BRPI0805556A2 - sistema de moagem por compressço de duas secÇÕes de discos em rotaÇço e suas aplicaÇÕes - Google Patents

Abstract

O presente invento se refere a um sistema de moagem por compressão de duas secções de discos em rotação, que permite o emprego de elevadas compressões, sem o problema de rejeição de matéria-prima e com números de ciclos de moagem reduzidos, diminuindo o tempo de moagem. A compressão é distribuída gradativamente entre as duas secções de discos similares em rotação, dispostas frontalmente e conectadas a eixos não alinhados, de forma que as partes inferiores das secções de discos se mantenham sempre unidas. O conjunto de sustentação das secções dos discos é independente e apresenta características distintas, constituindo uma parte fixa e outra parte móvel de forma a ajustar a massa vegetal a ser compactada. Tal sistema de moagem apresenta características estruturais que possibilita o seu uso de diferentes maneiras (isolado, duplo ou conjugado), permitindo sua utilização em série em suportes adequados de usinas ou em colheitadeiras de culturas verticais, como cana-de- açúcar.

Description

"SISTEMA DE MOAGEM POR COMPRESSÃO DE DUAS SECÇÕES DEDISCOS EM ROTAÇÃO E SUAS APLICAÇÕES"

Campo da invenção

A presente invenção se refere a um sistema de moagem porcompressão de duas secções de discos similares dispostas frontalmente,conectadas a eixos não alinhados, de forma que as partes inferiores dos discosse mantêm sempre unidas durante o funcionamento, sendo os discos mantidosem rotação, comprimindo o material vegetal para extração de seu suco oulíquido. O conjunto de sustentação das secções dos discos é independente eapresenta características distintas, formando uma parte fixa e outra parte móvelde forma a ajustar a massa vegetal a ser compactada. Tal sistema de moagempode ser usado de forma isolada ou em série em suportes adequados deacordo com a demanda de interesse.

Outro aspecto desta invenção está relacionado à sua aplicação noprocesso de obtenção de líquido vegetal, mais especificamente de cana-de-açúcar. Neste caso, o sistema de moagem proposto também apresenta apossibilidade de ser acoplado em colheitadeiras de cana-de-açúcar, equipandoeste maquinário agrícola de uma ou de uma série dessas unidades demoagem.

Dessa forma, o campo técnico dessa invenção está inserido emmoagem de cana-de-açúcar e outras biomassas, extração mecânica delíquidos de biomassa. Tal aspecto de tecnologia agrícola apresenta interessepara indústrias sucroalcooleiras e indústrias de produção de máquinasagrícolas ou afins.

Estado da técnica

Os processadores de massa vegetal que incluem sistemas demoagem por compressão, especificamente para cana-de-açúcar,correspondem a equipamentos mecânicos, normalmente baseados nautilização de sistema de rolos metálicos horizontais, que alimentados,esmagam os caules dos vegetais por compressão, extraindo o caldo ou líquido.Industrialmente, são explorados os sistemas de cilindros ou rolos, de formaisolada ou em série, como é o caso do processo de moagem de cana-de-açúcar apresentado no pedido de patente PI0201995-7, onde o bagaço édirecionado a passar por uma série de moendas cilíndricas de maneirasucessiva (o bagaço gerado em uma alimenta a próxima, completando ciclos).

O pedido de patente US4147557 também apresenta sistemas plurais de rolosem série. Nesta linha tecnológica, também são exemplos de utilização de roloscilíndricos associados para funcionarem como moendas os processospatentários PI9305112-3 e PI07007221.

A grande maioria das moendas de cana-de-açúcar em versõesportáteis também é baseada na utilização de sistemas de cilindros ou rolos,como por exemplo, o modelo descrito no pedido de patente MU7500595-6.

Outro processo de moagem de cana, menos comum, é o que utilizaa "rosca sem fim", para exercer pressão e esmagar os vegetais. Normalmente,este tipo de sistema de prensagem utiliza uma rosca cônica (PI0303941-2),incluindo o uso de anéis cônicos em suas extremidades, como o apresentadono pedido de patente GB1375497.

As principais limitações de sistemas de moagem para vegetais comrelativa resistência, tais como cana-de-açúcar, estão relacionadas ao controleda força de prensagem com as características iniciais da massa vegetal deentrada, sobretudo para caules inteiros ou pedaços de cana, incluindo a canadesfibrada (bagaço). A alimentação do sistema de moagem de rolos por estamatéria-prima em condições de elevada pressão, com a finalidade de aumentara eficiência de extração do seu líquido, leva a graves problemas tecnológicosdesencadeados pela rejeição da matéria-prima ou diminuição considerável demassa vegetal que entra no sistema. A grande maioria das patentesrelacionadas aos sistemas de rolos busca resolver este problema, geralmenteajustando o processo de moagem, iniciando com pouca pressão e ajustando acompressão à medida que o bagaço é compactado (cana desfibrada). Nestecaso, o processo de moagem ocorre em ciclos, e para aumentar a extração desacarose, o bagaço deve ser molhado (acréscimo de água limpa) entre umamoagem e outra. Este processo se torna oneroso por utilizar grandesquantidades de água, além de ser um processo demorado. Para reduzir otempo gasto nestes processos de extração, foram propostos vários tipos dearranjos entre os cilindros de forma seriada (geralmente por unidades de trêsrolos - ternos de moagem). Entretanto, a etapa de umedecer o bagaço geradoainda é necessária para a operação de moagem da presente invenção,principalmente em processos industriais, para garantir a extração da sacarosepor meio de ciclos sucessivos de prensagem, resultando no final, a formaçãode bagaço com média 50% de umidade. Porém, o número de ciclo é menos,devido a elevada eficiência de extração de líquido (menor tempo gasto para amoagem).

Algumas propostas de resolver o problema da rejeição da matéria-prima na moagem em rolos estão baseadas na introdução de um quarto rolo,normalmente de menor diâmetro e/ou associação entre ternos de rolos e/ouintrodução de sistemas de avanço da cana anteriores à prensagem, como odescrito no pedido de patente PI0503537-6. A introdução da etapa de trituraçãoapós o corte da cana em pequenos pedaços também é exploradatecnologicamente. A seleção da matéria-prima também é usada para se ter umaumento da concentração de sacarose durante o manejo, seja pelo uso devegetais mais produtivos e resistentes ou procedimentos de colheita, os quaisdesprezam a ponteira da cana ainda na lavoura, como é o caso do dispositivoaparador lateral de pontas de cana utilizadas em máquinas colhedoras decana-de-açúcar, descrito no pedido de patente PI0402356-0.

Outra desvantagem dos sistemas de rolos horizontais está ligada aocorrência de grande volume ocioso da moenda, e por este motivo, estãosendo cada vez mais explorados os conjuntos seriados de rolos, com menoresespaçamentos entre eles e com instalação de sistemas de recirculação dobagaço, geralmente realizada com auxílio de esteiras rotatórias. O pedido depatente PI0201995-7 descreve um processo e instalação para moagem decana-de-açúcar com estas características, visando minimizar a capacidadeociosa da moenda. Outras disposições construtivas são apresentadas, como adescrita em PI0700722-1, referindo a moenda para cana-de-açúcar e outrasbiomassas constituída de um rolo central rodeado de vários outros.Para o caso de sistemas baseados na utilização de "rosca sem fim",as principais limitações de aplicação desses sistemas, principalmente no casoda cana-de-açúcar está na baixa eficiência de extração do líquido, embora sepossa atingir elevada compressão da biomassa. Normalmente, estes sistemasapresentam um processo de extração mais lento e requerem um gastoenergético alto. Sua implementação em escala industrial também ficaprejudicada por requerer uma câmara de extração elaborada.

A presente invenção está baseada na prensagem por discos, maisespecificamente na utilização de secções de discos convexos em rotação,operando de forma que as partes inferiores dos discos sejam sempre unidas,sendo o ajuste da massa vegetal a ser compactada controlada pelo auxílio demolas ou pistão que empurra uma das secções de discos, preferencialmente oque possui eixo de sustentação inclinado. A disposição desse sistema permiteo emprego de elevada compressão sem a rejeição da matéria-prima, sobretudoda inicial (pedaços de cana) e de cana desfribada, e consequentemente, maioreficiência de extração do líquido. Este sistema de moagem é inovador, já que agrande maioria da aplicação de discos ou secções de discos rotatórios noprocesso de beneficiamento da cana-de-açúcar, normalmente está relacionadaa aspectos construtivos de cortadores e/ou limpadores e/ou raspadores decana, e também em processos de manutenção da lavoura em sistemas decarpir, conforme abordado em diversos pedidos de patente.

A etapa de moagem estabelecida pelo sistema de secções de discosconvexos é similar ao já estabelecido pela técnica, onde a cana-de-açúcar écolhida, limpa, cortada em pedaços e em seguida levada a moer. Como oprocesso de moagem pode ser considerado o fim do processo agrícola e oinício do processo industrial torna-se importante o desenvolvimento desistemas de moagem mais rápidos e eficientes, já que a substância de maiorinteresse presente no líquido extraído da prensagem, a sacarose, apresentavias reacionais que levam ao seu consumo, prejudicando a quantidade obtidano processo de extração. Na planta, com o tempo esta substância atinge umteor máximo, que depois sofre um declínio, devido principalmente a reações depolimerização da sacarose, levando à formação de celulose (estruturaencontrada no bagaço). Este fato é natural do estágio de maturação e secagemda planta. Para minimizar as perdas, a cana é colhida quando apresenta omáximo teor de sacarose, devendo ser moída imediatamente. Neste sentido,colheitadeiras de culturas verticais estão sendo providas de sistemas demoagem. A grande maioria das propostas de unidades de moagem isoladas ouseriadas, acopladas a este tipo de colheitadeiras está baseada na utilização derolos cilíndricos. Este é o caso dos pedidos de patentes PI9704191-2 ePI9204012-8, permitindo a extração do líquido diretamente na lavoura.

Independente da disposição construtiva dos sistemas de moagemnas colheitadeiras, as patentes relacionadas ao assunto descritasanteriormente, descrevem para o processo de extração do líquido da cana, asetapas de corte, alimentação, trituração e moagem. Na etapa de corte, a cana-de-açúcar é colhida da plantação; na etapa de alimentação a cana cortada éconduzida ao interior da máquina; na etapa de trituração a cana cortada éconduzida e triturada em pequenos pedaços; na etapa de moagem a canacortada e triturada é prensada várias vezes seguidas, para que ocorra aextração do caldo da cana-de-açúcar. Todas as propostas estãofundamentadas no aumento da eficiência de extração. Para se ter uma idéia daimportância do sistema de moagem no processo produtivo, considere umausina de produção de álcool de 1 milhão de litros por dia, com deficiências namoagem que levem a uma perda de 1% na eficiência da extração de líquidos.Isto significa perdas de 10.000 litros/dia de caldo de cana-de-açúcar que deixade ser introduzido no sistema de produção.

O sistema de moagem baseado em secções de discos convexos,objeto da presente invenção, apresenta diferentes possibilidades de aplicaçõese uso como unidades de moagem de diferentes maneiras, isolada ou dupla oucombinada ou ainda como unidades seriadas (combinação em série dasunidades isoladas, duplas ou combinadas) em suportes adequados ouacoplados a colheitadeiras de culturas verticais, principalmente cana-de-açúcar. As principais vantagens desses sistemas são a possibilidade de setrabalhar com elevada compressão com baixo consumo de energia e possuirestrutura construtiva mais leve que os baseados em moagem por rolos ousistemas de "rosca sem fim", permitindo a extração da sacarose de forma maiseficiente em menor tempo, praticamente sem a formação de capacidade ociosada moenda e sem rejeição da matéria-prima, principalmente pedaços de cana ecana desfibrada (bagaço). Além disso, estes sistemas de moagem apresentambaixo desgaste, pois não trabalham em atrito. Durante o funcionamento apenasas partes inferiores das secções de disco ficam reunidas, permitindo autilização de um retentor entre elas.

Estas vantagens são importantes para sua implementação emcolheitadeiras. A moagem da cana na lavoura, além de permitir o melhoraproveitamento da sacarose presente no vegetal, reduz riscos decontaminação do caldo, pela redução no tempo de manuseio e estocagem.

Neste caso, a moagem também ocorre em ciclos, necessitando umedecer obagaço entre uma moagem e outra, mas com números de ciclos bastantereduzidos. Como tal sistema não apresenta problemas de rejeição,principalmente com pedaços de cana, as pontas da cana, normalmentedescartadas durante o corte do vegetal, por possuir baixa concentração desacarose, poderão ser utilizadas na moagem para a obtenção de água paramolhar o bagaço durante os ciclos de moagem, contribuindo para diminuir oconsumo de água durante o processo de produção, que é uma tendênciaimposta pelo uso racional de recursos naturais.

Outro fator importante é obtenção de bagaço de forma mais rápida,que passa à condição de matéria-prima para a obtenção de biocombustíveis,como o bioetanol ou etanol de lignocelulose, por meio da utilização de enzimasespecíficas, além de seu emprego tradicional no fornecimento de calor para ascaldeiras (através de sua queima).

Descrição da invenção

O presente invento refere-se ao desenvolvimento de um sistema demoagem por compressão de duas secções de discos em rotação. Acompressão é distribuída gradativamente entre as duas secções de discossimilares, dispostas frontalmente e conectadas a eixos não alinhados, de formaque as partes inferiores dos discos se mantêm sempre unidas durante ofuncionamento ou rotação. O conjunto de sustentação das secções dos discosé independente e apresenta características distintas, formando uma parte fixa eoutra parte móvel de forma a ajustar a massa vegetal a ser compactada. Talsistema de moagem apresenta características estruturais que possibilita o seuuso de diferentes formas: isolado, duplo ou conjugado, permitindo a utilizaçãoem série dessas formas em suportes adequados em usinas ou em colhedeirasde culturas verticais, como cana-de-açúcar.

A superfície das duas secções de discos permite diferentesconfigurações para aumentar a eficiência de extração conforme a matéria-prima e/ou seu estado. Por exemplo, superfícies lisas ou com suaves ondas oucom pequenas fresas são preferidas para cana ou pedaços de cana, enquantoque superfícies com mais fresas estruturais são preferidas para a moagem dacana desfibrada (bagaço).

A invenção poderá ser melhor compreendida através da seguintedescrição detalhada mediante as Figuras de 1 a 9, apresentadas apenas parailustração, não restringindo o objeto da presente invenção quanto à cor,dimensões e/ou material utilizado em sua fabricação. Estas figuras apresentammecanismos construtivos similares para as diferentes formas: isolada comapenas um eixo inclinado, isolada com ambos os eixos inclinados, duplo econjugado, resultando em quatro propostas de sistemas de moagem com omesmo conceito inventivo, descritas respectivamente nos Exemplos de 1 a 4.

A Figura 1 apresenta uma vista superior do sistema de moagem deduas secções de discos convexos com apenas um eixo inclinado.

A Figura 2 apresenta uma vista frontal da lateral do sistema demoagem de duas secções de discos convexos com apenas um eixo inclinado.

A Figura 3 apresenta uma: a) vista em perspectiva da lateral do eixoinclinado de sustentação da secção de disco (3); e b) vista em perspectiva dosuporte de sustentação da secção de disco convexo.

A Figura 4 apresenta uma vista inferior (de baixo para cima) doretentor (4) utilizado entre as duas secções de discos convexos com apenasum eixo inclinado, destacando suas cavidades ((4.1) e (4.2)).A Figura 5 apresenta uma: a) vista frontal da secção de discoconvexo no suporte de sustentação; e b) uma vista em perspectiva da secçãode disco convexo.

A Figura 6 apresenta uma vista em perspectiva da lateral do sistemade moagem de duas secções de discos convexos com a inclusão de outroselementos constituintes, como alimentador retrátil (16), suporte do eixo central(10) e estruturas de invólucro ou cobertura estrutural ((13) e (14)), nas quais seinsere o conjunto de moagem. A seta larga indica a passagem para oescoamento do líquido obtido da moagem.

A Figura 7 apresenta uma vista frontal da lateral do sistema demoagem de duas secções de discos convexos com ambos os eixos inclinados.

A Figura 8 apresenta uma vista superior (de cima para baixo) dosistema duplo de moagem de duas secções de discos convexos com pelomenos um eixo inclinado para cada par de secções de discos.

A Figura 9 apresenta uma vista superior (de cima para baixo) dosistema combinado de moagem de três secções de discos com eixosinclinados, sendo a secção de disco mediano diferenciado (1.1).

O dimensionamento dos sistemas de moagem desta invençãodepende da necessidade do volume de produção, variando seu tamanhoconforme uma utilização mais simples como em unidades familiares, a até seuuso em plantas industriais, assim como sua utilização de forma isolada ou emassociações em série (forma seriada), em sistemas de suporte próximos ausinas ou em colheitadeiras de cana-de-açúcar.

EXEMPLO 1:

Este exemplo se refere a uma proposta de sistema de moagem porcompressão de duas secções de discos em rotação com apenas um eixoinclinado, utilizado principalmente para a moagem de cana-de-açúcar. Esteeixo inclinado permite que durante a rotação as partes inferiores das secçõesde disco permaneçam sempre juntas, permitindo o trabalho com elevadascompressões, sem rejeição de matéria-prima.A Figura 1 mostra um esquema geral do sistema visto de cima, comseus principais constituintes: secções de discos convexos (1); suporte desustentação da secção de disco convexo (2); eixo inclinado de suporte desustentação de secção de disco (3); eixo fixo de suporte de sustentação desecção de disco (3.1); retentor interno (4) disposto entre as secções dosdiscos, possuindo duas cavidades distintas, uma superior (4.1) para encaixe dosuporte de sustentação dos eixos (10) (apresentado na Figura 6) e outra maiorao longo de toda a extensão do retentor (4.2), disposta na região de uniãoentre as duas secções de discos (oculta nesta figura); mangas do eixoinclinado (5.1) e fixo (5.2), indicando suas fresas (5.3), principalmente entre asmangas de eixo e os eixos; atuador de compressão (6), representado pormolas nesta figura. As travas específicas (7), os elementos de rotação (8) e ospontos de tração (9), dependem do tipo de atuador de compressão utilizado.

Outros acessórios são previstos para completar o sistema de moagem, taiscomo: limpador de bagaço (12), alimentador retrátil (16) e estruturas deinvólucro ou cobertura estrutural ou invólucro ((13) e (14)), que envolve todo osistema, auxiliando o direcionamento do fluxo de alimentação e do líquidoextraído, por meio de unidades construtivas como o direcionador dealimentação (11), abertura inferior (indicada pela seta larga da Figura 6) eelementos de retenção residual de bagaço e líquido presente nas secções dedisco em rotação (15).

Na presente invenção, as duas secções de discos convexos (1) irãocomprimir a matéria-prima num movimento giratório em que ambas as partesdos discos vão ao encontro um do outro guiado por dois eixos onde, pelomenos um deles, é inclinado em relação ao plano horizontal (conforme indicadopela Figura 2, que é uma vista frontal da lateral do esquema mostrado naFigura 1). Os dois eixos se referem ao eixo inclinado de suporte desustentação de secção de disco (3) e ao eixo fixo de suporte de sustentação desecção de disco (3.1). Estes eixos compõem dois conjuntos de sustentaçãodas secções dos discos independentes, apresentando uma parte fixa (partesustentada pelo eixo (3.1)) e outra parte móvel (parte sustentada pelo eixo (3))que contém o atuador de compressão (6) da secção de disco (1). Este atuadoré representado por molas, pistão entre outros, acionados por motor, e fixadosao eixo por travas específicas (7) por meio de elementos de rotação (8) (porexemplo, rolamentos) e pontos de tração (9), os quais deverão estar ligados aorestante da estrutura de moagem. De forma geral, o eixo da parte móvel (3) émaior que o eixo da parte fixa (3.1), sendo a rotação possibilitada pelautilização de mangas do eixo inclinado (5.1) e fixo (5.2). O sistema decompressão é resistente e conta com suporte de sustentação de secções dedisco (2) (detalhamento na Figura 3.b). A compressão é realizada pelaoperação forçosa do atuador de compressão das secções de disco (6), nesteesquema representado por molas. O conjunto da parte móvel se desloca comauxílio de fresas (5.3) entre as mangas de eixo e os eixos, principalmente entre(5.1) e (3) (detalhamento na Figura 3.a).

No caso específico da cana-de-açúcar a alimentação do processo éfeita forçosamente entre as secções de discos (1), sem permitir rejeição, poisos caules estão presos e cada vez mais pressionados pelo encontro gradativodas secções de disco, puxando as fibras e extraindo o caldo. As secções dosdiscos trabalham com a mesma rotação, amparados por reparo interno ouretentor (4) que tem a função de assegurar que a matéria prima se desloquepor entre as secções de discos. Este retentor possui duas aberturas umapequena abertura superior (4.1) por onde se encaixa o suporte dos eixos desustentação da parte fixa e móvel ((3) e (3.1)) e outra grande abertura na parteinferior (4.2), próxima da união da parte inferior entre as secções de disco, poronde o líquido escoa do sistema (detalhamento na Figura 4). O retentor (4) nãoé comprimido pelas secções de disco durante a moagem. Este sistema demoagem compreende ainda um direcionador de alimentação (11) e umlimpador de bagaço (12) (estes e demais acessórios são descritos na Figura 6).

A Figura 3.a apresenta um esquema do eixo inclinado desustentação da secção de disco (3) destacando as fresas (5.3) que permitem odeslocamento da parte móvel desse sistema de moagem por compressão. Aslinhas pontilhadas destacam o encaixe entre a abertura central (5) do suportede sustentação (2) com a extremidade da manga do eixo inclinado (5.1). Noesquema da Figura 3.b, se observa que o suporte de sustentação da secçãode disco convexo (2) é uma peça única, sustentando: i) toda a extensão daparte do disco, com possibilidade de uso de parafusos para fixá-lo; ii) a parteradial das secções de disco (centro definido pela abertura central do suporte desustentação (5)); iii) a parte externa à secção de disco que se estende até aextremidade da manga de eixo (5.1). Tal suporte de sustentação (2) apresentaa possibilidade de possuir diferentes configurações, com laterais inteiriças(sistema fechado), suportes raiados, entre outros, mantendo a mesmafinalidade.

A Figura 4 mostra um esquema com vista de baixo para cima doretentor (4) utilizado entre as duas secções de discos convexos. Nesteesquema, se observa que a largura da parte superior, a qual contém umapequena abertura ou cavidade (4.1), é maior que a da parte inferior, a qualpossui uma abertura completa do retentor (4.2). Esta diferença nas largurassuperior e inferior está relacionada com a posição do sistema de compressãoentre as secções de discos, onde sempre a partes inferiores estão unidas e aparte superior aberta. O retentor (4) é embutido entre as secções de discos (1),e mantido bem justo, por exemplo, com auxílio de materiais vedantes, comoborracha. Neste sistema de moagem o retentor é fixo (não gira junto com assecções de discos convexos).

As Figuras 5.a e 5.b mostram um esquema ilustrativo da secção dedisco convexo (1) utilizado no sistema de moagem proposto, indicando parte dosuporte de sustentação (2), com sua abertura central (5), onde se encaixa asmangas de eixo ((5.1) ou (5.2)), indicando também o retentor com sua aberturainferior (4). As secções de disco a serem utilizadas devem ser bastanteresistentes à compressão, preferencialmente formadas de material metálicoestrutural, como aço inoxidável, ligas de ferro e aço, ligas diversas, materialpolimérico estrutural (plásticos resistentes), entre outros.

As superfícies das seções de discos da moenda apresentamconfigurações dependentes da matéria-prima e/ou seu estado (pedaços decana ou cana desfibrada/bagaço), possibilitando a utilização de seções dediscos convexos com superfícies lisa e/ou fresada e/ou ondulada. Essasvariações ocorrem para aumentar a eficiência de extração do líquido.

Preferencialmente, para o caso da cana-de-açúcar em estado natural (pedaçosde cana), os dois discos devem ter suaves ondulações para forçar ainda mais aalimentação e, ao mesmo tempo, dar vazão ao caldo tanto para trás comopelas laterais. Já para o caso de cana desfibrada, como numa segundamoagem, com as fibras embebidas em líquido - em geral, água - os discosdevem possuir fresas (longitudinais e paralelas ao perímetro dos discos) paraajudar a forçar o retorno do líquido com alta pressão em meio às fibras deforma a arrastar mais sacarose. Em ambos os estados da matéria-prima, oslíquidos não encontram passagem no ponto máximo de pressão dos discos.

A Figura 6 mostra um esquema ilustrativo do sistema de moagemde duas secções de discos convexos com a inclusão de outros elementosconstituintes para completar a proposta de sistema de moagem porcompressão de duas secções de discos em rotação com apenas um eixoinclinado (os constituintes foram descritos nas Figuras 1 e 2).

O funcionamento do sistema de moagem por compressão de duassecções de discos convexos em rotação (1) tem pelo menos um dos eixosinclinados (para permitir fechamento apenas da parte inferior), mas com ambosem mesmo plano. A compressão é forçosa pela parte móvel, composta peloeixo inclinado (3), recebendo energia por qualquer dos sistemas hidráulico,mecânico ou elétrico, e a compressão é determinada por pistão, molas entreoutros. Tem como base duas secções de discos convexos iguais (1), quetrabalham em rotação, presos a seus respectivos suportes (2) da parte fixa eda parte móvel, que por sua vez estão acoplados em seus correspondenteseixos (eixos (3.1) e (3), respectivamente). Ambos os eixos são fixos, apenas osuporte de um dos eixos é móvel, que sofre a ação de um atuador decompressão (por exemplo, molas) que têm a função de empurrar o suporte dasecção de disco inclinado e, por consequencia, empurrar as secções de discouma contra a outra, ambas em rotação, determinando a compressãonecessária ao esmagamento da matéria-prima. O movimento do eixo inclinado(3) para o suporte (2) é feito por fresas longitudinais (5.3) presentes no interiordo suporte e no exterior do eixo. Os dois discos trabalham com a mesmarotação, amparados por um retentor interno (4) que tem a função de assegurarque a matéria-prima se desloque por entre as secções de discos, durante acompactação. Todo o conjunto montado entre os dois eixos deve ser inseridoem estruturas de invólucro ou cobertura estrutural ou envoltório ((13) e (14)).

Este invólucro possui a função de auxiliar o direcionamento do fluxo dealimentação e do líquido extraído, além de evitar contato direto com a moenda,conferindo segurança operacional, e também contribuir na redução dacontaminação do líquido obtido. O elemento de retenção (15) é um reparoexterno a moenda, com a função de reter o residual de líquidos na parteexterna das secções de discos antes que elas se abram.

O sistema de moagem baseado na compressão entre duas secçõesde discos, conta ainda com outras partes acessórias como limpador de bagaço(12), alimentador retrátil (16) e direcionador de alimentação (11).

O direcionador de alimentação (11) é preso ao suporte desustentação entre os eixos (10), constituindo uma estrutura prolongada einclinada para direcionar a alimentação e separar a matéria vegetal daalimentação com a da saída de bagaço. Além disso, impede que a matériavegetal se deposite no suporte de sustentação (10). Tal direcionador éposicionado frontalmente ao alimentador (16), sendo preferencialmente dematerial flexível resistente (por exemplo, borracha) para pedaços de cana e dematerial metálico estrutural (por exemplo, metal - como o ferro; ligas metálicas -como o aço; entre outros) para cana desfibrada ou bagaço.

O limpador de bagaço (12), de conhecimento da técnica, tem afunção de limpar as secções de discos, extraindo o bagaço do conjunto dosistema de moagem. Este limpador é fixo e preso ao suporte de sustentaçãoentre os eixos (10), constituindo em pequena barra disposta de formaperpendicular às secções de discos em rotação e colocada do lado oposto aoconjunto de alimentação ((11) e (16)).

O alimentador retrátil (16), de conhecimento da técnica, é preso àestrutura de invólucro ou cobertura estrutural (13), sendo composto de um eixoque sustenta elementos estruturais fixos (do tipo pás, ponteiras, garfos, entreoutros), protegidos por invólucros giratórios que expõem estes elementosestruturais apenas durante a compressão de matéria-prima para o interior damoenda.

EXEMPLO 2:

Este exemplo se refere a uma proposta de sistema de moagem porcompressão de duas secções de discos em rotação com ambos os eixosinclinados, utilizado principalmente para a moagem de cana-de-açúcar,conforme apresentado na Figura 7.

A constituição estrutural e o funcionamento desse sistema são osmesmos apresentados nas Figuras 1 e 2, mantendo-se os suportes desustentação das secções de disco (2) na formação de uma parte fixa e outraparte móvel, acionada pelo atuador de compressão (6) (representado pormolas), permitindo a rotação das secções de disco (1) sempre unidas na parteinferior. O diferencial está no eixo principal (17), que passa a ser uma únicapeça com inclinação propícia (funcionando como os eixos inclinados (3) e eixofixo horizontal (3.1)). Neste caso, o retentor (4) utilizado entre os discos ésimétrico (não possui parte superior mais larga que a inferior), sem cavidades egira junto com as secções de disco (2). O deslizamento das partes desustentação das secções de disco é propiciado por conjuntos de mangas daparte móvel ((5.1) e (5.4)) e da parte fixa ((5.2) e (5.4.1)). A diferença entre asmangas (5.4) e (5.4.1) é o comprimento, sendo o da parte móvel normalmentemaior.

Outros acessórios são previstos para completar este sistema demoagem, tais como: limpador de bagaço (12), alimentador retrátil (16) eestruturas de invólucro ou cobertura estrutural ((13) e (14)), que envolve todo osistema, auxiliando o direcionamento do fluxo de alimentação e do líquidoextraído, por meio de suas unidades construtivas.

EXEMPLO 3:

Este exemplo se refere a uma proposta de um sistema duplo demoagem por compressão de duas secções de discos em rotação com eixosinclinados, utilizado principalmente para a moagem de cana-de-açúcar,conforme apresentado na Figura 8.

Neste exemplo, as duas secções de discos internos são fixadas nummesmo eixo, denominado eixo interno (3.2), sendo os outros dois discosexternos assentados em dois eixos inclinados em relação ao plano horizontaldo eixo interno (3).

A constituição estrutural e o funcionamento desse sistema são osmesmos apresentados nas Figuras 1 e 2, mantendo-se os suportes desustentação das secções de disco (2) na formação de uma parte fixa e outraparte móvel, acionada pelo atuador de compressão (6) (representado pormolas), permitindo a rotação das secções de disco (1) sempre unidas na parteinferior. O diferencial está no eixo interno do sistema duplo (3.2), que contêmos suportes das secções de disco internos, que funcionam como as partes fixasde ambas moendas, enquanto os eixos externo e inclinados (3) suportam aspartes móveis. Neste exemplo, o retentor (4) tem as mesmas característicasdescritas para o Exemplo 1, possuindo cavidades específicas (para o encaixedo suporte de sustentação (4.1) e para o escoamento do líquido obtido (4.2),devendo ser embutido entre as secções de discos convexos, no interior dacavidade para encaixe do retentor (4.3).

No processo de moagem o bagaço gerado em um dos sistemas demoagem é molhado e direcionado a passar pela outra moenda, e assimsucessivamente, para aplicação de sua forma isolada ou alimentando opróximo conjunto de moendas duplas, no caso de forma seriada.

EXEMPLO 4:

Este exemplo se refere a uma proposta de um sistema conjugado demoagem por compressão de três secções de discos em rotação com eixosinclinados (sistema de moagem duplo simplificado ou reduzido), utilizadoprincipalmente para a moagem de cana-de-açúcar, conforme apresentado naFigura 9.

A constituição estrutural e o funcionamento desse sistema são osmesmos apresentados nas Figuras 1 e 2, mantendo-se os suportes desustentação das secções de disco (2) na formação de uma parte fixa e outraparte móvel, acionada pelo atuador de compressão (6) (representado pormolas), permitindo a rotação das secções de disco (1) sempre unidas na parteinferior. A diferença é que a parte fixa é formada por uma secção de discodiferenciado (1.1), que possui ambas as superfícies convexas. Este discodiferenciado funciona ainda como um separador entre os dois conjuntos demoagem, sendo necessário um prolongamento estrutural dessa secção dedisco, para separar a alimentação e o bagaço gerado em um lado da moenda,da outra. Este prolongamento não precisa ser de faces convexas, como nassecções dos discos para a moagem e nem do mesmo material, basta queapresente resistência mecânica (por exemplo, de plásticos estruturais oumateriais metálicos, como metais e ligas metálicas).

No processo de moagem o bagaço gerado em um dos sistemas demoagem é molhado e direcionado a passar pela outra moenda, e assimsucessivamente, para aplicação de sua forma isolada ou alimentando opróximo conjunto de moendas duplas combinadas, no caso de forma seriada.

Também é previsto a utilização de uma combinação entre as secções dediscos unidas para a compressão formadas pelo encaixe entre uma secção dedisco convexa com outra côncava, possuindo superfícies também variantes(lisa, ondulada, fresada, fresas estruturais entre outras).

Claims (11)

1. SISTEMA DE MOAGEM POR COMPRESSÃO baseada em discospara extração de líquidos de vegetais, caracterizado por compreender duassecções de discos (1) em rotação com suas partes inferiores sempre juntas ouunidas, apoiadas por suportes de sustentação da secção de disco (2), montadassobre eixos independentes na formação de uma parte fixa e de uma parte móvel,pela correspondente utilização de um eixo fixo horizontal de suporte desustentação de secção de disco (3.1) e de um eixo inclinado de suporte desustentação de secção de disco (3), devidamente estruturados para permitir oencaixe de mangas do eixo inclinado (5.1) e fixo (5.2), permitindo deslocamentospor meio de fresas (5.3), possuindo na parte móvel um atuador de compressão(6), representado por molas ou pistão hidráulico, acionados por motoresadequados, completando a parte móvel pela utilização de travas específicas (7),elementos de rotação (8) e pontos de tração (9), sendo também utilizado umretentor interno fixo (4) embutido entre as secções dos discos, com parte superiormais larga que a inferior, possuindo duas cavidades distintas, uma superior (4.1)para encaixe do suporte de sustentação dos eixos (10) e outra maior ao longo detoda a extensão do retentor (4.2), situada na região de união entre as duassecções de discos.

2. SISTEMA DE MOAGEM POR COMPRESSÃO de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelas secções de disco para a moagem seremconvexas com superfícies iguais, selecionadas entre superfícies lisas, onduladas,com pequenas fresas e fresas estruturais.

3. SISTEMA DE MOAGEM POR COMPRESSÃO de acordo com areivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender pelo menos um doscomponentes acessórios, tais como direcionador de alimentação (11), limpador debagaço (12), alimentador retrátil (16) e estruturas de invólucro ou coberturaestrutural ou invólucro ((13) e (14)), que envolve todo o sistema, auxiliando odirecionamento do fluxo de alimentação e do líquido extraído, por meio deunidades construtivas, possuindo abertura inferior para a saída do líquido eelementos de retenção residual de bagaço e líquido presente nas secções dedisco em rotação (15).

4. SISTEMA DE MOAGEM POR COMPRESSÃO de acordo com areivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender as partes fixa e móvel dossuportes de sustentação da secção de disco (2) em rotação com ambos os eixosinclinados, possibilitada pela utilização de um eixo único principal (17), cominclinação propícia, em substituição dos eixos inclinados (3) e eixo fixo horizontal(3.1), cujo deslocamento entre as partes fixa e móvel é propiciado por conjuntosde mangas da parte móvel (5.1) e (5.4) e da parte fixa (5.2) e (5.4.1), comcompressão propiciada por atuadores (6) na parte móvel, sendo que o retentor (4)utilizado entre as secções de discos ser simétrico, sem cavidades e girar juntocom as secções de disco (1).

5. SISTEMA DE MOAGEM POR COMPRESSÃO de acordo com areivindicação 4, caracterizado por compreender pelo menos um doscomponentes acessórios, tais como direcionador de alimentação (11), limpador debagaço (12), alimentador retrátil (16) e estruturas de invólucro ou coberturaestrutural ou invólucro ((13) e (14)), que envolve todo o sistema, auxiliando odirecionamento do fluxo de alimentação e do líquido extraído, por meio deunidades construtivas, possuindo abertura inferior para a saída do líquido eelementos de retenção residual de bagaço e líquido presente nas secções dedisco em rotação.

6. SISTEMA DE MOAGEM POR COMPRESSÃO de acordo com areivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender a formação de um sistemaduplo de moagem, pela associação de dois pares de secções de discos emrotação (1) de forma alinhada, sendo ambas as partes fixas do sistema formadopelos suportes de sustentação das secções de discos internas, apoiadas no eixointerno horizontal do sistema duplo (3.2), em substituição do eixo horizontal fixoisolado (3.1) e ambas as partes móveis apoiadas pelos correspondentes eixosexternos e inclinados (3), sendo a compressão propiciada por atuadores (6) nestaspartes móveis, sendo utilizado um retentor fixo (4) para cada moeda, comcavidades específicas para o encaixe do suporte de sustentação (4.1) e para oescoamento do líquido obtido (4.2), devendo ser embutido no interior da cavidade(4.3).

7. SISTEMA DE MOAGEM POR COMPRESSÃO de acordo com areivindicação 6, caracterizado por compreender pelo menos um doscomponentes acessórios para cada unidade de moagem, tais como direcionadorde alimentação (11), limpador de bagaço (12), alimentador retrátil (16) e estruturasde invólucro ou cobertura estrutural ou invólucro ((13) e (14)), que envolve todo osistema, auxiliando o direcionamento do fluxo de alimentação e do líquidoextraído, por meio de unidades construtivas, possuindo abertura inferior para asaída do líquido e elementos de retenção residual de bagaço e líquido presentenas secções de disco em rotação.

8. SISTEMA DE MOAGEM POR COMPRESSÃO de acordo com areivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender a formação de um sistemaconjugado de moagem pela associação de três de secções de discos de formaalinhada em rotação, sendo as duas secções de discos externas (1) semelhantese a secção de disco interna diferenciada (1.1), possuindo superfícies de moagemem ambos os lados e um prolongamento estrutural, aumentando seu diâmetropara contribuir com a separação das duas moendas independentes, sendo a partefixa constituída pela secção de disco interna (1.1) e seu suporte adequado, eambas as partes móveis, dispostas externamente, constituídas peloscorrespondentes eixos externos e inclinados (3), sendo a compressão propiciadapor atuadores (6), sendo utilizado um retentor fixo (4) encaixado entre as secçõesde disco (1) e (1.1) para cada moeda.

9. SISTEMA DE MOAGEM POR COMPRESSÃO de acordo com areivindicação 8, caracterizado por compreender pelo menos um doscomponentes acessórios para cada unidade de moagem, tais como direcionadorde alimentação (11), limpador de bagaço (12), alimentador retrátil (16) e estruturasde invólucro ou cobertura estrutural ou invólucro ((13) e (14)), que envolve todo osistema, auxiliando o direcionamento do fluxo de alimentação e do líquidoextraído, por meio de unidades construtivas, possuindo abertura inferior para asaída do líquido e elementos de retenção residual de bagaço e líquido presentenas secções de disco em rotação.

10. SISTEMA DE MOAGEM POR COMPRESSÃO de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela utilização de umacombinação entre as secções de discos de moagem, formadas pelo encaixe entreuma secção de disco convexa com outra côncava, possuindo superfícies iguais,selecionadas entre superfícies lisas, onduladas, com pequenas fresas e fresasestruturais.

11. USO dos sistemas de moagem por compressão de duas secçõesde discos de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizadopor serem empregados de forma isolada ou em série, instalados em suportesadequados de usinas ou em colheitadeiras de culturas verticais, principalmente,cana-de-açúcar.