ITGE20120109A1

ITGE20120109A1 - DISPERSION AND DISSOLUTION DEVICE OF POLVERULENTO MATERIAL IN A FLUID THROUGH CONTROLLED HYDRODYNAMIC CAVITATION

Info

Publication number: ITGE20120109A1
Application number: IT000109A
Authority: IT
Inventors: Micaela Guerzoni; Simone Squeri; Giuseppe Vignali
Original assignee: A Due Di Squeri Donato & C S P A
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2014-05-17

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: "Dispositivo di dispersione e dissoluzione di materiale polverulento in un fluido mediante cavitazione idrodinamica controllata" DESCRIPTION of the Industrial Invention entitled: "Device for dispersion and dissolution of powdery material in a fluid by controlled hydrodynamic cavitation"

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo di dispersione e dissoluzione di materiale polverulento in un fluido mediante cavitazione idrodinamica controllata, comprendente una sezione cilindrica di ingresso per il detto fluido, un canale di alimentazione per il detto materiale polverulento, e una sezione cilindrica di uscita per il fluido in cui è disciolto il detto materiale polverulento. The present invention relates to a device for dispersing and dissolving powdery material in a fluid by means of controlled hydrodynamic cavitation, comprising a cylindrical inlet section for said fluid, a feeding channel for said powdery material, and a cylindrical outlet section for the fluid in which said powdery material is dissolved.

Le tecnologie di dissoluzione polveri ad oggi maggiormente impiegate a livello industriale si basano principalmente su due fattori: miscelazione e incremento della temperatura. L'applicazione di queste due azioni avviene soprattutto in modo esogeno, trattando termicamente con apporto di calore dall'esterno e miscelando meccanicamente una quantità di prodotto per un tempo prefissato nel quale deve raggiungersi la corretta miscelazione. The powder dissolution technologies most commonly used at the industrial level are mainly based on two factors: mixing and temperature increase. The application of these two actions takes place above all exogenously, by treating thermally with heat input from the outside and mechanically mixing a quantity of product for a predetermined time in which the correct mixing must be achieved.

L'aumento della temperatura fornita dallo scambiatore di calore e la necessità di far ricircolare il prodotto per un certo tempo, possono costituire un problema tecnico relativo alle dimensioni dell'impianto, alla necessità di avere elevate quantità di soluzione da scaldare e ai tempi di dissoluzione, oltre a generare elevati consumi energetici . The increase in the temperature provided by the heat exchanger and the need to recirculate the product for a certain time, can constitute a technical problem relating to the size of the system, the need for large quantities of solution to be heated and the dissolution times. , as well as generating high energy consumption.

Sono inoltre noti sistemi di dispersione e dissoluzione di materiale polverulento che utilizzano il fenomeno della cavitazione idrodinamica controllata, causando la formazione dello stato di cavitazione e sfruttando le conseguenze fisiche che tale processo comporta. There are also known systems of dispersion and dissolution of powdery material which use the phenomenon of controlled hydrodynamic cavitation, causing the formation of the state of cavitation and exploiting the physical consequences that this process entails.

Per definizione, la cavitazione è un fenomeno fisico consistente nella formazione di zone di vapore all'interno di un fluido e alla loro successiva implosione . La formazione delle bolle contenenti vapore avviene a causa dell'abbassamento locale della pressione fino a raggiungere la tensione di vapore del liquido stesso, che subisce cosi un cambiamento di fase a gas.Con il ritorno a pressioni più elevate, le bolle generatesi implodono, emettendo un rumore caratteristico e a volte molto intenso. By definition, cavitation is a physical phenomenon consisting in the formation of vapor zones within a fluid and their subsequent implosion. The formation of bubbles containing vapor occurs due to the local lowering of the pressure until it reaches the vapor pressure of the liquid itself, which thus undergoes a change of gas phase. With the return to higher pressures, the generated bubbles implode, emitting a characteristic and sometimes very intense noise.

Il brevetto US2003/0147303, ad esempio, descrive un dispositivo di miscelazione provvisto di un elemento rigido allungato immerso in una camera di miscelazione, contro il quale elemento rigido il fluido incontra difficoltà a scorrere generando il fenomeno della cavitazione. Patent US2003 / 0147303, for example, describes a mixing device provided with an elongated rigid element immersed in a mixing chamber, against which a rigid element the fluid encounters difficulties in flowing, generating the phenomenon of cavitation.

Questo dispositivo necessita di un elemento rigido, preferibilmente alettato, immerso nel fluido e ha quindi lo svantaggio di essere costruttivamente complesso e di difficile manutenzione, oltre ad essere soggetto a incrostazioni o depositi sull'elemento rigido che possono portare nel tempo a malfunzionamenti . This device requires a rigid element, preferably finned, immersed in the fluid and therefore has the disadvantage of being constructively complex and difficult to maintain, as well as being subject to encrustations or deposits on the rigid element which can lead to malfunctions over time.

Il fluido inoltre è già addizionato con il materiale che si intende disciogliere, e questo può portare a formare grumi già nel fluido in ingresso al dispositivo, e tali grumi sono difficili da eliminare e richiedono un sovradimensionamento dell'apparato di miscelazione o un ricircolo della soluzione. Furthermore, the fluid is already added with the material to be dissolved, and this can lead to forming lumps already in the fluid entering the device, and such lumps are difficult to eliminate and require an oversizing of the mixing apparatus or a recirculation of the solution. .

La presente invenzione mira a superare gli inconvenienti tecnici individuati nei preesistenti sistemi ed al contempo a ridurre i costi di realizzazione e manutenzione e i consumi energetici con un dispositivo come descritto all'inizio, il quale inoltre è provvisto di una cavità interna che collega la detta sezione cilindrica di ingresso del fluido alla detta sezione cilindrica di uscita. The present invention aims to overcome the technical drawbacks identified in pre-existing systems and at the same time to reduce construction and maintenance costs and energy consumption with a device as described at the beginning, which is also provided with an internal cavity that connects said section cylindrical inlet of the fluid to said cylindrical outlet section.

Tale cavità interna comprende, a partire dalla sezione cilindrica di ingresso del fluido e in direzione di avanzamento del fluido, un tratto di restringimento conico, un tratto di allargamento conico e un tratto cilindrico a diametro costante. This internal cavity comprises, starting from the cylindrical inlet section of the fluid and in the direction of advance of the fluid, a conical narrowing section, a conical enlargement section and a cylindrical section with constant diameter.

Il detto canale di alimentazione per il materiale polverulento è collegato alla detta cavità interna immediatamente a valle, o in posizione lievemente distanziata in direzione del flusso, rispetto all'estremità di diametro minore del tratto di restringimento conico di raccordo all'estremità di diametro minore del tratto di allargamento conico. The said feeding channel for the powdery material is connected to the said internal cavity immediately downstream, or in a slightly spaced position in the direction of the flow, with respect to the end with a smaller diameter of the conical narrowing section connecting the end with a smaller diameter of the conical widening section.

Il dispositivo permette di generare cavitazione idrodinamica controllata con la finalità di garantire la completa dispersione e dissoluzione di particelle solide all'interno di un fluido, in particolare un liquido . The device allows to generate controlled hydrodynamic cavitation with the aim of guaranteeing the complete dispersion and dissolution of solid particles within a fluid, in particular a liquid.

Il tratto di restringimento conico e il tratto di allargamento conico si raccordano in una zona in cui il diametro della cavità è minimo, formando pertanto una restrizione. The conical narrowing section and the conical enlargement section are joined in an area in which the diameter of the cavity is minimal, thus forming a restriction.

II flusso fluido attraversa la sezione cilindrica d'ingresso e il tratto di restringimento conico giungendo in prossimità della restrizione a una velocità tale da generare condizioni di pressioni inferiori a quella atmosferica, garantendo l'aspirazione del materiale polverulento attraverso il canale di alimentazione. The fluid flow passes through the inlet cylindrical section and the conical narrowing section reaching the restriction at a speed such as to generate conditions of pressures lower than atmospheric, ensuring the suction of the powdery material through the feed channel.

Nel successivo tratto di allargamento conico di espansione e nel tratto cilindrico a diametro costante si genera cavitazione con implosione delle bolle di vapore contenute nel fluido garantendo la completa dissoluzione del materiale polverulento nel fluido. In the subsequent conical expansion section and in the cylindrical section with constant diameter cavitation is generated with implosion of the vapor bubbles contained in the fluid, guaranteeing the complete dissolution of the powdery material in the fluid.

In particolare vengono generate zone di cavitazione controllata in cui l'implosione delle bolle garantisce un incremento localizzato di energia, capace di procedere alla corretta miscelazione di polvere e solvente, ma non danneggiando alcuna delle parti meccaniche della macchina. In particular, controlled cavitation zones are generated in which the implosion of the bubbles guarantees a localized increase in energy, capable of proceeding with the correct mixing of powder and solvent, but not damaging any of the mechanical parts of the machine.

Le implosioni generate, con il loro rilascio di energia associato, favoriscono la dispersione, l'emulsione o la miscelazione, del soluto nel solvente senza danneggiare alcun componente strutturale. The implosions generated, with their associated energy release, favor the dispersion, emulsion or mixing, of the solute in the solvent without damaging any structural component.

L'abbassamento della pressione localizzato viene ottenuto grazie al teorema di Bernoulli, aumentando la velocità del fluido, grazie alla riduzione di sezione nel passaggio dello stesso. The lowering of the localized pressure is obtained thanks to the Bernoulli theorem, increasing the speed of the fluid, thanks to the reduction of the section in the passage of the same.

Infatti, sotto prestabilite condizioni di flusso del fluido, dipendenti dalla geometria del condotto e dalla portata applicata, la velocità elevata del fluido raggiunta nella restrizione provoca una forte depressione . In fact, under predetermined fluid flow conditions, depending on the geometry of the duct and the flow rate applied, the high speed of the fluid reached in the restriction causes a strong depression.

A valle della restrizione, l'allargamento di sezione implica un ritorno a pressioni più elevate alle quali le bolle generatesi implodono evidenziando il fenomeno di cavitazione. Downstream of the restriction, the section enlargement implies a return to higher pressures at which the generated bubbles implode highlighting the cavitation phenomenon.

L'introduzione di un processo di cavitazione controllata nella presente invenzione permette di eliminare sia uno scambiatore di calore per l'aumento della temperatura, sia un sistema che garantisca ricircoli della soluzione. The introduction of a controlled cavitation process in the present invention makes it possible to eliminate both a heat exchanger for increasing the temperature and a system that guarantees recirculation of the solution.

In un ulteriore esempio esecutivo, a valle del detto tratto cilindrico a diametro costante è previsto un allargamento a gradino di raccordo ad un ulteriore tratto cilindrico a diametro costante collegato alla detta sezione cilindrica di uscita. In a further embodiment, downstream of said cylindrical section with constant diameter, a step enlargement is provided for connecting to a further cylindrical section with constant diameter connected to said cylindrical outlet section.

Questo ulteriore tratto cilindrico ha un diametro maggiore rispetto al primo tratto cilindrico e opera come camera di miscelazione, in cui viene completata la dissoluzione del materiale polverulento nel fluido. This further cylindrical section has a larger diameter than the first cylindrical section and operates as a mixing chamber, in which the dissolution of the powdery material in the fluid is completed.

In una forma esecutiva ulteriore, il dispositivo oggetto della presente invenzione è costituito da tre settori accoppiabili tra loro a tenuta mediante mezzi di accoppiamento, di cui un settore iniziale che contiene una parte iniziale del detto tratto di restringimento conico, un settore intermedio che contiene la restante parte del detto tratto di restringimento conico, almeno parte del detto allargamento conico e il canale di alimentazione del materiale polverulento, e un settore terminale che contiene la restante parte della detta cavità interna . In a further embodiment, the device object of the present invention consists of three sectors which can be coupled together in a sealed manner by means of coupling means, of which an initial sector which contains an initial part of said conical narrowing section, an intermediate sector which contains the the remaining part of the said conical narrowing section, at least part of the said conical enlargement and the feeding channel of the powdery material, and a terminal sector which contains the remaining part of the said internal cavity.

Il settore terminale può contenere anche l'ulteriore tratto cilindrico a diametro maggiore e/o parte del tratto di allargamento cilindrico. The terminal sector can also contain the further cylindrical section with a larger diameter and / or part of the cylindrical enlargement section.

La suddivisione del dispositivo in tre settori permette di utilizzare il dispositivo per differenti portate sostituendo solo il settore intermedio in modo tale da avere una restrizione di dimensioni commisurate alla portata, producente la stessa intensità di cavitazione. The division of the device into three sectors allows the device to be used for different flow rates by replacing only the intermediate sector in such a way as to have a restriction of dimensions commensurate with the flow rate, producing the same cavitation intensity.

Preferibilmente l'applicazione del presente dispositivo riguarda il campo industriale alimentare e il detto fluido è costituito da acqua mentre il detto materiale polverulento è costituito da polveri alimentari, in particolare addensanti e stabilizzanti dal punto di vista reologico. Preferably, the application of the present device relates to the food industrial field and the said fluid is constituted by water while the said powdery material is constituted by food powders, in particular thickeners and stabilizers from the rheological point of view.

Il sistema prevede la dissoluzione di diverse tipologie di polveri alimentari ciascuna delle quali può essere disciolta a diverse concentrazioni. The system provides for the dissolution of different types of food powders each of which can be dissolved at different concentrations.

Le concentrazioni scioglibili sono dell'ordine tra l'1 e il 5% della soluzione finale. The dissolvable concentrations are of the order between 1 and 5% of the final solution.

Oggetto della presente invenzione è inoltre un impianto per la dissoluzione di materiale polverulento in un fluido comprendente un primo serbatoio per il detto fluido, un secondo serbatoio per il detto fluido in cui è disciolto il detto materiale polverulento, un condotto di collegamento del detto primo serbatoio al detto secondo serbatoio, un sistema di alimentazione del detto fluido nel detto condotto, e un canale di alimentazione del detto materiale polverulento. The object of the present invention is also a plant for the dissolution of powdery material in a fluid comprising a first tank for the said fluid, a second tank for the said fluid in which the said powdery material is dissolved, a connection duct for the said first tank to said second tank, a system for feeding said fluid into said duct, and a feeding channel for said powdery material.

Il detto impianto comprende il dispositivo sopra citato sfruttante l'effetto Venturi collegato al detto condotto e al detto canale di alimentazione del materiale polverulento per l'iniezione e la successiva dispersione e dissoluzione in un unico passaggio del detto materiale polverulento nel detto fluido mediante un fenomeno di cavitazione idrodinamica controllata. The said plant comprises the aforementioned device exploiting the Venturi effect connected to the said duct and to the said feeding channel of the powdery material for the injection and subsequent dispersion and dissolution of the said powdery material in the said fluid in a single passage by means of a phenomenon of controlled hydrodynamic cavitation.

In questo modo, mediante l'effetto Venturi, il materiale polverulento è aspirato nel dispositivo ed entra a contatto con il fluido, e viene quindi disperso e disciolto in un unico passaggio dal primo serbatoio al secondo serbatoio senza necessità di ricircoli . In this way, through the Venturi effect, the powdery material is sucked into the device and comes into contact with the fluid, and is then dispersed and dissolved in a single passage from the first tank to the second tank without the need for recirculation.

L'impianto oggetto della presente invenzione è pertanto di tipo ”one shoot" in linea. The plant object of the present invention is therefore of the "one shoot" type in line.

Secondo un esempio esecutivo sono previsti mezzi elettronici per la misurazione e il controllo della portata di fluido in ingresso al sistema; sono anche previste una o più valvole, preferibilmente a sfera o similari, che vengono chiuse in automatico dai detti mezzi elettronici successivamente alla disattivazione del sistema di alimentazione del fluido, per evitare il contatto per riflusso del detto fluido con il detto materiale polverulento nel detto canale di alimentazione. According to an embodiment, electronic means are provided for measuring and controlling the flow rate of fluid entering the system; one or more valves, preferably ball or similar, are also provided, which are automatically closed by said electronic means after the fluid supply system has been deactivated, to avoid contact by reflux of said fluid with said powdery material in said channel power supply.

Le polveri alimentari in particolare, infatti, devono essere mantenute separate dal fluido in modo efficace, per evitare la creazione di patine o grumi che andrebbero ad intasare i condotti e comprometterebbero il buon funzionamento dell'impianto . The food powders in particular, in fact, must be kept separated from the fluid effectively, to avoid the creation of patinas or lumps that would clog the ducts and compromise the proper functioning of the system.

Secondo un ulteriore esempio esecutivo il detto canale di alimentazione del materiale polverulento è provvisto di mezzi di controllo volumetrico dell 'alimentazione. According to a further embodiment, the said feeding channel of the powdery material is provided with volumetric control means of the feeding.

Ciò consente di disperdere e disciogliere nel fluido un quantitativo esatto di materiale polverulento. This allows an exact quantity of powdery material to be dispersed and dissolved in the fluid.

Vantaggiosamente i detti mezzi di controllo volumetrico dell'alimentazione di materiale polverulento sono comandati dai detti mezzi elettronici in modo tale da fornire un quantitativo di materiale polverulento commisurato alla portata di fluido in alimentazione. Advantageously, said volumetric control means for the feeding of powdery material are controlled by said electronic means in such a way as to supply a quantity of powdery material commensurate with the flow rate of the feeding fluid.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi illustrati nei disegni allegati in cui: These and other characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the following description of some executive examples illustrated in the attached drawings in which:

la fig. 1 illustra un esempio esecutivo del dispositivo oggetto della presente invenzione; fig. 1 illustrates an executive example of the device object of the present invention;

la fig. 2 illustra una variante esecutiva del dispositivo; fig. 2 shows an executive variant of the device;

la fig. 3 illustra uno schema dell'impianto oggetto della presente invenzione. fig. 3 illustrates a diagram of the plant object of the present invention.

In figura 1 è illustrato il dispositivo 1 di dispersione e dissoluzione di materiale polverulento in un fluido mediante cavitazione idrodinamica controllata. Figure 1 illustrates the device 1 for dispersing and dissolving powdery material in a fluid by means of controlled hydrodynamic cavitation.

Il dispositivo 1 comprende una sezione cilindrica di ingresso 11 per il fluido, un canale di alimentazione 12 per il materiale polverulento, e una sezione cilindrica di uscita 13 per il fluido in cui è disciolto il materiale polverulento. The device 1 comprises a cylindrical inlet section 11 for the fluid, a feeding channel 12 for the powdery material, and a cylindrical outlet section 13 for the fluid in which the powdery material is dissolved.

Il dispositivo 1 inoltre è provvisto di una cavità interna 10 che collega la sezione cilindrica di ingresso 11 del fluido alla sezione cilindrica di uscita 13 e che comprende, a partire dalla detta sezione cilindrica di ingresso del fluido e in direzione di avanzamento del fluido, un tratto di restringimento conico 100, un tratto di allargamento conico 101, un tratto cilindrico a diametro costante 102, e un allargamento a gradino di raccordo ad un ulteriore tratto cilindrico 103 a diametro costante collegato alla sezione cilindrica di uscita 13. The device 1 is also provided with an internal cavity 10 which connects the cylindrical inlet section 11 of the fluid to the cylindrical outlet section 13 and which comprises, starting from said cylindrical fluid inlet section and in the direction of advance of the fluid, a conical narrowing section 100, a conical enlargement section 101, a cylindrical section with constant diameter 102, and a step enlargement connecting to a further cylindrical section 103 with constant diameter connected to the cylindrical outlet section 13.

Il canale di alimentazione 12 per il materiale polverulento è collegato alla cavità interna 10 immediatamente a valle dell'estremità di diametro minore del tratto di restringimento conico 100 di raccordo all'estremità di diametro minore del tratto di allargamento conico 101. The feeding channel 12 for the powdery material is connected to the internal cavity 10 immediately downstream of the smaller diameter end of the conical narrowing portion 100 connecting to the smaller diameter end of the conical widening portion 101.

Il tratto di restringimento conico 100 e il tratto di allargamento conico 101 si raccordano in una zona in cui il diametro della cavità interna 10 è minimo, formando pertanto una restrizione 105. The conical narrowing portion 100 and the conical widening portion 101 join in an area in which the diameter of the internal cavity 10 is minimal, thus forming a restriction 105.

Il canale di alimentazione 12 per il materiale polverulento sfocia immediatamente a valle di tale restrizione 105, o in alternativa in posizione lievemente distanziata in direzione del flusso dalla restrizione 105. The feeding channel 12 for the powdery material flows immediately downstream of this restriction 105, or alternatively in a slightly spaced position in the direction of the flow from the restriction 105.

La bocca di erogazione forma un gradino 104 con la rispettiva parte di parete del tratto di allargamento conico 101 sul lato rivolto verso la restrizione 105. The dispensing mouth forms a step 104 with the respective wall part of the conical enlargement portion 101 on the side facing the restriction 105.

Il flusso fluido attraversa la sezione cilindrica d'ingresso 10 e il tratto di restringimento conico 100 giungendo in prossimità della restrizione 105 dove, per effetto Venturi dovuto alla progressiva diminuzione della sezione di passaggio, si ha un elevato aumento della velocità e decremento di pressione. The fluid flow passes through the inlet cylindrical section 10 and the conical narrowing section 100 reaching the restriction 105 where, due to the Venturi effect due to the progressive decrease of the passage section, there is a high increase in speed and decrease in pressure.

La velocità massima raggiunta si ha all'uscita dalla restrizione 105, e tale velocità in base al teorema di Bernoulli porta ad una elevata caduta di pressione rispetto ai valori riscontrati in ingresso, fino a valori inferiori la pressione di saturazione del fluido. The maximum speed reached occurs at the exit from the restriction 105, and this speed, according to Bernoulli's theorem, leads to a high pressure drop compared to the values found at the inlet, up to values below the saturation pressure of the fluid.

Dopo la restrizione 105 la pressione tende rapidamente a risalire, creando l'implosione delle bolle precedentemente formatesi provocando il fenomeno della cavitazione. After the restriction 105 the pressure tends to rise rapidly, creating the implosion of the bubbles previously formed, causing the phenomenon of cavitation.

Nella zona in cui si ha la massima depressione viene collegato il canale di alimentazione 12 del materiale polverulento e l'aspirazione delle polveri avviene in modo proporzionale alla depressione createsi nel dispositivo 1. In the area where there is the maximum depression, the feeding channel 12 of the powdery material is connected and the suction of the powders occurs in proportion to the depression created in the device 1.

Il materiale polverulento, una volta aspirato, prosegue con il fluido e, per effetto del fenomeno di cavitazione controllata e delle turbolenze ad esse connesse, si dissolve completamente. The powdery material, once aspirated, continues with the fluid and, due to the effect of the controlled cavitation phenomenon and the associated turbulence, it dissolves completely.

La depressione che si crea nella zona seguente la restrizione 105 raggiunge un valore tale da innescare la cavitazione voluta e tale da garantire un flusso uniforme e costante di inserimento delle polveri dal canale di alimentazione 12. The depression that is created in the area following the restriction 105 reaches a value such as to trigger the desired cavitation and such as to ensure a uniform and constant flow of insertion of the powders from the feed channel 12.

La pressione misurata a monte della restrizione 105 è superiore alla pressione immediatamente a valle della restrizione 105 all'incirca di un fattore 100. The pressure measured upstream of restriction 105 is greater than the pressure immediately downstream of restriction 105 by approximately a factor of 100.

Il materiale polverulento e il fluido in cavitazione proseguono assieme miscelandosi nell'ulteriore tratto cilindrico 103 a diametro maggiore, che opera da camera di miscelazione, all'uscita del quale avranno raggiunto la completa dissoluzione. The powdery material and the cavitating fluid continue together, mixing in the further cylindrical section 103 with a larger diameter, which acts as a mixing chamber, at the outlet of which they will have reached complete dissolution.

La figura 2 illustra una forma esecutiva preferita, secondo la quale il dispositivo 1 è costituito da tre settori 14, 15 e 16 accoppiabili tra loro a tenuta mediante mezzi di accoppiamento. Figure 2 illustrates a preferred embodiment, according to which the device 1 consists of three sectors 14, 15 and 16 which can be coupled together in a sealed manner by means of coupling means.

Tali mezzi di accoppiamento possono essere di tipo qualsivoglia, e comprendere ad esempio ghiere di serraggio e guarnizioni. Said coupling means can be of any type, and comprise for example clamping rings and gaskets.

Secondo la forma esecutiva non limitativa illustrata in figura, sono previsti un settore iniziale 14 che contiene una parte iniziale del tratto di restringimento conico 100, un settore intermedio 15 che contiene la restante parte del tratto di restringimento conico 100, l'allargamento conico 101 e il canale di alimentazione 12 del materiale polverulento, e un settore terminale 16 che contiene la restante parte della cavità interna 10, in particolare il tratto cilindrico a diametro costante 102 e l'ulteriore tratto cilindrico a diametro costante 103. According to the non-limiting embodiment illustrated in the figure, an initial sector 14 is provided which contains an initial part of the conical narrowing section 100, an intermediate sector 15 which contains the remaining part of the conical narrowing section 100, the conical enlargement 101 and the feeding channel 12 of the powdery material, and a terminal sector 16 which contains the remaining part of the internal cavity 10, in particular the cylindrical section with constant diameter 102 and the further cylindrical section with constant diameter 103.

È possibile prevedere una separazione dei tre settori in punti differenti, ad esempio in modo tale per cui il settore intermedio 15 contenga anche parte del tratto cilindrico 102 o in alternativa contenga solo parte del tratto di allargamento conico 101. It is possible to provide for a separation of the three sectors at different points, for example in such a way that the intermediate sector 15 also contains part of the cylindrical section 102 or alternatively contains only part of the conical enlargement section 101.

È possibile utilizzare il dispositivo per differenti portate, sostituendo solo il settore intermedio in modo tale da avere una restrizione 105 di dimensioni commisurate alla portata. It is possible to use the device for different flow rates, replacing only the intermediate sector in such a way as to have a restriction 105 of dimensions commensurate with the flow rate.

Vantaggiosamente la lunghezza dei settori 14, 15 e 16 non varia al variare della portata, in modo da poter effettuare una sostituzione unicamente del settore intermedio 15 a impianto montato senza dover operare alcuna modifica sull'impianto. Advantageously, the length of the sectors 14, 15 and 16 does not vary as the flow rate varies, so that only the intermediate sector 15 can be replaced when the system is mounted without having to make any changes to the system.

Nel caso di portata minore, il settore intermedio è configurato in modo da avere una restrizione 105 di diametro minore, ad esempio con un allungamento del tratto di restringimento conico 100 e con un tratto di allargamento conico 101 che si allarga più ripidamente rispetto a quanto illustrato in figura 2. In the case of a smaller flow rate, the intermediate sector is configured in such a way as to have a restriction 105 of smaller diameter, for example with an elongation of the conical narrowing section 100 and with a conical enlargement section 101 which widens more steeply than illustrated in figure 2.

La figura 3 illustra lo schema di un impianto per la dissoluzione di materiale polverulento in un fluido mediante l'utilizzo del dispositivo 1. Figure 3 illustrates the scheme of a plant for the dissolution of powdery material in a fluid using the device 1.

Tale impianto comprende un primo serbatoio 2 per il fluido, un secondo serbatoio 3 per il fluido in cui è disciolto il materiale polverulento, un condotto 4, che comprende un primo condotto 41 di collegamento del primo serbatoio 2 al dispositivo 1, e un secondo condotto 42 di collegamento del dispositivo 1 al secondo serbatoio 3, un sistema di alimentazione del fluido nel primo condotto 41 a media-alta pressione, preferibilmente una pompa 5, e un canale di alimentazione 12 del materiale polverulento da un apposito serbatoio 6. This system comprises a first reservoir 2 for the fluid, a second reservoir 3 for the fluid in which the powdery material is dissolved, a conduit 4, which comprises a first conduit 41 connecting the first reservoir 2 to the device 1, and a second conduit 42 for connecting the device 1 to the second tank 3, a medium-high pressure fluid supply system in the first duct 41, preferably a pump 5, and a feed channel 12 for the powdery material from a suitable tank 6.

Tale serbatoio 6 per il materiale polverulento può essere vantaggiosamente una tramoggia sovrastante il dispositivo 1. Said tank 6 for the powdery material can advantageously be a hopper above the device 1.

La pompa di alimentazione 5 può essere di tipo qualsivoglia, preferibilmente una pompa centrifuga. The feed pump 5 can be of any type, preferably a centrifugal pump.

Tra il primo serbatoio 2 e la pompa di alimentazione 5 è prevista una valvola 7, preferibilmente una valvola a sfera o similare. A valve 7, preferably a ball valve or the like, is provided between the first tank 2 and the feed pump 5.

Al condotto 4 e al canale di alimentazione 12 del materiale polverulento è collegato il dispositivo 1 a effetto Venturi per l'iniezione e la successiva dispersione e dissoluzione in un unico passaggio del materiale polverulento nel fluido mediante il fenomeno di cavitazione idrodinamica controllata e la successiva raccolta della soluzione finale omogenea viene raccolta nel secondo serbatoio 3, da cui può essere prelevata. The Venturi effect device 1 is connected to the duct 4 and to the feeding channel 12 of the powdery material for the injection and subsequent dispersion and dissolution of the powdery material in a single passage through the phenomenon of controlled hydrodynamic cavitation and subsequent collection. some homogeneous final solution is collected in the second tank 3, from which it can be withdrawn.

Sono previsti mezzi elettronici per la misurazione della portata di fluido alimentata dalla pompa di alimentazione 5 e per la disattivazione della pompa 5 al raggiungimento della quantità di prodotto desiderata. Electronic means are provided for measuring the flow rate of fluid fed by the feed pump 5 and for deactivating the pump 5 when the desired quantity of product is reached.

Tale misurazione della portata di fluido è effettuata mediante un flussimetro 8, preferibilmente posto tra la pompa di alimentazione 5 e il dispositivo 1 a effetto Venturi. This measurement of the fluid flow rate is carried out by means of a flow meter 8, preferably placed between the feed pump 5 and the Venturi effect device 1.

Sono inoltre previste una o più valvole a sfera o similare che vengono chiuse in automatico dai mezzi elettronici successivamente alla disattivazione della pompa di alimentazione 5, per evitare il contatto per riflusso del fluido con il materiale polverulento nel canale di alimentazione 12. One or more ball valves or the like are also provided which are automatically closed by the electronic means after deactivation of the feed pump 5, to avoid contact by backflow of the fluid with the powdery material in the feed channel 12.

Una prima valvola 9, preferibilmente una valvola a sfera, è posta a monte del secondo serbatoio 3 e ha la funzione di evitare riflussi nel momento dello spegnimento della pompa 5 e di conseguenza dell'arresto di flusso. A first valve 9, preferably a ball valve, is placed upstream of the second tank 3 and has the function of preventing backflow when the pump 5 is switched off and consequently the flow is stopped.

Un'ulteriore valvola, preferibilmente una valvola a sfera 120, è posta nel canale di alimentazione 12 del materiale polverulento. A further valve, preferably a ball valve 120, is placed in the feed channel 12 of the powdery material.

Nel canale di alimentazione 12 è prevista anche una valvola ad azionamento pneumatico 121, da aprirsi solamente durante la fase di lavaggio o cambio produzione dell'impianto per eliminare possibili residui o sedimenti di materiale polverulento nel canale di alimentazione 12. A pneumatically operated valve 121 is also provided in the supply channel 12, to be opened only during the washing or production change phase of the plant to eliminate possible residues or sediments of powdery material in the supply channel 12.

Tale canale di alimentazione 12 del materiale polverulento può essere provvisto di mezzi di controllo volumetrico dell'alimentazione. This feeding channel 12 for the powdery material can be provided with volumetric control means for the feeding.

Preferibilmente tali mezzi comprendono un dosatore volumetrico. Preferably, these means comprise a volumetric doser.

Vantaggiosamente i mezzi di controllo volumetrico dell'alimentazione di materiale polverulento sono comandati dai mezzi elettronici in modo tale da fornire un quantitativo di materiale polverulento commisurato alla portata di fluido generata dalla pompa. Advantageously, the volumetric control means for the feeding of powdery material are controlled by the electronic means in such a way as to supply a quantity of powdery material commensurate with the flow rate of fluid generated by the pump.

Il sistema completo, come riportato in figura 3, è dotato anche di un gruppo di pressostati, di cui un primo pressostato 40 è posizionato a monte del dispositivo 1 a effetto Venturi, , un secondo pressostato 40' è posizionato a valle del dispositivo 1 a effetto Venturi e un terzo pressostato 40'' è posizionato alla fine del secondo condotto 42 prima del secondo serbatoio 3. The complete system, as shown in figure 3, is also equipped with a group of pressure switches, of which a first pressure switch 40 is positioned upstream of the Venturi-effect device 1, a second pressure switch 40 'is positioned downstream of the device 1 a Venturi effect and a third 40 '' pressure switch is positioned at the end of the second duct 42 before the second tank 3.

Al fine di procedere con la corretta dissoluzione della polvere alimentare prescritta, è necessario che molti dei componenti di impianto siano comandati dai detti mezzi elettronici di comando, preferibilmente un'unità PLC per gestire in modo automatico il processo. In order to proceed with the correct dissolution of the prescribed food powder, many of the plant components must be controlled by said electronic control means, preferably a PLC unit to manage the process automatically.

Una volta caricato il materiale polverulento nella tramoggia 6 e caricata l'acqua nel primo serbatoio 2 viene avviato il processo. Once the powdery material has been loaded into the hopper 6 and the water has been loaded into the first tank 2, the process is started.

L'unità PLC comanda l'apertura della valvola 7 a valle del primo serbatoio 2 per fare affluire l'acqua in prossimità della pompa 5 per garantirne l'innesco. The PLC unit commands the opening of the valve 7 downstream of the first tank 2 to make the water flow near the pump 5 to ensure its priming.

Successivamente viene azionata la pompa centrifuga 5 e l'acqua inizia a fluire nel primo condotto 41. Subsequently, the centrifugal pump 5 is activated and the water begins to flow into the first duct 41.

In contemporanea il flussometro 8 posto dopo la pompa comincia a misurare e contare i litri transitati . At the same time, the flow meter 8 placed after the pump begins to measure and count the liters passed through.

Dopo un tempo di transitorio necessario per portare la pompa 5 e la portata a regime, l'unità PLC comanda l'apertura della valvola a sfera 120 posta nel canale di alimentazione 12 del materiale polverulento e l'apertura della valvola ad azionamento pneumatico 121 per una pulizia del canale di alimentazione 12 del materiale polverulento. After a transient time necessary to bring the pump 5 and the flow rate up to speed, the PLC unit commands the opening of the ball valve 120 located in the feeding channel 12 of the powdery material and the opening of the pneumatically operated valve 121 for cleaning of the feeding channel 12 of the powdery material.

Successivamente viene chiusa tale valvola ed è azionato il dosatore volumetrico in funzione della quantità di materiale polverulento da inserire. This valve is then closed and the volumetric doser is activated according to the quantity of powdery material to be inserted.

In questa situazione l'impianto è a regime e il materiale polverulento fluisce in continuo nell'impianto e viene disciolto nell'acqua. In this situation, the system is fully operational and the powdery material flows continuously into the system and is dissolved in the water.

Per la rimozione dei residui di polvere disciolta nel dispositivo di dissoluzione e nel secondo condotto 42 successivo è previsto l'invio d'acqua in coda al processo di dissoluzione. To remove the residues of powder dissolved in the dissolution device and in the second subsequent duct 42, water is sent at the end of the dissolution process.

La quantità di materiale polverulento da inserire è quindi aspirata in un tempo inferiore rispetto alla durata del ciclo, in modo tale da non alterare la concentrazione finale di polvere in acqua . The quantity of powdery material to be inserted is therefore aspirated in a shorter time than the cycle duration, so as not to alter the final concentration of powder in water.

Secondo tale impostazione, il materiale polverulento verrà esaurito prima del passaggio di tutta la quantità di acqua prevista. According to this setting, the powdery material will be exhausted before the passage of all the expected amount of water.

Terminato il carico l'unità PLC può comandare lo spegnimento del dosatore volumetrico e in automatico la chiusura della valvola a sfera 120 prevista nel canale di alimentazione 12. Once the loading has been completed, the PLC unit can control the shutdown of the volumetric doser and automatically close the ball valve 120 provided in the supply channel 12.

Una volta che il flussometro ha verificato che tutti i litri preimpostati sono passati, invia un segnale all'unità PLC, che comanda lo spegnimento della pompa 5 e, con un predefinito ritardo, la chiusura della valvola a sfera 9, per evitare reflussi di prodotto finito. Once the flow meter has verified that all the preset liters have passed, it sends a signal to the PLC unit, which commands the shutdown of pump 5 and, with a predefined delay, the closure of the ball valve 9, to avoid product reflux. finished.

Il secondo serbatoio 3 può quindi essere svuotato . The second tank 3 can then be emptied.

Nel caso il processo non proceda correttamente, è possibile prevedere anche un bottone di STOP che 1'operatore dovrà premere in caso di malfunzionamenti, ritardi e/o non discesa del materiale polverulento causa presenza di blocchi o ponti. If the process does not proceed correctly, it is also possible to provide a STOP button that the operator must press in the event of malfunctions, delays and / or non-descent of the powdery material due to the presence of blocks or bridges.

Quando il processo è concluso, è possibile riaccendere la pompa 5 e flussare eventualmente sanificanti previsti per il lavaggio. When the process is completed, it is possible to switch on the pump 5 again and, if necessary, flush the sanitizers provided for the washing.

In questa condizione la valvola a sfera 120 nel canale di alimentazione 12 resta chiusa e il dosatore volumetrico rimane inattivo. In this condition the ball valve 120 in the supply channel 12 remains closed and the volumetric metering unit remains inactive.

Claims

CLAIMS 1. Dispersion and dissolution device (1) of powdery material in a fluid by controlled hydrodynamic cavitation, comprising a connectable cylindrical inlet section (11) for said fluid, a feed channel (12) for said powdery material, and a connectable cylindrical outlet section (13) for the fluid in which said powdery material is dissolved, characterized in that is provided with an internal cavity (10) which connects said cylindrical inlet section (11) of the fluid to said cylindrical outlet section (13) and which comprises, starting from said cylindrical inlet section (11) of the fluid and in direction of advancement of the fluid, a conical narrowing section (100), a conical enlargement section (101) and a cylindrical section (102) with constant diameter, the said feeding channel (12) for the powdery material being connected to the said internal cavity (10) immediately downstream, or in a slightly spaced position in the direction of the flow, with respect to the smaller diameter end of the conical narrowing section (100) connecting to the smaller diameter end of the conical enlargement section (101) .

Device (1) according to claim 1, in which downstream of said cylindrical section (102) with constant diameter there is provided a step enlargement for connecting to a further cylindrical section (103) with constant diameter connected to said cylindrical section of outlet (13).

3. Device (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that it consists of three sectors (14, 15, 16) which can be coupled together tightly by means of coupling means, of which an initial sector (14) which contains an initial part of said conical narrowing section (100), an intermediate sector (15) which contains the remaining part of said conical narrowing section (100), at least part of said conical enlargement (101) and the supply channel (12 ) of the powdery material, and a terminal sector (16) which contains the remaining part of said internal cavity (10).

Device (1) according to one or more of the preceding claims, in which the said powdery material is constituted by food powders and the said fluid is constituted by water.

5. Plant for the dissolution of powdery material in a fluid comprising a first tank (2) for said fluid, a second tank (3) for said fluid in which said powdery material is dissolved, a duct (4) for connecting said fluid first tank (2) to said second tank (3), a feeding system (5) of said fluid in said duct (4), and a feeding channel (12) of said powdery material, characterized by the fact that comprises a device (1) with a Venturi effect connected to said duct (4) and to said feeding channel (12) of the powdery material for injection and subsequent dispersion and dissolution in a single passage of said powdery material in said fluid by means of a phenomenon of controlled hydrodynamic cavitation.

6. Plant according to claim 5, wherein electronic means are provided for measuring the flow rate of fluid supplied (8) by said feeding system (5) and for deactivating said feeding system (5) when the desired flow rate is reached , one or more valves (9) being provided which are automatically closed by said electronic means after the deactivation of said supply system (5), to avoid contact by reflux of said fluid with said powdery material in said supply channel (12).

7. Plant according to claim 5 or 6, wherein said feeding channel (12) of the powdery material is provided with volumetric feeding control means.

8. Plant according to one or more of claims 5 to 7, wherein said device (1) with Venturi effect has the characteristics according to one or more of claims 1 to 4.