PT104230A - PROCESS AND DEVICE FOR EXPANSION OF CORK MATERIAL BY SATURATED AND / OR OVERHEATED WATER STEAM ACTION - Google Patents
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Abstract
A PRESENTE INVENÇÃO DIVULGA UM PROCESSO E DISPOSITIVO DE EXPANSÃO POR SUBMISSÃO DE MATERIAL DE CORTIÇA A VAPOR DE ÁGUA SATURADO OU SOBREAQUECIDO, CAPAZ DE PROMOVER A EXPANSÃO DA CORTIÇA DE, PELO MENOS, 5 A 30%, SEM RECURSO A SUBSTÂNCIAS ESTRANHAS AO SISTEMA CORTIÇA. O DISPOSITIVO DE EXPANSÃO COMPREENDE TRÊS UNIDADES (UA, UA'; UE, UE'; UD, UD') FUNCIONAIS, RESPECTIVAMENTE, UNIDADE (UA, UA') DE DOSEAMENTO, UNIDADE (UE, UE') DE EXPANSÃO E UNIDADE (UD, UD') DE DESCARGA, DIRECTAMENTE RELACIONADAS COM AS FASES DO PROCESSO DE EXPANSÃO DO MATERIAL DE CORTIÇA. A EXPANSÃO DA CORTIÇA POR ESTE NOVO PROCESSO E DISPOSITIVO É CONSEGUIDA EM QUALQUER MATERIAL DE CORTIÇA, COMPREENDENDO FALCA, CORTIÇA VIRGEM OU DE REPRODUÇÃO, PRANCHAS DE CORTIÇA, DESPERDÍCIOS DE CORTIÇA, TRITURADA, GRANULADA OU EM PÓ E SUAS COMBINAÇÕES, EM QUE A SUBMISSÃO DOS REFERIDOS MATERIAIS DE CORTIÇA AO REFERIDO PROCESSO E DISPOSITIVO RESULTA NUM NOVO MATERIAL DE CORTIÇA COM PROPRIEDADES MELHORADAS.The present invention discloses a process and apparatus for expanding by means of suctioning or overheating of water vapor, which is capable of promoting the expansion of the cork by at least 5 to 30%, without recourse to substances external to the cork system. THE EXPANSION DEVICE UNDERSTANDS THREE UNITS (AU, AU ', EU', UD, UD ') FUNCTIONAL, RESPECTIVELY, DETERMINING UNIT (AU, AU'), UNIT (UE, EU ') OF EXPANSION AND UNIT , UD '), DIRECTLY RELATED TO THE PHASES OF THE PROCESS OF EXPANSION OF THE CORK MATERIAL. THE EXPANSION OF CORK FOR THIS NEW PROCESS AND DEVICE IS GIVEN ON ANY CORK MATERIAL, UNDERTAKING, VIRGIN OR CORK CORK, CORK, CORK, CORK, GRANULATED OR POWDERED, AND THEIR COMBINATIONS WHERE SUBMISSION OF Said cork materials referred to the process and device results in a new cork material with improved properties.
Description
DESCRIÇÃO "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA EXPANSÃO DE MATERIAL DE CORTIÇA POR ACÇÃO DE VAPOR DE ÁGUA SATURADO E/OU SOBREAQUECIDO"METHOD AND DEVICE FOR EXPANSION OF CORK MATERIAL BY SATURATED AND / OR OVERHEATED WATER STEAM ACTION "
CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION
Esta invenção refere-se a um processo e dispositivo que permite a expansão volumétrica da cortiça sem recurso a substâncias estranhas à matriz de cortiça. Mais especificamente, refere-se a um processo, que consiste em submeter a cortiça à acção de vapor de água saturado e/ou sobreaquecido, permitindo obter um aumento do volume de material e, por esse motivo, um acréscimo do seu rendimento e ao dispositivo para realizar o referido processo.This invention relates to a process and device that allows the volumetric expansion of cork without recourse to substances foreign to the cork matrix. More specifically, it relates to a process, which consists in subjecting the cork to the action of saturated and / or superheated water vapor, allowing an increase in the volume of material and, therefore, an increase of its yield and to the device to carry out said process.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A cortiça é um produto natural, de alta qualidade e de vasta aplicação industrial, desde a indústria vinícola até à de construção civil. Enquanto matéria-prima e devido às suas características únicas é muito requisitada a nível mundial mas, sendo um recurso natural, também é limitada. A água ou vapor de água é já utilizada em diversas fases do processamento da cortiça ou no processamento de diferentes derivados da cortiça. A maior parte da cortiça extraída do sobreiro é submetida a um processo de cozedura com água, a cerca de 90 °C, durante cerca de uma hora. Este processo, muito 1 conhecido na indústria corticeira, é aplicado a pranchas de cortiça de modo a torná-las mais planas. Deste modo, as células de cortiça do lado da "barriga" (parte da cortiça que se encontra em contacto com o tronco da árvore) distendem-se, resultando no desaparecimento do encurvamento da prancha. Esta é uma operação fundamental para que a prancha possa adquirir uma forma plana e a humidade necessária de modo a permitir a brocagem das rolhas. A água, na forma de vapor sobreaquecido, é também utilizada no fabrico de aglomerado negro, para o qual se utiliza granulado de cortiça sem pré-tratamento (cozedura), podendo o vapor sobreaquecido atingir temperaturas superiores a 340 °C. Neste processo, os grânulos de cortiça sofrem uma expansão volumétrica apreciável, ocorre a adesão entre grânulos, suficiente para não ser necessária a utilização de colas sintéticas, no entanto provoca uma forte degradação da cortiça, o que baixa consideravelmente o seu valor comercial. Este processo está descrito na patente britânica N° 16935 de 1916. Na produção de aglomerado negro, a expansão das células é também acompanhada por uma diminuição da espessura da sua parede celular e por uma alteração química importante (vide Materials Science and Engineering A. de H. Pereira e E. Ferreira, 1989, 111, pag. 217-225), situações que também contribuem para uma diminuição da qualidade da cortiça e, consequentemente, do seu valor comercial. Além disso, o processo de produção de aglomerado negro confere uma cor escura (daí a designação de "aglomerado negro") às pranchas assim fabricadas, com um impacto prejudicial relativamente a aspectos estéticos.BACKGROUND OF THE INVENTION Cork is a natural product, of high quality and of wide industrial application, from the wine industry to the civil construction industry. As a raw material and due to its unique characteristics it is much sought after worldwide but, as a natural resource, it is also limited. Water or water vapor is already used in various stages of cork processing or in the processing of different cork derivatives. Most of the cork extracted from the cork oak is subjected to a water baking process at about 90øC for about one hour. This process, widely known in the cork industry, is applied to cork boards in order to make them flatter. Thus, the cork cells on the " tummy " (part of the cork that is in contact with the trunk of the tree) distend, resulting in the disappearance of the curving of the plank. This is a fundamental operation so that the board can acquire a flat shape and the necessary humidity in order to allow the corks to be drilled. Water in the form of superheated steam is also used in the manufacture of black agglomerate, for which cork granules are used without pre-treatment (cooking), and the superheated steam can reach temperatures above 340 ° C. In this process, the cork granules suffer an appreciable volumetric expansion, adhesion occurs between granules, enough to avoid the need for synthetic glues, but it causes a strong degradation of the cork, which considerably reduces its commercial value. This process is described in British Patent No. 16935 of 1916. In the production of black agglomerate, the expansion of cells is also accompanied by a decrease in the thickness of their cell wall and by a major chemical change (see Materials Science and Engineering A. H. Pereira and E. Ferreira, 1989, 111, pages 217-225), situations that also contribute to a decrease in the quality of cork and, consequently, to its commercial value. In addition, the black agglomerate production process imparts a dark color (hence the name " black agglomerate ") to boards thus fabricated, with a detrimental impact on aesthetic aspects.
No pedido internacional WO 014436 AI de 2004 é divulgado um processo em que se utiliza vapor de água no tratamento de 2 cortiça. Contudo, este processo é utilizado para a remoção de aromas desagradáveis da cortiça e, além disso, emprega temperaturas relativamente baixas (100-125 °C) para uma produção significativa de expansão volumétrica da cortiça. O documento US 2588418 A refere-se também à utilização de vapor de água no tratamento de cortiça. No entanto, este processo é apenas utilizado para desagregar granulado de cortiça que foi, previamente, compactado de um modo mecânico para fins de transporte. É de referir que a expansão produzida por este processo permite apenas recuperar o volume original (anterior à compactação) do material de cortiça. O processo e dispositivo da presente invenção superam os problemas e desvantagens de processos de técnica anterior, tal como, por exemplo, o fabrico de aglomerado negro, sendo ainda compatível com processos de apoio aos processos de fabrico, tais como, por exemplo, a cozedura de pranchas de cortiça, o processo de remoção de aromas desagradáveis do material de cortiça ou a desagregação de granulado previamente compactado, entre outros, assegurando um produto de expansão (produto resultante) com maior volume, mais leve e mais resistente do que o material de cortiça (ou matéria-prima) que lhe deu origem.In international application WO 014436 AI of 2004 discloses a process in which water vapor is used in the treatment of cork. However, this process is used to remove unpleasant aromas from cork and, in addition, uses relatively low temperatures (100-125 ° C) for a significant volume expansion of cork. US 2588418 A also relates to the use of water vapor in the treatment of cork. However, this process is only used to disaggregate cork granulate which has previously been mechanically compacted for transport purposes. It should be noted that the expansion produced by this process only allows to recover the original volume (prior to compaction) of the cork material. The process and apparatus of the present invention overcome the problems and drawbacks of prior art processes, such as, for example, the manufacture of black agglomerate, and is further compatible with processes in support of the manufacturing processes such as, for example, baking cork boards, the process of removing unpleasant aromas from the cork material or the disintegration of previously compacted granules, among others, ensuring a product of expansion (resulting product) with greater volume, lighter and more resistant than the material of cork (or raw material) that gave rise to it.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO O processo de expansão da invenção pode ser desenvolvido em modo contínuo ou descontínuo e possui três fases. Uma primeira fase compreende o doseamento de material, à qual que se segue uma segunda fase de expansão e, por fim, uma terceira fase de descarga ou, de um modo preferido, de arrefecimento e descarga. 3SUMMARY OF THE INVENTION The process of expanding the invention can be carried out in a continuous or discontinuous manner and has three phases. A first stage comprises the dosing of material, followed by a second expansion phase and finally a third stage of discharge or, preferably, of cooling and discharge. 3
Relativamente à referida primeira fase ou fase de doseamento, esta compreende a alimentação de material de cortiça para uma zona de expansão. No caso de um processo continuo, a fase de doseamento é concebida para alimentar uma zona de expansão e confinar os vapores a essa zona de expansão. No caso de um processo descontinuo, a fase de doseamento é concebida para alimentar a zona de expansão e recuperar o vapor de água que ainda subsista nessa zona de expansão.With respect to said first stage or dosing step, it comprises feeding cork material into an expansion zone. In the case of a continuous process, the dosing step is designed to feed an expansion zone and confine the vapors to that expansion zone. In the case of a discontinuous process, the dosing step is designed to feed the expansion zone and recover the still remaining water vapor in that expansion zone.
Relativamente à referida segunda fase ou fase de expansão, esta compreende uma alimentação de vapor de água saturado e/ou sobreaquecido para uma zona de expansão e um confinamento do referido vapor saturado e/ou sobreaquecido à referida zona de expansão.With respect to said second stage or expansion stage, it comprises a saturated and / or superheated water vapor feed to an expansion zone and a containment of said saturated and / or superheated steam to said expansion zone.
Nessa zona de expansão, todo o material de cortiça a processar deve ser submetido, de um modo homogéneo, à acção do referido vapor de água saturado e/ou sobreaquecido a uma temperatura no intervalo de cerca de 150 - 340 °C, de um modo preferido no intervalo de cerca de 280 - 310 °C e uma sobrepressão no intervalo de cerca de 0,1 a 0,5 bar durante um período de tempo compreendido no intervalo de cerca de 30 segundos a 15 minutos, de um modo preferido compreendido no intervalo de cerca de 30 segundos a 5 minutos.In this expansion zone, all the cork material to be processed must be homogenously subjected to the action of said saturated and / or superheated water vapor at a temperature in the range of about 150 - 340 ° C, in a manner preferably in the range of about 280-310 ° C and an overpressure in the range of about 0.1 to 0.5 bar for a period of time in the range of about 30 seconds to 15 minutes, preferably comprised in range from about 30 seconds to 5 minutes.
Relativamente à referida terceira fase ou fase de descarga, esta compreende a descarga, ou, de um modo preferido, o arrefecimento e descarga, do produto resultante da segunda fase do processo de expansão da invenção. Esta fase compreende o transporte do material de cortiça expandida para fora da zona de expansão através de uma abertura de descarga, caracterizado por 4 a referida abertura de descarga ser vedada para confinamento de vapor saturado e/ou sobreaquecido na referida zona de expansão. A presente invenção refere-se ainda a um dispositivo de expansão compreendendo uma unidade de doseamento, uma unidade de descarga e uma unidade ou câmara de expansão instalada entre as referidas unidades de doseamento e descarga, em que a referida unidade de doseamento compreende um elemento vedante, uma recepção de material de cortiça e um elemento de transporte de material de cortiça; a referida unidade de expansão compreende um corpo e um mecanismo interno de transporte e contacto e a referida unidade de descarga compreende um elemento vedante e um elemento de recolha e transporte, em que o referido elemento vedante da unidade de doseamento está disposto sobre a recepção, ligado de um modo vedante à abertura de entrada da referida recepção de material de cortiça, na primeira extremidade do elemento de transporte e a montante da referida abertura de alimentação da unidade UE de expansão, sendo concebido para o confinamento do vapor de água saturado e/ou sobreaquecido às referidas unidades de doseamento e expansão; a referida recepção de material de cortiça da unidade de doseamento está disposta numa primeira extremidade do referido elemento de transporte, ligada ao referido elemento vedante e disposta por baixo deste, sendo utilizada para receber material de cortiça e para o transferir para o referido elemento de transporte e compreendendo dimensões e forma adequadas à quantidade de material de cortiça a fornecer à referida unidade de expansão; 5 o referido elemento de transporte da unidade de doseamento conduz o material de cortiça para uma abertura de alimentação da referida unidade de expansão; o referido corpo da unidade de expansão é oco, compreendendo, pelo menos, uma abertura de alimentação disposta numa primeira extremidade do corpo, no topo do corpo da unidade de expansão, comunicante com o referido elemento de transporte da unidade de doseamento, sendo concebida para permitir a alimentação de material de cortiça para dentro do corpo de unidade de expansão de modo a fornecer material de cortiça ao referido mecanismo interno de transporte e contacto da unidade de expansão, pelo menos, quatro aberturas de entrada de vapor saturado e/ou sobreaquecido dispostas numa parte inferior de corpo da unidade de expansão e distribuídas de um modo substancialmente uniforme na parede de cada lado do referido corpo, pelo menos, duas aberturas de saída de vapor saturado e/ou sobreaquecido dispostas e distribuídas ao longo do topo do corpo da unidade de expansão, para escoamento de vapor, funcionando as aberturas de saída como válvulas de escape ou convergindo para, pelo menos, uma válvula de escape exterior ao corpo de câmara de expansão, pelo menos, uma abertura de entrada de termofluido disposta na face transversal da referida primeira 6 extremidade de corpo da unidade de expansão ou em qualquer outro local adequado do corpo, para admissão de um fluido de aquecimento prévio da parede do corpo da unidade de expansão, pelo menos, uma abertura de saída de termofluido disposta na face transversal da referida primeira extremidade de corpo da unidade de expansão ou em qualquer outro local adequado do corpo, para escoamento do referido fluido de aquecimento prévio da parede do corpo de unidade de expansão e pelo menos, uma abertura de descarga disposta na segunda extremidade de corpo, oposta à referida primeira extremidade da abertura de alimentação, na parte de baixo do corpo, ligada ao referido elemento de recolha e transporte da unidade de descarga e concebida para permitir a transferência de material de cortiça expandido para a referida unidade de descarga; o referido mecanismo interno de transporte e contacto da unidade de expansão está instalado no interior do corpo da unidade de expansão e assegura, simultaneamente, o transporte e contacto, de um modo substancialmente homogéneo, do material de cortiça com o vapor de água saturado e/ou sobreaquecido desde a referida entrada de alimentação do corpo até à referida unidade de descarga; o referido elemento vedante da unidade de descarga está disposto, numa primeira extremidade do referido elemento de recolha e transporte, na abertura de descarga do corpo de câmara, sendo concebido para o confinamento do vapor de 7 água saturado e/ou sobreaquecido às referidas unidades de expansão e doseamento; o referido elemento de recolha e transporte da unidade de descarga recolhe o material de cortiça expandido da abertura de descarga da câmara de expansão e transporta-o para fora do dispositivo de expansão e os referidos elementos de transporte das unidades de doseamento, expansão e descarga possuem velocidades de transporte sincronizadas. 0 referido elemento de transporte da unidade de doseamento, o referido elemento de transporte e contacto da unidade de expansão e o referido elemento de recolha e transporte da unidade de descarga compreendem, cada um deles, um meio de transporte seleccionado do grupo compreendendo parafuso sem-fim, tapete de arrasto mecânico em aço ou tela adequada, tapete de fluidização, transporte pneumático em fluido adequado ao processo ou semelhantes e suas combinações.Relative to said third stage or discharge phase, it comprises the discharge, or, preferably, cooling and discharge, of the product resulting from the second stage of the expansion process of the invention. This step comprises transporting the expanded cork material out of the expansion zone through a discharge opening, characterized in that said discharge opening is sealed for containment of saturated and / or superheated steam in said expansion zone. The present invention further relates to an expansion device comprising a metering unit, a discharge unit and an expansion unit or chamber installed between said metering and discharge units, wherein said metering unit comprises a sealing element , a reception of cork material and a transporting element of cork material; said expansion unit comprises a body and an internal conveying and contacting mechanism and said discharge unit comprises a sealing member and a collection and conveying member, wherein said sealing member of the dosing unit is arranged on receiving, connected in a sealing manner to the inlet opening of said cork material reception, at the first end of the transport member and upstream of said feed opening of the expansion EU unit, being designed for the confinement of the saturated water vapor and / or superheated to said metering and expansion units; said cork material receiving of the dosing unit is arranged at a first end of said transport element, connected to said sealing element and arranged below it, being used to receive cork material and to transfer it to said transport element and comprising dimensions and shape appropriate to the amount of cork material to be supplied to said expansion unit; Said conveying unit of the metering unit conducts the cork material to a feed port of said expansion unit; said expansion unit body is hollow, comprising at least one feed aperture disposed at a first end of the body, at the top of the expansion unit body, communicating with said delivery unit conveying member, and is designed to allowing the feeding of cork material into the expansion unit body in order to provide cork material to said internal transport and contact mechanism of the expansion unit, at least four saturated and / or superheated steam inlet openings arranged in a lower portion of the expansion unit body and substantially uniformly distributed in the wall on each side of said body, at least two saturated and / or superheated steam outlet apertures disposed and distributed along the top of the unit body for steam flow, the outlet openings functioning as exhaust valves or converging the at least one exhaust valve external to the expansion chamber body, at least one thermofluid inlet opening disposed on the transverse face of said first body end of the expansion unit or at any other suitable location of the body for inlet of a preheat fluid from the wall of the expansion unit body, at least one thermofluid outlet opening disposed on the transverse face of said first body end of the expansion unit or at any other suitable location of the body for flow of the expansion unit. said preheating fluid from the wall of the expansion unit body and at least one discharge opening disposed at the second body end opposite said first end of the feed aperture in the underside of the body, connected to said housing member collection and transportation of the unloading unit and designed to allow the transfer of expanded cork material to the of the discharge unit; said internal transport and contact mechanism of the expansion unit is installed within the body of the expansion unit and simultaneously ensures the transport and substantially homogeneous contact of the cork material with the saturated water vapor and / or superheated from said body feed inlet to said discharge unit; said sealing member of the discharge unit is arranged, at a first end of said collection and transporting member, in the discharge opening of the chamber body, being designed for the containment of the vapor of saturated and / or superheated water to said cleaning units. expansion and dosing; said collecting and transporting member of the discharge unit collects the expanded cork material from the discharge opening of the expansion chamber and transports it out of the expansion device and said transport elements of the metering, expansion and discharge units possess synchronized transport speeds. Said metering unit conveying member, said conveying unit and conveying unit of the expansion unit and said collection unit and conveying unit of the discharge unit each comprise a conveying means selected from the group comprising the semi- mechanical tow carpet, fluidized carpet, pneumatic fluid transport suitable for the process or the like, and combinations thereof.
Os referidos elementos vedantes, respectivamente da unidade de doseamento e da unidade de descarga compreendem, cada um deles, um meio de vedação seleccionado do grupo compreendendo "eclusa" doseadora vedante, raseira manual ou electropneumática, antecâmara com dois acessos alternados ou semelhantes e suas combinações.Said sealing elements respectively of the dosing unit and the discharge unit each comprise a sealing means selected from the group comprising " lock " sealing dosing device, manual or electropneumatic reverse, antechamber with two alternating or similar accesses and their combinations.
No caso de se utilizarem pranchas de cortiças, as referidas unidades de doseamento e descarga compreendem, cada uma, duas gavetas estanques com movimento de translação alternante, para recepção e distribuição das referidas pranchas. 8 0 novo dispositivo de expansão da invenção pode formar um conjunto automatizado de expansão compreendendo, pelo menos, um grupo de, pelo menos, dois dispositivos de expansão da invenção em paralelo.In the case of cork boards, said metering and discharge units each comprise two watertight drawers with reciprocating movement for receiving and dispensing said boards. The novel expansion device of the invention may form an automated expansion assembly comprising at least one group of at least two expansion devices of the invention in parallel.
Numa forma de realização preferida o dispositivo de expansão da invenção é caracterizado por: o referido elemento vedante da unidade de doseamento ser uma eclusa vedante; a referida recepção da unidade de doseamento ser um funil receptor; o referido elemento de transporte da unidade de doseamento ser um parafuso sem-fim; o referido corpo da unidade de expansão compreender: uma entrada de material de cortiça, duas entradas de vapor sobreaquecido dispostas exteriormente e nas zonas laterais ao corpo de câmara, uma de cada lado, subdividindo-se cada uma delas em duas aberturas de entrada de vapor sobreaquecido dispostas de cada lado do corpo de câmara, quatro saídas de vapor distribuídas ao longo do topo do corpo da câmara convergindo para uma única válvula de escape de vapor disposta exteriormente por cima do corpo de câmara, 9 uma entrada de termofluido, uma saída de termofluido e uma saída de produto expandido; o referido mecanismo interno de transporte e contacto da câmara de expansão ser um parafuso sem-fim; o referido elemento vedante da unidade de descarga ser uma eclusa vedante; o referido elemento de recolha e transporte da unidade de descarga ser um parafuso sem-fim e o dispositivo de expansão ser alimentado com triturado de cortiça. 0 processo e dispositivo de expansão da invenção utilizam qualquer material de cortiça seleccionado do grupo compreendendo falca, cortiça virgem ou de reprodução, pranchas de cortiça, desperdícios de cortiça (resultantes do fabrico de rolhas ou da transformação de pranchas de cortiça), cortiça triturada, granulada ou em pó. A seguir procede-se à descrição detalhada da invenção fazendo-se referência a formas de realização preferidas (a título exemplificativo) e às figuras anexas. 10In a preferred embodiment the expansion device of the invention is characterized in that said sealing element of the metering unit is a sealing lock; said receiving of the dosing unit is a receiving funnel; said transporting member of the metering unit is a worm screw; said expansion unit body comprises: an inlet of cork material, two superheated vapor ports arranged externally and in the side regions to the chamber body, one on each side, each subdividing into two steam inlet openings each of the chamber bodies, four vapor outlets distributed along the top of the chamber body converging to a single vapor exhaust valve arranged externally above the chamber body, a thermofluid inlet, a vapor outlet thermofluid and an expanded product outlet; said internal transport and contact mechanism of the expansion chamber being a worm screw; said sealing member of the discharge unit being a sealing lock; said collecting and conveying element of the discharge unit being a worm screw and the expansion device being fed with cork crushing. The process and expansion device of the invention utilize any cork material selected from the group comprising falca, virgin or reproduction cork, cork boards, cork waste (resulting from the manufacture of cork stoppers or the processing of cork boards), crushed cork, granulated or powdered. The following is a detailed description of the invention with reference to preferred embodiments (by way of example) and the accompanying drawings. 10
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
As Fig. 1 e 2 ilustram esquematicamente células de cortiça na direcção radial e na direcção axial/tangencial, respectivamente, A Fig. 3 ilustra, por meio de fotografias de cortiça obtidas por microscopia electrónica de varrimento nas direcções radial e não radial, a morfologia da cortiça antes e após um processo de expansão. A Fig. 4 ilustra, de um modo esquemático, uma vista explodida do dispositivo de expansão da presente invenção. A Fig. 5 ilustra, de um modo esquemático, uma vista em planta de uma unidade de expansão da invenção. A Fig. 6 ilustra, de um modo esquemático, uma vista lateral de uma unidade de expansão da invenção. A Fig. 7 ilustra, de um modo esquemático, uma vista de frente de uma unidade de expansão da invenção. A Fig. 8 ilustra, de modo esquemático, uma unidade de doseamento preferida da invenção. A Fig. 9 ilustra, de um modo esquemático, uma vista lateral de uma unidade de expansão preferida da invenção. A Fig. 10 ilustra, de um modo esquemático, uma vista em planta de uma unidade de expansão preferida da invenção. 11 A Fig. 11 ilustra, de um modo esquemático, uma vista de frente de uma unidade de expansão preferida da invenção. A Fig. 12 ilustra, de um modo esquemático, uma unidade de descarga preferida da invenção. A Fig. 13 ilustra, de um modo esquemático, uma unidade de doseamento do dispositivo da invenção para o caso particular de alimentação de pranchas de cortiça. A Fig. 14 ilustra de um modo esquemático uma unidade de descarga do dispositivo da invenção para o caso particular de descarga de pranchas de cortiça. A Fig. 15 é uma vista frontal, esquemática, exemplificativa de um grupo de duas câmaras de expansão da invenção.Fig. 1 and 2 schematically illustrate cork cells in the radial direction and in the axial / tangential direction, respectively. Fig. 3 illustrates, by means of cork photographs obtained by scanning electron microscopy in the radial and non-radial directions, the morphology before and after an expansion process. 4 schematically shows an exploded view of the expansion device of the present invention. 5 schematically shows a plan view of an expansion unit of the invention. 6 schematically shows a side view of an expansion unit of the invention. 7 schematically shows a front view of an expansion unit of the invention. 8 schematically shows a preferred dosage unit of the invention. 9 schematically shows a side view of a preferred expansion unit of the invention. 10 schematically shows a plan view of a preferred expansion unit of the invention. 11 schematically shows a front view of a preferred expansion unit of the invention. 12 schematically illustrates a preferred discharge unit of the invention. Fig. 13 schematically shows a dosing unit of the device of the invention for the particular case of feeding of cork boards. Fig. 14 schematically illustrates a discharge unit of the device of the invention for the particular case of discharge of cork boards. 15 is an exemplary schematic front view of a group of two expansion chambers of the invention.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO 0 presente pedido apresenta um processo e dispositivo capaz de promover a expansão da cortiça sem recurso a substâncias estranhas ao sistema cortiça. Posteriormente, a cortiça produzida poderá ser submetida aos habituais processos de técnica anterior da indústria da cortiça.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present application presents a process and device capable of promoting the expansion of cork without recourse to substances foreign to the cork system. Subsequently, the cork produced can be submitted to the usual prior art processes of the cork industry.
Qualquer material de cortiça pode ser submetido ao processo e dispositivo de expansão da invenção independentemente da sua forma, origem, qualidade ou pré-tratamentos de técnica anterior, já realizados ou a realizar, nomeadamente, pode ser utilizada falca, cortiça virgem ou de reprodução, pranchas de cortiça, desperdícios de cortiça (resultantes do fabrico de rolhas ou da 12 transformação de pranchas de cortiça), triturada, granulada ou em pó, qualquer delas, cozida ou não cozida.Any cork material may be subjected to the process and device for expanding the invention regardless of its shape, origin, quality or prior art pre-treatments already performed or to be performed, namely falca, virgin or reproduction cork, cork waste, cork waste (resulting from the manufacture of cork stoppers or cork boards), crushed, granulated or powdered, whether or not cooked or not.
Para melhor compreensão das alterações das caracteristicas do material de cortiça após submissão ao processo e dispositivo da presente invenção, descrevem-se, de seguida, algumas caracteristicas intrínsecas da cortiça.In order to better understand the changes in the characteristics of the cork material upon submission to the process and device of the present invention, certain intrinsic characteristics of cork are described below.
Microscopicamente, a cortiça pode ser descrita como um tecido homogéneo de finas células, sem espaços entre elas e numa estrutura alveolar semelhante a um favo de mel. As células de cortiça apresentam formas muito diversas conforme sejam observadas na direcção radial (Fig. 1) ou numa direcção perpendicular à radial, isto é, axial ou tangencial (Fig. 2).Microscopically, cork can be described as a homogeneous tissue of thin cells, with no spaces between them and in a honeycomb-like honeycomb structure. The cork cells present very different shapes as they are observed in the radial direction (Fig. 1) or in a direction perpendicular to the radial, that is, axial or tangential (Fig. 2).
As dimensões destes prismas, apresentadas em Forest Ecology and Management, de A. Costa, 2003, pag. 239-246, podem apresentar uma variabilidade considerável, conforme a Tabela 1 abaixo. TABELA 1The dimensions of these prisms, presented in Forest Ecology and Management, by A. Costa, 2003, p. 239-246, may exhibit considerable variability, as shown in Table 1 below. TABLE 1
Dimensões da Célula Altura do prisma (μιη) 30 - 40 Base do prisma (μιη) 13 - 15 Base média (cm2) 4 - 6x10-6 Espessura parede (μιη) 1 - 1,5 Número de células/cm3 4 - 7x107 13Dimensions of the cell Prism height (μιη) 30 - 40 Prism base (μιη) 13 - 15 Average base (cm2) 4 - 6x10-6 Wall thickness (μιη) 1 - 1,5 Number of cells / cm3 4 - 7x107 13
De acordo com "Proceedings of the Royal Society of London" Serie A - Mathematical and Physical Sciences, de L. J. Gibson, 1981, pag. 99-117, as paredes laterais da cortiça são muito corrugadas. Refira-se que a cortiça submetida ao processo e dispositivo da invenção apresenta uma redução da corrugação das paredes.According to " Proceedings of the Royal Society of London " Series A - Mathematical and Physical Sciences, by L. J. Gibson, 1981, p. 99-117, the side walls of the cork are very corrugated. It should be noted that the cork subjected to the process and device of the invention exhibits a reduction of the corrugation of the walls.
Além disso, a estrutura fechada das células de cortiça e o seu interior em ar determinam um baixo peso especifico bem como algumas das propriedades mecânicas da cortiça. 0 peso especifico da cortiça pode, no entanto, apresentar também uma variabilidade muito significativa, entre 120 kg.irf3 e 240 kg.irf3, tal como é referido no "Boletim do Instituto dos Produtos Florestais" -Cortiça de M. Fortes, 1988, pag. 65-68. Esta variabilidade está essencialmente relacionada com as dimensões da célula (altura e espessura da parede), corrugações das paredes das células e quantidade de lenticelas. Tal como acontece relativamente às caracteristicas de cortiça anteriormente referidas, o peso especifico do material de cortiça submetido ao processo e dispositivo da invenção apresenta valores inferiores aos apresentados antes do tratamento. O processo e dispositivo de expansão de cortiça da presente invenção proporcionam um produto resultante de expansão que possui uma menor corrugação das paredes de célula e uma dimensão de base de prisma de célula aumentada em cerca de 3 0% (ver a Fig. 3). Estas alterações ao nivel celular traduzem-se num aumento volumétrico e numa diminuição do peso especifico do material de cortiça utilizado. Em resultado, obtêm-se, por exemplo, blocos de cortiça aglomerada maiores, mais leves e mais estáveis e resistentes do que blocos aglomerados correspondentes, de técnica anterior, não submetidos ao processo 14 de expansão da invenção. Estas diferenças provocam um impacto assinalável tanto no que se refere ao rendimento como à qualidade do produto final, o que é muito desejável face às naturais limitações na obtenção de material de cortiça que, sendo um produto natural, não é ilimitado.In addition, the closed structure of the cork cells and their interior in air determine a specific low weight as well as some of the mechanical properties of cork. The specific weight of cork may, however, also show a very significant variability, ranging from 120 kg.l.sup.3 to 240 kg.l.sup.3, as referred to in " Forest Products Institute Bulletin " -Cortiça de M. Fortes, 1988, p. 65-68. This variability is essentially related to the dimensions of the cell (height and wall thickness), corrugations of the cell walls and quantity of lenticels. As with the aforementioned cork characteristics, the specific weight of the cork material subjected to the process and device of the invention is lower than that presented prior to the treatment. The cork expansion process and device of the present invention provides a resultant expansion product having less corrugation of the cell walls and a cell prism base dimension increased by about 30% (see Fig. 3). These changes at the cellular level translate into a volumetric increase and a decrease in the specific weight of the cork material used. As a result, larger, lighter, more stable and resistant agglomerated cork blocks are obtained, for example, prior art agglomerated blocks not subjected to the expansion process of the invention. These differences have a significant impact both in terms of yield and the quality of the final product, which is very desirable given the natural limitations in obtaining cork material which, as a natural product, is not unlimited.
As caracteristicas do produto resultante do processo e do dispositivo de expansão da presente invenção serão descritas com mais pormenor abaixo. A seguir descreve-se em pormenor o processo de expansão da presente invenção. 0 processo de expansão da invenção pode ser desenvolvido em modo continuo ou descontinuo e possui três fases, a primeira fase compreende o doseamento de material, seguido de uma segunda fase de expansão e, por fim, uma terceira fase de descarga ou, de um modo preferido, de arrefecimento e descarga. A forma da matéria-prima que se pretenda alimentar ao processo (por exemplo, triturado ou pranchas) não condiciona o processo de expansão.The characteristics of the product resulting from the process and the expansion device of the present invention will be described in more detail below. The expansion process of the present invention is described in detail below. The process of expanding the invention can be carried out in a continuous or discontinuous manner and has three phases, the first phase comprises the dosing of material, followed by a second expansion phase and, finally, a third discharge phase or, in a manner cooling and discharge. The shape of the feedstock that is intended to feed into the process (for example, crushed or planks) does not condition the expansion process.
Assim, a primeira fase de doseamento compreende a alimentação da cortiça para uma zona de expansão.Thus, the first dosing step comprises feeding the cork into an expansion zone.
No caso de um processo continuo, a fase de doseamento é concebida para alimentar uma zona de expansão e, simultaneamente, garantir uma vedação para evitar fugas dos vapores envolvidos no processo. 15In the case of a continuous process, the dosing step is designed to feed an expansion zone and at the same time ensure a seal to prevent leakage of the vapors involved in the process. 15
No caso de um processo descontínuo, a fase de doseamento é concebida para alimentar a zona de expansão e recuperar o vapor de água que ainda subsista nessa zona de expansão.In the case of a batch process, the dosing step is designed to feed the expansion zone and recover the water vapor still remaining in that expansion zone.
No que se refere à segunda fase do processo, denominada de expansão, esta compreende o confinamento do material de cortiça, conjuntamente com uma alimentação de vapor de água saturado e/ou sobreaquecido durante um determinado período de tempo, numa zona comum (zona de expansão).As regards the second stage of the process, called expansion, it comprises the confinement of the cork material together with a saturated and / or superheated water vapor feed over a period of time in a common zone (expansion zone ).
Nessa referida zona de expansão, o material de cortiça é submetido à acção do referido vapor de água saturado e/ou sobreaquecido durante um período de tempo compreendido no intervalo de cerca de 30 segundos a 15 minutos, de um modo preferido compreendido no intervalo de cerca de 30 segundos a 5 minutos. Durante este período de tempo, todo o material de cortiça a tratar deve ficar exposto, de um modo homogéneo, ao vapor de água saturado e/ou sobreaquecido compreendendo uma temperatura no intervalo de cerca de 150 - 340 °C, de um modo preferido no intervalo de cerca de 280 - 310 °C e uma sobrepressão no intervalo de cerca de 0,1 a 0,5 bar.In said expansion zone, the cork material is subjected to the action of said saturated and / or superheated water vapor for a period of time in the range of about 30 seconds to 15 minutes, preferably in the range of about from 30 seconds to 5 minutes. During this time, all cork material to be treated should be homogeneously exposed to saturated and / or superheated water vapor comprising a temperature in the range of about 150-340 ° C, preferably in the range range of about 280-310 ° C and an overpressure in the range of about 0.1 to 0.5 bar.
Finalmente, a terceira fase do processo de expansão, denominada de descarga, compreende um passo de descarga, ou, de um modo preferido, de arrefecimento e descarga, do produto resultante da segunda fase do processo de expansão da invenção. Esta fase compreende a recolha do produto resultante por intermédio de um elemento do dispositivo da presente invenção, descrito em pormenor abaixo, que garante o confinamento dos vapores às zonas de expansão e doseamento e devendo a referida recolha da cortiça expandida ser antecedida por arrefecimento da mesma. 16Finally, the third stage of the expansion process, called discharge, comprises a discharge or, preferably, cooling and discharge step, of the product resulting from the second stage of the expansion process of the invention. This step comprises collecting the resulting product by means of an element of the device of the present invention, described in detail below, which guarantees the confinement of the vapors to the expansion and metering zones and said collection of the expanded cork being to be preceded by cooling of the same . 16
Surpreendentemente, este novo processo de expansão de material de cortiça confere novas caracteristicas melhoradas, descritas com mais pormenor abaixo, ao material de cortiça resultante do processo de expansão (ou produto resultante) em relação à matéria-prima original ou à matéria-prima original submetida a tratamento(s) prévio(s) de técnica anterior. Neste caso, o novo processo de expansão da invenção requer um novo dispositivo que suporte e implemente de um modo fiável e rentável o referido processo.Surprisingly, this novel process of expanding the cork material confers new improved features, described in more detail below, to the cork material resulting from the expansion process (or resulting product) in relation to the original feedstock or to the original feedstock submitted to prior art treatment (s). In this case, the novel process of expanding the invention requires a new device that supports and implements in a reliable and cost-effective manner said process.
Para melhor se compreender a descrição note-se que a expressão "tempo de contacto" se refere ao período de tempo que o material de cortiça está em contacto com o vapor de água saturado ou sobreaquecido, na fase de expansao. Em termos operacionais , a terceira fase de processo de expansão é semelhante à primeira fase do referido processo, com a excepção do material de cortiça estar já expandido nesta referida terceira e última fase, pelo que a expressão "produto resultante" se refere a material de cortiça que já tenha passado a segunda fase do processo e, por conseguinte, já esteja expandido. Para o mesmo fim, considera-se que o termo "sobrepressão" se refere a valores de pressão que excedem o valor da pressão atmosférica, pelo que, por exemplo, para se obter a pressão total deverá somar-se a sobrepressão com a pressão atmosférica.To better understand the description note that the expression " contact time " refers to the period of time that the cork material is in contact with saturated or superheated water vapor in the expansion phase. In operational terms, the third stage of the expansion process is similar to the first stage of said process, with the exception that the cork material is already expanded in said third and last stage, whereby the term " resulting product " refers to cork material which has already passed the second stage of the process and is therefore already expanded. For the same purpose, the term " overpressure " refers to pressure values exceeding the atmospheric pressure value, whereby, for example, in order to obtain the total pressure, the overpressure must be added to the atmospheric pressure.
Fazendo referência às Fig. 4 a 7, descreve-se um dispositivo de expansão que suporta e assegura a implementação do processo de expansão da invenção descrito anteriormente. 17 0 dispositivo de expansão da presente invenção deve ser utilizado com condições de funcionamento indispensáveis à implementação do processo. As referidas condições de funcionamento são, por exemplo, as seguintes: - temperatura: no intervalo de cerca de 150 a 340 °C; - sobrepressão: no intervalo de cerca de 0,1 a 0,5 bar; - tempo de contacto: no intervalo de cerca de 30 segundos a 15 minutos.Referring to Figs. 4 to 7, there is described an expansion device which supports and ensures the implementation of the expansion process of the invention described above. The expansion device of the present invention must be used with operating conditions indispensable to the implementation of the process. Said operating conditions are, for example, the following: temperature: in the range of about 150 to 340 ° C; - overpressure: in the range of about 0.1 to 0.5 bar; - contact time: in the range of about 30 seconds to 15 minutes.
Assim, o dispositivo de expansão da invenção é constituído por três unidades UA, UE, UD principais (Fig. 4) que se relacionam directamente com as três fases do referido processo de expansão anteriormente descrito. As referidas unidades UA, UE, UD serão, daqui em diante, designadas por: 1) unidade UA de doseamento, 2) unidade UE de expansão e 3) unidade UD de descarga. A seguir descreve-se em pormenor cada uma destas unidades UA, UE, UD do dispositivo de expansão da presente invenção. 18 1) Unidade de doseamento A unidade UA de doseamento do dispositivo da invenção assegura a alimentação da unidade UE de expansão (descrita abaixo em pormenor). A configuração desta unidade UA de doseamento permite a recepção de material de cortiça, a alimentação da unidade UE de expansão e a vedação dos vapores envolvidos no processo.Thus, the expansion device of the invention consists of three main UA, UE, UD units (Fig. 4) which relate directly to the three phases of said above described expansion process. Said units UA, UE, UD will hereinafter be referred to as: 1) dosing unit UA, 2) expansion unit UE and 3) discharge unit UD. In the following, each of these units UA, UE, UD of the expansion device of the present invention is described in detail below. 1) Dosing unit The dosing unit UA of the device of the invention ensures the supply of the expansion unit UE (described in detail below). The configuration of this dosing unit UA allows the reception of cork material, the feeding of the expansion unit UE and the sealing of the vapors involved in the process.
Deste modo, fazendo referência à Fig 4, a referida unidade UA de doseamento compreende um elemento 3 vedante, uma recepção 1 de material de cortiça e um elemento 2 de transporte de material de cortiça.Thus, with reference to Fig 4, said dosing unit UA comprises a seal element 3, a cork material receipt 1 and a cork material transport element 2.
Como se pode ver na Fig. 4, 0 elemento 3 vedante está disposto sobre a recepção 1, ligado de um modo vedante à abertura de entrada da referida recepção 1 de material de cortiça, na primeira extremidade do elemento 2 de transporte e a montante da referida abertura 6 de alimentação da unidade UE de expansão. Este elemento 3 vedante está concebido para vedar a unidade UA de doseamento, garantindo assim o confinamento do vapor de água saturado e/ou sobreaquecido às unidades UA, UE de doseamento e expansão. Para esse fim, o elemento 3 vedante da unidade UA de doseamento deve compreender um meio de vedação seleccionado do grupo compreendendo "eclusa" doseadora vedante, uma raseira manual ou electropneumática, uma antecâmara com dois acessos alternados ou semelhantes e suas combinações. A referida recepção 1 da unidade UA de doseamento está disposta numa primeira extremidade do referido elemento 2 de transporte, ligada ao referido elemento 3 vedante e disposta por baixo deste, sendo utilizada para receber o material de cortiça 19 a expandir e para o transferir para o referido elemento 2 de transporte. É de salientar que a concepção das dimensões e forma da recepção 1 está relacionada com a quantidade, tipo e forma de material de cortiça que é possível fornecer ao elemento 2 de transporte sem ocorrer aglomeração e, por conseguinte, excesso do referido material no referido elemento 2 de transporte. A concepção da recepção 1 também está relacionada com a quantidade de material de cortiça que a referida unidade UE de expansão pode tratar a cada momento, de modo a garantir um contacto adequado e de um modo homogéneo desse material com o vapor de água saturado e/ou sobreaquecido. Assim, a descrição das dimensões dos vários elementos constituintes do dispositivo de expansão da presente invenção não terá lugar aqui, uma vez que o funcionamento do novo dispositivo de expansão não depende de tais dimensões que apenas condicionam os valores de produção que se pretendam atingir.4, the sealing member 3 is disposed on the receptacle 1, sealingly connected to the inlet opening of said cork material receptacle 1, at the first end of the transport member 2 and upstream of the said feed opening 6 of the expansion unit UE. This sealing member 3 is designed to seal the dosing unit UA, thereby ensuring the confinement of the saturated and / or superheated water vapor to the dosing and expansion units UA, UE. To this end, the sealing member 3 of the dosing unit UA should comprise a sealing means selected from the group comprising " lock " sealant, a manual or electropneumatic spar, an antechamber with two alternating or similar accesses and combinations thereof. Said reception 1 of the dosing unit UA is arranged at a first end of said transport element 2, connected to and disposed below said sealing member 3, being used to receive the cork material 19 to expand and to transfer it to the said transport element 2. It is to be noted that the design of the dimensions and shape of the reception 1 is related to the quantity, type and shape of cork material which it is possible to provide to the transport element 2 without agglomeration and, therefore, excess of said material in said element 2 of transport. The design of the receiving 1 is also related to the amount of cork material that said expansion unit UE can handle at any given time, so as to ensure an adequate and homogeneous contact of that material with the saturated water vapor and / or overheated. Thus, the description of the dimensions of the various constituent elements of the expansion device of the present invention will not take place here since the operation of the new expansion device does not depend on such dimensions which only condition the production values that are intended to be attained.
No que se refere ao elemento 2 de transporte da unidade UA de doseamento, este possui a importante função de conduzir o material de cortiça a expandir para uma abertura 6 de alimentação da referida unidade UE de expansão. 0 elemento 2 de transporte da unidade UA de doseamento compreende um meio de transporte seleccionado do grupo compreendendo, parafuso sem-fim, tapete de arrasto mecânico em aço ou tela adequada, tapete de fluidização, transporte pneumático em fluido adequado ao processo ou semelhantes e suas combinações, que assegurem a alimentação do material de cortiça à referida unidade UE de expansão. 20With respect to the conveyor element 2 of the metering unit UA, it has the important function of driving the cork material to expand into a feed opening 6 of said expansion unit UE. The transport element 2 of the dosing unit UA comprises a conveying means selected from the group comprising, auger, a suitable steel or carpet mechanical trawl, a fluidization mat, a pneumatic conveying system suitable for the process or the like and the like. combinations which ensure the feed of the cork material to said expansion unit UE. 20
Unidade de expansãoExpansion Unit
As Fig. 5, 6 e 7 mostram, esquematicamente, diversas vistas de uma unidade UE de expansão da invenção (também referida nesta descrição como câmara UE de expansão).5, 6 and 7 show schematically several views of an expansion unit UE of the invention (also referred to in this description as expansion chamber UE).
Esta unidade UE de expansão é concebida para processar o contacto do material de cortiça com o vapor de água saturado e/ou sobreaquecido. Para este fim, a unidade UE de expansão recebe o material de cortiça a expandir da referida unidade UA de doseamento e, depois, procede ao seu tratamento de acordo com o processo de expansão anteriormente descrito, assegurando, após a expansão, a transferência do material de cortiça expandido (também referido aqui como produto resultante) para uma unidade UD de descarga a descrever adiante.This expansion unit UE is designed to process the contact of the cork material with saturated and / or superheated water vapor. To this end, the expansion unit UE receives the cork material to be expanded from said dosing unit UA and then processes it according to the above described expansion process, ensuring, after expansion, the transfer of the material of expanded cork (also referred to herein as the resulting product) to a discharge UD unit to be described below.
Deste modo, a câmara UE de expansão compreende um corpo 4 e um mecanismo 5 interno de transporte e contacto no interior do referido corpo 4. 0 corpo 4 é feito de um material adequado às condições de funcionamento e possui qualquer forma que se adeqúe à configuração do referido mecanismo 5 interno de transporte e contacto de material de cortiça instalado no seu interior. 0 referido corpo 4 da câmara UE de expansão é oco compreendendo aberturas comunicantes com o seu interior, para a entrada e saída de material de cortiça, vapor e termofluido.Thus, the expansion chamber UE comprises a body 4 and an internal transport and contact mechanism 5 inside said body 4. The body 4 is made of a material suitable for the operating conditions and has any shape that conforms to the configuration of said internal transport mechanism 5 and contact of cork material installed therein. Said body 4 of the expansion chamber UE is hollow comprising apertures communicating therewith for the inlet and outlet of cork, vapor and thermofluid material.
As referidas aberturas de parede do corpo 4 de câmara UE de expansão compreendem: pelo menos, uma abertura 6 de alimentação; 21 pelo menos, quatro aberturas 7 de entrada de vapor saturado e/ou sobreaquecido; pelo menos, duas aberturas 8 de saída de vapor; pelo menos, uma abertura 9 de entrada de termofluido; pelo menos, uma abertura 10 de saída de termofluido e pelo menos, uma abertura 11 de descarga; em que a referida, pelo menos uma, abertura 6 de alimentação está disposta numa primeira extremidade, no topo, do corpo 4 de câmara de expansão (Fig. 5 e 6), sendo comunicante com o referido elemento 2 de transporte da unidade UA de doseamento anteriormente descrita e sendo concebida para permitir a alimentação do material de cortiça a expandir para dentro do corpo 4 de câmara de expansão, para, desse modo, fornecer o material de cortiça ao referido mecanismo 5 interno de transporte e contacto a descrever adiante; as referidas, pelo menos, quatro aberturas 7 de entrada de vapor saturado e/ou sobreaquecido estão dispostas numa parte inferior do corpo 4 da câmara UE de expansão (Fig. 6) e distribuídas de um modo substancialmente uniforme na parede de cada lado do corpo 4, sendo, deste modo, possível, fornecer vapor nas condições pretendidas para 22 dentro da câmara UE de expansão por intermédio de um equipamento de apoio tal como, por exemplo, uma caldeira; as referidas, pelo menos, duas aberturas 8 de saída de vapor estão dispostas e distribuídas ao longo do topo do corpo 4 da câmara UE de expansão (Fig. 5) de modo a permitirem o escoamento do vapor utilizado no processo de expansão dentro do corpo 4 de câmara de expansão, funcionando as aberturas 8 de saída como válvulas de escape ou podendo convergir, por intermédio de tubos ou canos, para, pelo menos, uma válvula de escape exterior ao corpo 4 de câmara de expansão; as referidas aberturas de entrada 9 e saída 10 de termofluido estão dispostas na face transversal de uma primeira extremidade do corpo 4 (Fig. 7), podendo, no entanto, estar dispostas em qualquer outro local adequado do corpo 4 de câmara de expansão. Estas aberturas 9, 10 servem, respectivamente, para admitir e escoar um fluido adequado para o aquecimento prévio da parede do corpo 4, cuja circulação e controlo de temperatura são assegurados por qualquer equipamento de apoio conhecido dos especialistas na técnica e a referida, pelo menos uma, abertura 11 de descarga está disposta numa segunda extremidade do corpo 4, oposta à referida primeira extremidade da abertura 6 de alimentação, na parte de baixo do corpo 4 (Fig. 5 e 6), estando ligada a um elemento 13 de recolha e transporte de unidade UD de descarga do dispositivo de expansão da invenção e sendo concebida para permitir a transferência do material de cortiça expandido para a referida unidade UD de descarga descrita adiante. 23Said wall openings of the expansion chamber body 4 comprise: at least one feed aperture 6; 21 at least four saturated and / or superheated steam inlet openings 7; at least two steam outlet openings 8; at least one thermofluid inlet opening 9; at least one thermofluid outlet opening 10 and at least one outlet opening 11; wherein said at least one feed aperture (6) is disposed at a first end at the top of the expansion chamber body (4) and communicates with said transport member the above-described dosing and being designed to allow feed of the cork material to expand into the expansion chamber body 4, thereby to provide the cork material to said inner transport and contact mechanism 5 to be described below; said at least four saturated and / or superheated steam inlet openings 7 are disposed in a lower portion of the body 4 of the expansion chamber UE (Fig. 6) and distributed substantially uniformly in the wall on each side of the body 4, whereby it is possible to provide steam under the conditions intended for expansion within the expansion chamber UE by means of a support apparatus such as, for example, a boiler; said at least two vapor outlet openings 8 are disposed and distributed along the top of the body 4 of the expansion chamber UE (Fig. 5) so as to allow the flow of the vapor used in the expansion process into the body 4, the outlet apertures 8 functioning as exhaust valves or being able to converge, via tubes or pipes, to at least one exhaust valve external to the expansion chamber body 4; said inlet openings 9 and thermofluid outlet 10 are disposed on the transverse face of a first end of the body 4 (Fig. 7), however, they may be arranged at any other suitable location in the expansion chamber body 4. These openings 9, 10 respectively serve to admit and flow a fluid suitable for the prior heating of the body wall 4, whose circulation and temperature control are ensured by any support equipment known to those skilled in the art and said at least a discharge opening 11 is disposed in a second end of the body 4 opposite said first end of the feed aperture 6 in the underside of the body 4 (Fig. 5 and 6), being attached to a collection element 13 and transporting the discharge unit UD of the expansion device of the invention and being designed to allow the transfer of the expanded cork material to said discharge unit UD described below. 23
Deve ser entendido que o termo "termofluido" se refere a qualquer fluido, adequado e conhecido dos especialistas na técnica, que circula dentro de tubagens na superfície exterior da parede do corpo da câmara UE de expansão para aquecer a referida parede no arranque do processo, de modo a evitar gradientes elevados de temperatura dentro do corpo 4, devido ao contacto com o vapor quente, que conduziriam a condensação e consequentes perdas de rendimento, além da acumulação de água dentro do corpo 4 de câmara de expansão, que seriam prejudiciais ao equipamento e ao material de cortiça a expandir. 0 termofluido é fornecido e recolhido através, respectivamente, da abertura 9 de entrada e da abertura 10 de saída de termofluido, por intermédio de qualquer equipamento de apoio conhecido dos especialistas na técnica. Este equipamento de apoio procede à circulação ou interrupção de circulação do temofluido, assegurando, também, a manutenção da sua temperatura de serviço. O mecanismo 5 interno de transporte e contacto da câmara UE de expansão da presente invenção está instalado no interior do corpo 4 da unidade UE de expansão e a sua função é assegurar o transporte e o contacto, de um modo substancialmente homogéneo, do material de cortiça a expandir com o vapor de água saturado e/ou sobreaquecido, desde a referida abertura 6 de alimentação até à referida abertura 11 de descarga do corpo 4 de câmara de expansão.It is to be understood that the term " thermofluid " refers to any fluid, suitable and known to those of skill in the art, that circulates within tubings on the outer surface of the body wall of the expansion chamber UE to heat said wall at the start of the process in order to avoid elevated temperature gradients within of the body 4, due to contact with the hot steam, which would lead to condensation and consequent yield losses, in addition to the accumulation of water inside the expansion chamber body 4, which would be detrimental to the equipment and the cork material to be expanded. The thermofluid is supplied and collected through, respectively, the inlet opening 9 and the thermofluid outlet opening 10, by any support equipment known to those skilled in the art. This support equipment causes the circulation or interruption of circulation of the temofluid, also ensuring the maintenance of its operating temperature. The internal transport and contact mechanism 5 of the expansion chamber UE of the present invention is installed inside the body 4 of the expansion unit UE and its function is to ensure the transport and the substantially homogeneous contact of the cork material to expand with the saturated and / or superheated water vapor, from said feed opening 6 to said discharge opening 11 of the expansion chamber body 4.
Para esse efeito, o referido mecanismo 5 de transporte e contacto deve receber o material de cortiça, proveniente da abertura 6 de alimentação do corpo 4 de câmara de expansão, numa sua extremidade e conduzir esse material de cortiça para a sua outra extremidade, que comunica com a abertura 11 de descarga do corpo 4, onde o referido material é transferido para a referida unidade UD de descarga. Durante o transporte de material, este é submetido a um contacto físico com a atmosfera de vapor saturado e/ou sobreaquecido existente dentro do corpo 4 do dispositivo da invenção, nas condições de temperatura e pressão anteriormente descritas, produzindo-se a expansão desse material de cortiça de acordo com o anteriormente referido em relação ao processo de expansão.To that end, said conveying and contacting mechanism 5 should receive the cork material from the feed aperture 6 of the expansion chamber body 4 at its end and convey said cork material to its other end, which communicates with the discharge opening 11 of the body 4, wherein said material is transferred to said discharge unit UD. During material transport, it is subjected to a physical contact with the saturated and / or superheated vapor atmosphere existing within the body 4 of the device of the invention, under the conditions of temperature and pressure previously described, causing the expansion of that material of cork according to the previously mentioned in relation to the expansion process.
Como será entendido, para se obter uma expansão optimizada do material de cortiça, o mecanismo 5 de transporte e contacto deve assegurar o contacto do material de cortiça com a atmosfera envolvente de um modo substancialmente homogéneo. Para este fim, o material de cortiça deve ser revolvido à medida que é transportado da abertura 6 de alimentação para a abertura 11 de descarga, de forma a que toda a sua superfície seja submetida, em condições iguais, ao vapor saturado e/ou sobreaquecido. Deste modo, o mecanismo 5 de transporte e contacto deve ser susceptível de desempenhar esta dupla função, podendo adoptar qualquer configuração que a permita, devendo, para isso, ser seleccionado do grupo compreendendo parafuso sem-fim, tapete de arrasto mecânico em aço ou tela adequada, tapete de fluidização, transporte pneumático em fluido adequado ao processo ou semelhantes e suas combinações.As will be understood, in order to achieve an optimized expansion of the cork material, the transport and contact mechanism 5 should ensure the contact of the cork material with the surrounding atmosphere in a substantially homogeneous manner. To this end, the cork material must be revolved as it is transported from the feed aperture 6 to the discharge aperture 11 so that its entire surface is subjected under equal conditions to saturated and / or superheated steam . Thus, the transport and contact mechanism 5 must be capable of performing this dual function, being able to adopt any configuration that allows it, and for this purpose it must be selected from the group comprising worm, mechanical trawl carpet or screen fluidization carpet, pneumatic fluid transport suitable for the process or the like, and combinations thereof.
Refira-se ainda que o mecanismo 5 de transporte e contacto deve ser feito de um material resistente e adequado à exposição a uma atmosfera de vapor saturado e/ou sobreaquecido e ao contacto com o material de cortiça, bem como a um regime de funcionamento permanente. 25It should also be noted that the transport and contact mechanism 5 must be made of a resistant material and suitable for exposure to an atmosphere of saturated and / or superheated steam and contact with the cork material, as well as a permanent operating regime . 25
No final do percurso de transporte do material de cortiça, este estará na condição de expandido e, por esse motivo, será transferido, através da abertura 11 de descarga, para a referida unidade UD de descarga já como um produto resultante do processo e dispositivo de expansão da invenção.At the end of the conveyance path of the cork material, it will be in the expanded condition and, for that reason, will be transferred, through the discharge opening 11, to the said discharge unit UD already as a product resulting from the process and the delivery device. expansion of the invention.
De um modo geral, a velocidade de transporte do mecanismo 5 de transporte e contacto deve estar sincronizada com as velocidades de alimentação e de escoamento das respectivas unidades UA, UD de doseamento e descarga da invenção, para evitar a aglomeração de material, quer à entrada da câmara UE de expansão quer à saída da mesma e, assim, optimizar o rendimento do processo. Por outro lado, a velocidade do mecanismo 5 de transporte e contacto depende do tempo de contacto que se pretenda para o processo e deverá estar de acordo com os valores referidos, no intervalo de cerca de 30 segundos a 15 minutos, de contacto do material de cortiça com vapor saturado e/ou sobreaquecido nas condições anteriormente definidas.In general, the conveying speed of the conveying and contacting mechanism 5 must be synchronized with the feeding and flow rates of the respective dosing and discharge units UA, UD of the invention, to avoid agglomeration of material either at the inlet of the expansion chamber UE either at the outlet thereof and thus optimize the process efficiency. On the other hand, the speed of the transport and contact mechanism 5 depends on the contact time that is desired for the process and should be in accordance with the values given, in the range of about 30 seconds to 15 minutes, of contact of the carrier material. cork with saturated and / or superheated steam under the conditions previously defined.
Deve ainda referir-se que na concepção de mecanismos 5 de transporte e contacto do tipo parafuso sem-fim ou semelhantes, está contemplado o facto de haver aumento de tamanho do material de cortiça ao longo do percurso devido ao processo de expansão, pelo que as dimensões do passo do referido parafuso sem-fim, ou mecanismo 5 semelhante, devem aumentar na direcção do movimento de transporte para evitar a aglomeração de produto resultante na abertura 11 de descarga para a unidade UD de descarga. A seguir descreve-se a referida unidade UD de descarga do dispositivo de expansão da presente invenção. 26It should also be noted that in the design of transport mechanisms and contact of the screw-type or similar type, it is contemplated that there is an increase in size of the cork material along the path due to the expansion process, dimensions of the pitch of said worm screw or similar mechanism 5 should increase in the direction of the conveying movement to avoid agglomeration of resultant product in the discharge opening 11 for the discharge unit UD. Next, said UD discharge unit of the expansion device of the present invention is described. 26
Unidade de descarga A unidade UD de descarga do dispositivo de expansão da presente invenção procede ao escoamento do produto resultante da câmara UE de expansão, assegurando, simultaneamente, o confinamento do vapor de água saturado e/ou sobreaquecido às unidades UE, UA de expansão e doseamento.Discharge unit The discharge unit UD of the expansion device of the present invention delivers the product resulting from the expansion chamber UE, while ensuring the containment of the saturated and / or superheated water vapor to the expansion, dosing.
Para esse fim, a unidade UD de descarga da invenção compreende um elemento 12 vedante e um elemento 13 de recolha e transporte, respectivamente para vedar a referida abertura 11 de descarga do corpo 4 da câmara UE e recolher o material de cortiça expandido dessa abertura 11 de descarga e transportá-lo para fora do dispositivo de expansão da presente invenção, para unidades de apoio (não mostradas), para posterior armazenamento, selecção, tratamento, etc. 0 elemento 12 vedante da unidade UD de descarga está disposto, numa primeira extremidade do elemento 13 de recolha e transporte, na abertura 11 de descarga do corpo 4 de câmara de expansão, sendo concebido para vedar essa abertura 11 e, por conseguinte, confinar o vapor de água saturado e/ou sobreaquecido às unidades UE, UA de expansão e doseamento. Deste modo, o elemento 12 vedante da unidade UD de descarga deve ser seleccionado do grupo compreendendo "eclusa" doseadora vedante, raseira manual ou electropneumática, antecâmara com dois acessos alternados ou semelhantes e suas combinações. 0 referido elemento 13 de recolha e transporte compreende um meio de transporte seleccionado do grupo compreendendo parafuso sem-fim, tapete de arrasto mecânico em aço ou tela 27 adequada, tapete de fluidizaçao, transporte pneumático em fluido adequado ao processo ou semelhantes e suas combinações.To this end, the discharge unit UD of the invention comprises a seal element 12 and a collection and transport element 13 respectively for sealing said discharge opening 11 from the body 4 of the chamber UE and collecting the expanded cork material from that aperture 11 and transporting it out of the expansion device of the present invention to support units (not shown) for further storage, selection, treatment, etc. The seal element 12 of the discharge unit UD is arranged, at a first end of the collection and transport element 13, in the discharge opening 11 of the expansion chamber body 4, being designed to seal that aperture 11 and thereby confine the saturated and / or superheated water vapor to the EU, AU expansion and metering units. Thus, the seal element 12 of the discharge unit UD must be selected from the group comprising " lock " sealing dosing device, manual or electropneumatic reverse, antechamber with two alternating or similar accesses and their combinations. Said collection and conveying member 13 comprises a conveying means selected from the group comprising a screw, a suitable steel mechanical or carpet, a fluidizing conveyor, a pneumatic conveyor in a process suitable or similar and combinations thereof.
Note-se que os todos os referidos mecanismos 2, 5 e 13 de transporte, devido às suas caracteristicas de funcionamento, necessitam de accionamento do tipo mecânico ou outro. Este accionamento será garantido por meios, mecânicos, hidráulicos, pneumáticos, etc. que não fazem parte da invenção (conhecidos dos especialistas na técnica), e que deverão ficar no exterior do dispositivo de expansão da invenção, nomeadamente da câmara UE de expansão, para simplificar os trabalhos de manutenção sem ter de se parar ou desmontar componentes do dispositivo de expansão propriamente dito, que ditariam quebras de produção e rendimento.It should be noted that all of said transport mechanisms 2, 5 and 13, due to their operating characteristics, require actuation of the mechanical or other type. This drive will be guaranteed by mechanical, hydraulic, pneumatic, etc. which are not part of the invention (known to those skilled in the art), and which should be outside the expansion device of the invention, in particular the expansion chamber UE, to simplify maintenance work without having to stop or disassemble components of the device of expansion itself, which would dictate production and yield losses.
Numa forma de realização preferida da presente invenção, fazendo referência às Fig. 13 e 14, no caso de se utilizarem pranchas de cortiça, cada uma das unidades UA, UD de doseamento e descarga deverá compreender, pelo menos, duas gavetas 14 estanques com movimento de translação alternante, para recepção e distribuição das pranchas.In a preferred embodiment of the present invention, referring to Figs. 13 and 14, in the case where cork boards are used, each of the dosing and discharge units UA, UD should comprise at least two moving watertight drawers 14 of alternating translation, for reception and distribution of the boards.
Deste modo, para o caso da unidade UA de doseamento (Fig. 13), enquanto uma das gavetas 14 recebe a prancha ou pranchas de cortiça, a outra gaveta 14 está disposta sobre a abertura 6 de alimentação da unidade UE de expansão para proceder à distribuição e, atendendo ao movimento de vaivém das gavetas 14, no instante seguinte trocam de funções, permitindo, a todo o momento, o acesso de uma das gavetas 14 à recolha de pranchas de cortiça enquanto a outra gaveta 14 alimenta a unidade UE de expansão. Relativamente à unidade UD de descarga (Fig. 14), esta deverá compreender duas gavetas 14 estanques com 28 movimento de translação alternante, respectivamente para a recolha do produto expandido e para a sua saida da unidade UD de descarga, que assegurem a estanquicidade da câmara UE de expansão.Thus, in the case of the dosing unit UA (Fig. 13), while one of the drawers 14 receives the cork board or planks, the other drawer 14 is arranged on the feed opening 6 of the expansion unit UE to carry out the and, in view of the reciprocating movement of the drawers 14, at the next instant they change their functions, allowing, at any moment, access of one of the drawers 14 to the collection of cork boards while the other drawer 14 feeds the expansion unit UE . Referring to the discharge unit UD (Fig. 14), it should comprise two watertight drawers 14 with alternating translation movement, respectively for collecting the expanded product and for its output from the discharge unit UD, which ensure the watertightness of the chamber Expansion.
Numa outra forma de realização da presente invenção o dispositivo de expansão da presente invenção forma um conjunto automatizado de expansão compreendendo, pelo menos, um grupo de, pelo menos, dois dispositivos de expansão a funcionarem em paralelo, servidos por equipamento de apoio ao seu funcionamento. A Fig. 15 ilustra de um modo esquemático um tal grupo de duas câmaras de expansão. 0 referido equipamento de apoio ao funcionamento do dispositivo de expansão da presente invenção compreende, pelo menos: uma caldeira para a produção de vapor de água necessário ao processo de expansão; um aparelho de sobreaquecimento à entrada do dispositivo de expansão para estabelecer a temperatura final desejada para o processo de expansão; um alimentador de material de cortiça a expandir para fornecimento de matéria-prima ao dispositivo de expansão; um condensador à saida do dispositivo de expansão para recuperação do vapor de água e sua transformação para o estado líquido para posterior reutilização; 29 um recuperador de condensados provenientes do dispositivo de expansão para posterior reutilização; um tanque de reserva de água ligado a, um sistema de arrefecimento do referido condensador e de reposição de água para compensação de perdas de vapor de água do dispositivo; um filtro de água; um aparelho de controlo de circulação de termofluido (não mostrado); e um sistema de encaminhamento (não mostrado) de produto resultante do dispositivo (ou conjunto de dispositivos) de expansão para integração do material de cortiça expandido no seu respectivo processo de produção subsequente.In another embodiment of the present invention the expansion device of the present invention forms an automated expansion assembly comprising at least one group of at least two expansion devices operating in parallel, served by equipment in support of its operation . 15 schematically illustrates such a group of two expansion chambers. Said apparatus for supporting the operation of the expansion device of the present invention comprises at least: a boiler for the production of steam necessary for the expansion process; an overheating apparatus at the inlet of the expansion device to establish the desired final temperature for the expansion process; a cork feedstock to be expanded to supply feedstock to the expansion device; a condenser at the outlet of the expansion device for recovering the water vapor and its transformation to the liquid state for subsequent reuse; 29 a condensate recuperator from the expansion device for further reuse; a reservoir of water connected to, a system for cooling said condenser and for replenishing water to compensate for water vapor losses of the device; a water filter; a thermofluid circulation control apparatus (not shown); and a product routing (not shown) system resulting from the expansion device (or assembly) for integration of the expanded cork material into its subsequent subsequent production process.
Ainda numa outra forma de realização da presente invenção, fazendo referência às Fig. 8 a 12 estas mostram um dispositivo de expansão preferido que é concebido para expandir triturado de cortiça, compreendendo: 1) uma unidade UA' de doseamento, 2) uma câmara UE' de expansão e 3) uma unidade UD' de descarga.In yet another embodiment of the present invention, referring to Figs. 8 to 12, these show a preferred expansion device which is designed to expand cork crushing, comprising: 1) a dosing unit UA ', 2) a chamber UE and 3) a discharge unit UD '.
Na Fig. 8, de acordo com o dispositivo de expansão anteriormente descrito, mostra-se uma unidade UA' de doseamento 30 do dispositivo preferido compreendendo, respectivamente, uma eclusa 3' vedante, um funil 1' receptor e um parafuso 2' sem-fim de transporte, em que a referida eclusa 3' vedante está instalada sobre o referido funil 1' receptor que por sua vez está disposto numa primeira extremidade do referido parafuso 2' sem-fim de transporte e colocado perpendicularmente a este. A referida eclusa 3' vedante está disposta de um modo vedante na extremidade superior do funil 1' receptor, para confinar o vapor de água sobreaquecido às referidas unidades UA', UE ’ de doseamento e expansão. Note-se que o material de cortiça a expandir será transferido da eclusa 3' vedante para o referido funil 1' receptor. 0 referido funil 1' receptor é paralelepipédico e aberto nas suas extremidades, superior e inferior, afunilando-se em direcção à sua extremidade inferior. A sua abertura de extremidade superior está ligada de um modo vedante à referida eclusa 3' vedante e serve para a admissão de triturado de cortiça proveniente de uma conduta de alimentação bem conhecida dos especialistas na técnica. A sua abertura de extremidade inferior está virada para o referido parafuso 2' sem-fim de transporte, ficando o funil 1' receptor disposto na perpendicular em relação ao referido parafuso 2' sem-fim de transporte, para lhe fornecer o referido triturado de cortiça. 0 referido parafuso 2' sem-fim de transporte recebe o triturado de cortiça do funil 1' receptor, numa sua primeira extremidade, e transporta-o para uma entrada 6' de material de cortiça a expandir da referida câmara UE' de expansão. 31In Fig. 8, according to the above-described expansion device, a dosing unit UA 'of the preferred device 30 is shown comprising, respectively, a sealing 3' lock, a receiver funnel 1 'and a screw 2' said sealing lock 3 'is installed on said receiver funnel 1' which in turn is arranged at a first end of said transport screw 2 'and placed perpendicular thereto. Said sealing lock 3 'is sealingly disposed at the upper end of the receiver funnel 1' to confine superheated water vapor to said dosing and expansion units UA ', UE'. It is noted that the cork material to be expanded will be transferred from the sealing lock 3 'to said receiver funnel. Said funnel 1 'is parallelepiped and open at its upper and lower ends, tapering towards its lower end. Its upper end opening is sealingly attached to said sealing lock 3 'and serves for the admission of cork grinding coming from a feed conduit well known to those skilled in the art. Its lower end opening is facing said conveying screw 2 ', the receiving funnel 1' being disposed perpendicular to said conveying screw 2 'to provide it with said cork crushing . Said conveying screw 2 'receives the cork from the hopper funnel 1' at its first end, and conveys it to a cork material inlet 6 'to expand from said expansion chamber UE'. 31
As Figuras 9 a 11 mostram diversas vistas de uma câmara UE' de expansão preferida da presente invenção. Nesta forma de realização preferida a câmara UE' de expansão compreende, respectivamente, um corpo 4' de câmara cilíndrico e um parafuso 5' sem-fim de transporte e contacto dentro do referido corpo 4', compreendendo o corpo 4' da câmara UE' de expansão preferida: uma entrada 6' de material de cortiça; duas entradas 7' de vapor sobreaquecido; quatro saídas δ'' de vapor; uma entrada 9' de termofluido; uma saída 10' de termofluido e uma saída 11' de produto expandido; em que a referida entrada 6' de material de cortiça a expandir está disposta numa primeira extremidade de corpo 4', no topo do corpo 4' da câmara UE' de expansão, sendo concebida para permitir o fornecimento do material de cortiça a expandir para dentro do corpo 4' de câmara de expansão (Fig. 9 e 10); as referidas duas entradas 7' de vapor estão dispostas exteriormente e nas zonas laterais ao corpo de câmara UE', uma de cada lado, subdividindo-se cada uma das referidas entradas 7' de vapor em, pelo menos, duas aberturas 7'' de 32 entrada de vapor dispostas de cada lado no corpo 4' de câmara de expansão, para uma distribuição mais abrangente de vapor para dentro da câmara UE' de expansão (Fig. 10 e 11) ; as referidas quatro saldas 8' ' de vapor estão distribuídas ao longo do topo do corpo 4' da câmara de expansão, convergindo para uma única válvula 8' de escape de vapor disposta, exteriormente, por cima do referido corpo 4' de câmara de expansão, (Fig. 9, 10 e 11); as referidas entrada 9' e saída 10' de termofluido estão dispostas na face transversal de uma primeira extremidade de corpo 4' de câmara de expansão (Fig. 9, 10 e 11) e a referida saída 11' de produto expandido (Fig. 9) está disposta numa segunda extremidade de corpo 4' oposta à referida primeira extremidade de corpo 4', na parte de baixo do corpo 4', para permitir a transferência do produto expandido para a unidade UD' de descarga.Figures 9 to 11 show several views of a preferred expansion chamber UE 'of the present invention. In this preferred embodiment, the expansion chamber UE 'comprises, respectively, a cylindrical chamber body 4' and a conveying and contacting screw 5 'inside said body 4', comprising the body 4 'of the chamber UE' of preferred expansion: a 6 'inlet of cork material; two inlets 7 'of superheated steam; four δ "steam outlets; a thermofluid inlet 9 '; a thermofluid outlet 10 'and an expanded product outlet 11'; wherein said cork material inlet 6 'to be expanded is disposed in a first body end 4' at the top of the body 4 'of the expansion chamber UE', being designed to enable the supply of the cork material to expand into of the expansion chamber body 4 '(Figs. 9 and 10); said two steam inlets 7 'are disposed externally and in the side regions to the chamber body UE', one on each side, each of said steam inlets 7 'being subdivided into at least two openings 7 "of 32 are provided on each side in the expansion chamber body 4 ', for a wider distribution of vapor into the expansion chamber UE' (Fig. 10 and 11); said four vapor outlets 8 "are distributed along the top of the expansion chamber body 4 ', converging to a single vapor escape valve 8' disposed externally above said expansion chamber body 4 ' , (Fig. 9, 10 and 11); said inlet 9 'and thermofluid outlet 10' are disposed on the transverse face of a first end of expansion chamber body 4 '(Figs. 9, 10 and 11) and said expanded product outlet 11' (Fig. ) is disposed at a second body end 4 'opposite said first body end 4' in the bottom of the body 4 'to allow transfer of the expanded product to the discharge unit UD'.
Fazendo referência à Fig 9, esta mostra um parafuso 5' sem-fim de transporte e contacto para conduzir o material de cortiça para a saída 11' de produto expandido e, ao mesmo tempo, garantir um contacto substancialmente homogéneo entre o referido material de cortiça e o vapor sobreaquecido.Referring to Fig 9, it shows a conveying screw and conveying screw 5 'for conveying the cork material to the expanded product outlet 11' and at the same time ensuring a substantially homogeneous contact between said cork material and superheated steam.
Fazendo referência à Fig 12, mostra-se uma unidade UD' de descarga de acordo com esta forma de realização preferida, compreendendo, respectivamente, uma eclusa 12' vedante e um parafuso 13' sem-fim de recolha e transporte. 33 A referida eclusa 12' vedante da unidade UD' de descarga está disposta, na saída 11' de produto resultante da câmara UE' de expansão, numa primeira extremidade do parafuso 13' sem-fim de recolha e transporte e é concebida para confinar o vapor de água saturado e/ou sobreaquecido às referidas unidades UE', UA' de expansão e doseamento. 0 referido parafuso 13' sem-fim de recolha e transporte da unidade UD' de descarga recolhe o material de cortiça expandido da saída 11' de produto resultante da câmara UE' de expansão e transporta-o para fora do dispositivo de expansão preferido. A seguir descreve-se em pormenor as características do produto resultante do processo e dispositivo de expansão da presente invenção.Referring to Fig. 12, there is shown a discharge unit UD 'according to this preferred embodiment, comprising, respectively, a sealing lock 12' and a conveying and conveying screw 13 '. Said seal 12 'of the discharge unit UD' is disposed in the product outlet 11 'resulting from the expansion chamber UE' at a first end of the collecting and transporting screw 13 'and is designed to confine the saturated and / or superheated water vapor to said expansion and dosing units UE ', UA'. Said unloading and conveying screw 13 'of the unloading unit collects the expanded cork material from the product outlet 11' resulting from the expansion chamber UE 'and conveys it out of the preferred expansion device. The characteristics of the product resulting from the process and expansion device of the present invention are described in detail below.
Verifica-se, surpreendentemente, que por acção do processo e dispositivo de expansão da presente invenção, o produto resultante dos mesmos apresenta características melhoradas, nomeadamente em termos físicos e mecânicos, sem que, contudo, se observem diferenças macroscópicas ou se percam as suas mais valias. As principais diferenças observadas em termos físicos e mecânicos verificam-se, particularmente, ao nível de: i) corrugação das paredes das células e da consequente dimensão das mesmas, ii) peso específico do material e iii) tensão de ruptura e estabilidade dimensional do aglomerado de cortiça produzido a partir da cortiça expandida. 34It is surprisingly found that by the action of the process and expansion device of the present invention, the product resulting therefrom presents improved characteristics, notably in physical and mechanical terms, without, however, being observed macroscopic differences or losing their most benefits. The main differences observed in physical and mechanical terms are, in particular, the level of: (i) corrugation of cell walls and their consequent size, (ii) specific weight of the material and (iii) bursting stress and dimensional stability of the agglomerate of cork produced from expanded cork. 34
Assim, o produto resultante do novo processo e dispositivo de expansão apresenta, relativamente às suas propriedades fisicas, um aumento das suas dimensões (Fig. 3). Verifica-se que o valor médio da base do prisma das células de cortiça após submissão ao processo e dispositivo de expansão da invenção, sofre um acréscimo de 13 pm para 17 pm, correspondendo a um aumento de cerca de 30%. Verifica-se, portanto, que a cortiça obtida após o tratamento de expansão é diferente, uma vez que apresenta células maiores e paredes ligeiramente mais finas. Esta alteração é muito significativa porque confere ao produto resultante um substancial aumento de volume, de cerca de 30%, que produz uma importante melhoria no que respeita ao rendimento do material.Thus, the product resulting from the new process and the expansion device presents, with respect to its physical properties, an increase of its dimensions (Fig. 3). It will be appreciated that the average prism base value of the cork cells after subjection to the process and expansion device of the invention increases from 13 pm to 17 pm, corresponding to an increase of about 30%. It can be seen, therefore, that the cork obtained after the expansion treatment is different, since it presents larger cells and slightly thinner walls. This change is very significant because it gives the resulting product a substantial increase in volume of around 30%, which produces a significant improvement in the yield of the material.
Consultando a Tabela 2 abaixo, verifica-se que, após a acção do novo processo e dispositivo de expansão de material de cortiça por submissão desta a vapor de água saturado e/ou sobreaquecido, o peso especifico do material de cortiça apresenta uma diminuição substancial, devido ao aumento do tamanho de células atrás referido, de cerca de 15-30%. A diminuição do peso especifico da cortiça, além de estar associada a um aumento do rendimento do material (menos material utilizado para a mesma aplicação), está também associada a uma melhoria da qualidade da cortiça (quanto maior o peso especifico da cortiça pior a qualidade desta) o que representa uma mais valia comercial. 35 TABELA 2Referring to Table 2 below, it will be seen that, after the action of the new process and expansion device of cork material by subjecting it to saturated and / or superheated water vapor, the specific weight of the cork material exhibits a substantial decrease, due to the above cell size increase, of about 15-30%. The decrease in the specific weight of cork, in addition to being associated with an increase in material yield (less material used for the same application), is also associated with an improvement in the quality of cork (the higher the specific weight of cork the worse the quality of this), which represents a commercial gain. TABLE 2
Amostras de cortiça Peso Especifico com 20% Humidade (kg/m3) Diminuição do Peso específico (%) Antes Após A 109 94 14 B 102 84 18 C 102 86 16 D 117 86 26 E 115 87 24Specimens of cork Specific Gravity with 20% Humidity (kg / m3) Decrease of Specific Weight (%) Before After A 109 94 14 B 102 84 18 C 102 86 16 D 117 86 26 E 115 87 24
Consultando a Tabela 3 abaixo, relativamente à tensão de ruptura de aglomerado produzido a partir de cortiça expandida por intermédio do novo processo e dispositivo de expansão, verifica-se que os valores da referida tensão de rotura aumentam num intervalo de cerca de 30% a 60%, isto é, observa-se que os aglomerados de cortiça produzidos a partir do produto resultante do processo e dispositivo de expansão da invenção apresentam tensões de rotura cerca de 30% a 60% superiores à dos aglomerados de cortiça produzidos a partir de matéria-prima de cortiça sem expansão. Isto também representa uma mais valia comercial. 36 TABELA 3Referring to Table 3 below, relative to the bursting stress of agglomerate produced from expanded cork through the novel process and expansion device, it is found that the values of said tensile stress increase in a range of about 30% to 60 %, that is, cork agglomerates produced from the product resulting from the process and expansion device of the invention are found to exhibit tensile strengths about 30% to 60% higher than that of cork agglomerates produced from non- premium of cork without expansion. This also represents a commercial gain. TABLE 3
Tensão de Ruptura (kPa) Tipo de aglomerado Sem Com expansão expansão 1 638 836 2 587 933 3 568 876Breakdown Voltage (kPa) Type of Agglomerate Without Expanding Expansion 1 638 836 2 587 933 3 568 876
As Tabelas 1 e 2 precedentes suportam o anteriormente exposto relativamente aos valores de dimensões de célula e de peso especifico de amostras de cortiça, que se verificam antes e após a submissão dessas amostras ao processo e dispositivo de expansão da presente invençãoThe foregoing Tables 1 and 2 support the foregoing relative to the cell size and specific weight values of cork samples, which occur prior to and after submission of those samples to the process and expansion device of the present invention
Pode concluir-se que a submissão de matéria-prima de cortiça ao novo processo e dispositivo de expansão por vapor de água saturado e/ou sobreaquecido, num intervalo de tempo de cerca de 30 segundos a 15 minutos, permite obter expansões do material inicial entre 5 e 30%. Durante o processo observa-se a manutenção da humidade e a redução do peso especifico. A cortiça, sob a forma de falca, cortiça virgem ou de reprodução, pranchas de cortiça, desperdícios de cortiça (resultantes do fabrico de rolhas ou da transformação de pranchas de cortiça), triturada, granulada ou em pó, cozida e 37 não cozida, quando submetida ao processo e dispositivo de expansão por submissão a vapor de água saturado e/ou sobreaquecido da invenção, tal como descrito anteriormente, regista um aumento da dimensão das células de cerca de 30%. Este aumento da dimensão celular, para além de implicar uma diminuição do peso específico resulta, após o processo de granulação, num aumento da quantidade de material de maior valor. O aglomerado de cortiça, produzido a partir de cortiça expandida por um processo de submissão a vapor de água saturado e/ou sobreaquecido, tal como descrito anteriormente, apresenta aumentos substanciais dos valores de tensão de ruptura que podem variar entre cerca de 30% e 60%. A cortiça, sob a forma de falca, cortiça virgem ou de reprodução, pranchas de cortiça, desperdícios de cortiça (resultantes do fabrico de rolhas ou da transformação de pranchas de cortiça), triturada, granulada ou em pó, cozida e não cozida, quando submetida ao novo processo e dispositivo de expansão por vapor de água saturado e/ou sobreaquecido apresenta aumentos volumétricos até cerca de 30% que se reflectem em menor peso específico, maior dimensão das células, maior tensão de ruptura e melhor estabilidade dos blocos aglomerados produzidos a partir dela. O novo processo e dispositivo de expansão não padece dos problemas associados a processos de técnica anterior que provocam a degradação do material de cortiça devido à utilização de temperaturas muito elevadas, superiores a 350 °C, obtendo-se, assim, através deste novo processo e dispositivo de expansão, um produto melhor e mais rentável. 38It can be concluded that the submission of cork raw material to the new process and saturated and / or superheated water vapor expansion device, in a time interval of about 30 seconds to 15 minutes, allows for expansions of the starting material between 5 and 30%. During the process the humidity is maintained and the specific weight reduction is observed. Cork, in the form of fallows, virgin or reproduction cork, cork boards, cork waste (resulting from the manufacture of cork stoppers or cork boards), crushed, granulated or powdered, cooked and uncooked, when subjected to the process and saturated and / or superheated water vapor expansion device of the invention, as described above, shows a cell size increase of about 30%. This increase in cell size, in addition to implying a decrease in specific weight, results in an increase in the amount of higher value material after the granulation process. The cork agglomerate, produced from expanded cork by a saturated and / or superheated water vapor submission process as described above, exhibits substantial increases in tensile stress values ranging from about 30% to 60% %. Cork, in the form of fallows, virgin or reproduction cork, cork boards, cork waste (resulting from the manufacture of cork stoppers or cork boards), crushed, granulated or powdered, cooked and uncooked, when subjected to the new process and saturated and / or superheated water vapor expansion device exhibits volumetric increases up to about 30% which are reflected in lower specific weight, larger cell size, higher tensile strength and better stability of agglomerated blocks produced at from it. The novel process and expansion device does not suffer from the problems associated with prior art processes which cause the degradation of the cork material due to the use of very high temperatures, higher than 350 ° C, thus obtaining through this new process and expansion device, a better and more profitable product. 38
De seguida sao apresentados exemplos de aplicação do novo processo e dispositivo de expansão e respectivos resultados.Examples of the application of the novel process and expansion device and their results are given below.
EXEMPLOSEXAMPLES
Exemplo 1: Expansão de material de cortiça submetido a vapor de água saturado, por intermédio de um processo de expansão descontinuo.Example 1: Expansion of cork material subjected to saturated water vapor, by means of a discontinuous expansion process.
Foram colocadas amostras de triturado de cortiça em contacto com vapor saturado, em diferentes intervalos de tempo e a diferentes pressões. Os resultados de expansão, apresentados na Tabela 4 abaixo, mostram que, para as amostras testadas, ocorreu uma expansão da cortiça de 20%. TABELA 4Samples of cork crush were placed in contact with saturated steam at different time intervals and at different pressures. The expansion results, presented in Table 4 below, show that, for the samples tested, a cork expansion of 20% occurred. TABLE 4
Tempo (min.) Pressão Vapor (kg/cm2) Temperatura Vapor (°C) Humidade (%) Expansão (%) Inicial Final 4 1 120 15 35 20 8 1 120 15 44 20 12 1 120 15 43 20 4 2 125 15 45 20 39Time (min) Pressure Steam (kg / cm2) Temperature Steam (° C) Humidity (%) Expansion (%) Initial Final 4 1 120 15 35 20 8 1 120 15 44 20 12 1 120 15 43 20 4 2 125 15 45 20 39
Exemplo 2: Expansão de material de cortiça submetido a vapor de água sobreaquecido, por intermédio de um processo de expansão descontínuo.Example 2: Expansion of cork material subjected to superheated water vapor, by means of a discontinuous expansion process.
Triturado de cortiça foi submetido a vapor de água sobreaquecido a uma temperatura de 200 °C e a uma sobrepressão de 0,6 kg/cm2, durante 8 minutos, permitindo obter uma expansão aparente de cerca de 30%.Crushed cork was subjected to superheated water vapor at a temperature of 200 ° C and at an overpressure of 0.6 kg / cm2 for 8 minutes, allowing an apparent expansion of about 30%.
Exemplo 3: Expansão de material de cortiça submetido a vapor de água saturado, por intermédio de um processo de expansão contínuo.Example 3: Expansion of cork material subjected to saturated water vapor, by means of a continuous expansion process.
Diferentes tipos de broken de cortiça foram submetidos a um processo de expansão de cortiça com vapor de água sobreaquecida, em intervalos de tempo de 1 minuto. Os resultados de expansão, apresentados na Tabela 5 abaixo, mostram que, para as amostras testadas, ocorreu uma expansão de cerca de 13% a 26%. TABELA 5Different types of broken cork were subjected to a process of expansion of cork with superheated water vapor, in intervals of time of 1 minute. The expansion results, presented in Table 5 below, show that, for the samples tested, an expansion of about 13% to 26% occurred. TABLE 5
Amostras de cortiça Peso Específico com 20% Humidade (kg/m3) Humidade Expansão aparente com 20% Humidade Antes Após Antes Após A 109 94 21 21 13 40 (continuação)Cork samples 20% Specific Gravity Humidity (kg / m3) Humidity Apparent Expansion with 20% Humidity Before After After After 109 94 21 21 13 40 (continued)
Amostras de cortiça Peso Especifico com 20% Humidade (kg/m3) Humidade Expansão aparente com 20% Humidade B 102 84 24 22 17 C 102 86 19 14 16 D 117 86 6 6 26 E 115 87 6 6 24Cork samples Specific gravity at 20% Humidity (kg / m3) Humidity Expansion apparent at 20% Humidity B 102 84 24 22 17 C 102 86 19 14 16 D 117 86 6 6 26 E 115 87 6 6 24
Exemplo 4: Expansão de material de cortiça com vapor de água sobreaquecido, em que o material de cortiça resultante foi posteriormente triturado.Example 4: Expansion of cork material with superheated steam, where the resulting cork material was subsequently ground.
Um lote de broken cozido de cortiça foi submetido ao processo de expansão de cortiça da invenção com vapor de água sobreaquecida, em intervalos de tempo de 1 minuto. Após efectuado o processo de expansão, a cortiça foi submetida a um processo tradicional de granulação e o granulado obtido comparado com granulado obtido por broken não expandido. Recorrendo à Tabela 6 abaixo, verifica-se que ocorreu uma diminuição do peso especifico dos granulados e uma melhoria da qualidade dos materiais, por exemplo, aumento da quantidade de granulados de baixa densidade. 41 TABELA 6A batch of broken cork was subjected to the cork expansion process of the invention with superheated steam at time intervals of 1 minute. After the expansion process was carried out, the cork was submitted to a traditional granulation process and the granulate obtained was compared to the granulate obtained by broken, non-expanded. Referring to Table 6 below, it has been found that there has been a decrease in the specific weight of the granulates and an improvement in the quality of the materials, for example, increasing the amount of low density granulates. TABLE 6
Tipo de Peso Especifico com Quantidade de material granulado 20% Humidade (kg/m3) (% ) Sem Com Sem Com tratamento tratamento tratamento tratamento BD 0,5/1 54-57 52-57 0,52 1,58 BD 1/2 54-59 51-56 1, 91 5, 79 BD 2/3 6 0-6 4 54-60 15,34 20, 16 BD 3/4 64-68 CD 1 O CD 19, 73 18, 10 BD 4/5 65-69 61-64 11,39 10, 75Type of Specific Weight with Amount of Granulated Material 20% Moisture (kg / m3) (%) Without With Without treatment treatment treatment BD 0.5 / 1 54-57 52-57 0.52 1.58 BD 1/2 54-59 51-56 1, 91 5, 79 BD 2/3 6 0-6 4 54-60 15.34 20, 16 BD 3/4 64-68 CD 1 CD 19, 73 18, 10 BD 4 / 5 65-69 61-64 11.39 10, 75
Exemplo 5: Um dispositivo de expansão da invenção é alimentado com granulado de cortiça possuindo uma granulometria numa gama de 2 a 40 mm e as suas condições de funcionamento compreendem uma temperatura no intervalo de cerca de 280 a 310 °C, uma sobrepressão no intervalo de cerca de 0,1 a 0,5 bar e um tempo de contacto no intervalo de cerca de 1 a 2 minutos, permitindo obter valores de expansão compreendidos no intervalo de cerca de 7 a 25%.Example 5: An expansion device of the invention is fed with cork granulate having a particle size in the range of 2 to 40 mm and its operating conditions comprise a temperature in the range of about 280 to 310 ° C, an overpressure in the range of about 0.1 to 0.5 bar and a contact time in the range of about 1 to 2 minutes, allowing for expansion values in the range of about 7 to 25%.
Os exemplos do processo de expansão da invenção são complementados pela Tabela 4 que apresenta os valores percentuais de expansão observados no material de cortiça 42 submetido a vapor de água saturado, num processo de expansão descontínuo, e pela Tabela 5 que apresenta os valores percentuais de expansão do material de cortiça submetido a vapor de água sobreaquecido, num processo de expansão contínuo. 0 novo processo e dispositivo de expansão de material de cortiça por acção de vapor de água saturado e/ou sobreaquecido, descritos anteriormente, pode ser sujeito a numerosas modificações e a variações, a serem efectuadas por um especialista na técnica, de modo a satisfazer as exigências contingentes e específicas, as quais, no entanto, estão contidas dentro do âmbito da protecção da presente invenção, como definida pelas reivindicações anexas.Examples of the expansion process of the invention are complemented by Table 4 which shows the percent expansion values observed in the cork material 42 subjected to saturated water vapor in a batch expansion process and by Table 5 which shows the percent expansion values of the cork material subjected to superheated water vapor, in a continuous expansion process. The new process and apparatus for expanding the cork material by the action of saturated and / or superheated water vapor, described above, can be subjected to numerous modifications and variations, to be carried out by a person skilled in the art, in order to satisfy the contingent and specific requirements, which, however, are contained within the scope of the protection of the present invention as defined by the appended claims.
Lisboa, 9 de Dezembro de 2011 43Lisbon, December 9, 2011 43
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB1A | Laying open of patent application |
Effective date: 20081222 |
|
FG3A | Patent granted, date of granting |
Effective date: 20120116 |