BRPI1002350A2 - desintegrador para reciclar refugos e/ou resìduos de produtos, e, método para operar o mesmo - Google Patents
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Abstract
DESINTEGRADOR PARA RECICLAR REFUGOS E/OU RESìDUOS DE PRODUTOS, E, MéTODO PARA OPERAR O MESMO. A invenção refere-se a um desintegrador e a seu método para reciclar refugos e/ou resíduos de produtos. O desintegrador compreende um tanque em que um rotor é provido para desfibrar a mistura de carga a ser reciclada, assim como uma peneira para extrair a alimentação de saída desfibrada do tanque, o rotor sendo acionado por um motor elétrico compreendendo um eixo de acionamento em transmissão ativa com o rotor. De acordo com a invenção, o motor elétrico é configurado como um motor sincronizado trifásico para operação em uma faixa de velocidade de O a 1000 rpm. Ele é conectado à saída de um inversor de frequência controlado por um controlador, a saída do eixo de acionamento sendo diretamente conectada ao rotor.
Description
"DESINTEGRADOR PARA RECICLAR REFUGOS E/OU RESÍDUOS DE PRODUTOS, E, MÉTODO PARA OPERAR O MESMO"
A invenção refere-se a um desintegrador e um método de trabalhar o mesmo.
Os desintegradores têm a tarefa de reciclar misturas de cargas prontamente desfibráveis, uma aplicação proeminente sendo a reciclagem de produtos, especialmente lixo, como, por exemplo, papel de refugo e refugos similares, incluindo refugo biológico por separação dos componentes recicláveis dos não recicláveis.
Tal desintegrador geralmente compreende um tanque alojando um rotor em que a carga de alimentação a ser reciclada é carregada junto com um líquido, geralmente água. A rotação acionada do rotor cria forças de fluxo fortes desfibrando os sólidos, que se prestam a este efeito junto com um encurtamento dos desfibrados, resultando em partes dos mesmos e de outras substâncias contidas na mistura de carga entrando em solução. No entanto, porque isto envolve principalmente desfibração, não se menciona especialmente a redução do tamanho e a dissolução concomitantes no presente contexto, mas é entendido como sendo incluído.
Os componentes desfibrados da carga de alimentação foram juntos com o líquido uma suspensão que é extraída do desintegrador, por exemplo, através de uma peneira.
O sistema básico de tal desintegrador é descrito na patente alemã DE 31 49 135, que compreende essencialmente um tanque de desintegrador com um rotor de fundo eletricamente acionado. Também se conhece a partir da técnica anterior acionar o rotor hidraulicamente por alimentação do torque rotacional de um motor de indução via uma bomba/motor hidráulico para o rotor e, além disso, também se usa uma engrenagem retangular com a ajuda do motor de indução. Além do inconveniente comum de elevados custos de manutenção e baixa eficiência, os motores acionados por engrenagem tem a desvantagem de ter uma carga de peso desequilibrada muito pesada, junto com numerosos mancais e conexões envolvidos, cada constituindo um ponto fraco de ponto de vista mecânico.
Ainda mais, estes sistemas motorizados são barulhentos. Isto é porque, na técnica anterior, motores agrupados, geralmente envolvendo quatro motores, são propostos. No entanto, apesar de serem compactos e centrados posicionalmente sobre o rotor do desintegrador, de modo que o peso agrupado seja centrado sobre o desintegrador e seu tanque, cada uma das interconexões dos motores envolve perdas por atrito, além do inconveniente dos pontos fracos mecânicos, por exemplo, dos mancais, não serem ainda resolvidos apesar da abordagem de agrupamento.
De acordo com outro conceito de um desintegrador, o trem de acionamento compreende um motor elétrico seguido por uma engrenagem de tração, por exemplo, um motor de correia. Apesar de esta abordagem alcançar o uso de rotores para velocidades na faixa de aproximadamente 200 rpm a 500 rpm por meio de uma simples disposição de acionamento, polias grandes e caras são necessárias. Porque estas polias largas têm um elevado momento de inércia, um acoplamento limitando ou separando a carga é necessário em ou no cubo entre o eixo e a polia, preferivelmente uma embreagem deslizante, para evitar que o rotor se torne fraturado. Mesmo em baixas velocidades, um motor de correia dupla é necessário que, apesar de alcançar um torque do rotor muito elevado, necessita o conseqüente dimensionamento dos elementos do motor, o que torna este conceito muito intensivo não apenas com relação aos custos, mas também com relação à manutenção envolvida, além da desvantagem de aumentar a 'pegada ecológica' do desintegrador.
O objetivo da invenção consiste em superar estas desvantagens ao propor um conjunto apropriado para o acionamento do rotor de um desintegrador. Este objetivo é alcançado por um desintegrador como especificado na reivindicação 1 e um método para operar o desintegrador como especificado na reivindicação 3.
O desintegrador de acordo com a invenção é caracterizado em que o conjunto de acionamento agora compreende um motor sincronizado trifásico, projetado como um motor sincronizado de pólos múltiplos, compreendendo, com vantagem, 12 a 64 pólos correndo a uma velocidade na faixa de 0 a 1000 rpm, onde necessário, invertido. Nesta disposição, o motor é conectado à saída de um inversor de freqüência controlado por um controlador e a saída do eixo do acionamento é diretamente transmitida ao eixo do rotor sem qualquer engrenagem entre os mesmos. Esta realização agora resulta no fato de que nenhum elemento do trem de acionamento transmitindo um torque e/ou força gira mais rápido do que o eixo de acionamento ou saída do mesmo. Para a transmissão ativa entre a saída do eixo de acionamento e o eixo do rotor, o primeiro é provido com um eixo de acionamento no motor e diretamente acoplado ao último para assim tornar possível usar o eixo do rotor do desintegrador como o eixo acionando o motor, em outras palavras, a saída do eixo de acionamento do motor já constitui o eixo do rotor.
Esta configuração do desintegrador de acordo com a invenção tem vantagens proeminentes sobre os aspectos dos dispositivos desintegradores convencionais. Porque, agora, usando um motor sincronizado em conjunto com um inversor de freqüência a montante, o torque tornado disponível no rotor do desintegrador pode ser maximizado sobre a faixa de velocidade completa, facilitando a fase de partida ao também permitir ao dispositivo ser iniciado sob carga. Isto acontece assim, que em baixa rotação do rotor, as misturas de carga de pasta tendem em direção a uma condição de não fluxo interno, que pode "cimentar" de modo sólido (obstruir) o rotor e suas pás. Assim, é particularmente subseqüentemente a esta "fase de repouso" que as propriedades de combinação, de acordo com a invenção, de partida do rotor como uma função da freqüência com o acionamento direto do rotor por adaptação à viscosidade estrutural da pasta, aparecem como sendo particularmente vantajosas. O torque na partida do rotor é do mesmo modo elevado pelo aumento na viscosidade como uma exigência que a invenção é capaz de atender em um modo particularmente apropriado.
Agora que a velocidade pode ser fixada de modo flexível dependendo da fase da operação envolvida, não se tem necessidade de qualquer engrenagem, assim eliminando a maior parte do momento de inércia, de outra forma envolvido no conjunto de acionamento, assim, por sua vez, diminuindo o risco de dano ao próprio trem de acionamento e ao rotor, caso ele se tornar subitamente obstruído. Além disso, não se nota agora necessidade para os aspectos protetores de acoplamento de outra forma comuns, como engrenagens deslizantes, transmissão automática, ou acoplamentos de pinos de cisalhamento. Com desintegradores convencionais, o rotor e assim seu trem de acionamento é exposto a um impacto maciço quando a carga de alimentação inclui sólidos incapazes de serem desfibrados. Apesar destas massas giratórias de trens de acionamento convencionais terem um efeito muito desfavorável, elas são completamente amortecidas no campo magnético do motor sincronizado e são evitadas de alcançar a caixa de marcha do motor. A redução no número de elementos de máquina envolvidos melhora muito a eficiência global do trem de acionamento assim economizando energia. Além disso, devido a este número pequeno de componentes, o trem de acionamento tem um peso relativamente leve e praticamente não requer manutenção. E porque a energia é transmitida sem contato no motor sincronizado e porque o motor de acionamento principal somente gira tão rápido como o próprio rotor, este trem de acionamento quase alcança um funcionamento silencioso. Além disso, acoplando diretamente o motor sincronizado ao rotor, possibilita uma pequena "pegada" de menor volume e peso, como comparado com a dos desintegradores convencionais, assim tornando o desintegrador de acordo com a invenção particularmente apropriado para aplicações móveis. A conexão do motor sincronizado com o acoplamento direto do trem de acionamento no rotor do desintegrador agora torna possível ainda mais para o desintegrador responder a mudanças nas condições de operação quase instantaneamente ao adaptar o trem de acionamento à mudança nas condições de operação. Isto é porque o trem de acionamento tem um baixo momento de inércia e por meio do controlador a velocidade e/ou torque podem ser alterados muito simplesmente.
Assim, o escopo da invenção é acoplar um motor sincronizado de velocidade variável diretamente, isto é, sem engrenagem e sem componentes energizados pela máquina, a um rotor de um desintegrador. Enquanto mantendo um torque maximizado, a velocidade pode ser agora adaptada às condições de operação ou também o torque puxado para atender a estas condições.
Para evitar que o rotor se torne obstruído em operação, meios para sentir a corrente de carga assim como meios para sentir a rotação do eixo de acionamento do motor sincronizado podem ser providos, em cujas saídas o controlador é conectado para permitir ao mesmo reagir instantaneamente a uma mudança nas condições de operação. Logo que o rotor se torna obstruído, o consumo de corrente aumenta como sentido pelo controlador, permitindo que um parâmetro do motor se torne puxado, por exemplo, mudando a velocidade do eixo de acionamento para concordar com a mudança na condição de operação. Além do mais, uma vez que o distúrbio na carga de alimentação foi remediado, seguido pelo controlador sentir uma redução no consumo de corrente do motor, o dispositivo pode ser retornado ao seu parâmetro alvo anterior.
Como já explicado, a combinação do motor sincronizado trifásico conectado a um inversor de freqüência com um acoplamento direto sem engrenagem para energizar um rotor de desintegrador permite que ele reaja instantaneamente a qualquer mudança nas condições de operação de modo que, em muitos casos, qualquer tendência do desintegrador de se tornar obstruído já pode ser sentida. No entanto, mesmo no caso em que o desintegrador de acordo com a invenção se torne obstruído, seu momento de inércia baixo e, porque a velocidade do trem de acionamento completo é variável, dota o mesmo com a vantagem de que qualquer operação obstruída do rotor pode ser agora facilmente superada ao levar o eixo de acionamento a vibrar em resposta à corrente de carga real e/ou situação giratória real com vantagem.
A taxa de energia do motor está na faixa de 10 a 500 kW.
O objeto do método da invenção é alcançado por um método para operar um desintegrador como descrito acima em que, partindo com o rotor estacionário, a velocidade do motor sincronizado é aumentada a uma rpm alvo pré-definida ao fazer uso de um limite de corrente de carga pré-defmido com um torque do motor substancialmente constante, pelo que qualquer tendência ao eixo de acionamento a se tornar obstruído induz, automaticamente, uma reversão na direção de rotação do eixo de acionamento durante um período de tempo pré-definido ou velocidade dentro do limite de corrente de carga antes de ser retornado para a velocidade dianteira. Porque isto pode acontecer instantaneamente ao sentir um aumento na corrente de carga, devido ao momento reduzido de inércia, qualquer risco do desintegrador se tornar obstruído é agora efetivamente diminuído ou evitado.
Permitir que o rotor seja invertido com a ajuda do motor de torque selecionado é uma vantagem na manipulação da carga de alimentação do desintegrador ao acelerar a solubilização das misturas de carga desfibráveis mais problemáticas.
De modo a não sobrecarregar o motor, ele pode ser suprido de modo que a velocidade seja automaticamente reduzida quando um limite de corrente de carga pré-definido é excedido e automaticamente retornado a seu valor alvo uma vez que a situação de sobrecarga foi compensada.
Provê-se basicamente que o motor pode ser ativado como pré- definido em resposta a algumas condições de operação de modo a evitar, por um lado, que o eixo do rotor se torne obstruído e, por outro lado, que o motor seja supercarregado. Mais particularmente, pode provar ser necessário, na aplicação do desintegrador de acordo com a invenção em uma cadeia de processo, regular sua produção mantendo-se a mesma constante, por exemplo. Para este fim, parâmetros como peso, volume ou teor de umidade da carga de alimentação podem ser sentidos para o controle de circuito aberto ou fechado da velocidade do motor sincronizado.
No método de acordo com a invenção, também pode ser provido que um alimentador de energia, designado para cobrir toda a faixa de velocidade do motor sincronizado, seja controlado como uma função do consumo de corrente do motor sincronizado.
A invenção será agora detalhada com referência aos desenhos anexos, em que
Figura 1 é uma vista diagramática de um desintegrador incluindo um motor de torque e
Figura 2 é um detalhe ampliado de modo o rotor do desintegrador é conectado ao motor de torque. Com referência agora à figura 1, ilustra-se o desintegrador identificado em geral pelo número de referência 10. Está alojado no alojamento do desintegrador cilíndrico 12, sendo montado em seu centro, um rotor de desintegrador 20, coberto por uma peneira 22 que deixa passar apenas uma substância bem desfibrada e solubilizada. O rotor 20 é acionado por meio de um motor sincronizado trifásico, cujo alojamento de motor 14 encontra no topo o alojamento do desintegrador 12 centralmente ao qual ele é flangeado 19 (ver figura 2). O desintegrador é coberto por saídas de alimentação para remover o conteúdo do desintegrador.
Com referência agora à figura 2, ilustra-se um detalhe ampliado de como o motor de torque é flangeado para o alojamento do desintegrador por meio do flange 19. Nota-se a partir da seção através do alojamento de motor 14, o estator 16 e o rotor 15 do motor. Na porção de conexão 17, o eixo de saída do motor é conectado ao eixo do rotor do desintegrador.
Lista de Números de Referência
10 desintegrador
12 alojamento do desintegrador
14 alojamento do motor de torque
15 rotor do motor
16 estator do motor
17 porção de conexão do eixo do motor e rotor
19 flange de montagem
20 rotor
22 peneira
Claims (7)
1. Desintegrador para reciclar refugos e/ou resíduos de produtos compreendendo um tanque em que um rotor é provido para desfibrar a mistura de carga a ser reciclada, assim como uma peneira para extrair a alimentação de saída desfibrada do tanque, o rotor sendo energizado por um motor elétrico compreendendo um eixo de acionamento em transmissão ativa com o rotor, caracterizado pelo fato de que o motor elétrico é configurado como um motor sincronizado trifásico para operação em uma faixa de velocidade de 0 a 1000 rpm conectado à saída de um inversor de freqüência controlado por um controlador, a saída do eixo de acionamento sendo diretamente conectada ao rotor.
2. Desintegrador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é conectado à saída de um meio para sentir a corrente de carga e à saída de um meio para sentir a rotação da saída do eixo de acionamento do motor sincronizado trifásico e, quando o rotor está obstruído, o controlador ativa o inversor de freqüência para alternar a saída do eixo de acionamento em resposta à corrente de carga real e/ou a posição giratória real da saída do eixo de acionamento de modo que o rotor obstruído é levado a vibrar.
3. Método para operar um desintegrador de acordo com a reivindicação 1 a 2, caracterizado pelo fato de que em uma primeira fase, em operação de partida com o rotor estacionário, a velocidade do motor sincronizado é controlada até uma velocidade alvo pré-definida ao explorar um limite de corrente de carga pré-defínido com um torque de motor substancialmente constante com uma inversão de energia controlada quando a saída do eixo de acionamento é sentida obstruída, seguido por um retorno à energia dianteira após ter sentido uma reversão da saída do eixo de acionamento durante um período de tempo ou velocidade pré-defínido no limite de corrente de carga.
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que em fase de operação normal, o inversor de freqüência é ativado pelo controlador para manter uma velocidade do motor alvo pré-definida do motor sincronizado ao manter o limite de corrente de carga pré-defmido, a velocidade sendo reduzida logo que o limite de corrente de carga é excedido e retornado controlado à velocidade alvo logo que a fase de operação em sobrecarga é terminada.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que em resposta a sentir a saída do eixo de acionamento obstruída na fase de operação normal, a energia é revertida, após o que, após sentir a rotação reversa da saída do eixo de acionamento durante um período de tempo pré- definido ou até atingir a velocidade de reversão fixada no limite de corrente de carga, a energia é retornada para a operação dianteira.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 -5, caracterizado pelo fato de que a saída do eixo de acionamento, após sentir a pausa na rotação reversa do mesmo, é instantaneamente retornada à rotação dianteira.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 -6, caracterizado pelo fato de que a direção de rotação da saída do eixo de acionamento é revertida repetidas vezes por exploração da energia rotacional do rotor e toque do motor sincronizado para vibrar o rotor ao remediar a obstrução.
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