PT1425089E - Processo para a transferência de produtos sólidos em partículas entre zonas de diferente pressão. - Google Patents

Description

1

DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A TRANSFERENCIA DE PRODUTOS SÓLIDOS EM PARTÍCULAS ENTRE ZONAS DE DIFERENTE PRESSÃO" A presente invenção refere-se a um processo e a um aparelho para transferência de produtos em partículas entre zonas de pressão diferente. A invenção é especialmente apropriada para transferência de biomassa de baixa densidade, tal como palha, mas não está limitada a esta finalidade.

Antecedentes: Há um interesse crescente em produzir energia celulose, etanol e outros produtos da biomassa. Isto inclui que a biomassa sofra processos pressurizados, tais como tratamento por vapor, hidrolização, extracção por solvente, descasque por explosão, gaseificação, secagem com vapor super aquecido. A biomassa pode compreender a secagem de partículas humedecidas ou partículas suspensas num líquido.

Para conseguir os mais baixos custos de produção possíveis, é crucial estabelecer processos contínuos fiáveis e produzi-los diariamente durante todo o ano. A palha é um grande recurso de biomassa, que ainda não tem sido intensivamente explorado, porque suas propriedades tornam muito difícil transportar para o interior de, através de e para fora do equipamento pressurizado. Os principais obstáculos são: 2 a palha tem uma baixa densidade (palha pouco triturada, cerca de 50 kg/m3). a palha é um produto não fluido e tem propriedades de ponte muito fortes. a palha tem um elevado teor de silicone abrasivo.

Estes obstáculos significam que um processo e um aparelho capazes de manipular palha em relação a equipamento pressurizado serão capazes de manipular praticamente tudo, tal como aparas de madeira, carvão, lixo residencial, subprodutos de matadouros etc.

Para ser fiável o aparelho deve preencher os seguintes requisitos: - as peças da máquina apenas devem "cortar" o produto numa medida muito limitada para evitar o desgaste e o encravamento. - o risco de ponte deve ser eliminado forçando o produto através de zonas criticas. Isto significa que a carga e descarga forçadas de câmaras de eclusa são absolutamente necessárias. - deve ser possível comprimir produtos de baixa densidade para uma densidade mais elevada a fim de obter uma capacidade apropriada dentro de dimensões razoáveis.

Nenhum dos processos e aparelhos conhecidos baseados em dispositivos de eclusa preenche estes requisitos. 3 A patente SE-C-469536 descreve uma câmara para o interior da qual o produto é conduzido por um parafuso de pistão. Na entrada uma lâmina cilíndrica desliza para a frente e corta o produto para fechar a entrada, mas a sua função é fechar-se para o produto e não proporcionar um retentor de pressão. À saida existe um retentor de pressão, mas dado que existe apenas um, não é um dispositivo de eclusa tal como definido previamente. 0 aparelho é um alimentador de fluxo de tomada baseado na capacidade de tomada do produto altamente comprimido para reduzir a libertação de gás quando o retentor de pressão está aberto.

Retentores giratórios, por exemplo, da US-A-5.114.053, onde um rotor, que compreende várias bolsas, gira continuamente numa caixa cilíndrica, exigem um produto com boas propriedades de fluxo. As peças da máquina têm de "cortar" o produto, o que é problemático especialmente à entrada. O produto não pode ser comprimido e não é possível a carga/descarga. A patente DE-A-2426035 divulga um rotor com uma câmara de eclusa que gira intermitentemente, permitindo que a abertura seja alternadamente conectada a zonas de alta e de baixa pressão. Um pistão na câmara de eclusa assegura a descarga forçada da câmara de eclusa e impede a emissão da zona de alta pressão. O produto não é carregado à força na câmara da eclusa, pelo que não pode ser comprimido, e as peças da máquina têm de "cortar" o produto. A patente US-A-5,095,825 descreve um processo em que um rotor tem duas câmaras de eclusa, que são descarregadas à força por pistões colocados nas câmaras de eclusa. As aberturas das câmaras de eclusa estão colocadas numa 4 extremidade do rotor, de modo que cada uma delas seja conectada a uma de duas zonas da pressão quando o rotor pára. 0 processo visa reduzir o risco de ponte durante o carregamento da câmara de eclusa criando um vácuo com o pistão. Isto significa que o risco de ponte é apenas parcialmente reduzido se o produto for permeável ao ar. As peças da máquina teriam de "cortar" o produto e não é possivel comprimir o produto por este processo.

Na patente US-A-5 819 992 é usado um rotor com diversas câmaras de eclusa paralelas. As câmaras de eclusa têm a entrada numa extremidade e a saída na outra extremidade. Quando o rotor pára para carregamento de uma câmara da eclusa e descarregamento da outra, estabelece-se uma estanquicidade pela expansão de anéis de vedação dinâmicos. Quando a operação de carga/descarga é finalizada, os anéis de vedação dinâmicos são contraídos, após o que o rotor se pode deslocar para a posição seguinte com menos atrito mas estanquicidade incompleta. 0 processo não inclui fraccionamento, de modo que as peças da máquina têm de "cortar" o produto. Além disso, o processo não inclui o carregamento forçado, opção para compressão ou descarga forçada. A patente SE-C-456645 descreve uma câmara de eclusa em forma de T que obriga o produto a fazer um movimento perpendicular da horizontal para a vertical. 0 produto é conduzido para além do retentor de pressão da entrada e para a câmara de eclusa por meio de um pistão ou de um parafuso de pistão, e depois o produto tem de cair pela gravidade apenas através do ramal vertical, até aterrar no retentor de pressão de saída. Um pistão separado assegura a descarga forçada da câmara de eclusa. 0 facto de o produto, 5 durante o carregamento da câmara de eclusa, ter de fazer uma volta de 90° por acção da gravidade, apenas aumenta o risco de ponte, e torna impossível aumentar a capacidade de compressão do produto na câmara de eclusa.

No documento US-A-5.192.188 o produto é carregado na câmara de eclusa apenas por meio de gravidade, o que dá um enchimento muito pobre. O pistão de descarga tem de "cortar" o produto na abertura de entrada e não é possível a capacidade de aumento da compressão. É conhecido um outro dispositivo através do documento SE-C-500516, em cujos preâmbulos se baseiam as reivindicações independentes anexas. Mais particularmente, a SE-C-500516 divulga um dispositivo para transferência de um produto em partículas entre duas zonas de diferente pressão. Um problema a ser resolvido em face do dispositivo da SE-C-500516 pode ser visto como proporcionando uma solução alternativa para impedir fuga de gás entre as duas zonas de pressão e também para reduzir o desgaste e o encravamento do aparelho.

Para resolver estes problemas, a presente invenção proporciona um processo e um aparelho de acordo com as reivindicações anexas 1 e 17. O processo inventado é baseado num sistema de eclusa de acordo com o qual o produto é primeiramente conduzido através de um dispositivo de fraccionamento, que produz uma sequência de porções uniformes de produto divididas por espaços uniformes livres de partículas, e subsequentemente as porções de produto são conduzidas individualmente através de um dispositivo de eclusa, que compreende pelo 6 menos uma câmara de eclusa e dois retentores de pressão, em que pelo menos um deles assegura em qualquer momento uma forte barreira de pressão entre as duas zonas de pressão, e as porções do produto são carregadas à força da primeira zona para uma câmara de eclusa por meio de um parafuso de pistão, cujo eixo está praticamente em linha com o eixo da câmara de eclusa, e as porções do produto são descarregadas à força da câmara de eclusa e para a segunda zona de pressão por meio do referido parafuso de pistão ou por um pistão ou por meio de gás, vapor ou liquido fornecido a uma pressão mais elevada do que a da segunda zona de pressão.

Neste contexto um parafuso de pistão significa um transportador de parafuso ao qual pode ser adicionado um movimento axial oscilante independente de rotação. Um exemplo de parafuso de pistão é descrito na patente SE-C-469536 .

Neste contexto um sistema de eclusa significa um dispositivo de fraccionamento combinado com um dispositivo de eclusa. Um dispositivo de eclusa significa uma câmara de eclusa combinada com retentores de pressão.

Uma câmara de eclusa no sentido da invenção é uma câmara que pode ser alternadamente conectada a uma de duas zonas de pressão, enquanto ao mesmo tempo pressão é separada por estanquicidade de pressão da outra zona de pressão. Os dispositivos que em condição fechada asseguram a separação de estanquicidade de pressão serão a seguir designados por retentores de pressão. 7

Meios de carga/descarga à força significam carga/descarga por produto positivo, o que implica que são aplicadas outras forças de transporte além da força da gravidade.

Uma vantagem do processo de acordo com a invenção é que preenche todas os requisitos para transferência de produtos em partículas, abrasivos, de baixa densidade, não fluidos entre zonas com diferentes pressões.

Para evitar "cortar" o produto o processo de acordo com a invenção compreende um dispositivo de fraccionamento antes do dispositivo de eclusa. 0 dispositivo de fraccionamento produz uma ou várias sequências de porções uniformes de produto divididas por espaços uniformes livres de partículas. Os espaços livres de partículas asseguram que não há produtos em partículas no espaço de trabalho dos retentores de pressão quando estes estão a fechar.

Para conseguir o carregamento à força, as porções de produto são conduzidas para o dispositivo de eclusa por meio de um parafuso de pistão. A rotação e o movimento axial do parafuso de pistão podem ser controlados independentemente, o que torna possível proporcionar qualquer grau de compressão de embalagem leve para transformação das porções de produto em artigos sólidos. A força de carga e a possibilidade de conseguir uma compressão ajustável do produto são aspectos característicos muito importantes da invenção, por causa da fiabilidade melhorada e da maior capacidade que o aparelho de acordo com a invenção conseguirá comparado com o aparelho conhecido. 0 aparelho conhecido é concebido para transferir partículas de carvão e de madeira com densidades 8 de 0,4 - 0,8 comparados com 0,05 da palha triturada. Isto significa que a capacidade para palha cairia para cerca de 10% se o volume da câmara de eclusa se mantiver inalterado.

Para conseguir a descarga à força da câmara de eclusa de acordo com a invenção, podem ser escolhidas diferentes formas de realização da invenção dependendo de se a emissão da zona de alta pressão durante a transferência do produto da câmara de eclusa para a zona de alta pressão for aceitável ou não.

Se a emissão for aceitável, como, por exemplo, quando a emissão consiste em vapor, do qual se pode recuperar energia por condensação, o parafuso de pistão que executa o carregamento forçado também pode executar o descarregamento forçado da câmara da eclusa. Isto implica que para cada porção de produto transferida para a zona de alta pressão, um volume de vapor será transferido para a câmara de eclusa e depois para o local de condensação. Para esta situação os dispositivos de retentor de pressão podem ser escolhidos de entre válvulas bem conhecidas, tais como válvulas deslizantes, válvulas de esfera ou válvulas de pistão. O diâmetro interno das válvulas deve ser pelo menos do mesmo tamanho que o da câmara de eclusa. Antes de abrir os retentores de pressão, a pressão da câmara de eclusa tem de ser ajustada para estabelecer substancialmente a mesma pressão em ambos os lados do retentor de pressão para reduzir a força necessária para abrir o retentor de pressão.

Em situações especiais, tais como descasque por explosão, em que o produto tem de ser descarregado a alta velocidade de alta pressão do digestor, a pressão da câmara de eclusa 9 tem de ser mantida ou mesmo aumentada para acelerar o produto a uma velocidade muito elevada quando o retentor de pressão é aberto. Para esta situação especial o diâmetro da válvula pode ser muito menor do que o diâmetro da câmara de eclusa, por causa da elevada velocidade do produto durante a descarqa. Uma válvula de esfera é uma boa escolha porque pode ser completamente aberta em muito pouco tempo.

Se a emissão for inaceitável, por exemplo, quando estão envolvidos gases venenosos, explosivos ou mal cheirosos, a forma de realização preferida da invenção compreende um rotor com duas câmaras de eclusa colocadas praticamente paralelas ao eixo do parafuso de pistão, e perpendicular ou paralelo ao eixo do rotor e equipado com pistões para descarga forçada.

Nesta forma de realização preferida da invenção o sistema de vedação que impede a fuga de vapores de gás ou de liquido quando o produto é transferido da câmara de eclusa para a zona de alta pressão tem de ser resistente ao impacto dos produtos quimicos e das temperaturas que prevalecem na zona de alta pressão, , Na gaseificação, por exemplo, as temperaturas podem ser na gama de 700-1100°C e os gases processados podem conter quantidades consideráveis de tara, que podem condensar a uma temperatura muito mais baixa que a da câmara da eclusa. Para evitar que o gás quente de processamento entre na câmara de eclusa durante a descarga, é conhecido, por exemplo, através da patente US-A-5 095 825 e da patente DE-A2426035 Al elevar a pressão da câmara de eclusa antes da descarga por meio de gás inerte pressurizado. A fonte de gás inerte, no entanto, é um custo extra substancial e, consequentemente, foi desenvolvido um sistema especial de vedação para a invenção, que elimina 10 praticamente a fuga de gás de processo sem qualquer utilização de gás inerte pressurizado. O sistema especial de vedação compreende três dispositivos de vedação, que serão activos em três locais diferentes. O primeiro dispositivo de vedação compreende dois anéis de vedação que serão activos entre as extremidades abertas das câmaras de eclusa e a saida da zona de baixa pressão e a entrada da zona de alta pressão durante a carga e a descarga. Este primeiro dispositivo de vedação é um tipo de vedação conhecido que pode ser distendido para estabelecer impermeabilidade durante a carga ou a descarga e contraído durante o movimento do rotor para evitar atrito. O segundo dispositivo de vedação impedirá a fuga a de gás, vapor ou líquido da zona de alta pressão para a parte da câmara de eclusa por trás do pistão. A emissão pode ocorrer quando os bordos de vedação do pistão ficam gastos, o que é inevitável especialmente quando existe sílica no produto. O segundo dispositivo de vedação usa gás, vapor ou líquido por trás do pistão, pressurizados substancialmente para mesma pressão que a da zona de baixa pressão durante a carga, e pressurizados à mesma pressão ou a uma pressão superior à da zona de alta pressão durante a descarga. O gás, vapor ou líquido pressurizado podem também ser utilizados para movimentar o pistão durante a descarga. O terceiro dispositivo de vedação compreende um recipiente que aloja o rotor e proporciona uma conexão vedada entre as duas zonas de pressão. Este terceiro dispositivo de vedação tomará conta de qualquer emissão da zona de alta pressão provocada pelo desgaste ou falhas dos dois outros 11 dispositivos de vedação. Qualquer emissão para o recipiente será detectada e dirigida para um local onde não provocará qualquer dano. A detecção pode libertar a acção necessária para parar uma outra emissão.

Descrição pormenorizada 0 processo da presente invenção é baseado num sistema de eclusa que compreende um dispositivo de fraccionamento e um dispositivo de eclusa. A invenção é descrita a seguir em pormenor por meio de dois exemplos de formas de realização do dispositivo de fraccionamento e três exemplos de formas de realização do dispositivo de eclusa. 0 exemplo 1 descreve um dispositivo de fraccionamento apropriado para condições atmosféricas e com boa capacidade de tamponamento para o produto a ser transferido. As figuras la e lb destinam-se a ilustrar o exemplo 1. 0 transportador de alimentação 1.2 desloca o produto sob um cilindro giratório de nivelamento 1.3 que cria um fluxo de produto com secção transversal uniforme. A espessura da camada de produto 1.4 pode ser ajustada mudando a distância entre 1.3 e 1.2. Na extremidade superior de 1.2 o produto cai para o funil 1.5 com portas inferiores de sifão 1.6. Quando a quantidade correcta de produto foi transferida para o funil 1.5, as portas de sifão 1.6 abrirão para cima e a porção de produto cairá na correia transportadora 1.7, que deslocará a porção para o dispositivo de eclusa (não mostrado). Quando o funil 1.5 tiver sido descarregado, as portas de sifão 1.6 serão fechadas e começará a acumulação de uma nova porção do produto. 12 0 exemplo 2 descreve um dispositivo de fraccionamento apropriado para condições pressurizadas e com possibilidade de servir dois dispositivos de eclusa. As figuras 2a e 2b ilustram o exemplo 2.

Figura 2a - o produto é transportado para fora da zona de alta pressão por um transportador de parafuso 2.1 na caixa 2.2. Um transportador de parafuso de vaivém na caixa 2.4 pode rodar em ambas as direcções e, desse modo, transportar o produto alternadamente através dos retentores de pressão 2.5.1 e 2.5.2 e para as câmaras de eclusa 2.6.1 e 2.6.2. Quando o transportador de parafuso de vaivém está a carregar, por exemplo, a câmara de eclusa 2.6.1, é criado um espaço livre de partículas de produto em torno do retentor de pressão 2.5.2. Quando a câmara de eclusa 2.6.2 é carregada é criado um espaço livre de partículas de produto em torno dos retentores de pressão 2.5.1 0 exemplo 3 descreve um dispositivo de eclusa apropriado quando uma emissão controlada é aceitável durante a transferência de produto da zona de baixa pressão para a zona de alta pressão. A figura 3a-3i ilustra o exemplo 3.

Figura 3a - o transportador 3.1 desloca a porção de produto para o funil de entrada 3.3 equipado com 2 correias transportadoras 3.2 que proporcionam transporte e compressão combinados. A porção de produto sob a pressão PI é forçada para a câmara de eclusa 3.6. através de um retentor de pressão aberto 3.4. Um pistão de parafuso 3.5 na sua posição sob o funil da entrada 3.3 transporta a porção de produto para o retentor de pressão de saída fechado 3.8 apenas pelo seu movimento de rotação, até que 13 toda a porção de produto tenha passado o retentor de pressão de entrada 3.4.

Figura 3b - o retentor de pressão de entrada está fechado.

Figura 3c - a pressão na câmara de eclusa é mudada para a nova pressão P2 por meio da válvula de igualização 3.9

Figura 3d - o retentor de pressão de saída é aberto e um movimento axial do parafuso de pistão 3.5 é adicionado à rotação com um movimento axial, gue força a porção de produto para fora da câmara de eclusa 3.6 para lá do retentor de pressão de saída e para a nova zona de pressão 3.10.

Figura 3e - o retentor de pressão de saída 3.8 é fechado quando o parafuso de pistão 3.5 foi puxado para trás na câmara de eclusa 3.6 pelo seu movimento axial.

Figura 3f - a pressão é mudada para a pressão Pl da primeira zona de pressão por meio da válvula de igualização 3.9, após o que o retentor de pressão de entrada 3.4 é aberto e a porção de produto seguinte pode ser carregada na câmara de eclusa. O exemplo 4 descreve uma forma de realização do dispositivo de eclusa apropriado quando a emissão durante a transferência de produto da zona de baixa pressão para a zona de alta pressão é inaceitável. O fluxo de produto gira 180° passando através do dispositivo de eclusa. A figura 4a-4e ilustra o exemplo 4. 14

Figura 4a - a porção de produto é transportada para um funil de entrada 4.1 equipado com os dois transportadores de correia 4.2. Ao mesmo tempo o retentor de pressão 4.8 é aberto. Um parafuso de pistão 4.5 posicionado na entrada 4.3 força a porção do produto para a câmara de eclusa 4.6.1 apenas pelo seu movimento de rotação. A câmara de eclusa 4.6.1 é carregada e descarregada através da mesma abertura, e pode ser feita girar em torno de um eixo 4.12 paralelo ao do parafuso de pistão e é equipada com um pistão 4.11.1. Com esta forma de realização é colocada uma segunda câmara de eclusa 4.6.2 simetricamente em relação ao eixo 4.12 e é equipada com o pistão 4.11.2. As duas câmaras de eclusa com os seus pistões e meios para movimentar os pistões constituem um rotor 4.13, que pode girar em torno do eixo 4.12 e ser movimentado por deslocamento axial.

Figura 4b - o pistão da câmara de eclusa 4.11.1 durante o carregamento forçado é deslocado da posição de arranque na abertura da câmara de eclusa para a parte posterior da câmara de eclusa 4.6.1. 0 outro pistão da câmara de eclusa 4.11.2 deslocar-se-á ao mesmo tempo da posição de arranque na parte posterior da câmara de eclusa em direcção a e para além da abertura, forçando a porção de produto para fora da câmara de eclusa na segunda zona de pressão 4.10. O parafuso de pistão 4.5 força a porção de produto para além da abertura da câmara de eclusa 4.6.1 por um movimento axial adicionado à rotação.

Figura 4c - o pistão 4.11.2 é puxado para trás, de modo a alinhar com a abertura da câmara de eclusa 4.6.2, e o retentor de pressão 4.8 é fechado deslocando-o para a entrada 4.7 da zona de alta pressão e o parafuso de pistão 15 4.5 é puxado para trás para a sua posição na entrada 4.3 da câmara de eclusa.

Figura 4d - os retentores de pressão 4.4.1 e 4.4.2 são abertos por deslocamento axial do rotor afastando-se da entrada do funil 4.1 e da entrada 4.7 para a zona de alta pressão. A seguir o rotor é feito girar 180° de modo que a câmara de eclusa 4.6.1 mudará de posição com a câmara de eclusa 4.6.2.

Figura 4e - os retentores de pressão 4.4.1 e 4.4.2 são fechados pela retracção do rotor 4.13, e a câmara de eclusa 4.6.2 está pronta para ser carregada à força com a próxima porção de produto, e a pressão na câmara de eclusa 4.6.1 é mudada para a alta pressão P2 pela válvula de igualização 4.9. A seguir o retentor de pressão 4.8 é aberto e a câmara de eclusa 4.6.1 está pronta para ser esvaziada.

Tal como o exemplo 4 o exemplo 5 descreve uma forma de realização do dispositivo de eclusa apropriado quando a emissão é inaceitável durante a transferência de produto da zona de baixa pressão para a zona de alta pressão. Ao contrário do exemplo 4, o eixo do rotor da câmara de eclusa do exemplo 5 é perpendicular ao eixo das câmaras de eclusa e do parafuso de pistão. Isto significa que o fluxo de produto manterá a direcção imposta pelo parafuso de pistão passando através do dispositivo de eclusa. Além disso, os pistões que descarregam as câmaras de eclusa do exemplo 5 são accionados por um liquido pressurizado, que serve ao mesmo tempo como um dispositivo de vedação muito eficaz contra fuga da zona de alta pressão na câmara de eclusa durante a descarga forçada. Este processo de vedação é de importância especial quando a temperatura da zona de alta 16 pressão é superior àquela que os materiais tradicionais de vedação podem tolerar, como por exemplo 700-1100 °C num gaseificador.

Figura 5a - a porção de produto é transportada para o funil de entrada 5.1 equipado com os dois transportadores de correia 5.2. Ao mesmo tempo é aberto o retentor de pressão 5.8. Um parafuso de pistão 5.5 posicionado na entrada 5.3 força a porção de produto para a câmara de eclusa 5.6.1 apenas pelo seu movimento de rotação. A câmara de eclusa 5.6.1 é carregada e descarregada através da mesma abertura, e pode ser feita girar em torno de um eixo 5.12 perpendicular ao do parafuso de pistão e equipado com um pistão 5.11.1. Com esta forma de realização uma segunda câmara de eclusa 5.6.2 é colocada simetricamente em relação ao eixo 5.12 e é equipada com o pistão 5.11.2. As duas câmaras de eclusa com os seus pistões constituem um rotor 5.13, que pode girar em torno do eixo 5.12 na caixa de rotor 5.15. Os dois pistões 5.11.1 e 5.11.2 são conectados por uma haste de pistão 5.14. A caixa do rotor é conectada firmemente ao funil de entrada 5.1 e à zona de alta pressão 5.10. O dispositivo combinado de accionamento e vedação para o pistão duplo 5.11.1/5.11.2 consiste num contentor 5.16 com um reservatório de um liquido, que pode ser bombeado pela bomba 5.17 para um contentor 5.18 parcialmente cheio com o referido liquido, mantendo desse modo uma pressão Pl+ algo superior a Pl. O referido liquido pode ser bombeado pela bomba 5.20 do contentor 5.18 para um contentor semelhante 5.19, mantendo desse modo uma pressão P2++ algo superior a P2. Além disso, o dispositivo combinado de accionamento e vedação consiste em tubagens e condutas no eixo 5.12 e 4 válvulas 5.21-5.24 através das quais as duas câmaras de 17 eclusa 5.6.1 e 5.6.2 podem ser conectadas aos dois contentores 5.18 e 5.19. Quando a câmara de eclusa 5.6.1 é carregada o líquido por trás do pistão 5.11.1 será conduzido através de 5.21 para 5.18 e simultaneamente uma quantidade equivalente de líquido será conduzida de 5.19 através de 5.23 para a parte da câmara de eclusa 5.6.2 por trás do pistão 5.11.2. Para manter as pressões correctas uma quantidade equivalente de líquido será bombeada de 5.18 para 5.19 simultaneamente.

Figura 5b - durante o carregamento forçado o pistão 5.11.1 da câmara de eclusa é deslocado da abertura para a parte posterior da câmara de eclusa 5.6.1. Desse modo o pistão 5.11.2 deslocar-se-á ao mesmo tempo da parte posterior da câmara 5.6.2 em direcção a e para lá da abertura, forçando a porção do produto para fora da câmara de eclusa para a segunda zona de pressão 5.10. O parafuso de pistão 5.5 força a porção do produto para lá da abertura da câmara de eclusa 5.6.1 por um movimento axial adicionado à rotação.

Figura 5c - o retentor de pressão 5.8 é fechado deslocando-o para a entrada 5.7 e desse modo força o pistão 5.11.2 a voltar para trás, de modo a alinhar com a abertura da câmara de eclusa 5.6.2. O parafuso de pistão 5.5 é puxado para trás para sua posição na entrada 5.3.

Figura 5d - os retentores de pressão 5.4.1 e 5.4.2 são abertos pela contracção dos anéis de vedação, e as válvulas de esfera 5.21 e 5.23 são fechadas. Após isso o rotor 5.13 é feito girar 180° pelo que a câmara de eclusa 5.6.1 mudará de posição com a câmara de eclusa 5.6.2. 18

Figura 5e - os retentores de pressão 5.4.1 e 5.4.2 são fechados pela expansão dos anéis de vedação, e a pressão na câmara de eclusa 5.6.1 é mudada para alta pressão P2 pela válvula de igualização 5.9. Depois disso o retentor de pressão 5.8 e as válvulas de esfera 5.22 e 5.24 são abertos e a câmara de eclusa 5.6.2 está pronta para ser carregada à força com a próxima porção de produto, e a câmara de eclusa 5.6.1 está pronta para ser descarregada à força.

Lisboa, 25 de Maio de 2007

Claims (17)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para transferência de um produto em partículas entre duas zonas de pressões diferentes, PI e P2, respectivamente, em que o processo compreende: - conduzir o produto da primeira zona de pressão através de um dispositivo de fraccionamento que produz porções uniformes de produto, e em seguida - transportar as porções de produto individualmente através de um dispositivo de eclusa, que compreende pelo menos uma câmara e dois retentores de pressão, - carregar à força as porções de produto da primeira zona de pressão para a referida câmara por meio de um parafuso de pistão, cujo eixo está praticamente em linha com o eixo da câmara, pelo que o produto pode ser comprimido durante a transferência da primeira para a segunda zona de pressão, - descarregar à força as porções de produto da câmara e para a segunda zona de pressão por meio do referido parafuso de pistão ou de um pistão ou por meio de gás, vapor ou líquido fornecidos a uma pressão superior à da segunda zona de pressão, caracterizado por - as porções uniformes de produto serem divididas por espaços uniformes livres de partículas, de modo a assegurar que não existe nenhuma partícula em espaços de trabalho dos retentores de pressão quando estes estão a fechar, 2 - pelo menos um dos retentores de pressão em qualquer altura assegura uma forte barreira à pressão entre as duas zonas de pressão, - a referida câmara é proporcionada na forma de uma câmara de eclusa, - a pressão na câmara de eclusa é mudada de PI para P2 quando uma porção de produto está presente na câmara de eclusa e ambos os retentores de pressão estão fechados, - a pressão na câmara de eclusa é mudada de P2 para PI quando uma porção de produto foi descarregada da câmara de eclusa e ambos os retentores de pressão são fechados.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o dispositivo de fraccionamento compreende um dispositivo de transporte, que produz porções uniformes de produto que funcionam em períodos definidos e produz espaços uniformes livres de partícula parando em períodos definidos.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o dispositivo de fraccionamento compreende um dispositivo de transporte, que funciona continuamente, e um dispositivo de acumulação, que produz espaços livres de partículas entre as porções de produto, durante o carregamento, e produz porções uniformes de produto durante o descarregamento.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o dispositivo de fraccionamento compreende um dispositivo de transporte, que funciona continuamente, e um distribuidor de duas vias que divide a corrente de produto contínuo em duas correntes de porções de produto. 3

5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, em que a segunda zona de pressão é uma zona de alta pressão, e em que as porções de produto do dispositivo de fraccionamento são carregadas à foca uma a uma para uma câmara de eclusa através de um retentor de pressão de entrada aberto, - e em que um parafuso de pistão na câmara de eclusa numa posição à entrada força a porção de produto, através do seu movimento rotativo, em direcção a um retentor de pressão de saida fechado até que toda a porção de produto tenha passado o retentor de pressão de entrada, - e em que a seguir o retentor de pressão de entrada é fechado, - e em que a seguir a pressão na câmara de eclusa é mudada para a pressão da segunda zona de pressão, P2, - e em que em seguida o retentor de pressão de saída é aberto, - e em que a câmara de eclusa é subsequentemente descarregada à força pelo parafuso de pistão que proporciona o seu movimento giratório com um movimento axial, forçando a porção de produto para além do retentor de pressão de saída aberto e para a segunda zona, - e em que depois o parafuso do pistão é puxado para trás para a sua posição à entrada, - e em que após isso o retentor de pressão da saída é fechado, 4 - e em que em seguida a pressão da câmara de eclusa é mudada para a da primeira zona de pressão, Pl, - e em que a seguir o retentor de pressão de entrada é aberto e a próxima porção de produto pode ser carregada à força na câmara de eclusa.

6. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, em que a segunda zona de pressão é uma zona de alta pressão, e em que as porções do produto do dispositivo de fraccionamento são transportadas uma por uma através de um dispositivo de eclusa que compreende um rotor com um eixo paralelo a duas câmaras idênticas de eclusa que são colocadas simetricamente em torno do eixo do rotor em torno do qual o eixo das câmaras de eclusa pode girar em estágios de 180° e - em que cada uma das duas câmaras de eclusa tem um abertura que pode ser conectada alternadamente às duas zonas da pressão para ser carregada à força por meio de um parafuso de pistão colocado em frente da câmara de eclusa e descarregada à força por meio de um pistão colocado na câmara de eclusa e - em que dois retentores de pressão são colocados entre as duas zonas de pressão, o primeiro retentor de pressão das quais compreende dois anéis de vedação colocados entre as aberturas das câmaras de eclusa e as aberturas das duas zonas de pressão, cujos anéis de vedação podem ser distendidos quando o rotor estiver estacionário e contraídos quando o rotor estiver a girar e o segundo 5 retentor de pressão compreende uma válvula colocada na abertura da segunda zona de pressão, e - em que o rotor é colocado numa caixa de rotor que é conectada firmemente às duas zonas de pressão.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, em que os dois anéis de vedação do primeiro retentor de pressão são fechados por meio de um movimento axial do rotor em direcção às aberturas das duas zonas de pressão e abertos por meio do movimento inverso.

8. Processo de acordo com a reivindicação 6, em que o eixo do rotor é perpendicular às duas câmaras de eclusa e atravessa a parede de extremidade comum das duas câmaras de eclusa e em que os dois pistões são conectados por meio de uma haste de pistão que proporciona uma distância entre os pistões o que implica que uma câmara de eclusa está completamente carregada com o produto quando a outra está completamente descarregada.

9. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 5 a 8, em que os retentores de pressão só são abertos ou fechados quando tiver sido estabelecida essencialmente a mesma pressão em ambos os lados do retentor de pressão.

10. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 5 a 8, em que a descarga de uma porção de produto de uma câmara de eclusa a alta pressão é conduzida mantendo a pressão da zona de alta pressão durante a abertura rápida do retentor de pressão, conseguindo desse modo uma descarga explosiva do produto para a zona de baixa pressão. 6

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, em que a pressão da câmara de eclusa é aumentada para uma pressão superior à da zona de alta pressão para um nivel em que se pode conseguir o descasque eficaz por explosão de produtos linho-celulósicos .

12. Processo de acordo com as reivindicações 6 e 7, em que os pistões nas câmaras de eclusa são accionados por um ou dois dispositivos hidráulicos, e em que é estabelecida uma conexão entre as extremidades fechadas das duas câmaras de eclusa cujo espaço por trás dos dois pistões é pressurizado com gás, vapor ou líquido a um nível que impede a fuga da zona de alta pressão para contornar os pistões durante a transferência do produto da câmara de eclusa para a zona de alta pressão.

13. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 11, em que as duas câmaras de eclusa nas extremidades fechadas são conectadas a um sistema hidráulico que pode manter uma pressão P1+ por trás do pistão da câmara de eclusa sob carga com o produto da zona de baixa pressão com a pressão Pl e mantém uma pressão P2 + + por trás do pistão da câmara de eclusa sob descarga para a zona de alta pressão com a pressão P2 e em que a pressão diferencial P2++ menos P2 pode ser ajustada para um nivel suficientemente elevado para gerar a força de accionamento para o pistão de descarga e em que a pressão diferencial P1+ menos Pl pode ser ajustada para um nível apropriado para o parafuso de pistão pressionar para trás o pistão da câmara de eclusa sob carga com a força necessária para a compressão requerida do produto. 7

14. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 13, em que a compressão requerida do produto durante a transferência da primeira para a segunda zona de pressão é controlada ajustando o volume das porções de produto proporcionadas pelo dispositivo de fraccionamento em relação ao volume eficaz da presente câmara de eclusa.

15. Processo de acordo com a reivindicação 14, em que a compressão é proporcionada por meio do parafuso de pistão durante o carregamento à força da câmara de eclusa.

16. Processo de acordo com a reivindicação 14, em que a compressão é proporcionada em parte por meio do parafuso de pistão durante o carregamento à força da câmara de eclusa e em parte por meio de dispositivos de compressão integrados no dispositivo de fraccionamento e ou no dispositivo que transporta as porções de produto para o parafuso do pistão.

17. Aparelho para transferência de um produto em partículas entre duas zonas de pressões diferentes, Pl e P2, respectivamente, aparelho esse que compreende: um dispositivo de fraccionamento através do qual o produto é conduzido da primeira zona de pressão, estando o dispositivo de fraccionamento adaptado para produzir porções de produto uniformes, - um dispositivo de eclusa através do qual as porções de produto podem ser transportadas individualmente, compreendendo o dispositivo de eclusa pelo menos uma câmara e dois retentores de pressão, - um parafuso de pistão para carregar à força as porções de produto da primeira zona para a referida câmara, estando o 8 eixo do parafuso de pistão praticamente em linha com o eixo da câmara, pelo que o produto pode ser comprimido durante a transferência da primeira para a segunda zona de pressão, - meios para descarregar à força as porções de produto da câmara e para a segunda zona de pressão, sendo os referidos meios para descarga à força escolhidos do grupo que consiste em: parafuso de pistão, pistão, e uma fonte de gás, vapor ou liquido a uma pressão mais elevada do que a da segunda zona de pressão: caracterizado por - o dispositivo de fraccionamento ser adaptado para dividir as porções uniformes de produto por espaços uniformes livres de partículas, - os retentores de pressão serem adaptados para assegurar uma forte barreira à pressão entre as duas zonas de pressão, - a referida câmara ser uma câmara de eclusa, onde a pressão no interior da mesma é controlável de tal modo que pode ser mudada de PI para P2 quando uma porção do produto está presente na câmara de eclusa e ambos os retentores de pressão estão fechados, e de tal modo que pode ser mudada de P2 para Pl quando uma porção do produto tiver sido descarregada da câmara de eclusa e de ambos os retentores de pressão estão fechados. Lisboa, 25 de Maio de 2007