Método para la elevación de un material fluido, comprendiendo dicho método las etapas de:

alimentar un material fluido (12) a una entrada (14) de un transportador de elevación que comprende un elemento de elevación helicoidal estacionario (2) rodeado por un cilindro tubular rotatorio (1); y

hacer rotar dicho cilindro tubular (1) a una velocidad suficiente para impulsar dicho material fluido (12) hacia una pared interna (23) de dicho cilindro tubular (1); caracterizado porque:

se proporciona una holgura de trabajo predefinido entre dicho elemento de elevación helicoidal (2) y dicha pared interna (23) de dicho cilindro tubular (1), siendo la holgura de trabajo predefinida tal que, en uso, se forma una capa estable de material fluido (12) contra dicha pared interna (23) de dicho cilindro tubular (1);

se impulsa una masa de material fluido (12) dentro de dicho cilindro tubular (1) hacia arriba a lo largo de una trayectoria helicoidal mediante acoplamiento de fricción entre dicha masa de material fluido (12) y dicha capa estable; y

dicha holgura de trabajo entre un volumen cilíndrico ocupado por dicho elemento de elevación helicoidal (2) y dicha pared interna (23) de dicho cilindro tubular (1) es mayor que un diámetro medio de partícula de material de partícula fluido empaquetable (12)

Transportador de elevación.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a métodos y a un aparato para el transporte o la elevación de materiales fluidos desde una posición de base hasta una posición elevada.

La invención se refiere particularmente, aunque no exclusivamente, a mecanismos de transportador helicoidal vertical en los que un elemento elevador helicoidal funciona como un estator y un alojamiento tubular que rodea el mecanismo elevador helicoidal funciona como un rotor.

Antecedentes de la invención

Existen muchas formas de mecanismos de transportador para transportar materiales desde una posición hasta otra y la elección del mecanismo de transportador se ve influida por muchos factores incluyendo la naturaleza física del material que va a transportarse, las distancias horizontales y/o verticales que van a atravesarse, el coste de capital, costes de mantenimiento en curso y similares.

Aunque hay una amplia variedad de transportadores disponibles para trayectorias de transporte horizontales o ligeramente inclinadas, existen relativamente pocas formas de transportador disponibles para la elevación de materiales a lo largo de una trayectoria de transporte vertical que se encuentre dentro del intervalo de desde, digamos, 45º con respecto a una referencia horizontal hasta 90º o perpendicular a una referencia horizontal. Aun así, la idoneidad de un sistema de transportador o de elevación a menudo viene dictada por la naturaleza de los materiales que van a manejarse. Cuando los requisitos de espacio del suelo no son críticos, pueden usarse tornillos sin fin tubulares para elevar materiales particulados fluidos tales como granos de cereal a través de un ángulo de desde aproximadamente 30 hasta 40 grados y se requiere una multiplicidad de tornillos sin fin ubicados sobre zonas de descarga separadas verticalmente para elevar el grano por encima de cualquier altura significativa. Cuando el espacio del suelo es más crítico, se emplean con más frecuencia elevadores de cangilones. Para materiales particulados de masa muy fina o baja, pueden usarse transportadores neumáticos con efectos satisfactorios.

Varios defectos resultan evidentes en los elevadores de materiales convencionales utilizados en el campo de la manipulación de productos alimenticios. Muchos productos alimenticios tales como las patatas fritas son sumamente frágiles mientras que otros tales como los granos de soja, los gránulos de café liofilizados se dañan fácilmente incluso con la manipulación más delicada. El transporte neumático de material particulado muy abrasivo tal como arenas de fundición da lugar a costes de mantenimiento muy elevados debido al desgaste, particularmente en la región de los conductos del transportador, donde se requiere un cambio de dirección.

Por lo general, las dificultades encontradas en la elevación de materiales fluidos ha conducido a sistemas de transportador/elevador diseñados a medida o de otro modo a un equilibrio insatisfactorio con un aparato no particularmente adecuado para los materiales que están transportándose o para el medioambiente en el que se requiere que funcione el aparato de elevación.

Se conoce que los tornillos sin fin convencionales, aun cuando están inclinados a un ángulo de menos de 45º con respecto a una referencia horizontal dañan muchos materiales particulados debido a la presurización en el cilindro del tornillo sin fin con la acumulación de desechos finamente prensados que dificultan el mantenimiento de la limpieza. El funcionamiento vertical o casi vertical de un tornillo sin fin convencional parece ser desconocido por la concentración de presión extrema dentro del cilindro del tornillo sin fin debido a la fricción y esto a su vez conduce a necesidades de potencia excesiva. Dependiendo de la holgura entre el filete del tornillo y la pared interna del cilindro del tornillo sin fin, se producirá flujo de retorno con holguras más grandes mientras que se producirá el aplastamiento del material particulado con desgaste excesivo del tornillo y el cilindro con holguras pequeñas.

Para tornillos sin fin de cualquier longitud, es necesario soportar el tornillo rotatorio con cojinetes de "suspensión" a intervalos separados dentro del tubo del tornillo sin fin. Un cojinete de suspensión se ubica centralmente al tubo del tornillo sin fin mediante abrazaderas que se extienden radialmente y los cojinetes soportan, cada uno, el árbol del tornillo sin fin en una región de discontinuidad en el filete del tornillo sin fin que necesita una "contrapresión" para alimentar el material a través de la separación de discontinuidad con el siguiente filete del tornillo sin fin.

Se conoce hacer funcionar un transportador de tipo de tornillo sin fin en el que el cilindro es rotatorio, al menos parcialmente respecto al tornillo sin fin.

La patente estadounidense n.º 3.349.894 describe un elevador de tornillo sin fin inclinado para materiales fragmentables tales como patatas fritas o maíz frito. El tornillo comprende un filete helicoidal con forma de copa con bordes externos vueltos hacia arriba y el cilindro de transportador tubular rota con el tornillo. Debe prestarse especial atención a las tasas de alimentación y a la velocidad de rotación del tornillo para evitar el aplastamiento del material particulado fragmentable en uso.

La patente estadounidense n.º 3.279.592 describe un transportador de tornillo sin fin horizontal en el que el tornillo sin fin y el cilindro tubular rotan juntos para evitar el desgaste por la rotación relativa entre ellos. Una pluralidad de aberturas a lo largo del cilindro permiten la distribución del material particulado a una multiplicidad de estaciones de descarga a lo largo de la trayectoria del transportador.

La patente estadounidense n.º 3.031.064 describe un transportador de tornillo sin fin horizontal que tiene un cilindro dividido en el que cada parte del cilindro puede rotar selectivamente de manera coaxial con el tornillo sin fin y cada cilindro está adaptado para distribuir el material particulado a estaciones de descarga separadas mediante cierres articulados que pueden moverse manualmente entre una posición cerrada y una posición abierta por la influencia de la gravedad haciendo rotar una parte del tubo respectiva aproximadamente 180º.

La solicitud de patente australiana n.º 24574/77 da a conocer un tornillo sin fin horizontal que tiene una ranura helicoidal formada en el cilindro tubular. El cilindro tubular puede hacerse oscilar rotacionalmente en el mismo sentido de rotación que el tornillo o en contra del mismo para depositar selectivamente material en una estación de descarga alargada por debajo del cilindro del tornillo sin fin.

La publicación internacional WO 95/26310 describe un transportador con tubo alimentador en forma de un tornillo sin fin horizontal con una pluralidad de aberturas de entrada separadas helicoidalmente alrededor de la parte del cilindro de tornillo tubular ubicado dentro de una tolva de material fibroso difícil de alimentar. Asociado con cada abertura de entrada hay un activador para agitar el material fibroso en la tolva por encima del cilindro de tornillo para evitar que se cruce el material en la tolva. El tornillo sin fin puede girar con el tornillo pero su sentido de rotación puede invertirse para eliminar obstrucciones en las aberturas de entrada.

La solicitud de patente alemana DE 3 708 208 se refiere a un aparato de llenado para materiales pastosos espesos en el que se hacen rotar una tolva de alimentación y un cilindro tubular de manera independiente respecto a un tornillo sin fin estacionario vertical. El filete superior del tornillo sin fin está configurado como un elemento de barrido para impulsar el material al interior de la boca del cilindro y para hacerlo fluir hacia abajo a su través.

La patente estadounidense n.º 4.077.527 da a conocer un aparato para transportar y dispensar horizontalmente un material particulado muy fino en el que un conducto rota alrededor de un muelle helicoidal estacionario ubicado dentro del conducto. El muelle está sujeto externamente a un extremo de descarga del conducto y la entrada comprende una pluralidad de aberturas en el conducto. La entrada se comunica directamente con una tolva alimentada a presión para recibir una alimentación en polvo de tamaño de partícula inferior a 50 micras. Se permite que el extremo de entrada del muelle flote para permitir la extensión axial del muelle bajo carga.

Los documentos US 4 467 910 y FR 1 034 480 dan a conocer transportadores verticales que tienen una holgura de trabajo predefinido...

1. Método para la elevación de un material fluido, comprendiendo dicho método las etapas de:

alimentar un material fluido (12) a una entrada (14) de un transportador de elevación que comprende un elemento de elevación helicoidal estacionario (2) rodeado por un cilindro tubular rotatorio (1); y

hacer rotar dicho cilindro tubular (1) a una velocidad suficiente para impulsar dicho material fluido (12) hacia una pared interna (23) de dicho cilindro tubular (1); caracterizado porque:

se proporciona una holgura de trabajo predefinido entre dicho elemento de elevación helicoidal (2) y dicha pared interna (23) de dicho cilindro tubular (1), siendo la holgura de trabajo predefinida tal que, en uso, se forma una capa estable de material fluido (12) contra dicha pared interna (23) de dicho cilindro tubular (1);

se impulsa una masa de material fluido (12) dentro de dicho cilindro tubular (1) hacia arriba a lo largo de una trayectoria helicoidal mediante acoplamiento de fricción entre dicha masa de material fluido (12) y dicha capa estable; y

dicha holgura de trabajo entre un volumen cilíndrico ocupado por dicho elemento de elevación helicoidal (2) y dicha pared interna (23) de dicho cilindro tubular (1) es mayor que un diámetro medio de partícula de material de partícula fluido empaquetable (12).

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicho cilindro tubular (1) se hace rotar a una velocidad suficiente para formar una capa estática de material fluido (12) en un espacio de holgura entre un volumen cilíndrico ocupado por dicho elemento de elevación helicoidal (2) y dicha pared interna (23) de dicho cilindro tubular (1).

3. Método según la reivindicación 1, en el que material fluido se eleva en dicho transportador como una masa cilíndrica hueca.

4. Método según la reivindicación 1, en el que material fluido (12) se alimenta a dicha entrada (14) a una tasa para ocupar sustancialmente un volumen libre dentro de un volumen cilíndrico ocupado por dicho elemento de elevación (2) durante la rotación de dicho cilindro tubular (1).

5. Método según la reivindicación 1, en el que se alimenta material fluido (12) a dicha entrada (14) a una tasa para ocupar menos de un volumen libre dentro de un volumen cilíndrico ocupado por dicho elemento de elevación (2) durante la rotación de dicho cilindro tubular (1).

6. Método según la reivindicación 1, en el que se varía selectivamente una tasa de alimentación de dicho material fluido (12) a dicha entrada (14) cambiando la configuración de un elemento de barrido (13) montado sobre dicho cilindro tubular (1).

7. Método según la reivindicación 6, en el que se cambia la configuración de dicho elemento de barrido (13) alterando las dimensiones de dicho elemento de barrido (13).

8. Método según la reivindicación 6, en el que se cambia la configuración de dicho elemento de barrido (13) alterando una disposición angular de dicho elemento de barrido (13) en relación con una superficie externa de dicho cilindro tubular (1).

9. Método según la reivindicación 6, en el que la tasa de alimentación de dicho material fluido (12) a dicha entrada (14) es variable selectivamente alterando una velocidad de rotación de dicho cilindro tubular (1).

10. Método según la reivindicación 1, en el que dicho material fluido (12) se introduce en una entrada (42) en un extremo superior de un árbol central hueco (40) de dicho elemento de elevación (2) para fluir a contracorriente respecto a una masa de material fluido (12) que está elevándose dentro de dicho transportador.

11. Método según la reivindicación 1, en el que un material fluido (12) que contiene una mezcla de líquido y sólidos particulados se separa sometiendo la mezcla a una fuerza centrífuga a medida que rota el cilindro tubular (1) y recogiendo líquido desde una región adyacente a un eje longitudinal de dicho elemento de elevación (2) y recogiendo sólidos condensados desde una región adyacente a un borde externo del elemento de elevación helicoidal (2).

12. Método según la reivindicación 11, en el que el material fluido es una suspensión.