ES2297675T3 - Un metodo, un aparato y un motor para homogeneizar un medio. - Google Patents

Abstract

Un método para homogenizar un medio en un aparato, incluyendo el aparato una carcasa que tiene una cámara de homogeneización con una pared circular y dos chapas del extremo (40, 42; 140, 142) en los extremos opuestos de la cámara, teniendo la pared circular una abertura de entrada (340, 1340) y una abertura de salida (360, 1360) comunicando la abertura de entrada (340, 1340) con un conducto de entrada (34, 134) y comunicando la abertura de salida (360, 1360) con un conducto de salida (36, 136), teniendo ambas aberturas (340, 1340; 360, 1360) un centro; y un rotor (38, 138) que tiene palas (48, 148) y un eje AR que se extiende a través de la cámara de homogeneización; método en el cual el medio a homogeneizar se introduce en la cámara de homogeneización transverso al eje del rotor AR a través del conducto de entrada (34, 134) y de la abertura de entrada (340, 1340), se homogeneiza en la cámara y se descarga de la misma mediante la abertura de salida (360, 1360) y el conducto de salida (36, 136), con lo que comprende - proporcionar a la cámara de homogeneización un plano de la línea central CLP entre las chapas del extremo (40, 42; 140, 142) discurriendo el plano de la línea central CLP esencialmente a través de los centros de la abertura de entrada (340, 1340) y la abertura de salida (360, 1360) en ángulos prácticamente rectos con respecto al eje del rotor AR, e - impulsar el medio dentro de la cámara de homogeneización, además de en un movimiento circular radial, en un movimiento circular axial simétrico en ambos lados axiales del plano de la línea central CLP, caracterizado porque las palas del rotor (48, 148) se disponen simétricamente en ambos lados del plano de la línea central CLP y se inclinan con respecto a un plano definido por el eje del rotor AR y un punto de intersección entre la respectiva pala del rotor y el plano de la línea central CLP.

Description

Un método, un aparato y un rotor para homogeneizar un medio.

La presente invención se refiere a un método de acuerdo con la reivindicación 1, un aparato de acuerdo con la reivindicación 5 y un rotor de acuerdo con la reivindicación 24 para homogeneizar un medio. La invención puede utilizarse en todas las áreas de la industria en las que se necesite la homogeneización de un medio o el mezclado de al menos dos medios fluidos. Un aplicación preferida de la invención puede encontrase en la industria de fabricación de pasta y papel en la que deben mezclarse diversos productos químicos con suspensiones de fibras.

A continuación se describen aparatos de mezclado de la industria de pasta y papel de la técnica anterior como ejemplos de técnicas conocidas de mezclado de un medio fluido con otro. Sin embargo debe entenderse de que a pesar de que solamente se describen mezcladores de la industria de pasta y papel, estos no limitan el alcance de la invención a estos campos de la industria.

En el documento US-A-5.279.709 se describe un ejemplo ampliamente usado de mezcladores químicos para pasta, que describe un método para tratar una suspensión de fibras que tiene una consistencia del 5 - 25% en un aparato con una línea de transferencia de suspensión de fibras. El aparato comprende una cámara que tiene un eje en la dirección del flujo de dicha suspensión de fibras, una entrada de la suspensión y una salida de la suspensión que tiene un eje alineado con dicho eje de la cámara y un rotor de fluidización que tiene un eje de rotación transverso a dicha dirección de flujo y que se dispone dentro de dicha cámara para rotar en su interior. El rotor comprende palas, teniendo cada pala un extremo distal y proximal y bifurcándose dichas palas a partir de dicho extremo proximal y extendiéndose separadas de dicho eje de rotación a lo largo de una longitud axial del mismo. El método comprende introducir la suspensión a partir de dicha tubería de transferencia de la suspensión a través de dicha entrada dentro de dicha cámara, introducir productos químicos dentro de la suspensión de fibras cadena arriba de dicho rotor de fluidización, hacer rotar el rotor de fluidización dentro de la cámara para formar un centro hueco limitado por la superficie de revolución y someter a la suspensión que se mueve hacia dicha salida a una fuerza de cizalla suficiente para fluidizar la suspensión, para mezclar los productos químicos uniformemente en dicha suspensión y para hacer fluida a la suspensión, haciendo fluir la suspensión a través del centro hueco del rotor y descargando la suspensión desde la cámara a través de la salida de la suspensión.

El mezclador descrito anteriormente se ha encontrado con varias imitaciones, de las cuales pueden mencionarse, por ejemplo, los documentos US-A 5.575.559 y US-A-5.918.978.

Todos los mezcladores descritos anteriormente tienen varias características comunes. El rotor se coloca en la cámara de mezclado en una dirección perpendicular al eje del flujo a través de la cámara de mezclado. El rotor está formado por palas similares a dedos, que dejan abierto el centro del rotor. El árbol del rotor y las palas del rotor se disponen de modo que la cámara de mezclado con el rotor instalado no forme un espacio de mezclado simétrico sino uno asimétrico, en el que la turbulencia creada por el rotor no es óptima. El resultado es que el mezclado de los productos químicos con la suspensión de fibras no es uniforme, sino que en algunas áreas del mezclador el nivel de turbulencia es mayor dando como resultado un mezclado más uniforme que en áreas en las que el nivel de turbulencia es menor.

Existe otro mezclador en el que se ha usado la construcción de rotor transverso. El mezclador se ha descrito en el documento EP-B2-0 606 250. En este documento, el mezclador para mezclar un agente de tratamiento con una suspensión de pasta que tiene una consistencia del 10-25% comprende una carcasa cilíndrica con una cámara de mezclado definida entre una pared interna de la carcasa cilíndrica y una cubierta de un rotor sustancialmente cilíndrico montado de forma coaxial equipado con miembros de mezclado en la superficie de su cubierta, una entrada en la carcasa para suministrar pasta a la cámara de mezclado, una entrada en la carcasa para suministrar el agente de tratamiento a la cámara de mezclado y una salida para retirar la pasta y el agente de tratamiento mezclados, una zona de mezclado en la carcasa equipada con miembros de mezclado estacionarios, en la que se define un hueco entre los miembros de mezclado del rotor y los miembros de mezclado estacionarios. La cámara de mezclado y la zona de mezclado tienen una anchura correspondiente a la longitud axial del rotor. Los miembros de mezclado estacionarios se disponen en una porción con un ángulo de 15-180º con respecto a la pared interna de la carcasa. La entrada de la pasta y la entrada del agente de tratamiento se extienden a lo largo de toda la anchura de la cámara de mezclado para añadir la pasta y el agente de tratamiento cada uno en capas finas bien formadas. La entrada para el agente de tratamiento está conectada con la cámara de mezclado en una posición de circunferencia anterior a la zona de mezclado. La salida se extiende a lo largo de toda la anchura de la cámara de mezclado y se forma una superficie cilíndrica directamente después de la salida para evitar que la pasta fluya hacia atrás una vez pasado el rotor. En otras palabras, el mezclador de la patente EP tiene un rotor cilíndrico cerrado con miembros de mezclado sólidos en la superficie del rotor. El rotor cilíndrico se coloca en una cámara de mezclado cilíndrica. La idea básica en el documento EP es suministrar la pasta y el producto químico en forma de capas finas en la zona de mezclado entre el rotor y la pared de la cámara y mezclarlas en ese punto.

Sin embargo, en base a experimentos prácticos, se ha descubierto que el mezclado no es muy eficaz en el estrecho espacio entre el rotor y la cámara de mezclado. Además, se ha descubierto que el consumo de energía de un mezclador de este tipo es alto comparado, por ejemplo, con el mezclador descrito en el documento US-A-5.279.709, mencionado en primer lugar.

El documento WO-A-94/29514 describe un método de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y un aparato de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 5. El documento JP-A-2002 153 744 describe un rotor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 24.

Al menos parte de los problemas de los mezcladores y homogeneizadores de la técnica anterior, por los que se entienden dispositivos que someten a un medio a una turbulencia tal que la homogeneidad del medio mejora sin tener en cuenta si se mezclará otro medio con el primer medio o si solamente debe mejorarse la homogeneidad del primer medio, se resuelven por medio de la presente invención, una característica esencial de la cual es la circulación del medio en dirección radial y axial en la cámara de mezclado. Preferiblemente, la circulación del medio debe ser simétrica con respecto a la línea central de la cámara de mezclado.

Otra característica preferida de la presente invención es la simetría de la cámara de mezclado y/o el rotor con respecto a la línea central de la cámara de mezclado.

Otra característica preferida adicional de la invención es que el centro del rotor de mezclado está al menos parcialmente cerrado de modo que se evita un flujo directo a través del rotor y la acumulación de gases en el centro del rotor.

Otras características de la invención se describen en las reivindicaciones adjuntas.

El método, el aparato, y el rotor de la presente invención se describirán con más detalle a continuación con referencia a diversas realizaciones de la presente invención y a los dibujos adjuntos, en los que

La Fig. 1 ilustra una sección transversal de un mezclador de la técnica anterior descrito con detalle en el documento US-A-5.279.709,

La Fig. 2a ilustra una sección transversal axial esquemática de una primera realización preferida de la presente invención,

La Fig. 2b ilustra una vista oblicua de un rotor de acuerdo con la primera realización preferida que se muestra en la Fig. 2a,

La Fig. 3 ilustra una sección transversal axial esquemática de una segunda realización preferida de la presente invención,

La Fig. 4 ilustra una sección transversal esquemática de una realización preferida de la presente invención a lo largo de la línea A - A de la Fig. 2a, y

La Fig. 5 ilustra una sección transversal esquemática de otra realización preferida de la presente invención tal y como se muestra en la Fig. 4.

La Fig. 1 describe un mezclador de la técnica anterior descrito con detalle en el documento US-A-5.279.709. El mezclador 10 comprende en general una cámara sustancialmente cilíndrica o a veces casi con forma de globo 13 equipada con una entrada 14 conectada a una tubería de entrada 11 y una salida 15 conectada a una tubería de salida 12. La entrada 14 de la cámara 13 está equipada con una abertura de entrada 23 (que se muestra mediante un círculo de puntos) para productos químicos, abertura a través de la cual pueden añadirse de antemano por ejemplo productos químicos blanqueantes al flujo de pasta antes del mezclado. La abertura para los productos químicos puede situarse sin embargo casi en cualquier lugar cadena arriba de la cámara del mezclador. La salida 15 está equipada con un área reguladora 16, es decir, un área que tiene un diámetro reducido con respecto a la cámara 13 y a la tubería de salida 12. Un árbol sustancialmente radial 21 sobresale a través de la pared de la cámara 13 y un elemento de fluidización 22 se une al otro extremo de dicho árbol 21 dentro de la cámara 13. Aunque la posición del árbol 21 que se muestra en la Fig. 1 es sustancialmente radial o perpendicular a la dirección del flujo o al eje de la cámara 13, el árbol 21 también puede desviarse de esta posición perpendicular hasta en aproximadamente 30º. El elemento de fluidización es un rotor que tiene una pluralidad de palas situadas sustancialmente de forma axial. Dichas palas están formadas preferiblemente por una placa de acero alargada que tiene una sección transversal rectangular y que tiene radialmente un borde interno y otro externo. Las palas sin embargo, pueden tener cualquier forma adecuada siempre que el centro del rotor quede abierto. Las palas se disponen con dichos bordes internos situados a una distancia del eje del rotor de tal manera que el centro del rotor permanezca abierto, permitiendo de este modo que la suspensión de fibras fluya a través del centro de dicho rotor, de este modo el propio rotor causa la menor resistencia posible al flujo. Las palas puede ser axialmente rectas o parcialmente arqueadas formando una superficie de envuelta con forma de cilindro, globo o barril, durante la rotación de las mismas. Preferiblemente, el rotor está equipado con más de dos palas, de modo que siempre, incluso cuando la rotación del rotor se detiene por alguna razón, al menos una de las palas está creando turbulencia en la suspensión. En otras palabras, se está evitando la creación de un espacio en otras circunstancias totalmente abierto entre las palas en rotación y a través del rotor. Sin embargo, el rotor, al mismo tiempo permite que el flujo de suspensión fluya a través de las palas y de este modo pase a través del rotor.

El funcionamiento del aparato es tal que la suspensión de fibras fluye, por ejemplo, desde una bomba centrífuga de fluidización, y se introduce en la cámara 13 a través de la entrada 14 y simultáneamente se introducen los productos químicos a través de la abertura 23, situada en conexión con la cámara del mezclador o en algún punto cadena arriba de la misma, en la suspensión de fibras. El elemento de fluidización, es decir el rotor, mientras rota rápidamente, provoca la rotura de la suspensión de fibras en pequeños flóculos de fibra con lo que los productos químicos se mezclan con la suspensión.

La Fig. 2a muestra una sección transversal esquemática de una realización preferida de la presente invención. El homogeneizador 30, que a partir de este momento se denomina, por motivos de simplicidad, mezclador, comprende una carcasa 32, denominándose el interior de la misma, cámara de homogeneización o cámara de mezclado, con un conducto de entrada 34 que tiene una abertura de entrada 340 dentro de dicha cámara de homogeneización o de mezclado y un conducto de salida 36 que tiene una abertura de salida 360 que parte de dicha cámara de homogeneización o de mezclado y un rotor 38 dispuesto en posición transversal con respecto a la dirección del flujo desde la abertura de entrada 340 a la abertura de salida 360. La carcasa 32, en esta realización de la invención, tiene preferiblemente una forma sustancialmente cilíndrica de forma que el eje A_{R} del rotor 38 discurre al menos sustancialmente paralelo al eje A_{H} de la carcasa 32. Incluso el eje A_{R} del rotor puede coincidir, como se muestra en la Fig. 2a, con el eje A_{H} de la carcasa, es decir, de la cámara de homogeneización o el rotor puede colocarse excéntricamente con respecto a la carcasa. La carcasa está equipada además con dos chapas de los extremos 40 y 42. La chapa del extremo 40 incluye una abertura sustancialmente central para el árbol 44 del rotor 38 con el cierre hermético necesario y posiblemente también con rodamientos para el árbol 44. El extremo opuesto de la carcasa 32 está equipado con otra chapa del extremo 42 que es, de acuerdo con una realización preferida de la invención, una placa sustancialmente redonda y sólida. Sin embargo, la chapa del extremo 42 puede tener cualquier forma necesaria para realizar su tarea de cerrar el otro extremo de la carcasa 32. Por razones de mantenimiento y reparación, al menos la chapa del extremo 40 que incluye la abertura para el árbol 44 es movible, es decir, se fija por medio de pernos o tornillos a la carcasa 32. Para satisfacer los requisitos de simetría, las superficies de las chapas del extremo 40, 42, opuestas entre sí son preferiblemente similares. Pueden ser placas lisas o pueden estar equipadas con elementos de turbulencia tales como surcos o canales o clavijas o palas siempre que los elementos aparezcan de forma sustancialmente similar en las dos superficies opuestas.

La pared sustancialmente cilíndrica de la carcasa 32 está equipada con la abertura de entrada 340 y la abertura de salida 360, como se ha descrito anteriormente. Las aberturas de entrada y de salida, tienen preferiblemente una forma tal que tienen un centro y un eje de simetría, que están sustancialmente en el mismo plano. Este plano de simetría llamado plano de línea central CL_{P}, discurre a lo largo de la línea central de la carcasa perpendicular al eje A_{H} de la carcasa. El plano de la línea central de las aberturas coincide con un plano de línea central de la carcasa, que discurre, de forma natural a la misma distancia de las chapas del extremo 40 y 42. Sin embargo, debe entenderse que por ejemplo, si para la fabricación o por otras razones correspondientes, la línea que discurre por los centros de las aberturas de entrada y de salida no coincide exactamente con la línea central de la carcasa, pero sigue estando muy próxima a ésta, o no es exactamente perpendicular al eje de la carcasa A_{H}, pero el funcionamiento del rotor y de las aberturas da como resultado campos de turbulencia sustancialmente simétricos dentro de la carcasa, la ubicación de las aberturas debe considerarse satisfactoria para los requisitos de esta invención.

El rotor 38 tiene un árbol 44 que discurre a través de la carcasa del mezclador 32 de modo que el extremo 46 del árbol 44 se sitúe a poca distancia de la chapa del extremo 42. La distancia desde la superficie interna de la chapa del extremo a la superficie del extremo del árbol es del orden de varios milímetros, preferiblemente 1-5 milímetros. De acuerdo con una realización preferida de la invención, el árbol 44 se extiende desde un extremo de la carcasa 32 al segundo extremo de la carcasa. En términos más amplios, el hueco entre la superficie del extremo del árbol y la chapa del extremo 42 es tal que no cambia el comportamiento de la pasta dentro de la cámara de mezclado en una medida significativa. De este modo el tamaño permitido de los huecos, depende, por ejemplo, de la consistencia de la pasta a tratar.

De acuerdo con otra realización opcional de la invención, la chapa del extremo en el segundo extremo de la carcasa está equipada con un miembro que sobresale axialmente hacia el árbol de modo que se deja un hueco similar entre el extremo del árbol y el miembro como se ha descrito anteriormente. Naturalmente, el diámetro y la forma global del miembro corresponden con la del árbol del rotor para satisfacer los requisitos de simetría. El miembro también podría ser tubular de modo que una parte del extremo del árbol se extienda dentro del miembro con lo que la parte del extremo del árbol, preferiblemente debe estar equipada con un diámetro más pequeño, de modo que el diámetro externo del miembro tubular corresponda con el diámetro total del árbol.

Como realización opcional adicional, dicho miembro puede extenderse desde dicha segunda chapa del extremo muy próximo a la primera chapa del extremo con lo que el árbol del rotor termina cerca de la primera chapa del extremo, con lo que las palas del rotor se unen a su árbol solamente en su primer extremo. En esta estructura opcional, debe garantizarse que la simetría se mantiene diseñando el extremo opuesto de la combinación rotor-carcasa de modo que se corresponda con el primer extremo de la misma.

Como una opción adicional más, puede mencionarse una estructura en la que también se ha dispuesto una abertura para el árbol 44 en la chapa del extremo 42. La abertura debe estar equipada al menos con el cierre hermético necesario, y posiblemente la chapa del extremo 42 con rodamientos para soportar el extremo del árbol.

Otra característica de la invención es que el diámetro del árbol 44 es de una magnitud significativa en comparación con el diámetro de la carcasa 32. Los fines del tamaño, forma y ubicación del árbol 44 son garantizar que el centro de la carcasa esté cerrado con lo que no pueda acumularse gas en su interior. Esto se consigue disponiendo nada o muy poco volumen de baja presión dentro de la carcasa, en la denominada cámara de mezclado o de homogeneización en la que podría acumularse gas.

El rotor 38 tiene además varias palas 48 situadas a distancia, tanto del árbol del rotor 44 como de la superficie interna de la carcasa 32. Las palas 48 se fijan al árbol 44 por medio de miembros o brazos de separación 50. Básicamente, la forma de los brazos se ha descrito junto con las Fig. 10 a 13 del documento US-A-5.791.778. Los brazos se sitúan a sustancialmente la misma distancia del plano de la línea central del rotor, estando la línea central del rotor en el plano de la línea central CL_{P} de la carcasa. El plano de la línea central del rotor también podría denominarse plano de simetría del rotor. De este modo, la parte del rotor dentro de la cámara también satisface los requisitos de simetría.

Las palas 48 así como los brazos 50 cumplen varías tareas. En primer lugar, puesto que se trata de un aparato de mezclado o de homogeneización, está claro que el fin principal del aparato es actuar como un generador de turbulencias eficaz. Esto se ha asegurado mediante las siguientes medidas:

- la parte interna de la carcasa es sustancialmente simétrica con lo que las condiciones de mezclado o de generación de turbulencias en ambos extremos de la carcasa son las mismas,

- las palas 48 se han dispuesto en una ubicación óptima entre el árbol 44 y la pared interna de la carcasa 32 dependiendo la ubicación exacta, por ejemplo, del medio a tratar, de la consistencia del medio, del contenido de gases del medio y/o de la cantidad de gases añadida al medio, del volumen de flujo a través de la carcasa, etc.

- la circulación del medio en la carcasa,

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en primer lugar, las palas 48 someten al medio a fuerzas centrífugas que empujan el medio hacia la pared interna de la carcasa 32. Esto crea una recirculación alrededor de las palas 48, ya que cuanto más medio desplacen las palas 48 hacia la pared interna, más medio tiene que moverse axialmente hacia el interior para dejar espacio para el medio que se mueve hacia el exterior,

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en segundo lugar las palas 48 someten al medio a fuerzas axiales que empujan el medio axialmente hacia los lados de la carcasa 32. Esto se ha conseguido disponiendo las palas 48 en una posición inclinada, tal como las palas que se muestran en la Fig. 2b, o en espiral con respecto a la dirección axial. Las palas 48 pueden extenderse desde las proximidades de la primera chapa del extremo 40 hasta las proximidades de la segunda chapa del extremo 42, con lo que las palas necesitan doblarse en el plano de línea central de la carcasa. Otra alternativa es disponer palas diferentes a cada lado del rotor. Sin embargo, en tal caso las palas se sitúan de forma simétrica a ambos lados del plano de la línea central de modo que la dirección angular de las palas sea sustancialmente la misma con respecto al plano de la línea central, las palas están unidas al árbol por medio de brazos dispuestos a la misma distancia con respecto al plano de la línea central y ambas comienzan y terminan a la misma distancia del plano de la línea central y de las chapas del extremo. Un prerrequisito natural más del rotor de la invención es que la cantidad de estas palas diferentes en ambos lados axiales del rotor, o en el plano de la línea central sea la misma y que las palas se sitúen a intervalos regulares en la circunferencia del árbol del rotor. Sin embargo, al considerar los requisitos de simetría de la presente invención, especialmente con vistas a un rotor en funcionamiento, las palas diferentes a cada lado del plano de la línea central del rotor no necesitan disponerse como si se cortara en dos partes una única pala doblada 48 ó 184 de las Fig. 2a, 2b y 3 a lo largo del plano de la línea central, sino que puede existir un tramo de circunferencia entre las palas del lado opuesto del plano de la línea central. El efecto de bombeo axial de las palas 48 cuando impulsan el medio hacia los extremos de la carcasa 32 o de la cámara de mezclado, crea simultáneamente un flujo de circulación ya que el medio que ya está presente en los extremos de la carcasa tiene que desplazarse hacia el plano de la línea central para dejar espacio para el medio bombeado por las palas 48. Un intervalo preferido para el ángulo de inclinación de las palas con respecto al plano de la línea central es entre 20 y 60 grados. El efecto de bombeo de la pala se asegura disponiendo la inclinación de modo que la parte de la pala más cercana al plano de la línea central sea la parte principal de la pala.

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debido a la función de las palas del rotor, existe recirculación radial y axial en la cámara de mezclado. La forma simétrica de la cámara de mezclado y el rotor aseguran que el campo de turbulencias dentro de la cámara también sea simétrico.

En segundo lugar, puesto que el dispositivo es un miembro rotatorio, cuyo propósito es homogeneizar o mezclar un medio o varios medios, los miembros rotatorios no deben separar gases del medio. Esto se ha tenido en cuenta rellenado el centro de rotor con el árbol 44 y preferiblemente diseñando la sección transversal de las palas 48 y brazos 50 del rotor de la mejor manera posible. Sin embargo, naturalmente es evidente que también deben tenerse en cuenta los factores económicos, con lo que las formas de sección transversal más complicada se excluyen debido a sus caros métodos de fabricación.

La Fig. 2a muestra una característica adicional más, que no es necesaria si el dispositivo es un homogeneizador, pero que puede ser necesaria si se trata de un mezclador, concretamente la entrada de productos químicos o abertura de entrada 52. En la realización que se muestra en la Fig. 2a, la abertura de entrada de productos químicos 52 se sitúa en el conducto de entrada 34 cadena arriba de la cámara de mezclado. La entrada de productos químicos puede estar formada, dependiendo principalmente del producto químico, por una abertura, por varias aberturas, por una sección de tubería perforada, por una sección de tubería porosa por nombrar solamente algunas alternativas. Naturalmente, dependiendo de nuevo al menos parcialmente del producto químico, la entrada de productos químicos puede situarse en el conducto de entrada, como se muestra en la Fig. 2a, o cadena arriba del mismo. En ocasiones el producto químico también puede introducirse directamente en la cámara de mezclado mediante las chapas del extremo (de forma simétrica) mediante el árbol del rotor, mediante el árbol y las palas del rotor o mediante una abertura en la pared de la carcasa en el plano de la línea central de la carcasa o mediante dos o más aberturas dispuestas simétricamente con respecto al plano de la línea central de la carcasa.

La Fig. 3 ilustra esquemáticamente otra realización preferida de la presente invención. En esta realización el mezclador 130 tiene una carcasa 132 de rotación sustancialmente simétrica, por ejemplo en forma de barril, con un conducto de entrada 134, un conducto de salida 136, las correspondientes aberturas de entrada y de salida 1340 y 1360, respectivamente y las chapas del extremo 140, 142, similares a las descritas junto con la Fig. 2a. En esta realización, el diámetro mayor, o la mayor sección transversal de la cámara de mezclado está en el plano de la línea central, es decir en el plano de simetría de la carcasa, desde donde la sección transversal disminuye hacia los extremos de la carcasa de forma similar en los dos extremos del plano de la línea central.

El rotor 138 de esta realización, tiene varias características diferentes de las que se muestran en la realización de la Fig. 2a. En este caso, el árbol del rotor 144 dentro de la cámara de mezclado está formado por dos partes troncocónicas 144' y 144'' de modo que las bases de los conos se sitúan una contra la otra en el plano perpendicular al eje A_{R} del árbol de rotor 144, el llamado plano de la línea central CL_{P} o el plano de simetría del rotor, discurriendo dicho plano también sustancialmente por los centros de la abertura de entrada 1340 y de la abertura de salida 1360. De este modo, el diámetro del árbol 144 se reduce hacia las chapas del extremo 140 y 142. Naturalmente, el diámetro del árbol del rotor 144, puede cambiar de cualquier manera siempre que lo haga de forma sustancialmente simétrica con respecto al plano de la línea central mencionado anteriormente. De este modo el árbol de rotor 144 puede tener por ejemplo, forma de barril, forma de reloj de arena o cualquier diseño deseado. En esta etapa es importante mencionar que la forma de árbol no cilíndrico puede aplicarse a cualquier forma de carcasa y viceversa. El único prerrequisito para la carcasa y para el rotor es que sean sustancialmente simétricos con respecto al plano de la línea central definido anteriormente.

El rotor 138 de esta realización tiene palas 148 cuyo contorno externo corresponde, de acuerdo con una realización preferida adicional de la invención, a la forma de la pared interna de la carcasa 132. Las palas 148 se fijan al árbol 144 por medio de brazos 150 que se sitúan, preferiblemente a cierta distancia de las chapas del extremo 140, 142 y del plano de la línea central CL_{P}. Los mismos principios básicos que se describen junto con la Fig. 2a, se aplican a las palas de esta realización. De forma similar, la descripción con respecto a la posible introducción del producto químico se aplica también en este caso.

La forma de sección transversal de la cámara de homogeneización no se ha descrito con más detalle. Solamente se ha mencionado que es o cilíndrica o rotacionalmente simétrica. Sin embargo, la cámara de homogenización puede tener de hecho cualquier forma siempre que sea sustancialmente simétrica con respecto al plano de la línea central de la carcasa o, en su lugar, de la cámara de homogeneización, definido anteriormente. De este modo, la sección transversal de la misma puede ser elíptica o poligonal, por nombrar solamente dos formas diferentes. Al igual que para la colocación del rotor dentro de la cámara de homogenización, solamente hay dos prerrequisitos. El primer prerrequisito es que el eje del rotor sea al menos sustancialmente paralelo con respecto al eje de la carcasa (correspondiente al eje de la cámara de homogenización), coincidiendo con este o siendo excéntrico. El segundo prerrequisito es que el plano de la línea central de la cámara de homogeneización y el plano de la línea central del rotor coincidan. De hecho, la memoria descriptiva y las reivindicaciones se refieren a un plano de línea central sin tener en cuenta el plano en cuestión.

Además, la estructura más detallada de las paredes de la cámara aún no se ha descrito. Las paredes pueden estar equipadas con elementos de turbulencia tales como clavijas o barras o palas o nervaduras estacionarias, que funcionan más o menos junto con las palas del rotor. El tamaño, forma y dirección de los elementos puede cambiar siguiendo la longitud de la cámara, teniendo en cuenta sin embargo que el resultado de la cooperación con el rotor y los elementos de la pared de la cámara deber ser un campo de turbulencia, que sea simétrico con respecto a la línea central de la carcasa. De este modo, las barras o palas de la pared, por ejemplo, podrían diseñarse o dirigirse para ayudar al suministro del medio hacia las chapas de los extremos desde el plano de la línea central.

De forma similar, las chapas de los extremos podrían estar equipadas con elementos de turbulencia como nervaduras, palas o clavijas para aumentar la turbulencia en la cámara.

De hecho, lo que se endiente mediante la frase "simétrico" junto con el rotor y la cámara de mezclado o la cámara de homogeneización es que la forma del rotor junto con la de la cámara de mezclado o de homogeneización debe ser tal que el campo de turbulencia creado en la cámara sea lo más simétrico posible con respecto al plano de la línea central de la carcasa. De este modo es posible que las formas de la cámara y del rotor se desvíen en parte de las formas exactamente simétricas debido a, por ejemplo, las estructuras necesarias para soportar y/o sellar el árbol del rotor dentro de la primera chapa del extremo. También son posibles algunas ligeras modificaciones en la estructura del rotor o de la cámara o en ambas, siempre que la meta y preferiblemente el resultado, sea un campo de turbulencia simétrico.

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La Fig. 4 muestra una sección transversal de un aparato de acuerdo con una realización preferida de la presente invención a lo largo de la línea A - A de la Fig. 2a. La Fig. 4 muestra la carcasa 32 con un conducto de entrada 34 y un conducto de salida 36. El conducto de entrada 34 se ha diseñado de modo que el conducto de entrada se abre en dirección sustancialmente tangencial dentro de la carcasa 32 contra la dirección de rotación del rotor. El fin de esta construcción es maximizar la turbulencia a medida que la velocidad del medio introducido en la carcasa junto con la velocidad de rotación del rotor que actúa en dirección opuesta, crean una diferencia de velocidad máxima que da como resultado una turbulencia máxima.

El conducto de salida 36 parte de la carcasa 32 en una dirección preferiblemente tangencial, pero al contrario que el conducto de entrada, en la dirección de rotación del rotor. La finalidad de esta construcción es doble, en primer lugar, al aerodinamizar el conducto de salida, teniendo en cuenta los principios hidrodinámicos, se evita la separación de gases del medio y en segundo lugar, el conducto de salida aerodinámico minimiza las pérdidas de presión en el conducto de salida y no es necesario crear una turbulencia extra.

La Fig. 5 muestra una sección transversal de un aparato de acuerdo con otra realización preferida de la presente invención. En esta realización, la única diferencia con el aparato de la Fig. 4 es la ubicación del conducto de salida 36' con respecto al conducto de entrada 34'. En este caso el conducto de salida se ha situado a aproximadamente 270 grados del conducto de entrada en la dirección de la rotación del rotor, mientras que la posición en la Fig. 4 era aproximadamente 180 grados. De este modo las posiciones del conducto de entrada y del conducto de salida pueden elegirse libremente, pero teniendo en cuenta que la del conducto de salida debe estar a al menos a 180 grados del conducto de entrada en la dirección de la rotación del rotor, de modo que el material o medio a homogeneizar no pueda escapar tan fácilmente del conducto de entrada directamente al conducto de salida.

Debe entenderse sin embargo, que aunque las Fig. 4 y 5 dan la impresión de que el conducto de entrada y el conducto de salida discurren a lo largo del plano de la línea central de la carcasa, esto es simplemente una opción preferida. El conducto de entrada y/o el conducto de salida pueden extenderse en cualquier dirección adecuada a partir de la cámara de homogeneización siempre que la abertura de entrada y la abertura de salida se dispongan de forma sustancialmente simétrica con respecto al plano de la línea central, es decir el plano que discurre a través de los centros de las aberturas. De este modo, las Fig. 4 y 5 también podrían entenderse si el aparato en las figuras se hubiera cortado a lo largo de las líneas centrales de los conductos con lo que el conducto/conductos también podría(n) estar
curvado(s).

Finalmente, debe entenderse que en la descripción anterior solamente se han descrito varias realizaciones preferidas de la invención sin ninguna intención de limitar el alcance de la invención a solamente estas realizaciones. Por lo tanto, el alcance de la invención solamente se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims (33)

1. Un método para homogenizar un medio en un aparato, incluyendo el aparato una carcasa que tiene una cámara de homogeneización con una pared circular y dos chapas del extremo (40, 42; 140, 142) en los extremos opuestos de la cámara, teniendo la pared circular una abertura de entrada (340, 1340) y una abertura de salida (360, 1360) comunicando la abertura de entrada (340, 1340) con un conducto de entrada (34, 134) y comunicando la abertura de salida (360, 1360) con un conducto de salida (36, 136), teniendo ambas aberturas (340, 1340; 360, 1360) un centro; y un rotor (38, 138) que tiene palas (48, 148) y un eje A_{R} que se extiende a través de la cámara de homogeneización; método en el cual el medio a homogeneizar se introduce en la cámara de homogeneización transverso al eje del rotor A_{R} a través del conducto de entrada (34, 134) y de la abertura de entrada (340,1340), se homogeneiza en la cámara y se descar-
ga de la misma mediante la abertura de salida (360, 1360) y el conducto de salida (36,136), con lo que comprende

- proporcionar a la cámara de homogeneización un plano de la línea central CL_{P} entre las chapas del extremo (40, 42; 140, 142) discurriendo el plano de la línea central CL_{P} esencialmente a través de los centros de la abertura de entrada (340, 1340) y la abertura de salida (360, 1360) en ángulos prácticamente rectos con respecto al eje del rotor A_{R}, e

- impulsar el medio dentro de la cámara de homogeneización, además de en un movimiento circular radial, en un movimiento circular axial simétrico en ambos lados axiales del plano de la línea central CL_{P}, caracterizado porque las palas del rotor (48, 148) se disponen simétricamente en ambos lados del plano de la línea central CL_{P} y se inclinan con respecto a un plano definido por el eje del rotor A_{R} y un punto de intersección entre la respectiva pala del rotor y el plano de la línea central CL_{P}.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por introducir el medio a lo largo del plano de la línea central CL_{P} en la cámara de homogeneización.

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque descarga el medio a lo largo del plano de la línea central CL_{P} de la cámara de homogeneización.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque bombea el medio por medio de las palas (48, 148) hacia las chapas de extremo (40, 42; 104, 142) de la carcasa.

5. Un aparato para homogeneizar un medio, incluyendo el aparato una carcasa que tiene una cámara de homogeneización con una pared circular y dos chapas del extremo (40, 42; 140, 142) en los extremos opuestos de la cámara, teniendo la pared circular una abertura de entrada (340, 1340) y una abertura de salida (360, 1360) comunicando la abertura de entrada (340, 1340) con un conducto de entrada (34, 134) y comunicando la abertura de salida (360, 1360) con un conducto de salida (36, 136), teniendo ambas aberturas (340, 1340; 360, 1360) un centro; y un rotor (38, 138) con un eje A_{R} que se extiende a través de la cámara de homogeneización; teniendo dicho rotor palas (48, 148) con lo que la cámara de homogeneización tiene un plano de la línea central CL_{P} entre las chapas del extremo (40, 42; 140, 142) y que discurre esencialmente a través de los centros de las aberturas de entrada (340, 1340) y de la abertura de salida (360, 1360) a ángulos esencialmente rectos con respecto al eje del rotor A_{R}; siendo al cámara de homogeneización esencialmente simétrica con respecto al plano de la línea central CL_{P} caracterizado porque dichas palas del rotor (48, 148) se disponen simétricamente en ambos lados del plano de línea central CL_{P} y se inclinan con respecto a un plano definido por el eje del rotor A_{R} y un punto de intersección entre la respectiva pala del rotor y el plano de la línea central CL_{P} para impulsar el medio dentro de la cámara de homogeneización para un movimiento simétrico de circulación axial en ambos lados del plano de la línea central CL_{P} .

6. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la cámara de homogeneización está equipada con medios para cerrar el centro axial de la misma y/o porque la cámara de homogeneización alrededor del eje A_{R} del rotor (38, 138), es decir el centro del rotor, está cerrada.

7. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho medio de cierre comprende el árbol del rotor (44, 144) que se extiende a través de una primera chapa del extremo (40, 140) dentro de la cámara de homogenización.

8. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el árbol del rotor (44, 144) se extiende a través de una primera chapa del extremo (140, 140) hasta las proximidades de la segunda chapa del extremo (42, 142) opuesta.

9. Un aparato de acuerdo con las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque dichos medios de cierre comprenden el árbol del rotor (44, 144) que tiene una superficie del extremo y un miembro que sobresale axialmente de la segunda chapa del extremo (42, 142) hacia el árbol del rotor (44, 144) hasta las proximidades de la superficie del extremo del árbol del rotor (44, 144).

10. Un aparato de acuerdo con las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque el árbol del rotor (44, 144) tiene una superficie del extremo y la distancia desde la superficie del extremo hasta la segunda chapa del extremo (42, 142) o el miembro sobre ella, es del orden de 1 a 5 milímetros.

11. Un aparato de acuerdo con las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque dichos miembros de cierre comprenden el árbol del rotor (44, 144) que se extiende a través de la cámara de homogeneización a través de la segunda chapa del extremo (42, 142).

12. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5-11, caracterizado porque el rotor (38, 138), está equipado con palas unitarias (48, 148) que se extienden desde las proximidades de la primera chapa del extremo (40, 140) hasta las proximidades de la segunda chapa del extremo (42, 142) y que se disponen simétricamente con respecto al plano de la línea central CL_{P}.

13. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque las palas (48, 148) están dobladas en el plano de la línea central CL_{P} de modo que se inclinan a ambos lados del plano de la línea central CL_{P} en la misma dirección con respecto al plano de la línea central CL_{P}.

14. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5-11, caracterizado porque el rotor (38, 138) está equipado con palas diferentes dispuestas simétricamente con respecto al plano de la línea central CL_{P}.

15. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque las palas se inclinan a ambos lados del plano de la línea central CL_{P} en la misma dirección con respecto al plano de la línea central CL_{P}.

16. Un aparato de acuerdo con las reivindicaciones 13 ó 15, caracterizado porque el ángulo de inclinación es de 20 a 60 grados, siendo la parte de la pala (48, 148) más cercana al plano de la línea central la parte principal de la pala (48, 148).

17. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5-16, caracterizado porque las palas (48, 148) se fijan al árbol (44, 144) por medio de brazos (50, 150) que dejan un hueco entre las palas (48, 148) y el árbol (44, 144).

18. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5- 17, caracterizado porque las palas (48, 148) se fijan al árbol (44, 144) de modo que las palas (48, 148) se sitúen a distancia de la pared de la carcasa (32, 132).

19. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5-18, caracterizado porque la forma de sección transversal de la cámara de homogeneización es una de cilíndrica, elíptica y poligonal.

20. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5-19, caracterizado porque el rotor (38, 138) se sitúa dentro de dicha cámara de homogeneización en posición central.

21. Un aparato de acuerdo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5-20, caracterizado porque el rotor (38, 138) se sitúa dentro de dicha cámara de homogeneización en posición excéntrica.

22. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5-21, caracterizado porque la cámara de homogeneización está equipada con elementos de turbulencia estacionarios en forma de clavijas, palas, nervaduras o barras.

23. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios de cierre convergen hacia el eje del rotor A_{R} desde el plano de la línea central CL_{P} hacia fuera.

24. Un rotor para homogeneizar un medio en una cámara de homogeneización, teniendo el rotor un eje A_{R}, un árbol (44, 144), y palas (48, 148) unidas al árbol (44, 144) a una distancia del árbol (44, 144) con lo que el rotor (44, 144) tiene un plano de la línea central CL_{P} perpendicular al eje del rotor AR, y las palas (48, 148) se disponen de forma simétrica a ambos lados del plano de la línea central CL_{P}, caracterizado porque las palas se inclinan con respecto a un plano definido por el eje del rotor A_{R} y un punto de intersección entre la respectiva pala del rotor y el plano de la línea central CL_{P} para impulsar al medio dentro de la cámara de homogeneización para que circule de forma axial en un movimiento simétrico a ambos lados del plano de la línea central CL_{P}.

25. Un rotor de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado porque el rotor (38, 138) tiene un centro axial y medios para cerrar dicho centro axial del rotor y/o porque el centro axial del rotor (38, 1388) está cerrado.

26. Un rotor de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado porque dichos medios de cierre convergen hacia el eje del rotor A_{R} desde el plano de la línea central CL_{P} hacia fuera.

27. Un rotor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 24-26, caracterizado porque el rotor (38, 138) está equipado con palas unitarias (48, 148) que se extienden desde las proximidades de la primera chapa del extremo (40, 140) hasta las proximidades de la segunda chapa del extremo (42, 142).

28. Un rotor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 24-26, caracterizado porque el rotor (38, 138) está equipado con palas diferentes dispuestas de forma simétrica con respecto al plano de la línea central CL_{P}.

29. Un rotor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 24-28, caracterizado porque las palas (48, 148) se inclinan con respecto al plano de la línea central CL_{P}.

30. Un rotor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 24 - 27 y 29, caracterizado porque las palas (48, 148) se doblen en el plano de la línea central CL_{P}.

31. Un rotor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 24-27, 29 y 30, caracterizado porque las palas (48, 148) se doblan en el plano de la línea central CL_{P} de modo que se inclinan a ambos lados del plano de la línea central CL_{P} en la misma dirección con respecto al plano de la línea central CL_{P}.

32. Un rotor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 29-31, caracterizado porque el ángulo de inclinación es de 20 a 60 grados, siendo la parte de la pala (48, 148) más cercana al plano de la línea central, la parte principal de la pala (48, 148).

33. Un rotor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 24-32, caracterizado porque las palas (48, 148) se fijan al árbol (44, 144) por medio de brazos (50, 150) que dejan un hueco entre las palas (48, 148) y el árbol (44, 144).