ITPR980047A1 - Rotore in evaporatore a strato sottile - Google Patents

Description

D E S C R I Z I ONE

annessa a domanda di breveto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: ROTORE IN EVAPORATORE A STRATO SOTTILE.

Forma oggeto del presente trovato un rotore in evaporatore a strato sottile. Gli evaporatori a strato sottile sono apparecchiature che effettuano scambi termici aventi generalmente lo scopo di aumentare la concentrazione di una soluzione e/o di produrre l’evaporazione da un liquido di processo di un componente in esso presente. Tali evaporatori sono denominati anche Luwa dal nome della dita che ne costruì i primi prototipi. Detti evaporatori sono costituiti generalmente da un singolo tubo di grande diametro alloggiante al proprio interno in posizione coassiale un agitatore veloce avente il compito di distribuire sulla superficie interna del tubo il liquido da processare mantenendolo agitato in forma di strato sotile. L’agitatore ha il duplice scopo di uniformare lo spessore del film di liquido e di rimescolare la soluzione liquida che lo costituisce.

Il tubo è incamiciato o rivestito da un serpentino in modo tale che il passaggio di un fluido nell’intercapedine esterna o nel serpentino realizzi uno scambio di calore indiretto tra il liquido di processo ed il fluido di servizio, sia in forma di calore latente che in forma di calore sensibile.

Il tubo può essere ad asse verticale od orizzontale, e nel caso in cui l’apparecchiatura funzioni effettivamente come un evaporatore, ossia con scambio di calore latente, il flusso dei vapori può essere indifferentemente in equicorrente o in controcorrente con il liquido di processo.

Un elemento indispensabile per il funzionamento dell’apparecchiatura è il rotore o agitatore, senza il quale il liquido di processo non potrebbe essere mantenuto in turbolenza sulla parete di scambio termico.

Sono state studiate diverse realizzazioni possibili per il rotore, ciascuna delle quali con una serie di vantaggi e svantaggi che la rendono adatta quindi a specifiche condizioni di applicazione e pertanto i rotori sino ad oggi possono essere suddivisi in tre tipologie principali:

- non raschiante, adatto per basse viscosità;

- non raschiante, adatto per alte viscosità;

- raschiante, adatto per prodotti incrostanti e per alti rapporti di concentrazione.

Il rotore raschiante è normalmente realizzato con pale mobili, incernierate o a scorrimento radiale, tipicamente ad apertura per effetto centrifugo nelle macchine ad asse verticale, e con molle di apertura nelle macchine ad asse orizzontale. Le pale sono ancorate in modo mobile a due anelli concentrici sovrapposti e rotanti e per effetto della rotazione degli anelli le pale tendono ad aprirsi verso l’esterno, ossia verso la parete interna dell’evaporatore, per interagire con il liquido di processo. Tale configurazione è ripetuta per varie volte su tutta la lunghezza della parete di scambio termico, avendosi una pluralità di anelli concentrici e sovrapposti.

Il rotore raschiante è indispensabile per il trattamento di prodotti contenenti solidi sospesi o comunque incrostanti per la superficie di scambio, ma ha lo svantaggio di non consentire di trattare prodotti viscosi poiché questi ultimi possono respingere la pala raschiante provocando un aumento dello spessore dello strato del prodotto che, oltre ad impedire il corretto scambio tennico, può anche provocare elevato assorbimento meccanico e blocco del rotore.

Un aumento della potenza installata come sui rotori non raschiami per alte viscosità non è in grado di ovviare all’ inconveniente, a meno di elevare l’effetto centrifugo della pala aumentando il regime di rotazione a livelli che diventano però inaccettabili per un’usuale realizzazione meccanica di questo tipo di macchine.

Con il rotore a pale raschiami è di solito possibile spingere la concentrazione fino all’essiccamento con prodotti di tipo cristallino e questi prodotti sono spesso presenti, in molte industrie di processo, come reflui da smaltire spesso miscelati con fasi organiche che possono provocare un innalzamento della viscosità nella fase finale dell’essiccamento. Pertanto si comprende quanto possa essere interessante ed atteso un rotore che consenta di trattare prodotti sporcanti e viscosi. Tale rotore potrebbe infatti essere utilizzato anche per la concentrazione al limite di reflui con solvente consentendo il recupero dello stesso e la riduzione dei costi di smaltimento delle peci.

Scopo del presente trovato è quello di eliminare i suddetti inconvenienti e di rendere disponibile un rotore a pale raschiami che sia adatto anche a prodotti viscosi ed un rotore di tipo misto con zone a diverso tipo di azione all’ interno della stessa apparecchiatura.

Ulteriore scopo è quello di consentire l’applicazione del presente trovato anche ai rotori già esistenti, trasformandoli secondo le esigenze e le caratteristiche richieste dallo specifico processo.

Detti scopi sono pienamente raggiunti dal rotore, oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate.

In particolare, agli anelli del rotore che costituiscono mezzi di supporto per le pale, sono ancorate in modo rimovibile pale raschiami fisse, oppure anche pale raschiami mobili.

Le pale raschiami fisse sono conformate preferibilmente come segmenti provvisti di una pluralità di denti e aventi le proprie estremità ancorate a due anelli sovrapposti rotanti. Tali denti hanno sezione preferibilmente a forma di trapezio rettangolo il cui lato obliquo corrisponde ad un piano inclinato del dente.

Questa ed altre caratteristiche risulteranno meglio evidenziate dalla descrizione seguente di una preferita forma di realizzazione illustrata, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, nelle unite tavole di disegno, in cui:

- la figura 1 illustra un raschiatore fisso in una vista prospettica;

- la figura 2 illustra in una vista prospettica parte di un rotore con pale mobili e pale fisse intervallate tra loro;

- le figure 3 e 4 illustrano in viste prospettiche un particolare delTinstallazione dei raschiatoli fissi su due diversi tipi di rotore;

- la figura 5 illustra parzialmente un rotore di un evaporatore.

Con riferimento alle figure, con 1 è stato indicato complessivamente un originale raschiatore o pala raschiante fissa, di tipo rigido, preferibilmente realizzato in acciaio inox.

Tale raschiatore è provvisto di una pluralità di denti 2 che, nella forma illustrata in figura 1 , hanno una sezione a forma di trapezio rettangolo in cui il lato obliquo corrisponde ad un piano inclinato 3 del dente.

Ciascuna delle estremità del raschiatore è conformata quale piastrina 4 provvista di un foro passante 5 filettato nel quale si inseriscono mezzi di ancoraggio del raschiatore ad anelli 6 di un rotore, solo parzialmente illustrato nelle figure in quanto di tipo sostanzialmente noto.

Tali i mezzi di ancoraggio comprendono preferibilmente viti 7 che si inseriscono in corrispondenti fori 8 degli anelli avvitandosi nei fori passanti filettati 5 del raschiatore, secondo quanto illustrato in figura 3. Anche i fori 8 sono normalmente filettati ed in questo caso hanno una filettatura di diametro superiore a quella dei fori passanti 5. Nel caso invece in cui le viti si inseriscano nei fori passanti 5 avvitandosi nei fori 8 filettati (come illustrato in figura 4), ovviamente i fori passanti 5 hanno diametro maggiore dei fori filettati 8.

E’ possibile prevedere anche l’utilizzo, come mezzi di ancoraggio, dei mezzi di tipo noto già associati agli anelli 6 e destinati all’ ancoraggio di pale mobili 9.

II raschiatore 1 è conformato in modo tale da arrivare ad una distanza prestabilita dalla parete interna dell’evaporatore (parete di scambio termico) ed ha i denti 2 disposti “aperti” in modo tale da facilitare la movimentazione del viscoso accumulato di fronte al raschiatore stesso.

Il raschiatore è inoltre inclinato (come illustrato in figura 4) verso il lato di scarico del prodotto (liquido di processo) concentrato trattato dall’evaporatore per fornire una componente in tale direzione alla velocità del prodotto. Il valore di tale inclinazione influisce sul tempo di permanenza del prodotto all’interno dell’evaporatore e può quindi essere scelto in fase di progettazione per definire il tipo di trattamento a cui sottoporre il prodotto. Il controllo del tempo di permanenza può essere eseguito anche applicando una pluralità di raschiatoli non inclinati su ciascuna fila di raschiatoli inclinati (cioè alternando i raschiatoli inclinati con quelli non inclinati) o variando il numero di raschiatoli inclinati applicati per ciascuna fila.

Per garantire la completa raschiatura di tutta la superficie interna dell’evaporatore, la dentatura di ciascuna pala successiva deve essere sfalsata rispetto a quella della pala precedente, in modo che ad un dente di questa venga a seguire uno spazio vuoto mentre lo spazio vuoto sia seguito da un dente.

Una particolare attenzione è riservata al tipo di superficie presentato dal raschiatore al prodotto, che deve essere inclinato con effetto spalmante sul viscoso.

Il presente trovato consente anche di trasformare un rotore a pale mobili in un rotore per alta viscosità eliminando tutte le pale mobili, e consente inoltre di realizzare il trattamento di prodotto a viscosità bassa e media per semplice applicazione di raschiatoli senza inclinazione della lama. Sulla lunghezza della parete di scambio è possibile individuare una o più zone a trattamento differenziato, realizzate con impiego di pale di tipo diverso, ossia ad esempio pale fisse in una zona e pale mobili in un’altra zona.

Inoltre, in fase di progettazione, è possibile progettare un rotore misto con pale di trattamento del viscoso solidali (saldate) agli anelli o, più in generale, alla struttura del rotore, e attacchi per le pale mobili incernierate.

Si ottiene quindi un rotore che può avere struttura mista rigida (cioè fissa) e mobile con vantaggio nel processo di fluidi difficili.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. . Rotore in evaporatore a strato sottile, del tipo comprendente mezzi rotanti per il supporto di una pluralità di pale, caratterizzato dal fatto che a detti mezzi rotanti di supporto sono ancorate in modo rimovibile pale raschianti fisse (1)
2. 2. Rotore secondo la rivendicazione 1, in cui ai mezzi rotanti di supporto sono ancorate anche pale raschianti mobili (9).
3. 3. Rotore secondo la rivendicazione 1, in cui le pali raschianti fisse (1) sono conformate come segmenti aventi le proprie estremità ancorate a due anelli (6) sovrapposti rotanti costituenti i suddetti mezzi rotanti di supporto, detti segmenti essendo provvisti di una pluralità di denti (2).
4. 4. Rotore secondo la rivendicazione 3, in cui detti denti (2) hanno sezione a forma di trapezio rettangolo il cui lato obliquo corrisponde ad un piano inclinato (3) del dente (2).
5. 5. Rotore secondo la rivendicazione 3, in cui detti denti (2) hanno una conformazione “aperta” ossia sono intervallati da spazi vuoti.
6. 6. Rotore secondo la rivendicazione 3, in cui le estremità delle pale raschianti fisse (1) sono ancorate a due anelli (6) sovrapposti mediante viti (7) che si inseriscono in un foro passante (5) ricavato in ciascuna estremità della pala avvitandosi in fori filettati (8) presenti sugli anelli (6).
7. 7. Rotore secondo la rivendicazione 3, in cui le estremità delle pale raschianti fisse (1) sono ancorate a due anelli (6) sovrapposti mediante viti (7) che si inseriscono in fori filettati (8) già presenti sugli anelli per avvitarsi in fori filettati ricavati in ciascuna estremità della pala.
8. 8. Rotore secondo la rivendicazione 1, in cui le pale raschianti fisse (1) hanno un’inclinazione verso una zona di scarico per fornire una componente in tale direzione alla velocità del prodotto trattato dall’evaporatore.
9. 9. Rotore secondo la rivendicazione 5, in cui i denti (2) di ciascuna pala raschiante sono alternati agli spazi vuoti in modo tale che ad un dente (2) di una pala raschiante corrisponda uno spazio vuoto della pala raschiante precedente e/o successiva, e viceversa ad uno spazio vuoto di una pala raschiante corrisponda un dente (2) nella pala raschiante precedente e/o successiva.
10. 10. Evaporatore a strato sottile, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un rotore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni