ES2398978B2 - Dispositivo intercambiador térmico mejorado para tratamiento de líquidos y otros. - Google Patents

Dispositivo intercambiador térmico mejorado para tratamiento de líquidos y otros. Download PDF

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Abstract

El dispositivo de la presente invención consiste en un intercambiador térmico y es aplicable al tratamiento térmico de productos tales como zumos, pulpas y otros productos para alimentación, líquidos o particulados. El dispositivo incluye una pluralidad de tubos de producto por cuyo interior circulan los productos a procesar, cada uno de los cuales contiene un elemento de giro y empuje del producto con piezas circulares que soportan barras metálicas desde las que se proyectan elementos rascadores respectivos que son empujados hacia las paredes del tubo impulsados por resortes ubicados en el interior de las barras metálicas, de modo que la fricción permanente de los rascadores contra la superficie interna del tubo garantiza la perfecta limpieza de esta última. Cuando son particulados, cada tubo incluye un husillo que soporta las barras metálicas longitudinales desde las que se proyectan los elementos rascadores. La posición de las barras provoca además turbulencias que mejoran el comportamiento térmico del proceso.

Description

Dispositivo intercambiador térmico mejorado para tratamiento de líquidos y otros.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo intercambiador térmico mejorado para tratamiento de líquidos y otros, y ha sido desarrollada en el ámbito de la tecnología de los intercambiadores convencionales de calor utilizados para tratamientos de zumos, pulpas y otros productos para alimentación, y también para el tratamiento de fluidos y lixiviados cuya eliminación o tratamiento viene exigido por las cada vez más estrictas leyes medioambientales.
El objeto de esta invención va dirigido a la mejora de los distintos intercambiadores térmicos convencionales merced a la creación de un proceso novedoso de autolimpiado que posibilita, a su vez, una diversidad de aplicaciones, en particular y entre otros, en el ámbito de los preparados alimenticios particulados, por el carácter no agresivo de su transporte interno.
Antecedentes de la invención
En el ámbito de la tecnología de los intercambiadores convencionales de calor para el tratamiento de zumos, pulpas y otros productos para alimentación, éstos consisten básicamente en un haz de tubos, o en tubos superpuestos, por los que circula-el producto a calentar o enfriar, alojados en el interior de una cámara con sus correspondientes bocas de entrada y salida por el que circula el fluido de transmisión térmica.
En el estado actual de la técnica, existen diversas aplicaciones de esta tecnología para los casos en los que el producto a tratar genera sedimentos que se depositan en los tubos, como puede ser, por ejemplo, cuando se procesa petróleo o derivados del petróleo y productos químicos en su composición. Como referencia a antecedentes, puede citarse la existencia de los documentos anteriores US-2943845, US-304470 y US-4174750 con fechas de publicación del 05/07/1960, 02/09/1884 y 20/11/1979, respectivamente.
En el caso de tratamiento, en intercambiadores convencionales, de zumos y pulpas hay que hacer referencia a la patente ES2158742 cuya fecha de publicación es el 01/09/2001.
En el estado actual de la técnica relativa a los intercambiadores. convencionales, sigue sin resolverse el problema del tratamiento térmico de productos particulados destinados a la alimentación humana en los que se precisa mantener la forma y estructura de los mismos, y en particular cuando sean sometidos a un proceso de fritura, de modo que, además de mantener su estructura se disponga de un proceso de limpieza de los tubos para impedir que se generen láminas de producto quemado que deterioren la calidad del producto final. También sigue sin resolverse el problema asociado al tratamiento de residuos industriales diversos con aplicación a la alimentación animal, como el secado de la pulpa y la corteza de naranja.
Sumario de la invención
Las mejoras que aportan los dispositivos de la presente invención, permiten resolver satisfactoriamente, mediante un procedimiento nuevo, los problemas inherentes al mantenimiento de la limpieza de la cara interna de los tubos, y permiten al mismo tiempo, por un procedimiento nuevo, el transporte de un modo suave de los productos particulados para alimentación humana y el avance sin atascos durante el proceso de secado de la pulpa y corteza de naranja, entre otros, generando, en cualquier caso, las turbulencias necesarias para la mejora técnica del proceso.
A partir de la tecnología convencional de un intercambiador térmico al que se ha hecho referencia en los antecedentes, las mejoras de la invención consisten en establecer en el interior de cada tubo por donde circula el producto, un husillo alojado coaxialmente en dicho tubo, en el que se incorporan unas barras metálicas en las que se alojan sendos elementos rascadores que son empujados hacia las paredes por la acción de resortes estratégicamente situados a fin de conseguir una presión suficiente y uniforme de los rascadores sobre la cara interna del tubo.
Otra mejora de la invención, relacionada con el procesamiento térmico de líquidos y productos que no precisen del mantenimiento de la estructura integral de los mismos, consiste en que las barras metálicas donde van incorporados los elementos rascadores están soportadas por unas piezas circulares situadas a una distancia adecuada, determinada en función de la longitud de los tubos, las cuales están instaladas en el eje situado en el centro de cada tubo consiguiendo, del mismo modo que en el caso anterior, que la cara interna del tubo se mantenga permanentemente limpia.
En cualquiera de los casos, la presencia de las mencionadas barras metálicas origina la aparición de determinadas turbulencias internas que mejoran sustancialmente el comportamiento térmico del proceso.
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Breve Descripción de los Dibujos
Como complemento de la descripción, para una mejor comprensión de las características del invento, se incluyen como parte integrante de la misma, un juego de dibujos que, a título ilustrativo y sin carácter limitativo alguno, van a servir de aclaración en una realización preferente de la invención. En estos dibujos:
La figura 1 muestra una representación esquemática de un intercambiador térmico convencional en alzado lateral, para el tratamiento de productos tales como cremas, lixiviados, etc.;
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de una sección del eje instalado en el tubo, en el que están incorporadas las piezas circulares donde se alojan las barras metálicas que soportan los elementos rascadores, junto con un detalle a mayor escala;
La figura 3 muestra una vista en alzado lateral, de un husillo en el que están alojados el soporte metálico y los elementos rascadores;
La figura 4 muestra una vista esquemática, en perspectiva, del husillo donde se puede observar el detalle de los soportes metálicos y elementos rascadores incorporados en el mismo, así como el engranaje extremo utilizado para el movimiento del husillo, y
La figura 5 muestra, en una vista axial, un husillo alojado en su correspondiente tubo, siendo apreciable el detalle de la incorporación del soporte metálico en el husillo y el alojamiento del elemento rascador en el mismo, y siendo asimismo visibles los muelles impulsores del elemento rascador contra la pared interna del tubo para asegurar el raspado permanente de la misma.
Descripción de una Realización Preferente de la Invención
En la Figura 1 se muestra un intercambiador convencional que incorpora una carcasa tubular (1) en la que cerca de sus extremos existe una boca de entrada (2) y otra de salida (3) para el paso del fluido de transmisión térmica que genera el efecto de calentamiento o enfriamiento, y para lo cual la carcasa tubular está cerrada por sus extremos mediante placas terminales (4) que se embridan contra chapas anulares (5) convenientemente solidarizadas a la propia carcasa, con interposición de una junta o cualquier otro medio que asegure el cierre estanco. En el seno de la cámara interior a la carcasa, se aloja una pluralidad de tubos (6), en número variable, para la conducción del producto a tratar, preferentemente distribuidos de manera uniforme y aislados de la cámara por la que circula el fluido de transmisión térmica, pero en comunicación abierta, por sus extremos, con una cámara (7) de entrada de producto y una cámara (8) de salida, estando estas cámaras (7, 8) provistas de bocas (10) y (9) respectivas, dispuestas en contraposición, de manera que el producto a tratar entra a través de la boca (9) hacia la cámara (8), recorre los intersticios formados entre los tubos (6), donde se produce el intercambio térmico, y sale finalmente al exterior a través de la boca (10) de salida de la cámara (7).
A partir de esta estructuración básica y convencional, las mejoras de la invención, en el mundo de los intercambiadores de calor y por un procedimiento nuevo, se describen y visualizan a continuación:
A.- Para el tratamiento de productos líquidos y otros similares que avanzan por la acción de palas y la fuerza impulsora de una bomba, se ha incorporado en el interior de cada tubo (6), a la distancia adecuada según la longitud de los tubos, unas piezas circulares (11) acopladas solidariamente a un eje interno, donde van alojadas unas barras metálicas (12) que dan soporte a rascadores (13) respectivos que son empujados hacia las paredes internas del tubo por la acción de resortes estratégicamente situados y que permiten, mediante el nuevo proceso de la invención, la limpieza total y permanente de la cara interna de los tubos. Esta situación es visible en la Figura 2 de los dibujos, en la que se muestra una vista esquematizada, en perspectiva, de un eje de los que se incorporan en el interior de los tubos, equipado con las piezas circulares (11) entre las que se extienden longitudinalmente las citadas barras metálicas (12) que soportan a dichos elementos rascadores (13).
B.- En caso de que el tratamiento se aplique a productos particulados que requieren un movimiento de traslación suave a efectos de garantizar la conservación de la integridad de éstos, cada uno de los tubos (6) de referencia para el tratamiento del producto contiene en su interior un husillo que lleva incorporado en el mismo unas barras metálicas que dan soporte a sendos elementos rascadores que son empujados hacia las paredes del tubo, igualmente por la acción de resortes estratégicamente situados y que permiten, mediante este mismo proceso novedoso, la limpieza total y permanente de la cara interna de los tubos. La situación puede ser apreciada en la representación de la Figura 3 en la que se muestra una vista en perspectiva de una porción del husillo equipado Con la barras metálica (12) desde cada una de las cuales se proyecta un elemento rascador (13) impulsado por resortes interiores a dichas barras (12).
En la Figura 4 se ha representado una vista en perspectiva del husillo solidario con un eje (15), en cuyo detalle a mayor tamaño pueden apreciarse la incorporación en el mismo de las barras o soportes metálicos (12) y los
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elementos rascadores (13) asociados. Dichos soportes se alojan en el husillo de forma discontinua, es decir, en posiciones sucesivamente decaladas angularmente, lo que es imprescindible para permitir el avance de los productos particulados. En el extremo del eje (15) se ve el engranaje (16) a través del cual recibe el movimiento rotativo.
5 En la figura 5 se aprecia, finalmente, mediante una vista axial, un husillo señalado con la referencia numérica (17) montado en el eje (15), dentro del tubo (16) , en el que han sido incorporadas las barras metálicas (12) que soportan los elementos rascadores (13) respectivos friccionando contra la superficie interna del tubo (16) debido a la presión ejercida contra los mismos por los muelles o resortes (14) colocados estratégicamente contra la base de la barra
10 rascadora (12).
Una vez realizada la descripción que antecede, se considera que la misma es suficiente para que pueda entenderla cualquier experto en intercambiadores y en procesos de tecnología de alimentos, sin que se considere por tanto necesaria una exposición más amplia de la misma.
15 En cualquier caso, siempre que no modifique lo esencial del invento, los materiales, tamaño y disposición de los mismos podrán adaptarse a las necesidades de cada proyecto por tratarse de una exposición amplia y no limitativa.
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Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Dispositivo intercambiador térmico mejorado para tratamiento de líquidos y otros, compuesto por una carcasa tubular (16) en cuyo interior se alojan una pluralidad de tubos (6) por los que circula el producto objeto del tratamiento térmico, estando estos tubos distribuidos en el interior de la mencionada carcasa de una manera uniforme, con separaciones entre los mismos que dan lugar a la formación de intersticios para el paso del fluido térmico, disponiendo cada uno de los tubos (6) de producto de medios interiores de empuje que, cuando el producto es líquido consisten en palas o similares, dispuestas para impulsar el desplazamiento del producto que circula por el interior de los tubos, caracterizado porque cada uno de dichos tubos (6) del tratamiento de productos líquidos incluye, en función de su longitud, un número variable de piezas circulares (11) sucesivamente separadas entre sí por una distancia predeterminada, montadas solidariamente en el propio eje de soporte de las palas de empuje, de modo que entre cada dos piezas circulares sucesivamente contiguas se extienden longitudinalmente barras (12) metálicas que albergan elementos rascadores (13) respectivos que se proyectan desde dichas barras (12) hacia el exterior impulsados por resortes (14) ubicados en el interior de las barras, de manera que friccionan contra la superficie interior de cada tubo (6) respectivo, manteniendo dicha superficie en perfectas condiciones de limpieza.
  2. 2.
    Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque, en caso de tratamiento de productos particulados, cada uno de los tubos (6) de tratamiento de producto contiene en su interior un husillo (17) respectivo que lleva incorporado un número variable de barras metálicas (12) longitudinales que dan soporte a elementos rascadores
    (13) respectivos que son empujados contra las paredes interiores de dicha carcasa tubular (16) por la acción de muelles u otros resortes situados en el interior de las mencionadas barras metálicas (12), garantizando con ello la limpieza continuada de la superficie interna de los tubos (6) de producto.
  3. 3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque las barras metálicas (12) de soporte de los respectivos elementos rascadores (13) que ocupan posiciones sucesivamente contiguas en la dirección longitudinal, están decaladas angularmente.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201100807
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 14.07.2011
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    A
    CN 101769697 A (UNIV TSINGHUA) 07.07.2010, resumen; figuras. 1-3
    A
    CN 201589575U U (SHAOXING YONGLI ENVIRONMENTAL PROT SCIENCE AND TECHNOLOGY CO LTD) 22.09.2010, resumen; figuras. 1-3
    A
    GB 1123741 A (SVENSKA CARBON BLACK AKTIEBOLA) 14.08.1968, todo el documento. 1-3
    A
    US 4937907 A (ANTAL MICHAEL P) 03.07.1990, todo el documento. 1-3
    A
    US 2011056653 A1 (ZACHARIAS JOERG) 10.03.2011, todo el documento. 1-3
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 08.03.2013
    Examinador M. P. Prytz González Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201100807
    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD
    F28G3/10 (2006.01) B08B9/027 (2006.01) B08B9/045 (2006.01) B08B9/057 (2006.01) A23L2/00 (2006.01)
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)
    F28G, B08B, A23L
    Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)
    INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201100807
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 08.03.2013
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201100807
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    CN 101769697 A (UNIV TSINGHUA) 07.07.2010
    D02
    CN 201589575U U (SHAOXING YONGLI ENVIRONMENTAL PROT SCIENCE AND TECHNOLOGY CO LTD) 22.09.2010
    D03
    GB 1123741 A (SVENSKA CARBON BLACK AKTIEBOLA) 14.08.1968
    D04
    US 4937907 A (ANTAL MICHAEL P) 03.07.1990
    D05
    US 2011056653 A1 (ZACHARIAS JOERG) 10.03.2011
  4. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    La presente solicitud de patente internacional hace referencia a un intercambiador térmico para tratamiento de líquidos.
    La solicitud consta de 3 reivindicaciones, siendo la primera de ellas independiente y el resto dependientes, directa o indirectamente de ella.
    La primera reivindicación describe un intercambiador térmico para tratamiento de líquidos y otros compuesto por una carcasa tubular en cuyo interior se alojan una pluralidad de tubos por los que circula el producto objeto del tratamiento térmico, estando los tubos distribuidos en el interior de la carcasa de una manera uniforme, con separaciones entre los mismos que dan lugar a la formación de intersticios para el paso del fluido térmico, disponiendo cada uno de los tubos de producto de medios interiores de empuje que cuando el producto es líquido consisten en palas o similares dispuestas para impulsar el producto que circula por el interior de los tubos, de manera que cada uno de los tubos incluye un número variable de piezas circulares sucesivamente separadas entre sí por una distancia predeterminada, montadas en el propio eje de las palas de empuje, de modo que entre cada dos piezas circulares sucesivamente contiguas se extienden longitudinalmente barras metálicas que albergan elementos rascadores que se proyectan desde dichas barras hacia el exterior impulsados por resortes ubicados en el interior de las barras, de manera que friccionan contra la superficie interior de cada tubo respectivo, manteniendo dicha superficie en perfectas condiciones de limpieza.
    Los documentos D01 a D05 se consideran una representación del estado de la técnica al que pertenece la invención. Ninguno de los documentos citados, D01 a D05, tomados de forma aislada o en combinación, divulgan un intercambiador térmico como el reivindicado en la reivindicación 1. Se considera diferenciador respecto al estado de la técnica la disposición sobre el eje de rotación de las palas de las piezas circulares de modo que entre cada dos contiguas se extienda una barra provista de elementos rascadores de la superficie interior del tubo impulsados por resortes. Dicha disposición no aparece reflejada en los documentos citados y no se considera evidente que un experto en la materia pudiera reproducirla con el fin deseado partiendo del mencionado estado de la técnica.
    Por tanto, a la vista de los documentos citados D01 a D05, la invención reivindicada en la reivindicación 1 puede considerares nueva y que implica actividad inventiva, todo ello en el sentido de los Artículos 6 y 8, respectivamente, de la Ley 11/1986 de Patentes.
    Las reivindicaciones 2 y 3, al ser dependientes de la reivindicación 1, también resultan nuevas e implican actividad inventiva, todo ello, igualmente, en el sentido de los Artículos 6 y 8, respectivamente, de la Ley 11/1986 de Patentes.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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