ITTV980111A1

ITTV980111A1 - HOMOGENIZER AND LIQUID DIFFUSER FOR FLOTATION CLARIFIERS.

Info

Publication number: ITTV980111A1
Authority: IT
Inventors: Antonio Velo
Original assignee: Velo Spa
Priority date: 1998-08-03
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2000-02-03
Also published as: IT1303342B1

Description

Descrizione dell’invenzione industriale Description of the industrial invention

L’invenzione riguarda in un suo aspetto più generale la chiarificazione di liquidi alimentari e non, vale a dire quel trattamento al quale vengono sottoposti i mosti, i vini, i succhi di frutta o altri fluidi simili, al fine di abbattere la presenza in essi di particelle solide o colloidali che possono alterarne il sapore e renderli più torbidi. The invention relates in a more general aspect to the clarification of alimentary and non-alimentary liquids, that is to say the treatment to which musts, wines, fruit juices or other similar fluids are subjected, in order to reduce the presence in them. of solid or colloidal particles that can alter the flavor and make them more cloudy.

Più in particolare l’invenzione concerne la chiarificazione cosiddetta per flottazione; in breve questo procedimento consiste nel fare aderire alle particelle solide o a quelle colloidali (dopo che però sono state appesantite con bentonite o altre simili sostanze dette comunemente ispessenti) delle minuscole bolle di gas (aria, N2, O2, CO2), che le trascinano verso l’alto fino alla superficie libera del liquido da chiarificare. More specifically, the invention concerns the so-called clarification by flotation; in short, this procedure consists in making the solid particles or colloidal particles (after they have been weighed down with bentonite or other similar substances commonly called thickeners) adhere tiny gas bubbles (air, N2, O2, CO2), which drag them towards up to the free surface of the liquid to be clarified.

La schiuma che ne deriva viene poi asportata con vari sistemi, mentre dalla parte inferiore della massa del liquido (contenuto in vasche o altri simili recipienti) si preleva la frazione chiarificata di esso. The resulting foam is then removed with various systems, while the clarified fraction of it is taken from the lower part of the mass of the liquid (contained in tanks or other similar containers).

E’ comprensibile che per ottenere un buon andamento del processo di chiarificazione le bollicine di gas destinate a portare in superficie le particelle da eliminare, debbano mescolarsi uniformemente alla massa liquida da trattare, la quale viene alimentata da una pompa e quindi si trova ad una pressione non trascurabile (alcuni bar). Ovviamente le modalità di introduzione del gas nella corrente liquida condizionano sia luniformità di distribuzione che la dimensione delle bollicine di gas. It is understandable that in order to obtain a good performance of the clarification process, the gas bubbles destined to bring the particles to be eliminated to the surface must mix uniformly with the liquid mass to be treated, which is fed by a pump and therefore is at a pressure not negligible (some bars). Obviously, the methods of introducing the gas into the liquid stream affect both the uniformity of distribution and the size of the gas bubbles.

Ad esempio è noto l’uso di eiettori lungo il flusso del liquido che però non consentono un buon controllo della dimensione delle bolle e quindi della loro distribuzione allintero della massa liquida. For example, the use of ejectors along the flow of the liquid is known which, however, do not allow good control of the size of the bubbles and therefore of their distribution throughout the liquid mass.

Un ulteriore problema è quello della introduzione della sospensione liquida addizionata di gas nel tino di flottazione. Infatti in questo caso la sospensione liquida passa istantaneamente dalla pressione di pompaggio alla pressione della massa liquida sovrastante alla posizione della bocca di efflusso. Se questa bocca è chiusa da una valvola di tipo usuale (come una saracinesca od una farfalla) da un lato trascorre un certo tempo prima che l’effetto desiderato (trasporto in superficie delle particelle ed aggregati ad opera delle bollicine di gas) si verifichi e dall’altro lato facilmente si verificano intasamenti od ostruzioni. A further problem is that of introducing the liquid suspension with the addition of gas into the flotation tank. In fact in this case the liquid suspension instantly passes from the pumping pressure to the pressure of the overlying liquid mass at the position of the outflow mouth. If this mouth is closed by a valve of the usual type (such as a gate or a butterfly) on the one hand, a certain time elapses before the desired effect (transport of particles and aggregates to the surface by the gas bubbles) occurs and on the other hand, blockages or obstructions occur easily.

E’ in questo contesto che si inserisce la presente invenzione. It is in this context that the present invention fits.

Essa infatti riguarda un dispositivo omogeneizzatore e diffusore di una sospensione liquida per l’erogazione in un chiarificatore per flottazione, il quale permette di uniformare al meglio la distribuzione del gas sia disciolto che sospeso sotto forma di bolle all’interno della massa liquida. In fact, it concerns a homogenizer and diffuser device of a liquid suspension for dispensing in a flotation clarifier, which allows to better uniform the distribution of both dissolved and suspended gas in the form of bubbles within the liquid mass.

Di questo dispositivo omogeneizzatore e diffusore viene ora descritto un esempio preferito e non esclusivo di realizzazione, con riferimento alle figure qui allegate nelle quali la prima (fig. 1) mostra una vista in sezione longitudinale del diffusore assemblato, mentre la seconda e la terza (figg. 2 e 3) sono una vista di rispettive parti staccate dello stesso; la figura 4 mostra infine da altra angolazione il pezzo di fig. 3. A preferred and non-exclusive embodiment of this homogenizer and diffuser device is now described, with reference to the figures attached hereto in which the first (fig. 1) shows a longitudinal sectional view of the assembled diffuser, while the second and third ( Figs. 2 and 3) are a view of respective detached parts thereof; finally, figure 4 shows the piece of fig. 3.

Come si rileva dai disegni, l’esempio di dispositivo secondo il trovato, complessivamente indicato con 1, è costituito da una carcassa esterna 2 nella quale viene alloggiato un otturatore 3. As can be seen from the drawings, the example of the device according to the invention, indicated as a whole with 1, consists of an external casing 2 in which a shutter 3 is housed.

Più precisamente, la carcassa esterna 2 è collegata a monte, mediante una tubatura non mostrata nei disegni, con una apparecchiatura nella quale si prepara la sospensione liquida da chiarificare, del tipo per esempio descritto nel brevetto italiano d’invenzione industriale No. 1 279262 di cui è titolare la medesima richiedente della presente domanda. Il contenuto di tale brevetto viene pertanto incorporato a quello di questa domanda, facendone espressa menzione in questa sede. More precisely, the external casing 2 is connected upstream, by means of a pipe not shown in the drawings, with an apparatus in which the liquid suspension to be clarified is prepared, of the type described for example in the Italian industrial invention patent No. 1 279262 of owned by the same applicant of this application. The content of this patent is therefore incorporated into that of this application, expressly mentioning it here.

Nel dispositivo omogeneizzatore e diffusore 1 il liquido da chiarificare entra nella carcassa 2 attraverso un raccordo 20 d’ingresso, il quale sfocia in una camera anulare 21; quest’ultima circoscrive una sede 22 troncoconica ed un foro passante 23 tra i quali si trova una cavità cilindrica 24, di cui si dirà meglio più oltre. In the homogenizer and diffuser device 1 the liquid to be clarified enters the casing 2 through an inlet fitting 20, which flows into an annular chamber 21; the latter circumscribes a truncated cone seat 22 and a through hole 23 between which there is a cylindrical cavity 24, which will be better described later.

Nella circostanza è solo da aggiungere che la camera anulare 21 comunica con la cavità 24 per mezzo di una coppia di aperture 25 radiali e che in prossimità della sede troncoconica 22 si trova l’uscita 26 del diffusore, avente preferibilmente una forma leggermente svasata. In this circumstance it is only to be added that the annular chamber 21 communicates with the cavity 24 by means of a pair of radial openings 25 and that in proximity of the frusto-conical seat 22 there is the outlet 26 of the diffuser, preferably having a slightly flared shape.

L’otturatore 3 è costituito da uno stelo 30 avente una prima estremità 31 filettata, recante all’estremità opposta una testa 32 troncoconica; quest’ultima è attraversata in senso longitudinale da una serie di canali 33. The shutter 3 consists of a stem 30 having a first threaded end 31, bearing at the opposite end a truncated cone head 32; the latter is crossed longitudinally by a series of channels 33.

Come si può vedere dalla figura 1, nella configurazione assemblata l’otturatore 3 passa attraverso la carcassa 2 con il suo stelo 30 guidato dal foro 23, il quale per questo motivo è fornito di due cave 27 per delle guarnizioni ad anello, mentre la testa troncoconica 32 si trova alloggiata nella omologa sede 22. Sullo stelo 30 agisce inoltre una molla 40 di contrasto che si trova compressa tra la superficie esterna della carcassa 2 ed un bullone 41, avvitato sull’estremità 31 filettata dello stelo 30. As can be seen from Figure 1, in the assembled configuration the shutter 3 passes through the casing 2 with its stem 30 guided by the hole 23, which for this reason is provided with two slots 27 for ring gaskets, while the head truncated cone 32 is housed in the homologous seat 22. A contrast spring 40 also acts on the stem 30 which is compressed between the outer surface of the housing 2 and a bolt 41, screwed onto the threaded end 31 of the stem 30.

Poiché il liquido presente nella camera 24 si trova ad una certa pressione (dell’ordine di alcuni bar) durante il funzionamento la testa 32 rimane staccata dalla sede circostante 22, dando origine ad un passaggio 42 che si estende in forma di corona tronco-conica intorno alla testa 32, consentendo l’efflusso di una quota parte del liquido presente nella camera 24. Since the liquid present in the chamber 24 is at a certain pressure (of the order of a few bars) during operation, the head 32 remains detached from the surrounding seat 22, giving rise to a passage 42 which extends in the form of a frusto-conical crown around the head 32, allowing a portion of the liquid present in the chamber 24 to flow out.

Per quanto riguarda il funzionamento del dispositivo appena descritto, si consideri quanto segue. As regards the operation of the device just described, consider the following.

Come detto sopra, il liquido da chiarificare consistente in una sospensione di solidi da separare e di gas disciolto (salvo net caso dell’aria l’azoto che ovviamente rimane allo stato gassoso) entra nella carcassa 2 attraverso il raccordo d’ingresso 20 dal quale passa poi alla camera anulare 21; da questa giunge nella cavità 24 passando per le aperture 25. As mentioned above, the liquid to be clarified consisting of a suspension of solids to be separated and dissolved gas (except in the case of air, the nitrogen which obviously remains in the gaseous state) enters the casing 2 through the inlet connection 20 from which it then passes to the annular chamber 21; from this it reaches the cavity 24 passing through the openings 25.

Il liquido presente all’interno della cavità 24 fuoriesce dal diffusore 1 defluendo interamente lungo i canali 33 della testa 32 dell’otturatore ed attraverso il passaggio 42. Ciò avviene quando i livelli di portata e di pressione del liquido sono sufficientemente bassi da permettere il suo smaltimento completo attraverso i canali suddetti. The liquid present inside the cavity 24 escapes from the diffuser 1 flowing entirely along the channels 33 of the obturator head 32 and through the passage 42. This occurs when the flow rate and pressure levels of the liquid are sufficiently low to allow its complete disposal through the aforementioned channels.

Qualora la pressione del liquido agente sulla testa 32 dell’otturatore 3 dovesse bruscamente aumentare annullando la forza di contrasto della molla 40, la testa troncoconica verrebbe ulteriormente staccata dalla sede 22; compensando la maggior pressione senza problemi e/o danni per gli elementi meccanici del dispositivo. Should the pressure of the liquid acting on the head 32 of the shutter 3 suddenly increase, canceling the contrast force of the spring 40, the frusto-conical head would be further detached from the seat 22; compensating for the increased pressure without problems and / or damage to the mechanical elements of the device.

Da quanto appena spiegato si può rilevare come il percorso del liquido all’interno del diffusore sia piuttosto accidentato; in conseguenza di ciò si verificano delle turbolenze con relative perdite di carico che favoriscono il rimescolamento del gas con la massa liquida e quindi la sua distribuzione omogenea ed uniforme. From what has just been explained, it can be seen that the path of the liquid inside the diffuser is rather bumpy; as a consequence of this turbulence occurs with relative pressure drops which favor the mixing of the gas with the liquid mass and therefore its homogeneous and uniform distribution.

In particolare, siccome l’azione della molla 40 può essere tarata in funzione del grado di avvitamento del dado 41 lungo l’estremità filettata 31, se ne deduce che è possibile adattare il diffusore dell’invenzione ai diversi liquidi da chiarificare (che potranno avere viscosità ed altre proprietà fisiche variabili da caso a caso), nonché alle varie condizioni operative (portata, pressione, etc.) che di volta in volta possono essere richieste. In particular, since the action of the spring 40 can be calibrated according to the degree of screwing of the nut 41 along the threaded end 31, it can be deduced that it is possible to adapt the diffuser of the invention to the different liquids to be clarified (which may have viscosity and other physical properties varying from case to case), as well as to the various operating conditions (flow rate, pressure, etc.) that may be required from time to time.

Questo rende pertanto il diffusore flessibile funzionalmente e di facile impiego su vari chiarificatori, con positive ricadute per quanto riguarda le sue possibilità di applicazione; di conseguenza esso potrà essere impiegato ad esempio nel caso di apparecchiature come quelle descritte nel già citato brevetto italiano No. 1 279262. This therefore makes the diffuser functionally flexible and easy to use on various clarifiers, with positive effects as regards its application possibilities; consequently it can be used for example in the case of apparatuses such as those described in the aforementioned Italian Patent No. 1 279262.

A valle del dispositivo della presente invenzione si osserva la liberazione di bolle a diametro controllato in modo rapido ed uniforme su tutta la massa di liquido. Downstream of the device of the present invention, the release of bubbles with a controlled diameter is observed in a rapid and uniform manner over the entire mass of liquid.

Dalle prove condotte con il dispositivo dell’invenzione nel caso di mosto e vino si è constatato che sorprendentemente non soltanto risulta più efficiente la chiarificazione ma anche il tempo necessario per la liberazione delle bollicine di gas e la risalita alla superficie del liquido nell’apparecchio di chiarificazione risulta ridotto in misura apprezzabile. From the tests carried out with the device of the invention in the case of must and wine it has been found that surprisingly not only is the clarification more efficient but also the time necessary for the release of the gas bubbles and the rise to the surface of the liquid in the clarification is reduced to an appreciable extent.

Anche se non si conosce esattamente la ragione di tale effetto appare plausibile ritenere che con il dispositivo della presente invenzione sia realizzata non soltanto una distribuzione uniforme del gas nel liquido ma anche un controllo delle dimensioni delle bollicine di gas all’atto della loro formazione. Although the exact reason for this effect is not known, it seems plausible to believe that with the device of the present invention not only a uniform distribution of the gas in the liquid is achieved but also a control of the size of the gas bubbles upon their formation.

Ovviamente modifiche e varianti concettualmente e meccanicamente equivalenti sono possibili e prevedibili senza uscire dall’ambito dell’invenzione. Obviously, conceptually and mechanically equivalent modifications and variants are possible and predictable without departing from the scope of the invention.

Ad esempio la testa 32 dell’otturatore può avere conformazone semisferica anziché tronco-conica, favorendo il flusso del liquido nel passaggio 42. Parimenti diversificata può essere la conformazione delle camere intere 21 e 24 del dispositivo, ad esempio per generare maggiore turbolenza e/oppure per impartire al flusso di liquido in entrata percorsi studiati specificamente. For example, the head 32 of the shutter can have a hemispherical rather than a frusto-conical conformation, favoring the flow of the liquid in the passage 42. The conformation of the entire chambers 21 and 24 of the device can also be diversified, for example to generate greater turbulence and / or to impart specifically designed paths to the incoming liquid stream.

Claims

CLAIMS 1. Homogenizer and diffuser device for liquids to be clarified by means of a flotation process, comprising an external casing (2) in which a liquid path is defined between an inlet (20) and an outlet (26), characterized in that it comprises a shutter (3, 30, 31, 32) elastically supported in correspondence with said outlet for adjusting the outflow of the liquid.

2. Homogenizer and diffuser device according to claim 2, in which the shutter (3) is supported in an adjustable way.

3. Homogenizer and diffuser device according to claims 1 and 2, in which a plurality of channels (33) are formed in the shutter for the outflow of the liquid.

4. Homogenizer and diffuser device according to any one of claims 1, 2 and 3, wherein the shutter (3) consists of a stem (30) passing through the casing (2), having a first threaded end (31) located at the 'exterior of this casing and a head (32) at the opposite end inside it, and in which a spring (40) is arranged around the stem which is compressed between the casing and a nut (41) applied to the threaded end .

5. Homogenizer and diffuser device according to claim 4, in which the outflow channels (33) present in the shutter (3) are formed in the head (32).

6. Homogenizer and diffuser device according to claims 4 and 5, in which the head (32) of the shutter (3) is frustoconical.

7. Homogenizer and diffuser device according to any one of the preceding claims, in which the path of the liquid inside the casing (2) comprises an annular chamber (21) adjacent to the inlet (20), and a communicating cavity (24) on the one hand therewith by means of one or more openings (25), adjacent on another side to the seat (22) for housing the head (32) of the shutter (3).

8. Homogenizer and diffuser device according to claim 4, characterized in that said spring (40) is calibrated so that in the steady state operating condition under the pressure of the incoming liquid, the head (32) of said shutter is displaced with respect to the seat (22) so as to create an annular passage (42) for the outflow of the liquid.