BR112012010091B1

BR112012010091B1 - Separador centrífugo, e, método para separar partículas sólidas a partir de uma mistura de líquidos

Info

Publication number: BR112012010091B1
Application number: BR112012010091-2A
Authority: BR
Inventors: Tomas Oldebäck; Rolf Ridderstrale; Robert Geiding; Per Fonser
Original assignee: Alfa Laval Corporate Ab
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2020-05-26
Also published as: KR20120062919A; BR112012010091A2; CA2778781A1; US20120267303A1; CN102612411A; RU2500481C1; JP2014193465A; JP5602867B2; SE0950805A1; EP2493624A1; JP2013509291A; EP2493624B1; CN102612411B; KR101588157B1; KR20140119833A; US9943861B2; JP6391984B2; SE534386C2; CA2778781C; BR112012010091B8

Abstract

separador centrífugo, e, método para separar partículas sólidas a partir de uma misturar de líquidos. a presente invneção se refere a um separador centrífugo para separar partículas sólidas a partir de uma mistura de líquidos, o dito separador centrífugo compreendendo um corpo de rotor (1) que pode ser girado em torno de um eixo geométrico de rotação (r), o corpo de rotor (1) tendo uma câmara de separação (16) com uma entrada (13, 15) para a mistura de líquidos, pelo menos uma saída de líquido (25, 26, 31, 32) para um líquido separado a partir da mistura de líquidos, uma saída de lama (34) para as partículas separadas, transportador de parafuso (2) adaptado para girar no corpo de rotor (1) em torno do eixo geométrico de rotação (r), a uma velocidade que difere da velocidade de rotação do corpo de rotor (1), para transportar as partículas sólidas separadas na câmara de separação (16) na direção à, e para fora da, saída de lama (34) um arranjo de acionamento (3, 3a, 3b, 3c) adaptado para girara o corpo de rotor (1) e o transportador de parafuso (2) em suas respectivas velocidades, e uma unidade de controle (44); que é adaptada para controlar o arranjo de acionamento (3, 3a, 3b, 3c) para girar o corpo de rotor (1) a uma primeira velocidade durante uma fase de separação e a uma segunda velocidade, que é inferior à primeira velocidade, durante uma fase de descarga de partícula.

Description

“SEPARADOR CENTRÍFUGO, E, MÉTODO PARA SEPARAR PARTÍCULAS SÓLIDAS A PARTIR DE UMA MISTURA DE LÍQUIDOS” CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um separador centrífugo para separar partículas sólidas a partir de uma mistura de líquidos, o separador centrífugo compreendendo um corpo de rotor que pode ser girado em tomo de um eixo geométrico de rotação, o corpo de rotor tendo uma câmara de separação com uma entrada para a mistura de líquidos, pelo menos uma saída de líquido para um líquido separado a partir da mistura de líquidos, uma saída de lama para as partículas sólidas separadas (também conhecida como lama), um transportador de parafuso arranjado para girar dentro do corpo de rotor em tomo do eixo geométrico de rotação para transportar as partículas sólidas separadas na câmara de separação na direção à, e para fora da, saída de lama, e um arranjo de acionamento adaptado para girar o corpo de rotor e o transportador de parafuso em suas respectivas velocidades. A presente invenção também se refere a um método para separar partículas sólidas a partir de uma mistura de líquidos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

O WO 2008/140378 expõe um separador centrífugo inicialmente definido para purificar um fluido a partir de partículas contaminantes. As partículas separadas do depósito de fluido propriamente dito no interior do corpo de rotor na forma de uma camada de lama, em que o transportador de parafuso é arranjado para transportar a lama na direção para, e para fora da, dita saída. Todavia, esta camada de lama pode ser difícil de transportar devido à viscosidade da lama (a viscosidade pode ser demasiadamente alta ou baixa para boas características de transporte). Além disso, quando da rotação do corpo de rotor a alta velocidade, o problema de transporte de lama pode ser piorado. As altas forças centrífugas resultantes têm um efeito de compressão sobre a lama, tomando mais difícil o transporte para fora da saída de lama. Falha em descarregar a lama a partir do corpo de rotor fará com que uma fase de lama relativamente sólida cresça radialmente para dentro na direção para o eixo geométrico de rotação, prejudicando o grau de separação e finalmente tomando impossível a separação continuada por causa de obstrução.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objetivo principal da presente invenção é o de prover um separador centrífugo e um método para efetivamente separar e transportar as partículas sólidas (lama) a partir da mistura de líquidos e para fora do corpo de rotor.

Este objetivo é atingido pelo separador centrífugo de acordo com a reivindicação 1 e o método de acordo com a reivindicação 13, respectivamente. Assim, de acordo com a presente invenção, o separador centrífugo inicialmente definido é caracterizado por uma unidade de controle que é adaptada para controlar o arranjo de acionamento para girar o corpo de rotor a uma primeira velocidade durante uma fase de separação e a uma segunda velocidade, que é inferior à primeira velocidade, durante uma fase de descarga de partícula.

Consequentemente, o separador centrífugo de acordo com a invenção está operando em um ciclo compreendendo a dita fase de separação e a dita fase de descarga.

Durante a fase de separação do ciclo de operação, o corpo de rotor está girando a alta velocidade, pelo qual as partículas são efetivamente separadas a partir da mistura de líquidos na câmara de separação do corpo de rotor. Essas partículas separadas são depositadas no interior do corpo de rotor. Em uma tal alta velocidade de rotação, as partículas depositadas (ou lama) podem ser difíceis de serem descarregadas do separador, pelo menos em uma quantidade suficiente. Assim, com o tempo, as partículas depositadas farão com que uma camada de lama cresça radialmente para o interior na direção para o eixo geométrico de rotação.

Antes do crescimento da camada de lama tomar-se um problema, a fase de descarga de partícula da presente invenção é iniciada. Durante a fase de descarga de partícula do ciclo de operação, o corpo de rotor é colocado para girar a uma velocidade mais lenta, pelo qual as forças centrífugas são diminuídas de forma que o transportador de parafuso pode transportar a lama na direção à, e para fora da, saída de lama mais facilmente. Quando essencialmente toda a lama ou pelo menos uma quantidade suficiente de lama foi descarregada a partir do separador, o corpo de rotor é acelerado de volta para alta velocidade rotação para a fase de separação do próximo ciclo de operação.

A velocidade diferencial entre o transportador de parafuso e o corpo de rotor pode ser ativada exclusivamente durante a fase de descarga de partícula. Todavia, de acordo com uma modalidade da invenção, a unidade de controle é adaptada para controlar o arranjo de acionamento para girar o transportador de parafuso a uma velocidade diferente que a do corpo de rotor tanto durante a fase de separação quanto a fase de descarga de partícula. Através de uma tal velocidade diferencial entre o corpo de rotor e o transportador de parafuso, alguma quantidade da lama pode ser descarregada até mesmo durante a fase de separação. A qualquer taxa, através da manutenção da velocidade diferencial durante a fase de separação, o transportador de parafuso distribuirá e funcionará na lama para reduzir alguns efeitos negativos causados pelas forças centrífugas comprimindo a lama. Um daqueles efeitos negativos é que a compressão da lama tomará mais difícil a descarga. Outro efeito negativo é que a lama comprimida pode ser desuniformemente distribuída no corpo de rotor, causando um desequilíbrio com perigosas vibrações do separador centrífugo durante a operação.

De acordo com uma outra modalidade da invenção, a unidade de controle é adaptada para controlar o arranjo de acionamento para alterar, preferivelmente aumentar, a velocidade diferencial entre o transportador de parafuso e o corpo de rotor na fase de descarga de partícula em relação à fase de separação. Através de uma tal alteração, a lama pode ser descarregada a uma taxa que é apropriada. Preferivelmente, a lama seria descarregada a uma taxa relativamente alta (aumentando a velocidade diferencial) para tomar a fase de descarga curta em duração.

De acordo com uma outra modalidade da invenção, a unidade de controle é adaptada para controlar o arranjo de acionamento para girar o corpo de rotor na primeira velocidade por um tempo predeterminado. Depois do tempo predeterminado na fase de separação, a unidade de controle iniciará automaticamente a fase de descarga, pela qual a lama é descarregada. Um tempo predeterminado poderia ser manualmente ajustado por um operador. Todavia, ele poderia ser também calculado a partir de parâmetros de operação do separador centrífugo medidos por vários sensores, tais como sensores que registram uma taxa de alimentação e concentração de partículas na alimentação através da entrada.

De acordo com outra modalidade da invenção, a unidade de controle é adaptada para iniciar uma fase de descarga de partícula quando recebe um valor limite a partir de um arranjo que mede um parâmetro de operação do separador centrífugo. Um tal arranjo pode ser um arranjo que mede torque para o transportador de parafuso, forque este que pode ser medido diretamente através de um sensor de torque ou por cálculo do forque usando a corrente consumida pelo motor elétrico do transportador de parafuso. Consequentemente, quando o torque aumenta acima de um valor limite específico, a fase de descarga seria iniciada. Outro arranjo para medir um parâmetro de operação pode, por exemplo, ser um sensor de turbidez associado com pelo menos uma saída de líquido, pelo qual a fase de descarga é iniciada quando a turbidez do líquido purificado aumenta acima de um valor limite específico. Outra alternativa possível é um sensor de capacidade arranjado na saída de líquido leve para medir a concentração de partículas de líquido pesado (por exemplo, água) no líquido leve (por exemplo, óleo), quando da separação de duas diferentes fases de líquido, pelo qual a fase de descarga é iniciada quando a concentração de líquido pesado atinge um certo limite. Além disso, sensores de pressão que medem a pressão na saída de líquido podem também ser utilizados para desencadear a fase de descarga, quando a pressão na saída de líquido cai abaixo um valor limite específico indicando uma camada de lama que obstrui as passagens de fluxo de líquido peso e/ou leve.

De acordo com ainda outra modalidade da invenção, a unidade de controle é adaptada para controlar o arranjo de acionamento para girar o corpo de rotor na segunda velocidade por um tempo predeterminado. Um tempo predeterminado poderia ser manualmente ajustado por um operador ou ele poderia ser calculado a partir de parâmetros de operação medidos por vários sensores. Este tempo da fase de descarga seria dependente de tais parâmetros, como a quantidade de lama acumulada, a velocidade diferencial entre o transportador de parafuso e o corpo de rotor, o tipo de lama e viscosidade da lama, etc.

Tanto a fase de descarga quanto a fase de separação podem ser controladas por combinação do acima descrito tempo predeterminado e do valor limite do parâmetro de operação. A fase de separação e a fase de descarga poderíam, por exemplo, ter tempos predeterminados padrão, combinados com valores limites medidos, pelos quais a fase de descarga seria iniciada antecipadamente se o valor limite foi atingido antes do tempo predeterminado padrão ter decorrido.

De acordo com ainda outra modalidade da invenção, o separador centrífugo é arranjado para reduzir ou interromper a alimentação através da entrada durante a fase de descarga de partícula. Consequentemente, a mistura pode ser introduzida na câmara de separação a uma taxa reduzida durante a fase de descarga quando o desempenho de separação é reduzido. Se necessário, por meio do processo, a alimentação pode ser paralisada até a velocidade de rotor total ser restabelecida. Quando o corpo de rotor está girando a velocidade total com o desempenho de separação elevado na fase de separação, a taxa de alimentação é restabelecida.

De acordo com ainda outra modalidade da invenção, o corpo de rotor é rotativamente suportado somente em sua uma extremidade através de um eixo de rotor, que é arranjado de forma que o eixo geométrico de rotação se estende substancialmente verticalmente. Este tipo de separador centrífugo é tipicamente de peso mais leve que, por exemplo, uma centrífuga de decantador, que compreende um corpo de rotor relativamente pesado com um eixo geométrico de rotação horizontal. O corpo de rotor de acordo com esta modalidade é mais apropriado para acelerar para trás e para frente entre uma fase de separação e a fase de descarga. Um tal separador muitas vezes incluirá uma pilha de discos de separação cônicos truncados na câmara de separação, pela qual a eficiência de separação é melhorada. Além disso, a entrada de um tal separador incluiria preferivelmente um tubo de entrada, que se estende para dentro do corpo de rotor em sua uma extremidade, a dita saída de líquido para líquido separado incluindo pelo menos um canal de saída, que se estende para fora do corpo de rotor em sua uma extremidade, e a saída de lama para sólidos separados situada na outra extremidade oposta do corpo de rotor.

De acordo com ainda outra modalidade da invenção, o arranjo de acionamento inclui um assim chamado dispositivo de engrenagem de Acionamento Harmônico, também conhecido como um dispositivo de engrenagem de onda de deformação, arranjado entre o corpo de rotor e o transportador de parafuso.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

A invenção será explicada mais detalhadamente por uma descrição de uma modalidade a seguir com referência ao desenho anexo.

A figura 1 expõe esquematicamente uma vista de um separador centrífugo de acordo com uma modalidade da invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE DA INVENÇÃO

A figura 1 expõe uma modalidade da invenção. O separador centrífugo inclui um corpo de rotor 1, que pode ser girado a uma velocidade em tomo de um eixo geométrico de rotação vertical R, um transportador de parafuso 2 arranjado no corpo de rotor 1 e rotativo em tomo do mesmo eixo geométrico de rotação R, todavia a uma velocidade que difere da velocidade de rotação do corpo de rotor 1. Um arranjo de acionamento 3 é adaptado para rotação do corpo de rotor 1 e do transportador de parafuso 2 em suas respectivas velocidades. O arranjo de acionamento 3 inclui dois motores elétricos 3a e 3b e um dispositivo de engrenagem 3c.

O corpo de rotor 1 tem uma porção de corpo de rotor superior cilíndrica 4 que é conectado com uma porção de corpo de rotor inferior cônica 5 por meio de parafusos 6. Membros de conexão alternativos podem evidentemente ser usados. A porção de corpo de rotor cilíndrica 4 inclui uma extensão axialmente para cima na forma de um eixo de rotor oco 7, que é conectado a um dos ditos motores elétricos 3 a para girar o corpo de rotor 1 em tomo do eixo geométrico de rotação R (de uma maneira também descrita no WO 99/65610).

Um outro eixo oco 8 se estende para dentro do corpo de rotor 1 através do interior do eixo de rotor oco 7. O eixo 8 suporta o transportador de parafuso 2 por meio de parafusos 9. O eixo oco 8 acionadamente conecta o outro dos ditos motores elétricos 3b com o transportador de parafuso 2 via o dito dispositivo de engrenagem 3c. Este eixo oco 8 será chamado de um eixo de transportador 8 a seguir. O transportador de parafuso 2 compreende uma parte cilíndrica superior 10 que se estende axialmente dentro da porção de corpo de rotor cilíndrica 4, uma parte cônica inferior 11 que se estende

axialmente dentro da porção de corpo de rotor cônica 5, e um parafuso transportador 12 que se estende de uma maneira similar a parafuso ao longo da parte cilíndrica superior 10 e da parte cônica inferior 11 do transportador de parafuso 2. O transportador de parafuso 2 pode evidentemente têm mais que um parafuso transportador, por exemplo, dois, três ou quatro parafusos transportadores, dos quais todos se estendem de uma maneira similar a parafuso ao longo do interior do corpo de rotor 1.

Um tubo de entrada 13 para uma mistura de líquidos a ser tratada no corpo de rotor 1 se estende através do eixo de transportador 8 e conduz para dentro de uma luva central 14 no interior do transportador de parafuso 2. A luva central 14 delimita uma câmara de entrada 15 para a mistura de líquidos, em que a câmara de entrada 15 se comunica com uma câmara de separação 16 via canais de distribuição se estendendo radialmente 17. Um número de aletas 18 é distribuído em tomo do eixo geométrico de rotação R e as aletas se estendem para dentro de uma parte inferior da câmara de entrada 15 e definindo ainda paredes laterais que se estendem radialmente dos canais de distribuição 17. As aletas 18 são arranjadas para fazer com que a mistura de líquidos na câmara de entrada 15 e nos canais de distribuição 17 gire com o transportador de parafuso 2. Consequentemente, os canais de distribuição 17 são arranjados entre as aletas 18.

A câmara de separação 16 é um espaço anular que circunda a câmara de entrada 15 e compreende uma pilha de discos de separação cônicos truncados 19. A pilha é deposta radialmente dentro da parte cilíndrica 10 do transportador de parafuso 2 e arranjada coaxialmente com o eixo geométrico de rotação R. Os discos de separação cônicos 19 são mantidos juntos axialmente entre uma placa de suporte cônica superior 20 e uma placa de suporte cônica inferior 21. Como pode ser visto, a placa de suporte cônica inferior 21 é formada em uma peça com a luva central 14. Os discos de separação 19 compreendem furos que formam canais 22 para escoamento axial ou distribuição de líquido através da pilha de discos de separação 19 no separador centrífugo. A placa de suporte inferior 21 compreende um furo correspondente, pelo qual os canais de distribuição 17 se comunicam com os canais 22 para escoamento axial de líquido na pilha de discos de separação 19. A placa de suporte cônica superior 20 compreende um número de furos 23 que conectam um espaço anular radialmente interno 24, com a pilha de discos de separação 19, com uma câmara de saída de líquido de densidade relativamente mais baixa ou líquido leve 25. Tal líquido leve pode, por exemplo, ser óleo. Um assim chamado disco de apara 26 para descarregar líquido leve purificado é disposto com em uma câmara de saída 25. O disco de apara 26 é estacionário e firmemente conectado ao tubo de entrada 13, em que o disco de apara 26 está se comunicando com um canal de saída 27 se estendendo para dentro de um tubo de saída que circunda o tubo de entrada 13.

A parte cilíndrica 10 do transportador de parafuso 2 circunda radialmente a pilha de discos de separação 19, em que a parte cilíndrica 10 compreende um número de aberturas 28 que se estendem axialmente, que são distribuídas em tomo do eixo geométrico de rotação R. As aberturas que se estendem axialmente 28 são providas para permitir que a lama separada passe através de, e se deposite no, interior da parede cilíndrica do corpo de rotor 1. Líquido evidentemente será também capaz de passar através das aberturas 28 na parte cilíndrica 10. O eixo de transportador 8 compreende um número de furos 29 que conectam um espaço anular 30 situado radialmente fora da parte cilíndrica 10 com uma câmara de saída de líquido de densidade relativamente mais alta ou pesado 31 (de uma maneira também descrito no WO 2008/140378). Tal líquido pesado pode, por exemplo, ser água. Um disco de apara 32 para descarregar líquido pesado é disposto também nesta câmara de saída 31, em que o disco de apara 32 se comunica com um canal de saída 33 para o líquido pesado. O canal de saída de líquido pesado 33 se estende para dentro de um tubo de saída que circunda o tubo de saída e canal 27 para o líquido leve.

O corpo de rotor 1 tem em sua extremidade inferior uma saída central e dirigida axialmente 34 para partículas separadas (lama). Esta saída de lama 34 define a saída de lama inicialmente mencionada para partículas sólidas. Em conexão com esta saída de lama 34, o corpo de rotor é circundado pelo dispositivo 35 para interceptar lama que abandona a saída de lama 34. A lama é exposta no desenho na forma de acumulações na porção radialmente externa do parafuso transportador 12, do lado do último que está voltado na direção da saída de lama 34. O transportador de parafuso 2 pode ser feito de uma peça de material plástico, possivelmente tal material reforçado com fibra. A parte cônica 11 pode ter um interior oco ou cavidade, que é ou vedado ou aberto para o ambiente. Se desejado, a cavidade sendo possivelmente cheia com algum material tendo uma densidade relativamente baixa, tal como plástico celular ou similar.

O corpo de rotor 1 é suportado através do eixo de rotor 7 por dois mancais axialmente separados 36 e 37, respectivamente. Esses mancais são suportados por sua vez por uma luva 38, que é resilientemente conectada a uma armação (não mostrada). O eixo de rotor 7 suporta uma polia de correia 39, em tomo da qual uma correia acionada 40 se estende. A correia acionada 40 é conectada ao motor elétrico 3 a para girar o corpo de rotor 1.

A figura 1 mostra esquematicamente um dispositivo de engrenagem 3 c. O dispositivo de engrenagem 3c pode, por exemplo, ser um dispositivo de engrenagem de Acionamento Harmônico, que é também conhecido como um dispositivo de engrenagem de onda de deformação. Esse dispositivo de engrenagem 3c é doravante descrito de uma maneira também descrita no WO 99/65610, que é também referido para um desenho mais detalhado do dispositivo de engrenagem. Um tal dispositivo de engrenagem compreende um primeiro membro de engrenagem cilíndrico rígido (não mostrado), que é firmemente conectado com a polia 39 e, assim, é também firmemente conectado com o eixo de rotor 7. O primeiro membro de engrenagem cilíndrico tem dentes de engrenagem internos ou dentes, que são formados no interior de um anel, que constitui uma parte do primeiro membro de engrenagem cilíndrico. Um segundo membro de engrenagem (não mostrado) é situado radialmente dentro do primeiro membro de engrenagem cilíndrico e inclui uma delgada luva flexível. O segundo membro de engrenagem é suportado através de um membro de suporte pelo eixo de transportador 8 e tem sobre a delgada luva dentes de engrenagem externos ou dentes situados opostos aos ditos dentes de engrenagem internos ou dentes sobre o anel do primeiro membro de engrenagem cilíndrico envolvente. Em um estado descarregado, a luva delgada provida de dentes é circular-cilíndrica e tem um menor diâmetro de passo que o anel provido de dentes. Assim, a luva delgada tem um menor número de dentes que o anel. O dispositivo de engrenagem também inclui um terceiro membro de engrenagem na forma de um assim chamado gerador de onda, que circunda o eixo geométrico de rotação R e suporta uma polia de correia 41. Uma correia 42 se estende em tomo da polia de correia 41 e é conectada ao motor elétrico 3b para girar o transportador de parafuso 2 na dita velocidade diferencial.

O gerador de onda tem uma porção circundante formada elipticamente provida com duas porções de extremidade ou protuberâncias colocadas diametralmente uma em um lado do eixo geométrico de rotação R, as ditas protuberâncias sendo dimensionadas de forma que elas localmente deformam a luva delgada, isto é, o dito segundo membro de engrenagem, de forma que os dentes externos da luva são mantidos localmente em engate com os dentes internos do primeiro membro de engrenagem rígido circundante, isto é o anel. Outras partes dos membros de engrenagem são situadas radialmente espaçadas uma da outra nas áreas de seus respectivos dentes e, assim, não estão mais em engate entre si que nas áreas das protuberâncias.

Entre as respectivas protuberâncias do gerador de onda e da luva delgada são providas esferas incluídas em um mancai de esferas, que circunda o gerador de onda e, assim, é também em forma de elipse. Na rotação do gerador de onda em relação à luva delgada, ou vice-versa, as protuberâncias irão sucessivamente pressionar, através das esferas no mancai de esferas, os dentes externos da luva em engate com os dentes internos do primeiro membro de engrenagem cilíndrico rígido. Devido ao fato de que o número de dentes externos sobre a delgada luva é menor que o número de dentes internos no anel rígido circundante, a luva - na rotação do gerador de onda em relação ao anel em uma certa direção em tomo do eixo geométrico de rotação R - se moverá na direção oposta em tomo do eixo geométrico de rotação R em relação ao anel. Em outras palavras, se o corpo de rotor 1 é girado por meio da polia de acionamento 39 em tomo do eixo geométrico de rotação R e o transportador de parafuso 2 entrou nesta rotação pelos dentes engate entre o anel e a luva, um movimento relativo, isto é, uma diferença em velocidade de rotação, entre o corpo de rotor 1 e o transportador de parafuso 2 pode ser realizada pela rotação do gerador de onda com o motor elétrico 3b e correia 42 em tomo do eixo geométrico de rotação R a uma velocidade diferente daquela através da qual o gerador de onda entrou pelo corpo de rotor.

Como pode ser visto da figura 1, um mancai 43 é arranjado entre o eixo de transportador 8 e o eixo de rotor circundante 7. Está provido um outro mancai dentro do dispositivo de engrenagem 3c, pelo qual este mancai e o mancai 43 constituem os dois mancais por meio dos quais o transportador de parafuso 2 é apoiado no corpo de rotor 1.

A figura 1 também mostra os motores elétricos 3a e 3b, que são arranjados para acionar o corpo de rotor 1 e o transportador de parafuso 2, respectivamente. Em conexão aos motores elétricos 3a e 3b, é arranjada uma unidade de controle 44 que é adaptada para acionar os motores elétricos 3a e

3b respectivamente em velocidades variáveis. Os motores elétricos 3a e 3b na modalidade exposta têm uma unidade de controle em comum 44. Todavia, é evidente que cada um dos dois motores 3a e 3b pode ser controlado por uma unidade de controle individual. A unidade de controle 44 é conectada através de cabos de sinal 45a e 45b aos motores 3a e 3b. Os motores 3a e 3b podem ser um motor de corrente contínua ou um motor de corrente alternada; ou um motor síncrono ou um motor assíncrono. Dependendo do tipo do motor elétrico, a unidade de controle 44 pode ser projetada de muitas maneiras diferentes, evidentes para uma pessoa especializada na arte de motores elétricos.

A unidade de controle 44 inclui um dispositivo para acionar seus motores elétricos 3a e 3b a diferentes velocidades; ou de forma que um número limitado de velocidades pode ser obtido ou de forma que uma variação contínua da velocidade de motor pode ser realizada. Diferentes tipos de dispositivos para regulagem de velocidade de motores (tanto motores de corrente contínua quanto de corrente alternada) são bem conhecidos e não precisam de uma descrição mais detalhada aqui. Para um motor de corrente contínua, um simples dispositivo para controle de voltagem pode ser usado. Para um motor de corrente alternada, vários tipos de equipamento de controle de frequência podem ser usados.

A unidade de controle 44 é conectada a um ou vários sensores diferentes no separador centrífugo e adaptada para tratar o(s) sinal (is) que provêm do(s) sensor(es). O(s) sinal(is) de entrada é (são) representados na figura 1 com uma seta apontando para a unidade de controle 44. Consequentemente, a unidade de controle 44 tratará o(s) sinal(s) e produzirá um sinal de controle nos cabos de sinal 45a e 45b para o acionamento dos motores elétricos 3a e 3b. O(s) sinal(is) a partir dos sensor(es) podem ser usados em um controle automático do separador centrífugo, em que a fase de descarga é iniciada na base de um valor detectado. O(s) sinal(is) podem também ser usados para controlar e otimizar velocidade de corpo de rotor e velocidade de transportador de parafuso tanto na fase de separação quanto na fase de descarga. Todavia, no caso mais simples, a unidade de controle 44 pode incluir uma operação manual, em que um operador programa a unidade de controle 44 para operação dos motores elétricos 3a e 3b por meio de sinais de controle manualmente programados. Assim, o operador pode ajustar parâmetros, tais como a tempo da fase de separação (duração em minutos ou horas), tempo da fase de descarga (duração em segundos ou minutos), velocidade de corpo de rotor (rpm) durante a fase de separação, velocidade de corpo de rotor (rpm) durante a fase de descarga, e velocidade diferencial (rpm) entre corpo de rotor e transportador de parafuso durante a fase de separação e a fase de descarga, respectivamente.

Quanto aos sinais, por meio dos quais a velocidade dos motores elétricos 3a e 3b deve ser controlada ou ajustada, elas podem ser uma função de muitos fatores variáveis diferentes.

Assim, um ou mais dos seguintes fatores podem ser incluídos, por exemplo:

- a turbidez do líquido na luz e/ou a saída de líquido pesado (detecção de uma camada de lama em crescimento sendo acumulada no corpo de rotor)

- a concentração de líquido pesado (partículas de água) na saída de líquido leve (óleo) ou vice-versa (detecção de uma diminuição no desempenho de separação devido à camada de lama em crescimento)

- o torque sendo aplicado sobre o transportador de parafuso pelo motor (detecção de uma camada de lama em crescimento sendo acumulada no corpo de rotor)

- a pressão na luz e/ou na saída de líquido pesado do separador (detecção de uma camada de lama obstruindo o fluxo de líquido no corpo de rotor)

- a vazão e concentração de partícula da alimentação para ο separador (para estimar a quantidade de lama acumulada no corpo de rotor)

- a amplitude de vibração do corpo de rotor (detecção de um desequilíbrio)

- a duração de tempo de cada fase de separação e/ou fase de descarga (para controlar e monitorar tempo-fase na operação manual e automática)

- o tempo operacional total na fase de separação e/ou fase de descarga do separador centrífugo (indicando uma necessidade de serviço ou reparo)

O separador centrífugo opera da seguinte maneiras.

A polias 39 e 41 são mantidas em rotação, por meio dos motores 3a e 3b com correias 40 e 42, em tomo do eixo geométrico de rotação R na mesma direção de rotação, mas com velocidades angulares um pouco diferentes. Assim, o corpo de rotor 1 e o transportador de parafuso 2 são mantidos em rotação velocidades de rotação um pouco diferentes.

E assumido que o corpo de rotor 1 inicialmente não contém qualquer lama e assim a fase de separação do ciclo de operação é iniciada, pela qual o corpo de rotor 1 é acelerado por seu motor 3 a para rotação a alta velocidade a uma predeterminada velocidade (por exemplo, a 7500 rpm) através de um sinal de controle a partir da unidade de controle 44. O transportador de parafuso 2 sendo girado a uma velocidade um pouco diferente (por exemplo, uma velocidade diferencial de 1 - 2 rpm) por meio do motor 3b e do dispositivo de engrenagem 3c, pelo qual a velocidade diferencial é ajustada através de um sinal de controle no cabo de sinal 45b a partir da unidade de controle 44. A mistura de líquido e partículas é introduzida no corpo de rotor 1 a partir de cima através do tubo de entrada 13. A mistura flui para dentro da câmara de entrada 15 e ainda através dos canais de distribuição 17, em que ela é colocada em rotação pelas aletas 8 e sujeitando assim a mistura a uma força centrífuga. Uma superfície de líquido livre é formada depois de ficar um pouco no corpo de rotor 1 no nível 46, cuja posição é determinada pela posição radial dos furos 23 na placa de suporte superior 20 na câmara de saída de líquido leve 25. O(s) líquido(s) e partículas são separados na câmara de separação 16 compreendendo a pilha de discos de separação 19. O líquido pesado separado escoa através do espaço anular radialmente externo 30, através dos furos 29 no eixo de transportador 8 e para fora do separador centrífugo através da câmara de saída de líquido pesado 31 por meio do disco de apara 32. O líquido leve separado escoa através do espaço anular radialmente interno 24, através dos furos 23 na placa de suporte superior 20 e para fora do separador centrífugo através da câmara de saída de líquido leve 25 por meio do disco de apara 26.

O sólidos separados se depositam dentro da parede circundante do corpo de rotor 1. Até mesmo se o transportador de parafuso 2 não descarregar qualquer lama durante a fase de separação , o dito transportador de parafuso 2 através da dita velocidade diferencial irá pelo menos distribuir e funcionar sobre a lama dentro do corpo de rotor 1 para reduzir os efeitos negativos inicialmente mencionados causados por lama comprimida e desuniformemente distribuída. Com o tempo, as partículas depositadas farão com que uma camada de lama cresça radialmente para dentro na direção para o eixo geométrico de rotação R. Antes de a camada de lama em crescimento tomar-se um problema, a unidade de controle 44 iniciará a fase de descarga de partícula da presente invenção. Esta pode ser iniciada depois de um tempo predeterminado ou depois de um parâmetro de operação detectado do separador centrífugo ter atingido um valor limite. Durante a fase de descarga de partícula do ciclo de operação, o corpo de rotor 1 é colocado para girar a uma velocidade mais lenta (por exemplo, 1500 rpm) por seu motor 3a, pelo qual as forças centrífugas são diminuídas de forma que o transportador de parafuso 2 pode transportar a lama na direção para dentro e para fora da saída mais facilmente. Assim, na fase de descarga, as partículas separadas são transportadas na forma de lama ao longo da parede circundante para baixo e para fora através da saída 34, que é também referido como a saída de lama inicialmente mencionada 34 para partículas sólidas. Durante a fase de descarga, a unidade de controle 44 pode controlar o transportador de parafuso motor 3b para aumentar a velocidade diferencial (por exemplo, para uma velocidade diferencial de 3 - 6 rpm), pela qual a lama será descarregada a uma taxa elevada. Quando essencialmente toda da lama ou pelo menos uma quantidade suficiente de lama foi descarregada a partir do corpo de rotor 1 via a saída de lama 34 para partículas sólidas, a unidade de controle 44 instruirá os motores 3a e 3b para acelerar o corpo de rotor 1 e o transportador de parafuso 2 de volta para rotação a alta velocidade com a dita velocidade diferencial na fase de separação do próximo ciclo de operação.

A invenção não é limitada à modalidade exposta, mas pode ser variada e modificada no escopo das reivindicações expostas abaixo. A invenção não é limitada à orientação do eixo geométrico de rotação R exposto nas figuras. O termo separador centrífugo também compreende separadores centrífugos com um eixo geométrico de rotação substancialmente horizontalmente orientado. A invenção não é limitada ao arranjo de acionamento incluindo o dispositivo de engrenagem específico 3c. Outros dispositivos de engrenagem conhecidos, tais como acionamentos de engrenagem planetária, pode também ser usados. O arranjo de acionamento pode também compreender um acionamento direto adaptado para girar o transportador de parafuso, em que direta drive inclui um estator de motor conectado ao corpo de rotor e a rotor de motor conectado ao eixo de transportador de parafuso.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Separador centrífugo para separar partículas sólidas a partir de uma mistura de líquidos, o dito separador centrífugo compreendendo

- um corpo de rotor (1) que pode ser girado em tomo de um eixo geométrico de rotação (R), o corpo de rotor (1) tendo uma câmara de separação (16) com uma entrada (13, 15) para a mistura de líquidos,

- pelo menos uma saída de líquido (25, 26, 31 , 32) para um líquido separado a partir da mistura de líquidos,

- uma saída de lama (34) para as partículas sólidas separadas,

- um transportador de parafuso (2) adaptado para girar no corpo de rotor (1) em tomo do eixo geométrico de rotação (R), a uma velocidade que difere da velocidade de rotação do corpo de rotor (1), para transportar as partículas sólidas separadas na câmara de separação (16) na direção à, e para fora da, saída de lama (34), e

- um arranjo de acionamento (3, 3a, 3b, 3c) adaptado para girar o corpo de rotor (1) e o transportador de parafuso (2) em suas respectivas velocidades, caracterizado pelo fato de compreender:

- uma unidade de controle (44) que é adaptada para controlar o arranjo de acionamento (3, 3a, 3b, 3c) para girar o corpo de rotor (1) a uma primeira velocidade durante uma fase de separação e a uma segunda velocidade, que é inferior à primeira velocidade, durante uma fase de descarga de partícula.
2. Separador centrífugo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de controle (44) é adaptada para controlar o arranjo de acionamento (3, 3a, 3b, 3c) para girar o transportador de parafuso (2) a uma velocidade diferente que a do corpo de rotor (1) tanto durante a fase de separação quanto a fase de descarga de partícula.
3. Separador centrífugo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de controle (44) é adaptada para controlar o arranjo de acionamento (3, 3a, 3b, 3c) para alterar, preferivelmente aumentar, a velocidade diferencial entre o transportador de parafuso (2) e o corpo de rotor (1) na fase de descarga de partícula em relação à fase de separação.
4. Separador centrífugo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de controle (44) é adaptada para controlar o arranjo de acionamento (3, 3a, 3b, 3c) para girar o corpo de rotor (1) na primeira velocidade durante a fase de separação por um tempo predeterminado.
5. Separador centrífugo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de controle (44) é adaptada para iniciar uma fase de descarga de partícula quando recebe um valor limite a partir de um arranjo para medir um parâmetro de operação do separador centrífugo.
6. Separador centrífugo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de controle (44) é adaptada para controlar o arranjo de acionamento (3) para girar o corpo de rotor (1) na segunda velocidade durante a fase de descarga de partícula por um tempo predeterminado.
7. Separador centrífugo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o separador centrífugo é arranjado para reduzir ou interromper uma alimentação da mistura através da entrada (15) durante a fase de descarga de partícula.
8. Separador centrífugo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o corpo de rotor (1) é rotativamente suportado somente em sua uma extremidade através de um eixo de rotor (7), que é arranjado de forma que o eixo geométrico de rotação (R) se estende substancialmente verticalmente.
9. Separador centrífugo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o corpo de rotor (1) inclui uma pilha de discos de separação cônicos truncados (19) na câmara de separação (16).
10. Separador centrífugo de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a entrada compreende um tubo de entrada (13), que se estende para dentro do corpo de rotor (1) em sua uma extremidade, a dita saída de líquido (25, 26, 31 , 32) para líquido separado incluindo pelo menos um canal de saída, que se estende para fora do corpo de rotor em sua uma extremidade, e a saída de lama (34) para sólidos separados situada na outra extremidade oposta do corpo de rotor (1).
11. Separador centrífugo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o transportador de parafuso (2) compreende um eixo de transportador (8) que se estende axialmente através do eixo de rotor (7), o eixo de rotor (7) e o eixo de transportador (8) sendo acoplados conjuntamente através de um dispositivo de engrenagem (3c), que inclui três membros cooperantes, dentre os quais um primeiro membro de engrenagem é conectado com o eixo de rotor (7) e um segundo membro de engrenagem é conectado com o eixo de transportador (8), os três dos ditos membros de engrenagem sendo adaptados para a rotação relativa um em relação ao outro em tomo de um prolongamento do eixo geométrico de rotação (R) e o dito tubo de entrada (13) se estendendo centralmente através do dispositivo de engrenagem (3c).
12. Separador centrífugo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de engrenagem (3 c) é um dispositivo de engrenagem de onda de deformação incluindo o primeiro membro de engrenagem na forma de um membro de engrenagem cilíndrico rígido, que pode ser girado em tomo do eixo geométrico de rotação (R) e tem um primeiro número de dentes de engrenagem ou dentes distribuídos em tomo desse eixo geométrico central, o segundo membro de engrenagem na forma de um membro de engrenagem flexível, que se estende em tomo do mesmo eixo geométrico de rotação (R) e tem um diferente segundo número de dentes de engrenagem ou dentes distribuídos em tomo do eixo geométrico central, que são adaptados para ser sucessivamente colocados em e fora de engate com os dentes de engrenagem ou dentes do membro de engrenagem cilíndrico, e o terceiro membro de engrenagem na forma de um gerador de onda que é adaptado para deformar gradualmente o membro de engrenagem flexível e assim realizar os ditos dentes engate entre o membros de engrenagem.
13. Método para separar partículas sólidas a partir de uma mistura de líquidos em um separador centrífugo, em que um corpo de rotor é obrigado a girar em tomo de um eixo geométrico de rotação e a mistura é alimentada através de uma entrada em uma câmara de separação delimitada pelo corpo de rotor, pelo qual a mistura é colocada em rotação na câmara de separação e um líquido é separado a partir da mistura e descarregado para fora da primeira saída, um transportador de parafuso sendo obrigado a girar no corpo de rotor, em tomo do eixo geométrico de rotação, transportando partículas separadas na câmara de separação na direção da, para fora da, saída de lama, caracterizado pelo fato de que o corpo de rotor é obrigado a girar a uma primeira velocidade durante uma fase de separação e a uma segunda velocidade, que é inferior à primeira velocidade, durante uma fase de descarga de partícula.
14. Método de acordo com a reivindicaçãol3, caracterizado pelo fato de que o transportador de parafuso é obrigado a girar a uma velocidade diferente que a do corpo de rotor tanto durante a fase de separação quanto a fase de descarga de partícula.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a velocidade diferencial entre o transportador de parafuso e o corpo de rotor é alterada, preferivelmente aumentada, na fase de descarga de partícula em relação à fase de separação.
16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que o corpo de rotor é obrigado a girar na primeira velocidade por um tempo predeterminado.
17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de que um parâmetro de operação do separador centrífugo é medido e a fase de descarga de partícula é iniciada quando o parâmetro de operação atinge um valor limite.
18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 17, caracterizado pelo fato de que o corpo de rotor é obrigado a girar na segunda velocidade por um tempo predeterminado.
19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 18, caracterizado pelo fato de que a alimentação da mistura através da entrada é reduzida ou interrompida durante a fase de descarga de partícula