ES2289051T3 - Uso de zeolitas micronizadas como material filtrante. - Google Patents
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Abstract
Uso de zeolitas micronizadas como aditivos de filtración en procesos de filtración, siendo el diámetro de los granos de las zeolitas micronizadas inferior a 0, 5 µm, caracterizado porque las zeolitas utilizadas se trituraron por medio de rotores constituidos por discos, sobre los que están dispuestas de modo fijo las paletas del ventilador en un solo lado y en donde las paletas del ventilador están unidas con las coronas y penetran en correspondientes canales en el disco del rotor opuesto que impiden el paso de un material por debajo de las paletas del ventilador.
Description
Uso de zeolitas micronizadas como material
filtrante.
La invención se refiere al uso de zeolitas
micronizadas como material filtrante.
Ya se conoce del documento DE 197 55 921.2 un
dispositivo que puede triturar zeolitas de forma tal que se mejora
su eficacia. Esa invención describe un procedimiento para mejorar la
eficacia de principios activos que están compuestos al menos por
minerales, en el que estos principios activos se someten a una
activación tribomecánica, en la que aumenta la superficie de los
principios activos tratados y su estructura se desestabiliza para
elevar el potencial químico. La activación de los minerales se
produce al intervenir en la integridad de la red cristalina, con lo
cual resulta un tipo de daño que se hace perceptible, a su vez, en
forma de una activación, por ejemplo también de tipo eléctrico. El
documento DE 197 55 921.2 considera ventajoso, en este caso, el
tratamiento de zeolitas que allí se describen para un consumo eficaz
para el ser humano; también se mencionan calcitas para el área
agraria. La micronización que se desea lograr por medio del
dispositivo conocido del documento DE 197 55 921.2 es de 20 \mum
por partícula, en donde sólo aproximadamente el 78% de todas las
partículas alcanzaron esta magnitud.
Del documento US 5.723.397 A y del documento US
5.871.650, se revela el uso de zeolitas en membranas o filtros. En
este caso, también se usan zeolitas con un diámetro de grano
inferior a 0,5 \mum. Sin embargo, en ninguno de los dos
documentos se revela una activación de las zeolitas por medio de un
proceso de trituración especial.
El documento EP 0 740 907 A describe, como los
documentos US 3.327.718 A y US 4.038.992 A, la utilización de
mineral zeolítico en filtros de cigarrillos.
Por ello, a partir de este estado de la técnica,
es objetivo de la presente invención poner a disposición zeolitas
altamente activas para usar como material filtrante, en especial
para filtros de cigarrillos.
Este objetivo se soluciona a través de las
características enumeradas en las reivindicaciones 1 y 2, o sea, al
usar zeolitas micronizadas con un diámetro de grano inferior a 0,5
\mum como material filtrante, que se trituraron por medio de
rotores constituidos por discos, sobre los cuales se dispusieron las
paletas del ventilador fijadas unilateralmente, y donde las paletas
del ventilador están unidas con las coronas y penetran en canales
correspondientes en cada disco del rotor opuesto, que impiden el
paso de un material debajo de las paletas del ventilador. Por medio
de estas acciones de conformidad con la invención, se logra una
micronización esencialmente más eficaz, con un simultáneo cuidado
del dispositivo en sí, incluso en comparación con el conocido en el
estado de la técnica. Esto se logra al minimizar el desgaste de las
paletas del ventilador a través de los canales, al aceptar
voluntariamente un remanente de material micronizado dentro de los
canales, lo cual, a su vez, produce una mayor resistencia en las
paletas del ventilador y, así, en definitiva, produce un mayor
grado de micronización.
Las ventajas de la trituración se pueden
representar de la siguiente manera:
- \sqbullet
- Esta trituración fina se logra por medio de corrientes de aire controladas, provocadas por medio del uso de paletas de ventiladores de novedosa construcción.
- \sqbullet
- Los canales, en los que penetranlas paletas de los ventiladores, forman un sistema laberíntico cerrado para el procesamiento del material, que controla el movimiento del material sometido a procesamiento de forma tal que los granos no pasen junto a las paletas del ventilador sin ser procesados sin una acción de impacto y fricción, con lo cual se optimiza la eficacia del procesamiento.
- \sqbullet
- La micronización por lograr es, en el 98,72% de todas las partículas, inferior a 4,3 \mu. Una proporción del 28,36% de todas las partículas presenta incluso un diámetro inferior a 0,5 \mum. Con ningún procedimiento convencional o un dispositivo conocido, se pueden obtener resultados de este tipo.
El material micronizado por medio del
dispositivo según la invención presenta numerosas ventajas para las
más diversas posibilidades de aplicación:
El novedoso dispositivo ocasiona, en el caso de
componentes de materias primas minerales, diversas alteraciones
químicas y fisicoquímicas. Los efectos producidos por medio de
procesos dinámicos de fricción otorgan a estos minerales nuevas
propiedades que se pueden aprovechar tecnológica y comercialmente en
la fabricación de diversos productos.
Del grupo de las zeolitas, se mostró ventajoso
el mineral heulandita/clinoptilolita debido a sus propiedades, es
decir, debido a su capacidad para absorber agua, su selectividad y
capacidad de intercambio iónico, así como su composición química,
que mostró que este mineral es absolutamente inocuo para el consumo
humano. Las propiedades mineralógicas y químicas de las
clinoptilolitas fueron investigadas y se representan de la siguiente
manera:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El contenido de calcio de este mineral indica
que, en este caso, se trata de una zeolita cálcica, que está
formada en una estructura tobácea, es decir, en este caso se trata
de un tipo del mineral clinoptilolita con las propiedades del grupo
de las heulanditas. El peso específico medido del material
clinoptilolita investigado oscila en el intervalo de 1,41 a 1,43
g/cm^{3}. Los ensayos difractométricos y termogravimétricos
mostraron que, en todos los modelos investigados, se forma un
contenido casi igual de zeolita. Los resultados de los ensayos por
rayos X muestran la presencia de las siguientes clases de minerales:
heulanditas (clinoptilolitas), así como en el siguiente orden,
esencialmente cuarzo, arena, plagioclasa y, en menor cantidad,
también biotitas. El ensayo microscópico por medio de un
microscopio electrónico mostró que la estructura del material está
formada de finos granos tobáceos, que representa una masa isotrópica
homogénea, prácticamente la materia zeolítica. El contenido de esta
materia oscila básicamente siempre en el marco del 70% al 85%. En el
siguiente orden, se comprobó la presencia de segmentos de cuarzo
poligonales, así como granos de arena plagioclásicos que presentan,
por lo general, un tamaño de grano promedio de 60 \mum. La
investigación del punto de fusión en 10 muestras demostró que las
clinoptilolitas se funden a una temperatura de 1260 - 1280ºC. La
dureza comprobada según Moss es de 3 - 3,5. La pérdida por
calcinación es
de:
de:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados de los ensayos de la
conductividad eléctrica mostraron que las zeolitas tratadas según la
invención son capaces de unir considerablemente más iones hidrógeno
que las zeolitas no tratadas. Esta es la consecuencia inmediata de
las diferencias en la estructura cristalina de las zeolitas
investigadas que surgió por la trituración fina y micronización. La
siguiente tabla muestra ejemplos de las mediciones de la
conductividad y del pH de la suspensión en zeolitas no tratadas y
tratadas:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
El resultado es que aumenta el valor del pH de
las zeolitas no tratadas respecto de las tratadas, mientras que se
reduce la conductividad. El material tratado según la invención
muestra sorprendentes efectos respecto de la minimización de los
componentes dañinos para la salud de los cigarrillos de filtro.
El humo del cigarrillo es un producto visible
que se evapora de la combustión del tabaco, de los aditivos y del
papel de cigarrillo que se produce inmediatamente después de la zona
de combustión y que se compone de la siguiente manera:
- \sqbullet
- fase gaseosa (CO, CO_{2}, O_{2}, H_{2}, óxido de N_{2}N, HCN, HCNS, NH_{3}, aldehídos, alcoholes, etc.),
- \sqbullet
- fase sólido-líquida, compuesta de agua y de compuestos que se funden en ella total o parcialmente (como nicotina y otros alcaloides), que se destilan, evaporan o queman mientras se fuma.
Mientras que el humo pasa a través del tabaco,
se produce el enfriamiento y la condensación, una parte del humo
ingresa en la cavidad bucal. Debido a la reducción de las posibles
consecuencias negativas del humo, dañinas para la salud, se
incorpora de manera conocida un filtro como boquilla del
cigarrillo.
El filtro clásico es el filtro de acetato de
celulosa. A fin de aumentar la eficacia del filtro (capacidad de
retención, de la absorción de fases sólido-líquidas
y gaseosas del humo), se usan aditivos tales como carbón activado,
zeolitas, gel de sílice, silicato de magnesio y hemoglobina
artificial.
Se conocen filtros múltiples, papeles
filtrantes, combinaciones de varios filtros y aditivos. La eficacia
para reducir componentes dañinos de un filtro simple (de acetato de
celulosa) es del 20 - 65%; por medio de distintas combinaciones de
novedoso desarrollo, aditivos y formas de los filtros, se eleva la
eficacia a aproximadamente el 75%. Una gran parte del mercado se
atribuye actualmente a los llamados cigarrillos ligeros
("Lights" o "Ultra"), que contienen o causan menos
condensado de humo seco, agua, nicotina, CO_{2} y otros
componentes perjudiciales. Al proyectar cigarrillos "lights",
se usa la ventilación del filtro (dilución del humo), un papel de
envoltura de filtros más largo (skirt tipping) y una
combinación de distintos papeles de cigarrillos y diversos tabacos.
La eficacia y la selección del filtro (mayor capacidad de absorción
de determinados componentes) son un factor importante en la
proyección de los cigarrillos livianos. Uno de los factores
importantes en la construcción del filtro y también del cigarrillo
consiste en la resistencia de absorción (pressure drop), que
tiene influencia esencialmente sobre el sabor y la facilidad de
fumar. Muchos aditivos y soluciones de construcción aumentan la
resistencia de absorción y los efectos no deseados al fumar. Este es
el simple motivo por el cual se usan en su gran mayoría los filtros
simples de acetato de celulosa.
El material tratado según la invención aumenta
sorprendentemente la eficacia y la selección de los filtros, así
como una conservación y una mejora del sabor deseado del cigarrillo;
en este caso, no se altera la resistencia de absorción del filtro.
Las zeolitas tratadas presentan un mayor poder de absorción, lo cual
se ha de atribuir a las alteraciones en la red cristalina.
Ha resultado ventajoso un aditivo filtrante en
filtros de acetato de celulosa como polvo con un tamaño de grano de
0,2 a 0,5 \mum.
En la fabricación de los filtros, se pueden
aplicar las zeolitas tratadas según la invención directamente sobre
las fibras de acetato de celulosa o el papel o Crest - como un
adicional en el espacio vacío de un filtro múltiple, combinado con
el filtro dual, etc.
Los filtros, que eran objeto de un experimento
controlado, se produjeron por adición de zeolitas tratadas según la
invención directamente sobre las fibras de acetato de celulosa,
después de haber empleado plastificantes (triacetina) antes de
formar las piezas filtrantesen el cilindro. El polvo se aplicó por
medio de un dosímetro especialmente elaborado de modo directo sobre
las fibras. De esta manera, fue posible añadir casi unitariamente
hasta 70 mg de la zeolita tratada según la invención por cada pieza
filtrante. Este tipo de adición del polvo no afecta de manera
esencial el trabajo de las máquinas convencionales y el moldeo de
las piezas filtrantes, ya que las máquinas tienen para la
fabricación de las piezas filtrantes un espacio previsto para ello
en el flujo de trabajo para esta aplicación. Mediante este tipo de
adición del polvo, no se altera fundamentalmente la tecnología de
la producción de piezas filtrantes. El procedimiento tecnológico se
incrementa sólo en el precio de los aditivos.
Los resultados promedio de los parámetros
físicos de filtración medidos sin adición de zeolitas tratadas según
la invención y con adición de zeolitas tratadas según la invención
se presentan a continuación.
La adición de las zeolitas no tuvo una
repercusión esencial sobre la resistencia de absorción ni tampoco
sobre el peso de la pieza filtrante de 12 cm.
Los resultados obtenidos son promedios de las
mediciones de 500 piezas filtrantes de cada muestra. La proporción
de la zeolita tratada añadida se calculó en virtud de la diferencia
de la cantidad obtenida de ceniza en la combustión de las piezas
filtrantesen el horno Mufon a 525ºC. Para la elaboración del
cigarrillo, se usó papel filtrante esencialmente convencional sin
ventilación y una mezcla de tabaco que se utiliza en la fabricación
de cigarrillos "full flavour" del tipo mezcla americana. Los
cigarrillos elaborados se clasificaron según el peso y la
resistencia de absorción y se probaron en la máquina de humo
(Borgwaldt RM 20) según el estándar ISO. Cada muestra se probó en
la máquina cinco veces. Se determinó la cantidad de condensado de
humo seco (Total Particule Matter), nicotina, CO_{2}, agua
y alquitrán. Todos los análisis se realizaron de acuerdo con el
estándar ISO vigente; la cantidad de nicotina en el condensado de
humo seco se realizó por extracción con 2-propanol
y ulterior HPLC.
Los resultados promedio obtenidos están
representados en la siguiente tabla, en la que se puede ver que, al
aumentar la zeolita añadida, tratada según la invención, en el
filtro se reduce la proporción de nicotina, condensado de humo
seco, alquitrán, agua y CO_{2} en la corriente principal del humo
del cigarrillo. Según las leyes, los fabricantes de cigarrillos
están obligados a indicar el contenido de alquitrán y nicotina en
el cigarrillo. Esto no reduce el significado del tipo característico
del CO_{2}, que tiene impactos negativos sobre el ciclo
respiratorio del organismo. La zeolita tratada según la invención
elimina sorprendentemente y de manera aparentemente selectiva los
componentes perjudiciales en la corriente principal del humo del
cigarrillo. Independientemente de la cantidad de zeolita que se
aplicó sobre el filtro, no se modifica de manera esencial la
resistencia del cigarrillo, pero tampoco la velocidad de combustión.
La facilidad y el agrado de fumar se conservan. Las pruebas de
degustación mostraron que las muestras con la mayor proporción de
zeolita tratada según la invención (muestra 5 - 11,3 mg y muestra 4
- 1,66 mg) tienen un sabor de humo mejorado y presentan un aroma
exacerbado, de modo que son, en general, más agradables para
fumar.
En la siguiente tabla, están representados los
valores promedio de los filtros medidos después de haber fumado. La
cantidad de condensado de humo seco se calculó a partir de la
diferencia de la cantidad de material de producción antes y después
de fumar. La cantidad de nicotina se determinó por extracción del
filtro en 2-propanol y agua por medio del método de
Karl-Fisher. Los resultados muestran que los filtros
aplicados con la zeolita tratada según la invención tienen una
mayor capacidad de absorción de condensado de humo seco, nicotina y
agua que destaca las mediciones y resultados anteriores.
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
De estos resultados, surge que es ventajosa una
mezcla del mineral tratado según la invención de 0,5 mg (comp.
muestra 1), ya que la proporción de condensado de humo seco se
reduce. También se desprende de esta tabla que se puede observar
una fuerte retención de la nicotina en el filtro.
La aplicación de la zeolita tratada según la
invención en fibras de acetato de celulosa de filtros de cigarrillos
también lleva a una mayor retención de los componentes dañinos de
la corriente principal del humo de los cigarrillos, propiedades
físicas satisfactorias, pero sin causar una influencia negativa
sobre las propiedades degustativas y de fumar de un cigarrillo. La
adición de 0,50 mg de la zeolita tratada según la invención por cada
filtro elimina el 4% de condensado de humo seco, CO_{2} y
nicotina, así como el 11% de agua. Una adición de 11,30 mg de la
zeolita tratada según la invención por cada filtro elimina el 27% de
condensado de humo seco, CO_{2} y nicotina, así como el 42% de
agua de la corriente principal de humo.
Además, es ventajosa una posterior adición de
selenio (hasta 25 \mug/filtro) a la zeolita tratada según la
invención, ya que, de esta manera, se aumenta la absorción de
radicales libres que se forman por combustiones.
A continuación, se describe un dispositivo que
se usa para triturar la zeolita y que lleva a las ventajosas
propiedades del material triturado. Muestran:
Figura 1: una vista esquemática del dispositivo
según la invención;
Figura 2: un corte vertical a través del
dispositivo;
Figura 3: un disco de rotor;
Figura 3a: un corte vertical a través de una
sección del dispositivo armado;
Figura 3b: una ampliación de la sección a lo
largo de un corte A-A de acuerdo con la Fig.
3a;
Figura 4: la representación esquemática de las
corrientes de aire a lo largo de las paletas del ventilador;
Figura 5: la representación esquemática del
material triturado a lo largo de las paletas del ventilador;
Figura 6: una paleta del ventilador con
perno/canal en detalle y en varias vistas (6a, 6b, 6c);
Figura 7: representación esquemática de una
paleta de ventilador segmentada;
Figura 7a: recorte a lo largo de un corte
A-A de acuerdo con la Figura 7.
La Figura 1 muestra un dispositivo 10 para la
trituración fina y la micronización, así como para la
homogeneización de diversos componentes de materias primas sólidos
y líquidos. El principio prevé que el material de partida sea
aspirado por el centro de los rotores hacia el área de procesamiento
del dispositivo. La entrada se ve favorecida por la acción de
fuerzas centrífugas en el espacio entre las paletas del ventilador y
es acelerada debido a las corrientes de aire allí imperantes; de
modo que el material colisiona con el material ya procesado. El
material de partida cambia el sentido del movimiento en intervalos
muy cortos; en consecuencia, se tritura y microniza.
El dispositivo 10 está compuesto por una carcasa
plegable 11 con un tubo de alimentación de material 11d, en el que
se hallan dos discos de rotor 12, que están colocados de forma
opuesta y que se operan por medio de motores 13 correspondientes a
través de correas 13a de forma contraria, de modo que rotan con
igual velocidad angular. La carcasa 11 y los motores 13 están
fijados a una base 14, formando una unidad independiente.
La Figura 2 muestra que la carcasa 11 está
formada por dos piezas: un lado de la carcasa 11a para la entrada
de material y otro lado de la carcasa 11b con tubo de alimentación
11c. Estos dos lados 11a, 11b están atornillados entre sí. A ambos
lados de la carcasa 11, se hallan los soportes 15, en los que están
montados los cojinetes 16 y las varas 17. En el lado 11a para la
entrada del material, se halla un tubo 18 para la alimentación
regulada del material; en el lado inferior, se encuentra un orificio
19 para la expulsión del material terminado.
Las Figuras 3, 4 y 5 muestran que en los discos
del rotor 12 están dispuestas varias coronas concéntricas 20 con
los pernos 21 y las paletas del ventilador 22, que están construidas
y orientadas de modo tal que pueden andar sin contacto una al lado
de la otra, mientras rotan de forma opuesta - indicado a través de
la dirección de giro 25. Como mínimo, se requieren dos coronas que
son operadas por los dos rotores. La tarea de las espigas
percusoras 21 y las paletas del ventilador 22 es la generación de
corrientes de aire turbulentas para acelerar el material procesado,
de modo que se produzcan golpes y fricción debajo de los granos en
determinados ángulos, en condiciones dinámicas. Los canales 23 en
los discos impiden el paso del material por debajo de las paletas
de los ventiladores 22, comp. Figuras 3a y
3b.
3b.
El granulado de salida (no representado) se
acelera a través de las corrientes de aire 26, aplicado a través de
la parte central 18 del sistema de motores por aspiración, y se
controla de manera tal que los granos colisionan entre sí como
consecuencia de varios sentidos de movimiento y se friccionan entre
sí en intervalos muy cortos. En este caso, las herramientas de
trabajo y otras partes del dispositivo no se tocan o lo hacen
escasamente, pero de ninguna manera se producen destrucciones de
las herramientas. Se produce una interacción entre los granos con
un grado tal que, en el caso de los granos, se intercambia la
energía interna, ya que los choques son no plásticos (comp. Fig. 4
y 5).
Los efectos que son consecuencia de los choques
de los granos, así como consecuencia del movimiento relativo de la
superficie de un grano sobre la superficie de otro grano (fricción
mecánica), son potenciados por aquellos efectos que se producen
como consecuencia de un cambio repentino de dirección del movimiento
de los granos, de modo que la energía de la aceleración y el
movimiento relativo de los granos se convierte en energía de
deformación, así como en la energía del movimiento molecular.
Durante los choques y la fricción de los granos, que se someten al
proceso de trituración en intervalos muy cortos (10^{-5} a
10^{-6} s), se produce un cambio significativo de su geometría o
de su forma y tamaño. Debido al movimiento relativo de un grano
sobre la superficie de otro grano, se generan daños y deformaciones
en la superficie de los granos, así como de las capas de material,
que se hallan directamente debajo de la superficie de los granos. De
esta manera, se destruye o se daña la estructura de la red
cristalina sobre la superficie, de modo que la forma cristalina se
convierte en parte en una fase amorfa, con el resultado de que se
modifican las propiedades físicas y fisicoquímicas, así como
energéticas del material procesado. En este tipo de procesamientos
de componentes de materias primas de origen orgánico, las fibras
celulósicas por ejemplo se rasgan y las moléculas grandes se
transforman así en moléculas más pequeñas, donde se producen
diversas modificaciones de la composición química en el material
procesado, así como modificaciones físicas que son significativas
para otros procesamientos y/o preparación de materiales, pero
también para la eficacia.
Además de la modificación de las propiedades del
material, que se procesa con los procedimientos descritos, se
tritura finamente y se microniza como consecuencia de solicitaciones
mecánicas, y la modificación de la composición granulométrica del
material depende de la granulometría de los granos de partida, así
como del nivel de aceleración de los granos, el ángulo planificado
de los choques y la fricción recíproca, así como la cantidad
planificada de los choques. Los siguientes parámetros para la
trituración fina y la micronización con el dispositivo según la
invención representan una configuración óptima, de modo que se
prefieren estos parámetros:
- \sqbullet
- granulación del grano de partida < 4,0 mm
- \sqbullet
- cantidad del número total de coronas/series de coronas en los discos del rotor: 5
- \sqbullet
- diámetro de los rotores 500 mm
- \sqbullet
- velocidad de los rotores 3600/min
- \sqbullet
- capacidad del dispositivo 300 kg/h
En comparación con los materiales que se
trituran finamente y se micronizan de modo técnico convencional
(comp. el documento DE 197 55 921.2), el material que fue triturado
finamente y micronizado por medio del dispositivo según la
invención muestra mayor energía libre y mayor capacidad de
reacción.
La innovación consiste así en la construcción
(forma, dentado, inclinación) y la intercambiabilidad de pernos y
paletas del ventilador sobre los canales construidos que se hallan
en el disco del rotor, así como en la selección del material para
la elaboración de paletas de ventiladores. Los discos de rotación
del dispositivo rotan a la misma velocidad angular, pero se mueven
de forma opuesta. El material de partida se introduce a través del
tubo de aspiración 18 en la parte central del disco en rotación; en
virtud de fuerzas centrífugas, los granos de los componentes de
materias primas se aceleran en dirección al borde exterior de la
carcasa. Los granos pegan sobre las coronas 20 de las paletas del
ventilador 22, que giran en dirección opuesta. Cambian el sentido
de movimiento debido al cambio de dirección de las paletas del
ventilador. Además, los granos se chocan y se friccionan entre sí,
pasan luego a otra corona 20 con paletas de ventilador 22, vuelven a
cambiar la dirección del movimiento de acuerdo con el cambio de
dirección del disco en rotación, hasta que dejan el sistema de
paletas. Al final del procesamiento en el dispositivo según la
invención, los granos golpean contra la pared de la carcasa y son
transportados al orificio de salida
19.
19.
Las Figuras 3a y 3b muestran que los canales 23
sobre los discos 12, en los cuales penetran las paletas del
ventilador 22, impiden el paso del material por debajo de las
paletas del ventilador 22. Su forma se define según las propiedades
de los correspondientes componentes de las materias primas por
procesar (material) - es decir, la granulación del material de
partida, su humedad, dureza, origen, composición química, y
similares. Cuando, por ejemplo, la granulación de partida del
material es < 1 mm, esto significa que la distancia mínima entre
las paletas del ventilador y los canales en los discos debe ser
mayor que 1 mm, para permitir el paso del material. En el caso del
procesamiento y el montaje de los discos, se debe permitir un
paralelismo satisfactorio para posibilitar a las paletas del
ventilador la penetración en los canales, ya que los diámetros de
los discos son relativamente grandes (500 mm). Las ventajas frente
al dispositivo descrito en el documento DE 197 55 921.1 consisten
en que las paletas del ventilador son dotadas, debido a su forma,
inclinación y dentado en el proceso de la trituración fina y la
micronización, de una fina capa de material procesado y se
protegen, de esta manera, de la acción de golpes y fricción del
material de entrada. El desgaste de la superficie de las paletas
del ventilador se minimiza de esta manera y se prolonga
significativamente la vida útil. Además, la carga energética del
material tratado aumenta cuando los granos chocan entre sí y no con
las partes de las paletas del ventilador. Los parámetros
tecnológicos, como la cantidad de paletas del ventilador, su
inclinación, la forma del dentado de las paletas, la cantidad de
coronas del ventilador, la velocidad angular de los discos, definen
las posteriores propiedades del material elaborado. Con la
combinación de los parámetros enumerados, es posible programar los
resultados y efectos.
En la Figura 3b, se representan más
detalladamente los canales de los discos (23). En los discos de los
rotores (12), en aquellos lugares que se corresponden con la serie
de coronas (20) del rotor opuesto (13), se hallan entalladuras
(20a; ver Figs. 3a, 3b) dentro de las que corren las paletas del
ventilador (22) de la corona opuesta (20). Los canales (23) se
cubren mutuamente con la longitud a, que es de 2 - 5 mm. Forman casi
un laberinto que impide el paso del material por debajo de las
paletas del ventilador. Por generación del laberinto, se potencia
la resistencia para la corriente debajo de las paletas del
ventilador. De esta manera, se logra que los granos del material de
partida se muevan a través de la corriente principal entre las
paletas del ventilador. La forma de los canales se define según las
propiedades técnico-tecnológicas de los componentes
de las materias primas del material procesado (granulación del
material de partida, su humedad, dureza, origen, composición
química, y similares). Si no estuvieran los canales de los discos,
el material de partida se movería debido a las fuerzas centrífugas
de manera tal que pasaría desde el centro hasta la periferia de los
discos en las paletas del ventilador y el disco. En el caso de la
granulación de partida del material de 0-1 mm, la
distancia entre las paletas del ventilador y los canales debe ser
mayor que 1 mm, para permitir en sí el paso del material; se mostró
ventajosa una distancia de 2 mm, así como para la cobertura a.
Las Figuras 6, 6a, 6b y 6c muestran la geometría
de las paletas del ventilador 22 y de los pernos 21. La corona 20,
las paletas del ventilador 22 y los pernos 21 están formados de
acero duro. Una alternativa consiste en fabricar el perno de
porcelana y las paletas del ventilador, de acero. La inclinación de
las paletas del ventilador 22 es respecto del plano horizontal
\alpha = 4 - 15º con optimización a 8 - 10º. La disposición y el
tamaño del dentado depende de la cantidad de paletas del ventilador
(\beta = 30 - 120º y \gamma = 60 - 120º). El grado de flexión
de las paletas del ventilador se define con la relación de las
longitudes a y b, en donde b representa el 10% de la longitud de
cuerda. La disposición de las paletas del ventilador es fija. Están
prensadas en forma de corona en las correspondientes entalladuras.
La forma de las paletas del ventilador, la superficie de colisión
perfilada 22a, 22b y la inclinación aseguran el llenado de las
paletas del ventilador con el material de partida y así se protegen
de la acción de desgaste del material de partida, lo cual actúa
sobre la prolongación de la vida útil de las paletas del ventilador.
Los dientes 22b sobre las paletas del ventilador sostienen la
primera capa del material de partida sobre la superficie de colisión
22a, mientras que la segunda capa se desliza lentamente sobre la
primera capa y esta segunda capa recibe los choques del material de
partida que llega. Antes de que las paletas del ventilador 22 se
coloquen en la correspondiente serie de coronas 20 del disco del
rotor 12, el perno 21 se presiona en el disco del rotor 12. El eje
de simetría del perno 21 se halla en el eje de simetría del grado
de flexión de las paletas del ventilador 22, para que se logre de
manera óptima la geometría del sistema de paletas del
ventilador/pernos. Durante el procesamiento del material, los
granos de material golpean contra el lado frontal de las paletas del
ventilador y en especial sobre y en los pernos. El perno se
desgasta de esta manera. Después del desgaste, el perno es
intercambiado por uno nuevo por eyección o perforación. Esto tiene
una ventaja decisiva: las variantes actuales de paletas de
ventiladores sin pernos dieron como resultado el desgaste de las
paletas del ventilador en sí. El intercambio de las paletas del
ventilador gastadas es muy complicado, dispendioso y caro en
comparación con el intercambio de los pernos. Por ello, los pernos
se pueden intercambiar fácilmente; las paletas del ventilador quedan
intactas. El intercambio de las paletas del ventilador se realiza
recién con una fatiga general del
material.
material.
El problema de las vibraciones y de la rigidez
de los pernos se resuelve porque el perno 21 "se apoya" con la
superficie de 1/3 de su perímetro en su correspondiente entalladura
de las paletas del ventilador 22 a estas paletas del ventilador y
no se apoya con su superficie rectilínea en las paletas del
ventilador. Las paletas del ventilador 22 se deforman por
compresión en frío o también por forjado, en donde el forjado sirve
para un mejor endurecimiento.
Otra forma de realización también prevé según la
invención paletas del ventilador segmentadas (Figuras 7, 7a). Las
paletas del ventilador segmentadas 22 se fabrican de cerámica o de
acero al crisol. En esta forma de realización, se introducen en los
discos del rotor 12 los canales en los que se colocan las paletas
del ventilador segmentadas con piezas incorporadas indeterminadas.
La precisión de los ajustes y la solidez de las paletas del
ventilador se determinan por medio del perfil de los canales y por
la fricción entre las paletas del ventilador segmentadas y el disco
portante. La inclinación de las paletas del ventilador respecto del
plano horizontal es de \alpha = 4 - 15º con optimización a 8º -
10º. La disposición de los dientes 22b y su tamaño dependen de la
longitud de las paletas del ventilador 22, el ángulo \beta es de
30º - 120º, y el ángulo \gamma es de 60º - 120º. El grado de
flexión de las paletas del ventilador se define con la relación de
las longitudes a y b, en donde b representa el 10% de la longitud de
cuerda. La forma de las paletas del ventilador, de la superficie de
colisión perfilada (dentada) y la inclinación aseguran que las
paletas del ventilador se rellenan con el material de partida y así
se protegen de la acción de desgaste del material de partida, lo
cual actúa sobre la prolongación de la vida útil de las paletas del
ventilador. Los dientes 22b sobre las paletas del ventilador
sostienen como en la Figura 6 la primera capa del material de
partida sobre la superficie de colisión 22a, mientras que la
segunda capa se desliza lentamente sobre la primera capa y esta
segunda capa acepta los golpes del material de partida que llega.
Esta realización tiene, en comparación con la realización anterior
(Fig. 6), la ventaja de que las paletas del ventilador se pueden
montar con distintas inclinaciones (ángulo \alpha); de esta
manera, el intercambio de las paletas del ventilador es más
sencillo. La forma de las paletas del ventilador no tiene
entalladuras para los
pernos.
pernos.
- 10
- dispositivo
- 11
- carcasa
- 11a
- lado de la carcasa hacia la entrada del material
- 11b
- lado de la carcasa con tapa de cierre
- 11c
- tapa de cierre
- 11d
- tubo de alimentación del material
- 12
- discos del rotor
- 13
- motores
- 13a
- correas
- 14
- base/estructura
- 15
- soporte
- 16
- cojinete
- 17
- varas
- 18
- tubo de entrada
- 19
- salida
- 20
- coronas
- 20a
- entalladura
- 21
- pernos
- 22
- paletas del ventilador
- 22a
- superficie de colisión
- 22b
- dentado
- 23
- canales
- 24
- material triturado
- 25
- sentido de rotación
- 26
- corrientes de aire
Claims (5)
1. Uso de zeolitas micronizadas como aditivos de
filtración en procesos de filtración, siendo el diámetro de los
granos de las zeolitas micronizadas inferior a 0,5 \mum,
caracterizado porque las zeolitas utilizadas se trituraron
por medio de rotores constituidos por discos, sobre los que están
dispuestas de modo fijo las paletas del ventilador en un solo lado
y en donde las paletas del ventilador están unidas con las coronas
y penetran en correspondientes canales en el disco del rotor opuesto
que impiden el paso de un material por debajo de las paletas del
ventilador.
2. Uso de zeolitas micronizadas como aditivos de
filtración en filtros de cigarrillos, caracterizado porque
el diámetro de los granos de las zeolitas micronizadas es inferior a
0,5 \mum, en especial de 0,2 \mum a 0,5 \mum, las cuales se
trituraron por medio de rotores constituidos por discos, sobre los
que están dispuestas de modo fijo las paletas del ventilador en un
solo lado y en donde las paletas del ventilador están unidas con
las coronas y penetran en correspondientes canales en el disco del
rotor opuesto que impiden el paso de un material por debajo de las
paletas del ventilador.
3. Uso de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado porque las zeolitas micronizadas se aplican
directamente sobre fibras de acetato de celulosa del filtro o el
papel o Crest.
4. Uso de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque se usan hasta 11,3 mg de zeolitas
micronizadas por filtro, preferentemente 0,5 mg por filtro.
5. Uso de acuerdo con al menos una de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque se añade selenio
en una concentración de hasta 25 \mug por filtro.
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