tambor interior sobre la materia sólida dentro del propio tambor interior.

Tales dispositivos se emplean, entre otras aplicaciones, para la extracción de azúcar, almidón, grasas u otros componentes solubles de una materia sólida vegetal que se aplasta, se muele, se corta a trozos o se separa en fibras.

Un tal dispositivo se describe en la solicitud de patente europea nº 0.168.371. Los dos tambores se unen uno a otro mediante una pala de hélice. Entre las vueltas adyacentes de dicha pala de hélice se disponen divisiones que se orientan formando un ángulo respecto a un plano radial y que, junto con las vueltas y el tambor exterior, forman una serie de cajones.

El líquido que circula hacia abajo a través de la materia sólida y toma o libera materia o energía de aquella va penetrando en el fondo a través del tambor perforado interior y se recoge en los cajones situados debajo que gradualmente se llenan de líquido.

Como resultado de la rotación de los tambores, ese líquido se transporta hacia arriba de los cajones. Cuando se eleva un cajón, el líquido sale del mismo y si dicho cajón se ha elevado lo suficiente, se vaciará completamente. El líquido del cajón cae sobre la materia sólida, la cual es continuamente movida por un husillo en el tambor interior.

El líquido circula debajo entre los tambores en una dirección opuesta a la dirección del movimiento de la materia sólida, esto también debido a la pieza roscada.

Cuando un cajón se llena, la materia sólida situada por encima, debido a su peso, ejerce una presión y junto con el líquido en muchos casos penetrará en el cajón una cantidad de materia líquida a través de las perforaciones del tambor interior.

Cuando el líquido sale del cajón a través del tambor interior, esto tiene lugar solamente bajo la influencia de la gravedad y se ha observado que una parte de esa materia sólida que ha penetrado en un cajón permanece en este último.

Como consecuencia, tras un periodo de tiempo los cajones se llenan de materia sólida, y como resultado de ello pueden tomar menor cantidad de líquido y, así, el rendimiento del intercambio de materia o energía disminuye considerablemente.

La invención tiene por objeto remediar este inconveniente y presentar un dispositivo para la transferencia de energía y/o materia entre una materia sólida y un líquido, en el cual se impide de manera sencilla que los cajones se llenen progresivamente de materia sólida.

Según la invención, este objeto se consigue de manera que el tambor interior, a lo largo del borde de cada cajón que está situado enfrente visto en el sentido de giro del tambor, está provisto de por lo menos una abertura de desagüe que es mayor que las perforaciones del tambor interior, con lo que en oposición a dicha abertura de desagüe se disponen medios para que, cuando la abertura se halla en la parte inferior durante la rotación de los tambores, se impida la penetración de materia sólida a través del mismo, pero que, durante el vertido del líquido fuera del cajón, permite que el líquido circule saliendo de aquél prácticamente sin obstáculos, junto con la materia sólida posiblemente remanente en el interior del cajón.

El flujo de retorno del líquido de los cajones tiene lugar prácticamente o incluso enteramente a través de la abertura de desagüe y no a través de las perforaciones del tambor interior. Como que esa abertura es mucho mayor que las perforaciones, el desagüe tiene lugar con facilidad y rapidez, de manera que todo es materia sólida del cajón sea arrastrada por el líquido de desagüe o caiga a través de la abertura a causa de la gravedad.

Tales medios pueden estar fijos respecto al tambor interior y, por ejemplo, pueden comprender una tapa que se sitúe parcialmente en el tambor interior en oposición a la abertura de desagüe.

Cuando la abertura está situada en el fondo y, por ello, la materia sólida está por encima, dicha parte de la tapa está también situada por encima de la abertura, de manera que la materia sólida puede pasar a través de la abertura sólo por medio de un movimiento en zigzag. En la posición de desagüe del cajón, la tapa forma una especie de canalón de vertido que guía el líquido.

En otra forma de realización de la invención, los medios comprenden una aleta que puede orientarse hacia el tambor interior y que en su posición de cerrada, obstruye la abertura de desagüe.

Cuando la abertura de desagüe está situada debajo, la aleta se halla en su posición de cierre. Cuando, durante la rotación de los tambores, la aleta pasa a situarse más alta y por encima del material sólido, se abre debido a la gravedad y el líquido y, posiblemente, la materia sólida puede pasar hacia fuera a través de la abertura.

Entre los dos tambores pueden existir medios, tales como un husillo, para mover el líquido en sentido opuesto al del movimiento de la materia sólida; sin embargo, el espacio entre los tambores puede dividirse en secciones por medio de divisiones radiales, teniendo cada sección un número de cajones distribuidos en la periferia del tambor exterior.

Para el flujo del líquido desde su suministro en un extremo del tambor interior hacia su otro extremo, en estas divisiones radiales, en la posición de cada cajón, puede disponerse por lo menos una abertura, de manera que, cuando el cajón se sitúa debajo, el líquido puede circular a través de la abertura hasta un cajón de la sección adyacente.

En el extremo de los tambores en que se suministra materia sólida, pueden disponerse medios para filtrar el líquido que se extrae, medios que consisten, por ejemplo, en una rueda de cubos con divisiones perforadas que está asociada alrededor de un canal de suministro para la materia sólida respecto al tambor interior, rueda que, entre las divisiones, está abierta en aquel lado del canal de suministro que, en la parte superior, está provista de un embudo colector para la materia sólida.

Con la intención de mostrar mejor las características de la invención, se describen a continuación, como ejemplo sin carácter limitativo, varias formas preferidas de realización de un dispositivo para la transferencia de energía y/o materia entre una materia sólida y un líquido según la invención, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La figura 1 representa esquemáticamente una vista lateral de un dispositivo según la invención.

La figura 2 representa esquemáticamente una sección longitudinal de la parte central del dispositivo de la figura 1.

La figura 3 representa una sección transversal según la línea III-III de la figura 2, dibujada a mayor escala.

La figura 4 representa una sección transversal análoga a la de la figura 3, relativa a otra forma de realización del dispositivo según la invención.

La figura 5 muestra a mayor escala una sección longitudinal de la parte indicada por F5 en la figura 1.

La figura 6 representa una sección transversal según la línea VI-VI de la figura 5.

Como se representa en las figuras 1 y 2, el dispositivo según la invención comprende un tambor exterior cilíndrico 1, colocado en posición yacente (tendida), y un tambor interior coaxial y perforado 2 que está acoplado al tambor exterior 1 por medio de divisiones radiales 3.

Por razones de simplicidad, en la figura 2 no se han representado las perforaciones del tambor interior 2.

El tambor exterior 1 está sustentado por unas ruedas 4 de las cuales por lo menos una está accionada por un motor 5 que forma los medios para hacer girar el tambor 1 sobre su eje.

Por uno de sus extremos, el tambor exterior 1 desemboca en una cámara 6 instalada fija que en su fondo está provista de una salida 7 para el líquido 8.

A través de la cámara 6 se extiende un canal 9 de suministro de la materia sólida que, por una abertura central 11 en una pared terminal 12 del tambor 1, desemboca axialmente en el tambor interior 2, como se describirá con mayor detalle a continuación.

Por su otro extremo, el tambor 1 penetra en una cámara 13 instalada fija que en su parte inferior está provista de una salida 14 para la materia sólida 10.

A través de la cámara 13 se extiende un conducto de entrada 15 que pasa por una abertura central 16 en la pared terminal 17 del tambor 1.

Como se representa en detalle en la figura 2, se instala una pala de hélice 18 en el tambor interior 2, la cual está acoplada, por ejemplo, soldada, por su borde al tambor interno 2.

Las divisiones radiales 3 dividen el espacio entre los dos tambores 1 y 2 en secciones 19 en forma de anillos.

En cada sección 19, distribuidas en la periferia del tambor interior 2, se disponen entre las divisiones 3, unas divisiones 20 que se extienden en dirección axial y están unidas al tambor exterior 1 así como al tambor interior 2.

Como se representa en detalle en la figura 3, estas divisiones 20, respecto al sentido rotacional de los tambores 1 y 2 que en esa figura está representado por la flecha P1, se dirigen prácticamente hacia el tambor interior 2 en la dirección del movimiento.

Junto con partes de dos divisiones radiales 3 y partes del tambor exterior 1, las divisiones 20 forman cajones 21 para elevar el líquido 8 hasta una sección 19.

En las dos paredes extremas de cada cajón 21, formadas por una parte de una división radial 3, se dispone una abertura 22 en la proximidad del tambor exterior 1 y que forma un paso hacia un cajón adyacente 21 de una sección adyacente 19.

Directamente enfrente de cada división 20, vista en la dirección indicada por la flecha P1, está provista una abertura de desagüe 23 en el tambor interno 2, con la forma de una ranura que se extiende entre las dos divisiones 3 en el extremo de un cajón 21 en la dirección longitudinal del tambor interior 2 y que puede cerrarse mediante una aleta 24 que puede oscilar para abrirse hacia el interior del tambor 2.

En aras de la simplicidad, esas aberturas de desagüe 23 no se han representado en las figuras 1 y 2.

El eje de articulación de una aleta 24 se sitúa en el borde de una abertura de desagüe 23 que, visto en el sentido de rotación del tambor 2, indicado por la flecha P1 es el borde más alejado de esa abertura de desagüe 23 y coincide con el borde de una división 20.

En el borde opuesto de la abertura de desagüe 23, sobre el cual se apoya el borde de la aleta 24 en la posición de cerrada, existe un borde sobresaliente 25 dirigido hacia el tambor exterior 1 para guiar el líquido, y un borde 26 dirigido hacia el interior del tambor interior 2 para proteger la aleta 24.

Entre las aberturas de desagüe 23, el tambor interior 2 es plano, de manera que de hecho forma un polígono.

Con objeto de no dificultar la apertura oscilante de las aletas 24, la pala de hélice 18 está provista a dicho fin de unos cortes 18A.

Como se representa en las figuras 5 y 6, opuestas a la última sección 19, en la proximidad de la cámara 6, la pala de hélice 18 del tambor interior 2 se substituye por una rueda de cubos con un cierto número de divisiones perforadas 27, que está unida entre la pared extrema 12 y una pared perpendicular 28, situada en la prolongación de la última división radial 3 en el tambor interior 2, que rodea libremente el canal 9 de alimentación del material sólido 10.

Las divisiones 27 están perforadas de la misma manera que el tambor interior 2 y se extienden desde contra el tambor interior 2 hasta enfrente del borde interno de la pared perpendicular 28, y así hasta una distancia desde el canal de alimentación 9, posiblemente como se ha representado, formando un ángulo respecto al plano radial.

En el extremo de cada compartimiento 29, formada entre dos divisiones adyacentes 27, desemboca una abertura de desagüe 23, mientras que cada compartimiento se abre en el lado del canal de alimentación 9.

Las divisiones 27 forman medios para filtrar el líquido 8 antes de que dicho líquido abandone los tambores 1 y 2.

Opuesto a las divisiones 27, se dispone un elemento de orificio 30 en forma de embudo en el lado superior del canal 9 de alimentación, elemento que desemboca en el interior del canal de alimentación 9.

El funcionamiento del dispositivo es como sigue.

La materia sólida 10 que comprende materia soluble en el líquido 8, se lleva, mediante el canal de alimentación 9 al tambor interior 2, en el cual, por las revoluciones del tambor 2 y de la pala de hélice 18, se mueve hacia el extremo opuesto con el fin de ser recogido allí en una cámara 6 y ser transportado hacia el exterior mediante la salida 7.

El líquido 8, que forma un disolvente para la citada materia, se descarga en el extremo antes mencionado, por medio del conducto de alimentación 15, sobre la materia sólida 10 en el tambor interior 2.

Dicho líquido 8 pasa a través de la materia sólida 10, disuelve la materia y, a través de las perforaciones del tambor interior 2, se recoge en los cajones 21 situados debajo.

Una parte del líquido 8 fluye hacia abajo, a través de las aberturas 22, hacia los cajones 21 de una sección siguiente 19. El líquido 8 no recogido en un cajón 21 se lleva hacia arriba por la rotación de los tambores 1 y 2 y a continuación se descarga de nuevo sobre la materia sólida 10 en la forma descrita antes, material que, como consecuencia del continuo movimiento, es ya otra masa de la materia sólida 10.

Cuando una aleta 24, durante la rotación de los tambores 1 y 2, se sitúa en la parte superior, se suspende en la posición abierta debido a la gravedad. Cuando se mueve hacia abajo, oscilará y cerrará debido a la gravedad y estará en la posición de cerrada aún antes de que se halle debajo de la materia sólida 10 en el tambor interior 2.

El peso de la materia sólida 10 también mantiene la aleta 24 en la posición cerrada.

Como resultado de que la aleta 24 se halla en la posición de cierre, ninguna cantidad de materia sólida 10 puede penetrar a través de la abertura de desagüe 23 hacia el correspondiente cajón 21.

Así que la aleta 24, cuando los tambores 1 y 2 se hacen girar aún más, alcanza una altura bien definida y la materia sólida 10 ya no impide la apertura por oscilación, la aleta 24 se abrirá por oscilación bajo la influencia de la gravedad.

La forma de las divisiones 20 es tal que sólo después de la apertura de la abertura de desagüe 23 por inclinación de la aleta 24, se descarga líquido 8 fuera de un cajón 21, de modo que prácticamente circula saliendo del cajón 21 a través de la abertura de desagüe abierta 23, lo cual puede tener lugar con un caudal mayor que a través de las perforaciones del tambor interior 2.

Por ello, el borde 26 guía el líquido hacia la abertura de desagüe 23.

Junto con el citado caudal, o a consecuencia del mismo, debido a la relativamente grande abertura de desagüe 23, también alguna posible materia sólida 10 que, asimismo bajo la influencia de la presión de la materia sólida 10, haya penetrado debajo a través de las perforaciones del tambor interior 2, es expulsado del cajón 21.

Esto significa que, mientras el líquido 8 está circulando a través de las aberturas 22 en la dirección de la cámara 13, en cada sección 19 se lleva una parte de ese líquido hacia arriba por los cajones 21 y de nuevo de vierte, a través de una abertura de desagüe 23, sobre la materia sólida 10, más concretamente sobre una nueva cantidad de la materia sólida 10 circulante.

De esta manera, el líquido 8 se enriquece continuamente con la materia que se disuelve de la materia sólida 10.

Antes de que el líquido 8 abandone los tambores 1 y 2, se filtra a través de las divisiones perforadas 27.

El líquido 8 que es transportado por los cajones 21 desde la parte inferior de la última sección 19 y se vierte a través del tambor interior 2, gotea ahora sobre un compartimiento 29 formado entre dos divisiones 27 y, más concretamente, sobre la división más baja 27 que bordea dicho compartimiento 29.

El líquido 8 penetra por las perforaciones de esa división 27, mientras que el posible material sólido 10 de aquélla se mantiene por la citada división 27.

El líquido 8 circula a través de las divisiones 27 hasta el fondo, y, a través de aberturas 31 dispuestas en la pared terminal 12, el líquido 8 circula sobre la cámara 6, desde donde se recoge hacia la salida 7.

Cuando el compartimiento 29 está en la parte superior, el material sólido 10 que se mantiene en las divisiones 27 cae a través de la abertura del compartimiento 29 hacia el elemento de orificio 30 y así se suma a la materia sólida suministrada.

En una variante, las aletas 24 de las aberturas de desagüe 23 se substituyen por unos tapones de cierre 32, como se representa en la figura 4.

Las dos superficies laterales de cada tapón 32 definen entre ellas un ángulo de algo más de 90º. En la proximidad de su parte superior redondeada, el tapón 32 se fija al tambor interior 2 en el borde, situado más alejado en la dirección de rotación, de la abertura de desagüe 23, y vista en la dirección radial, la superficie lateral situada en el tambor interior 2 cubre completamente la abertura de desagüe 23.

El borde de cada división 20 que se une al tambor interior 2 puede estar redondeado y alcanzar el interior del propio tambor interior 2 para guiar el líquido vertido 8 y para impedir que dicho líquido circule a lo largo de la pared del tambor 2.

Los tapones 32 realizan la misma función que las aletas 24 en el sentido de que, cuando la abertura de desagüe 23 está situada en el fondo, impiden que la materia sólida 10 entre por aquella abertura.

En el fondo, el tapón 32 se sitúa verticalmente por encima de la abertura de desagüe 23, de manera que es la materia sólida 10 tiene que efectuar un movimiento de zigzag para alcanzar la abertura de desagüe 23 pasando por debajo del tapón 32.

Cuanto más alto se sitúe el tapón 32, más se inclina, de manera que, junto con el borde redondeado de la división 20, forma un caño de vertido para el desagüe del líquido 8 fuera del cajón 21.

Utilizando aletas 24 así como tapones 32, se impide la aglomeración de materia sólida 10 en los cajones 21.

El dispositivo puede usarse, por ejemplo, para transferir azúcar desde la pulpa de la remolacha al agua. A medida que la pulpa contiene gradualmente menor cantidad de azúcar, el agua que circula en la otra dirección contiene progresivamente más azúcar.

Pueden tratarse otras substancias con posiblemente disolventes distintos del agua.

De la misma manera, en vez de material, se puede transferir energía térmica o calor desde una materia sólida a un líquido o inversamente, de manera que el dispositivo sirve como intercambiador de calor.

Las divisiones 20 de las secciones adyacentes 19, vistas en dirección periférica, pueden escalonarse una respecto a otra.

El espacio entre el tambor exterior 1 y el tambor interior 2 no tiene necesariamente que estar compartimentado en secciones 19 por las divisiones radiales 3.

Por el contrario, los dos tambores 1 y 2 pueden unirse uno con otro por una o más palas de hélice, cuyas espiras se sitúan preferentemente en sentido opuesto a las de la pala de hélice 18, de manera que en la parte inferior mueven el líquido 8 en dirección opuesta respecto a la materia sólida 10. Entonces, las divisiones 20 pueden disponerse entre sucesivas espiras de la pala de hélice entre los tambores 1 y 2.

Los tambores 1 y 2 tampoco tienen porqué colocarse perfectamente horizontales. Con el fin de aumentar el transporte del líquido 8, pueden asimismo disponerse algo inclinado hacia abajo en la dirección del movimiento del líquido 8.

La invención no se limita en modo alguno a las formas de realización descritas en lo que antecede y representadas en las figuras; por el contrario, puede dicho dispositivo realizarse según diferentes variantes mientras permanezca dentro del alcance de la invención.

Claims (11)

1. Dispositivo para la transferencia entre una materia sólida y un líquido, de energía y/o materia soluble en el líquido, que comprende un tambor exterior (1) montado en posición yacente, un tambor interior (2) que está provisto de perforaciones y está situado coaxialmente en el tambor exterior y está unido a este último, medios (4-5) para girar conjuntamente lo dos tambores (1-2), y medios (18) situados en el interior del tambor interior (2) para mover la materia sólida (10) desde una entrada (9) en un extremo del tambor (2) hasta una salida (14) en su otro extremo, con lo cual entre los dos tambores (1-2) se forma un número de cajones (21), los cuales, durante la rotación de los tambores (1-2) son capaces de extraer el líquido (8) de la parte inferior entre los tambores (1 y 2) y elevarlo y además verter dicho líquido (8) a través del tambor interior (2) sobre la materia sólida (10) dentro del tambor interior (2), caracterizado porque el tambor interior (2), a lo largo del borde de cada cajón (21) que está situado en frente visto en el sentido de giro del tambor (2), está provisto de por lo menos una abertura de desagüe (23) que es mayor que las perforaciones del tambor interior (2), de manera que en oposición a la citada abertura de desagüe (23) se disponen medios (24; 26) para impedir, cuando la abertura de desagüe (23) se halla en la parte inferior durante la rotación de los tambores (1-2), la penetración de materia sólida (10) a su través, pero que, durante el vertido del líquido (8) fuera del cajón (21), permite que el líquido (8) circule a través de él prácticamente sin dificultad, junto con la materia sólida (10) posiblemente remanente en el cajón (21).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios (24; 26) están fijos respecto al tambor interior (2).

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque dichos medios consisten en un tapón (32) que está situado parcialmente en el tambor interior (2) opuesto a la abertura de desagüe (23).

4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque aquellos medios comprenden una aleta (24) que puede oscilar hacia la parte interna del tambor interior (2), aleta que, en la posición de cierre, cierra la abertura de desagüe (23).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espacio comprendido entre los tambores (1 y 2) está dividido en secciones (19) mediante divisiones radiales (3), existiendo en cada sección (19) un número de cajones (21) distribuidos en la periferia del tambor interior (2).

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque los cajones (21) de cada sección (19) están formados por divisiones (20) que se extienden entre dos divisiones radiales (3).

7. Dispositivo según las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque por lo menos una abertura (22) está provista en las divisiones radiales (20), en la posición de cada cajón (21).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, en el extremo de los tambores (1, 2) en que se alimenta la materia sólida, están provistos medios (27) para filtrar el líquido (8) que se recoge.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque dichos medios comprenden una rueda de cubos con divisiones perforadas (27) que, respecto al tambor interior (2), está unida alrededor de un canal de suministro (9) para la materia sólida (10), de modo que la rueda de cubos, entre las divisiones, está abierta en el lado del canal de entrada (9) y este último, en la parte superior, está provisto de un elemento de orificio (30) para recoger la materia sólida (10).

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios para mover la materia sólida (10) en el tambor interior (2) comprenden una pala de hélice (18).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque la pala de hélice (18) está fija respecto a los tambores (1 y 2).