BR112014005658B1

BR112014005658B1 - Separador dinâmico a ar

Info

Publication number: BR112014005658B1
Application number: BR112014005658-7A
Authority: BR
Inventors: Xavier Prignon
Original assignee: Magotteaux International S.A.
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2020-06-02
Also published as: CL2014000454A1; DK2755777T3; PL2755777T3; US20140251878A1; MX2014003059A; CA2847729C; WO2013037820A1; RU2592624C2; BR112014005658A2; RU2014108961A; JP2014526379A; JP6120860B2; AU2012307457A1; CN103781560B; EP2755777B1; BE1020252A3; CN103781560A; EP2755777A1; ZA201401602B; CA2847729A1

Abstract

resumo separador dinâmico a ar a presente invenção refere-se a um separador dinâmico a ar para a separação de materiais constituídos de partículas de tamanhos diferentes em frações granulométricas, sendo que o referido separador compreende uma gaiola giratória (1) e uma câmara de recuperação de finos (2) disposta de maneira coaxial no prolongamento da gaiola giratória, caracterizado pelo fato de: o dito separador compreender um rotor de ventilador (3) posicionado de maneira coaxial à câmara de recuperação de finos; o mencionado rotor de ventilador encontrar-se na extremidade do duto de saída de ar depurado (4) proveniente da câmara de recuperação de finos para aspirar, durante sua utilização, esse ar e direcioná-lo para a câmara de distribuição de ar (5) em torno da gaiola giratória. 1/1

Description

“SEPARADOR DINÂMICO A AR

Objeto da invenção

[001] A presente invenção refere-se a um equipamento industrial de separação de materiais granulosos e, em particular, à classificação dos pós ou similares por meio de separadores dinâmicos a ar.

Estado da técnica

[002] A separação de materiais em frações de partículas de diferentes tamanhos pode ser feita por meio de separadores dinâmicos a ar. Os materiais considerados são pós com tamanhos de partículas indo até 1000 μm, tais como cimento, calcário ou cal, minério e carvão, entre outros.

[003] Os separadores dinâmicos conheceram várias evoluções importantes de modo que podem ser classificados em três grandes famílias. A primeira, geralmente conhecida pelo nome turbo, heyd ou whirlwind foi melhorada em uma segunda família, dita de tipo Wedag. Eventualmente, esses separadores podem ter uma gaiola ao invés das palhetas de seleção.

[004] O documento EP2266715A1 (Hosokawa) divulga um separador em que a alimentação e a dispersão do material não são realizadas acima, mas bem abaixo da gaiola ou das palhetas de seleção. Por outro lado, o ventilador não se encontra na saída do duto de ar depurado, mas, ao contrário, ele recebe o ar carregado de material.

[005] A última geração de separadores a ser desenvolvida é a mais compacta e a de melhor desempenho do ponto de vista da eficácia da separação. O princípio de funcionamento desse tipo de separador é especialmente descrito nos documentos US 4.551.241 e EP 0023320 A1.

[006] O documento DE 19743491 (Schmidt) divulga três tipos

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2/9 de separadores concentrando-se na gaiola destes. Ele divulga um separador dito de primeira geração (Kompaktsichter) , um separador dito de segunda geração (Zyklonumluftsichter) e um separador dito de terceira geração (Querstromsichter). Nesses separadores, o ventilador e o ciclone são externos ao separador. Não há busca de compacidade da instalação.

[007] O documento US 4.551.241 divulga um separador de partículas dotado de um ciclone lateral no qual as partículas finas são levadas com o ar em direção a ciclones para serem recuperadas. As partículas finas que não foram tratadas pelo ciclone são devolvidas para a gaiola giratória do separador. O conjunto da instalação é relativamente volumoso e de concepção bastante complexa.

[008] O documento WO 2005/075115 apresenta um dispositivo para a classificação de materiais granulosos que tem a particularidade de possuir uma câmara de ciclonagem da fração fina no prolongamento do eixo da gaiola giratória. Essa câmara de recuperação disposta de maneira coaxial à gaiola giratória faz parte do corpo do separador. Dessa forma, esse tipo de separador a ar não necessita de ciclone ou de filtro externo para separar o material fino do ar de separação. A câmara de recuperação tira proveito do vórtice de ar gerado pela gaiola para a ciclonagem. O ventilador que aspira o ar do lado da saída do separador e o devolve para a voluta de entrada de ar do separador é, contudo, posicionado no exterior da instalação, o que representa um volume importante. Por outro lado, a distribuição de ar deve ser feita por meio de uma voluta sempre concebida para uma vazão de ar determinada. Portanto, ela não permite um funcionamento ótimo quando a vazão de ar varia.

[009] Todos os tipos de separadores do estado da técnica

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3/9 funcionam de acordo com o mesmo princípio, representado nas figuras 1 a 6. O núcleo do separador compõe-se de uma gaiola de esquilo que gira em torno de um eixo vertical. Essa gaiola é constituída de pratos ou barras espaçadas e é cercada de palhetas permitindo guiar o ar que chega da câmara de distribuição de ar do separador antes de entrar na gaiola. O material a separar chega na zona de seleção delimitada pelo exterior da gaiola e os defletores. O tamanho máximo das partículas que entram na gaiola com o ar é determinado pela velocidade de rotação da gaiola e a quantidade de ar com a qual o separador é alimentado. As partículas mais grossas ficam no exterior da gaiola e são recuperadas no fundo da câmara de recuperação da fração de grossos. As partículas finas entram na gaiola com o ar. Em seguida, esse ar carregado de partículas finas é direcionado para meios de separação ar/material a fim de coletar o material. Esses meios podem ser ciclones ou filtros externos ao separador ou então - como descrito no documento WO 2005/075115 - uma câmara de recuperação das partículas finas integradas ao separador, adjacente e coaxial à gaiola. Em seguida, o ar ciclonado ou filtrado é aspirado em direção a um ventilador e devolvido, todo ou em parte, para a câmara de distribuição de ar do separador. Geralmente, essa câmara de distribuição de ar consiste em uma voluta na forma de uma espiral centralizada na gaiola do separador. Contudo, é difícil distribuir o ar uniformemente em 360° em torno da gaiola. De fato, a distribuição do ar depende da forma da voluta, mas também da velocidade e da vazão do ar. Além disso, podem se formar depósitos de material dentro da voluta, o que impede uma distribuição uniforme do ar e, portanto, uma separação eficaz.

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Objetivos da invenção

[010] A presente invenção visa divulgar um separador dinâmico com gaiola giratória a ar que permite evitar a utilização de um ventilador externo. O ventilador é integrado no corpo do separador, o que permite melhorar a distribuição de ar no perímetro e na altura da gaiola e, dessa forma, gerar um fluxo de ar homogêneo impedindo a segregação das partículas nas zonas mortas.

[011] O separador da presente invenção também visa reduzir o volume global da instalação, permitindo instalar um separador de alto desempenho em locais de pequenas dimensões onde isso não era possível anteriormente.

Resumo da invenção

[012] A presente invenção divulga um separador dinâmico a ar para a separação de materiais constituídos de partículas de tamanhos diferentes em frações granulométricas, sendo que o referido separador compreende uma gaiola giratória e uma câmara de recuperação de finos disposta de maneira coaxial no prolongamento da gaiola giratória, caracterizado pelo fato de:

- o dito separador compreende um rotor de ventilador posicionado de maneira coaxial à câmara de recuperação de finos;

- o mencionado rotor de ventilador encontra-se na extremidade do duto de saída de ar depurado proveniente da câmara de recuperação de finos para aspirar, durante sua utilização, esse ar e direcioná-lo para a câmara de distribuição de ar em torno da gaiola giratória.

[013] De acordo como modos de execução particulares, a invenção compreende pelo menos uma ou uma combinação apropriada das seguintes características:

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- a câmara de distribuição de ar em torno da gaiola giratória possui uma forma de revolução;

- o rotor do ventilador é cercado por um invólucro permitindo canalizar o ar;

- o citado invólucro que envolve o rotor do ventilador é posicionado de maneira coaxial ao separador;

- o rotor do ventilador está localizado acima ou abaixo da gaiola giratória;

- o referido envelope que envolve o rotor do ventilador está ligado à câmara de distribuição de ar em torno da gaiola giratória por uma virola.

Breve descrição dos desenhos

[014] A figura 1 representa o esquema de um separador de acordo com o estado da técnica sendo o separador dotado de uma gaiola giratória funcionando com ciclones e ventiladores externos;

[015] A figura 2 representa uma instalação completa de acordo com o estado da técnica cujo funcionamento está esquematizado na figura 1;

[016] A figura 3 representa uma vista em planta da instalação da figura 2. Nesse tipo de instalação, os ciclones e os ventiladores são externos ao separador;

[017] A figura 4 representa o esquema do separador divulgado no documento WO 2005/075115, sendo que o separador integra uma gaiola giratória com ciclonagem de finos disposta de maneira coaxial à gaiola;

[018] A figura 5 representa uma instalação completa de acordo com o estado da técnica WO 2005/075115 com seus elementos externos;

[019] A figura 6 representa uma vista em planta da instalação

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6/9 da figura 5. Nesse tipo de instalação, a ciclonagem foi integrada ao separador e somente os ventiladores são exteriores ao separador;

[020] As figuras 7 e 8 representam uma vista em corte do principio de funcionamento de um separador de acordo com um primeiro e um segundo modo de execução da invenção. Nesse caso, o ciclone E o ventilador foram integrados ao separador;

[021] A figura 9 representa o primeiro modo de execução da invenção no seu ambiente imediato com os dutos de recirculação de ar. O separador é muito compacto; e

[022] A figura 10 representa o primeiro modo de execução da invenção em três dimensões.

Descrição da invenção

[023] O princípio de separação das partículas na instalação de acordo com a invenção está esquematizado nas figuras 7 a 10.

[024] O separador de acordo com a invenção compreende uma câmara de recuperação 2 das partículas finas adjacente e disposta de maneira coaxial no prolongamento da gaiola giratória 1, sendo que essa câmara de recuperação 2 é dotada em uma de suas extremidades de um duto de saída coaxial 4 do ar depurado, sendo que o dito duto compreende em sua extremidade um rotor de ventilador 3. Esse rotor de ventilador é posicionado de maneira coaxial à gaiola giratória 1 e à câmara de recuperação 2 de finos.

[025] O rotor do ventilador 3 é impulsionado por um motor cuja velocidade será adaptada à perda de carga no separador.

[026] Entre o invólucro de recirculação do ventilador 6 e a câmara de distribuição de ar 5 na entrada do separador podem ser instalados uma multiplicidade de dutos 7 (ver figura 9)

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7/9 que permitem a recirculação do ar do ventilador em direção à câmara de distribuição de ar 5 em torno da gaiola giratória 1 do separador. Esses dutos 7 serão distribuídos uniformemente em 360° em torno do eixo do separador.

[027] Em razão da distribuição uniforme dos dutos 7 de recirculação de ar no perímetro da câmara de distribuição de ar 5, o ar de recirculação é distribuído uniformemente em torno da gaiola 1 do separador. Dessa forma, a dimensão de corte (ponto de separação das granulometrias) do separador é constante em toda a circunferência da gaiola do separador.

[028] Uma realização particular da invenção consiste em substituir a multiplicidade de dutos 7 por uma única virola externa 19 constituída por uma superfície de revolução - de aspecto globalmente cilíndrico ou cônico - cujo diâmetro está compreendido entre o diâmetro do invólucro do ventilador 6 e o diâmetro externo da câmara de distribuição de ar 5 em torno da gaiola. Nesse caso, é preferível instalar na zona de transição entre o invólucro do ventilador 6 e a virola 19 defletores 8 permitindo transformar a velocidade tangencial do ar na saída do rotor do ventilador 3 em velocidade vertical. Da mesma forma, pode ser útil instalar defletores 9 na junção entre a virola 19 e a câmara de distribuição do ar 5 com o fim de conferir a direção desejada ao ar na câmara de distribuição do ar 5. Consequentemente, também se pode dirigir a distribuição do ar sobre a altura da câmara de distribuição de ar e a altura da gaiola. Portanto, isso permite obter uma dimensão de corte constante em toda a altura da gaiola, o que é muito difícil de obter com uma voluta clássica.

[029] A figura 8 apresenta outra forma de realização possível da invenção. O rotor de ventilador 3 é disposta coaxialmente

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8/9 ao separador na extremidade do duto de saída 4 do ar depurado como no caso do primeiro modo de realização da invenção, porém, nesse caso, o rotor de ventilador 3 é posicionado acima da gaiola 1 do separador. A câmara de recuperação das partículas finas 2 encontra-se abaixo da gaiola giratória 1. Em contrapartida, o duto de saída de ar depurado 4 entra na parte superior da câmara de recuperação de finos e atravessa a gaiola giratória 1. Vantajosamente, o mencionado duto 4 é equipado com defletores anti-vórtice 13 para diminuir a velocidade de rotação do ar antes de ele alcançar o rotor do ventilador 3 que se encontra na sua extremidade.

[030] No modo de realização da invenção em que o rotor do ventilador 3 encontra-se acima da gaiola 1, uma recirculação através da virola 19 será preferida. A referida virola terá a forma de uma superfície de revolução centralizada no eixo do separador e ligará o invólucro do ventilador 6 à câmara de distribuição de ar 5. Nesse mesmo caso, o tamanho da virola 19 poderia ser muito reduzido se o invólucro do ventilador 6 e a câmara de distribuição de ar 5 forem dispostos próximos um do outro.

Legenda

1. Gaiola giratória

2. Câmara de recuperação das partículas finas

3. Rotor de ventilador

4. Duto de saída de ar depurado

5. Câmara de distribuição do ar (na forma de voluta na arte anterior e na forma de revolução no separador da invenção)

6. Invólucro do ventilador

7. Duto de recirculação de ar

8. Defletor de saída do ventilador

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9/9

Defletor de entrada na câmara de distribuição de ar . Fração de grossos do material separada por gravidade

Fração de finos do material

Material a tratar

Defletor anti-vórtice . Defletor de distribuição de ar em torno da gaiola

Ar carregado de partículas finas

Dutos de recirculação de ar

Câmara de recuperação da fração de grossos do material

Ar ciclonado

Virola

Claims

1. Separador dinâmico a ar, para a separação de materiais constituídos de partículas de tamanhos diferentes em frações granulométricas, sendo que o referido separador compreende uma gaiola giratória acima da qual se encontra a alimentação do material a tratar e uma câmara de recuperação das partículas finas disposta de maneira coaxial no prolongamento da gaiola giratória, caracterizado pelo fato de:

- o dito separador compreender um rotor de ventilador (3) posicionado de maneira coaxial à câmara de recuperação de finos (2) ;

- o mencionado rotor de ventilador (3) encontrar-se na extremidade do duto de saída de ar depurado (4) proveniente da câmara de recuperação de finos (2) para aspirar, durante sua utilização, esse ar e direcioná-lo para a câmara de distribuição de ar (5) em torno da gaiola giratória (1).

2. Separador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a câmara de distribuição de ar (5) em torno da gaiola giratória (1) possuir uma forma de revolução.

3. Separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o referido rotor do ventilador (3) ser cercado por um invólucro (6) permitindo canalizar o ar.

4. Separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o rotor do ventilador (3) ser localizado acima da gaiola giratória (1).

5. Separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de o rotor do ventilador (3) ser localizado abaixo da gaiola giratória (1).

6. Separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de

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1 a 5, caracterizado pelo fato de o mencionado invólucro (6) envolvendo o rotor do ventilador (3) ser ligado à câmara de distribuição de ar (5) em torno da gaiola giratória por uma virola (19).