Dispositivo y procedimiento para enfriar y cargar una corriente de material fluyente o pulverulento en un recipiente de almacenamiento.

Dispositivo para enfriar una corriente de material fluyente o pulverulento,

en el que se alimenta la corriente de material por una tubería de transporte (9, 15) que une un depósito de reserva (1) con un recipiente de almacenamiento (10) y en el que dicha corriente de material es puesta en contacto, en una tobera (8) que desemboca en el recipiente de almacenamiento (10) con una abertura de tobera (22), con un refrigerante criógeno aportado desde al menos una alimentación de refrigerante (7, 16, 17), caracterizado por que la tubería de transporte (9, 15) y la alimentación de refrigerante (7, 16, 17) están unidas para flujo una con otra en la tobera (8), estando equipada la tobera (8) con una cámara mezcladora (14) en la que desemboca la tubería de transporte (9) con un segmento de desembocadura (15), y en la que la al menos una alimentación de refrigerante está dispuesta inclinada con un segmento de desembocadura (16, 17) en ángulo agudo con el eje longitudinal (26) de la tubería de alimentación (15) de tal manera que una corriente de refrigerante es expulsada de la alimentación de refrigerante (7) con una componente direccional en dirección a la abertura de tobera (22).

Dispositivo y procedimiento para enfriar y cargar una corriente de material fluyente o pulverulento en un recipiente de almacenamiento.

La invención concierne a un dispositivo para enfriar una corriente de material fluyente o pulverulento en el que la corriente de material se alimenta por una tubería de transporte que une un depósito de reserva con un recipiente de almacenamiento y, en una tobera que desemboca en el recipiente de almacenamiento con una abertura de la misma, es puesta en contacto con un refrigerante criógeno aportado desde una alimentación de refrigerante. La invención concierne, además, a un procedimiento correspondiente.

Estos dispositivos son conocidos. Así, por ejemplo, en la producción de hormigón fresco no es raro que sea necesario enfriar los áridos, por ejemplo cemento o arena, antes de mezclarlos para impedir temperaturas demasiado altas durante el fraguado. En este caso, el árido se pone usualmente en contacto directo con nitrógeno líquido o dióxido de carbono gaseoso actuante como refrigerante y es así enfriado.

Se conoce por el documento DE 36 23 726 A1 el recurso de inyectar cemento y nitrógeno líquido en un recipiente de almacenamiento, por ejemplo un silo, a través de tuberías de alimentación separadas. El nitrógeno se evapora al contacto con el cemento y se descarga como gas juntamente con la corriente de aire de salida. Sin embargo, con este procedimiento no puede lograrse un enfriamiento suficiente, ya que se tiene que, durante la alimentación separada de cemento y nitrógeno, se establece tan sólo un contacto térmico insuficiente entre ambos materiales. Una gran parte del nitrógeno utilizado escapa así sin ser aprovechada y el gas de escape de nitrógeno frío puede provocar fácilmente una congelación de un filtro de desempolvado asociado al silo.

Se conoce por el documento DE 40 10 045 A1 un procedimiento para enfriar una corriente de material pulverulento, especialmente cemento, durante su transporte mecánico hasta un silo. La corriente de material se alimenta aquí al silo por medio de una tubería de transporte en la que está incorporada una tobera Venturi. En la tobera Venturi desemboca una tubería de alimentación de refrigerante a través de la cual se introduce el nitrógeno líquido en la corriente de material. En este objeto se considera como especialmente ventajoso el prever ya la tobera Venturi al principio de la tubería de transporte para garantizar un trayecto de mezclado lo más largo posible en la tubería de transporte. Sin embargo, en este objeto es desventajoso el hecho de que, al alcanzar el nitrógeno líquido a la sustancia que se debe enfriar, se producen en la tobera Venturi una transición de fase del nitrógeno y, por tanto, un alto desprendimiento de gases en el punto de contacto. Esto conduce a un bloqueo de corta duración de la corriente de material en la tubería de transporte. Únicamente después de la desintegración de la burbuja de gas se puede reanudar el transporte de material sólido, pero éste se vuelve a detener enseguida debido a la evaporación renovada de nitrógeno líquido al contacto con material sólido alimentado todavía caliente. Este proceso se repite continuamente y, en consecuencia, conduce a una expulsión de golpe de polvos a través de la tubería de aire de salida del silo de almacenamiento. Se pierde así sustancia y se produce una contaminación no despreciable de los trabajadores y el medio ambiente.

En el documento DE 10 2005 037 081 A1 se describen un dispositivo y un procedimiento para enfriar cemento según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 8, en los que un refrigerante criógeno y el cemento a enfriar son introducidos simultáneamente en el silo por una tobera de dos materiales de mezclado exterior. La tobera de dos materiales comprende unas aberturas de desembocadura concéntricamente dispuestas entre ellas para el cemento y para el refrigerante. Debido al principio del mezclado exterior se evita fiablemente el problema antes citado de la expulsión de golpe. Sin embargo, el entremezclado del material y el refrigerante y, por tanto, la eficiencia del enfriamiento siguen siendo mejorables.

Por consiguiente, el problema de la invención consiste en indicar una posibilidad para cargar y enfriar corrientes de material, especialmente para cargar y enfriar cemento, que haga posible un enfriamiento eficiente y al mismo tiempo reduzca la contaminación de hombres y medio ambiente.

Este problema se resuelve en un dispositivo según la reivindicación 1 por el hecho de que la tobera está equipada con una cámara mezcladora en la que desemboca la tubería de transporte con un segmento de desembocadura y en la que la al menos una alimentación de refrigerante está dispuesta inclinada con un segmento de desembocadura en ángulo agudo con el eje longitudinal de la tubería de alimentación de tal manera que una corriente de refrigerante es expulsada de la alimentación de refrigerante con una componente direccional en dirección a la abertura de la tobera.

Por tanto, la tubería de transporte y la alimentación de refrigerante están unidas para flujo una con otra solamente en la tobera que desemboca en el interior del recipiente de almacenamiento (silo) . Por consiguiente, ambas corrientes de material entran en contacto térmico directamente en la tobera. El mezclado comienza en el interior de la tobera y se continúa fuera de la tobera después de la descarga de las corrientes de material desde la tobera. Por tanto, el entremezclado de ambas corrientes de material y así también la transición de fase del refrigerante tienen lugar, al menos en una parte importante, solamente fuera de la tobera y con ello fuera de la tubería de transporte. Se logra de este modo, por un lado, una buena acción de enfriamiento y, por otro lado, se evitan las perturbaciones a manera de

impulsos durante el transporte del material, conocidas por el estado de la técnica y causadas por una transición de fase del refrigerante en el interior de la tubería de transporte, y se evita así también la expulsión de golpe de polvos. No obstante, los materiales entran en un contacto tan intensivo de uno con otro que se garantiza una buena transmisión de calor y se aprovecha bien la entalpía del refrigerante. Debido a la conducción del flujo del refrigerante en ángulo agudo, es decir, una conducción configurada con una componente en dirección a la desembocadura de la tobera, se forma una corriente de refrigerante que envuelve en espiral a la corriente de material y que sale de la tobera en la desembocadura de ésta juntamente con la corriente de material. Se evita así un contacto directo de la corriente de material con las paredes de la tobera, el cual, en caso contrario, actuaría con efecto abrasivo y reduciría la vida útil de la tobera. El ángulo con el que las tuberías de alimentación para el refrigerante están inclinadas con respecto al eje longitudinal de la tubería de transporte se determina según las necesidades de cada caso. Cuanto mayor sea la pendiente con la que el refrigerante se introduce en la corriente de material, tanto más rápidamente se mezclaran los materiales uno con otro, pero tanto más pequeña será la formación de la corriente de refrigerante que envuelve a la corriente de material. Se logran resultados especialmente favorables con ángulos comprendidos entre 10º y 45º, en particular preferiblemente 20º y 30º. Como refrigerante criógeno preferido se utiliza nitrógeno líquido o nitrógeno gaseoso frío o bien dióxido de carbono liquido o dióxido de carbono gaseoso frío.

Un perfeccionamiento ventajoso de la invención prevé que el segmento de desembocadura de la tubería de transporte presente en su entrada en la cámara mezcladora un estrechamiento a manera de tobera, un llamado confusor. El confusor reduce la sección transversal de flujo de la corriente de material y aumenta así la velocidad del chorro que sale de la tobera de dos materiales, estabiliza con ello este chorro y prolonga así el trayecto de mezclado de material sólido y refrigerante. Además, la alta velocidad de la corriente de material conduce a una depresión en la cámara mezcladora, cuya acción de aspiración refuerza la introducción del refrigerante en la cámara mezcladora.

Convenientemente, el segmento de desembocadura de la tubería de transporte en la cámara mezcladora y la abertura de tobera están dispuestos coaxialmente entre ellos, siendo el diámetro de la abertura de tobera circular mayor que el diámetro de la abertura de desembocadura igualmente circular de la tubería de transporte en la cámara mezcladora. Por tanto, la abertura de tobera es más ancha que la corriente del material a enfriar que sale de la abertura de desembocadura de la tubería de transporte durante el funcionamiento... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para enfriar una corriente de material fluyente o pulverulento, en el que se alimenta la corriente de material por una tubería de transporte (9, 15) que une un depósito de reserva (1) con un recipiente de almacenamiento (10) y en el que dicha corriente de material es puesta en contacto, en una tobera (8) que desemboca en el recipiente de almacenamiento (10) con una abertura de tobera (22) , con un refrigerante criógeno aportado desde al menos una alimentación de refrigerante (7, 16, 17) , caracterizado por que la tubería de transporte (9, 15) y la alimentación de refrigerante (7, 16, 17) están unidas para flujo una con otra en la tobera (8) , estando equipada la tobera (8) con una cámara mezcladora (14) en la que desemboca la tubería de transporte (9) con un segmento de desembocadura (15) , y en la que la al menos una alimentación de refrigerante está dispuesta inclinada con un segmento de desembocadura (16, 17) en ángulo agudo con el eje longitudinal (26) de la tubería de alimentación (15) de tal manera que una corriente de refrigerante es expulsada de la alimentación de refrigerante (7) con una componente direccional en dirección a la abertura de tobera (22) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el segmento de desembocadura (15) de la tubería de transporte presenta en su entrada a la cámara mezcladora (14) un estrechamiento a manera de tobera.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el segmento de desembocadura (15) de la tubería de transporte (9) en la cámara mezcladora (14) y la abertura de tobera (22) están dispuestas coaxialmente entre ellos, siendo el diámetro de la abertura de tobera (22) mayor que el diámetro de la abertura de desembocadura

(21) de la tubería de transporte en la cámara mezcladora (14) .

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos dos alimentaciones de refrigerante espaciadas una de otra a distancias angulares iguales desembocan con sus segmentos de desembocadura (16, 17) en la cámara mezcladora (14) .

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la alimentación de refrigerante desemboca en la cámara mezcladora (14) como una tobera anular dispuesta con su segmento de desembocadura (16, 17) en forma de tronco de cono alrededor del segmento de desembocadura (15) de la tubería de transporte (9) .

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la alimentación de refrigerante (7, 16, 17) está equipada con una válvula de bloqueo que se cierra automáticamente al quedarse por debajo de una presión prefijada.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un equipo de regulación que regula los caudales volumétricos de la corriente de material y/o el refrigerante en función de parámetros físicos o químicos, tal como, por ejemplo, la temperatura de la corriente de material antes y/o después del enfriamiento.

8. Procedimiento para enfriar un material pulverulento, en el que se alimenta la corriente de material por una tubería de transporte (9, 15) que une un depósito de reserva (1) con un recipiente de almacenamiento (10) , caracterizado por que se pone en contacto la corriente de material con un refrigerante criógeno en una cámara mezcladora (14) de una tobera (8) que desemboca en el recipiente de almacenamiento (10) con una abertura de tobera (22) , descargándose la corriente de material como una corriente de partículas a través de la abertura de tobera (22) y descargándose al menos parcialmente el refrigerante a través de dicha abertura como una corriente de refrigerante que envuelve a la corriente de partículas.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que se utiliza como corriente de material un material de construcción, por ejemplo cemento, y como refrigerante se utiliza nitrógeno líquido o nitrógeno gaseoso frío o bien dióxido de carbono líquido o dióxido de carbono gaseoso frío.