WO2013007842A1 - Dispositivo intercambiador térmico mejorado para tratamiento de líquidos y otros - Google Patents

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    • F28G3/10—Rotary appliances having scrapers, hammers, or cutters, e.g. rigidly mounted

Definitions

  • the present invention relates to an improved heat exchanger device for treatment of liquids and others, and has been developed in the field of technology of conventional heat exchangers used for treatment of juices, pulps and other food products, and also for the treatment of fluids and leachates whose disposal or treatment is required by the increasingly stringent environmental laws.
  • the object of this invention is aimed at the improvement of the different conventional heat exchangers thanks to the creation of a novel self-cleaning process that allows, in turn, a variety of applications, in particular and among others, in the field of preparations particulate food, due to the non-aggressive nature of its internal transport.
  • the improvements provided by the devices of the present invention allow to satisfactorily solve, by means of a new procedure, the problems inherent in maintaining the cleanliness of the internal face of the tubes, and at the same time allow, by a new procedure, the smooth transport of particulate products for human consumption and the advance without jams during the drying process of the pulp and orange peel, among others, generating, in In any case, the turbulence necessary for the technical improvement of the process.
  • the improvements of the invention consist in establishing inside of each tube through which the product circulates, a spindle coaxially housed in said tube, in the that metal bars are incorporated in which two scraper elements are housed that are pushed towards the walls by the action of strategically placed springs in order to achieve a sufficient and uniform pressure of the scrapers on the inner face of the tube.
  • Another improvement of the invention related to the thermal processing of liquids and products that do not require the maintenance of their integral structure, is that the metal bars where the scraper elements are incorporated are supported by circular pieces located at a distance adequate, determined in function of the length of the tubes, which are installed in the axis located in the center of each tube getting, in the same way as in the previous case, that the inner face of the tube is kept permanently clean.
  • the presence of the aforementioned metal bars causes the appearance of certain internal turbulences that improve substantially the thermal behavior of the process.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a conventional heat exchanger in side elevation, for the treatment of products such as creams, leachates, etc .;
  • Figure 2 shows a perspective view of a section of the shaft installed in the tube, in which the circular pieces where the metal bars supporting the scraping elements are housed, together with a larger scale detail;
  • Figure 3 shows a side elevation view of a spindle in which the metal support and the scraper elements are housed
  • Figure 4 shows a schematic perspective view of the spindle where the detail of the metal supports and scraper elements incorporated therein, as well as the extreme gear used for the movement of the spindle, and
  • Figure 5 shows, in an axial view, a spindle housed in its corresponding tube, the detail of the incorporation of the metal support in the spindle and the housing of the scraper element in the same, and the driving springs of the scraper element are also visible against the inner wall of the tube to ensure permanent scraping of the tube.
  • Figure 1 shows a conventional exchanger that incorporates a tubular housing (1) in which near its ends there is an inlet (2) and an outlet (3) for the passage of the thermal transmission fluid generated by the heating or cooling effect, and for which the tubular housing is closed at its ends by means of end plates (4) that are flanged against annular plates (5) conveniently joined to the housing itself, with interposition of a joint or any other means that secure the tight seal.
  • a plurality of tubes (6) are housed, in varying numbers, for the conduction of the product to be treated, preferably uniformly distributed and isolated from the chamber through which the fluid flows thermal transmission, but in open communication, at its ends, with a product inlet chamber (7) and an outlet chamber (8), these chambers (7, 8) being provided with respective mouths (10) and (9) , arranged in contrast, so that the product to be treated enters through the mouth (9) towards the chamber (8), travels through the interstices formed between the tubes (6), where the thermal exchange occurs, and finally leaves the outside through the mouth (10) of the chamber outlet (7).
  • each of the reference tubes (6) for the treatment of the product contains inside a spindle that incorporates metal bars therein that support two scraper elements that are pushed towards the walls of the tube, also by the action of strategically placed springs and that allow, through this same novel process, total cleaning and permanent of the inner face of the tubes.
  • Figure 3 a perspective view of a portion of the spindle equipped with the metal bars (12) is shown from each of which a scraper element (13) is propelled by springs inside said bars (12).
  • Figure 4 shows a perspective view of the spindle integral with an axis (15), in whose larger detail the incorporation of metal bars or supports (12) and scraper elements (13) can be seen in it.
  • Associates Said supports are housed in the spindle discontinuously, that is, in successively angularly offset positions, which is essential to allow the advance of particulate products.
  • the gear (16) is seen through which it receives the rotary movement.
  • Figure 5 shows, finally, by means of an axial view, a spindle marked with the numerical reference (17) mounted on the shaft (15), inside the tube (16), in which the metal bars (12) have been incorporated ) that support the respective scraper elements (13) rubbing against the inner surface of the tube (16) due to the pressure exerted against them by the springs or springs (14) strategically placed against the base of the scraper bar (12).
  • the materials, size and arrangement thereof may be adapted to the needs of each project because it is a wide exposure and not limiting

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Abstract

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

Description

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

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Dispositivo intercambiador térmico mejorado para tratamiento de líquidos y otros, compuesto por una carcasa tubular (16) en cuyo interior se alojan una pluralidad de tubos (6) por los que circula el producto objeto del tratamiento térmico, estando estos tubos distribuidos en el interior de la mencionada carcasa de una manera uniforme, con separaciones entre los mismos que dan lugar a la formación de intersticios para el paso del fluido térmico, disponiendo cada uno de los tubos (6) de producto de medios interiores de empuje que, cuando el producto es liquido consisten en palas o similares, dispuestas para impulsar el desplazamiento del producto que circula por el interior de los tubos, caracterizado porque cada uno de dichos tubos (6) del tratamiento de productos líquidos incluye, en función de su longitud, un número variable de piezas circulares (11) sucesivamente separadas entre sí por una distancia predeterminada, montadas solidariamente en el propio eje de soporte de las palas de empuje, de modo que entre cada dos piezas circulares sucesivamente contiguas se extienden longitudinalmente barras (12) metálicas que albergan elementos rascadores (13) respectivos que se proyectan desde dichas barras (12) hacia el exterior impulsados por resortes (14) ubicados en el interior de las barras, de manera que friccionan contra la superficie interior de cada tubo (6) respectivo, manteniendo dicha superficie en perfectas condiciones de limpieza.
2.- Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque, en caso de tratamiento de productos particulados, cada uno de los tubos (6) de tratamiento de producto contiene en su interior un husillo (17) respectivo que lleva incorporado un número variable de barras metálicas (12) longitudinales que dan soporte a elementos rascadores (13) respectivos que son empujados contra las paredes interiores de dicha carcasa tubular (16) por la acción de muelles u otros resortes situados en el interior de las mencionadas barras metálicas (12) , garantizando con ello la limpieza continuada de la superficie interna de los tubos (6) de producto.
3.- Dispositivo según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque las barras metálicas (12) de soporte de los respectivos elementos rascadores (13) que ocupan posiciones sucesivamente contiguas en la dirección longitudinal, están decaladas angularmente.
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