BR112016018597B1

BR112016018597B1 - centrífuga decantadora

Info

Publication number: BR112016018597B1
Application number: BR112016018597-8A
Authority: BR
Inventors: Jan Michelsen
Original assignee: Andritz S.A.S.
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2021-01-12
Also published as: RU2016138660A; AU2015230227B2; EP2918345B1; CN106163668A; AU2015230227A1; EP2918345A1; CA2942707A1; KR102399026B1; RU2676983C2; DK2918345T3; CN106163668B; JP6718821B2; RU2016138660A3; ES2774429T3; US20170001202A1; KR20160132477A; JP2017507019A; WO2015135823A1; SG11201606315YA; US10058876B2

Abstract

CENTRÍFUGA DECANTADORA. Centrífuga decantadora com cuba giratória (1) e eixo (8, 9) dotada de pelo menos uma porta de descarga de sólidos (11) e pelo menos uma porta de descarga de líquido clarificado e rosca transportadora (2) disposta coaxial e internamente com velocidade de giro diferencial, onde suspensão de alimentação separável é introduzida em espaço aneliforme entre as ditas cuba giratória (1) e rosca transportadora (2) através de cano de alimentação central (10) fixado à extremidade da rosca transportadora (2) e sustentado em pelo menos um rolamento (16, 17) e que pode ser separado por força centrífuga em fase sólida e líquida de modo que a dita fase sólida seja descarregada a partir da dita porta de descarga de sólido (11) e a dita fase líquida seja descarregada a partir do dito aparelho de descarga de líquido clarificado (5), onde conduto de fase líquida (4) axial guia a fase líquida para fora dos rolamentos (18), válvula de descarga de fase líquida (14) é fornecida fora dos rolamentos (18) direcionalmente oposta à cuba (1) e parafuso (2), onde válvula de descarga de fase líquida (14) varia durante o funcionamento da centrífuga decantadora por volante (23) através de transmissão ou motor. Distinguível por vedação (6) na extremidade do cano de alimentação (10), na qual na extremidade do cano de alimentação (10) é fornecida como vedação axial (...).

Description

[001] A invenção refere-se a uma centrífuga decantadora com uma cuba giratória dotada de pelo menos uma porta de descarga de sólidos e pelo menos uma porta de descarga de líquido clarificado e uma rosca transportadora disposta coaxialmente dentro da dita cuba giratória de modo a ser incluída na dita cuba giratória girada na mesma direção com uma velocidade de giro diferencial, em que uma suspensão de alimentação que deve ser separada é introduzida em um espaço em formato de anel formado entre a dita cuba giratória e a dita rosca transportadora através de um cano de alimentação central fixado à extremidade da rosca transportadora e sustentado em pelo menos um rolamento e pode ser separado por uma força centrífuga em uma fase sólida e uma líquida de modo que a dita fase sólida seja descarregada a partir da dita porta de descarga de sólido e a dita fase líquida seja descarregada a partir do dito aparelho de descarga de líquido clarificado, onde um conduto de fase líquida é disposto no eixo que guia a fase líquida para fora dos rolamentos, uma válvula de descarga de fase líquida é fornecida fora dos rolamentos no lado voltado a uma direção oposta à cuba e um parafuso, sendo que a válvula de descarga de fase líquida é variada durante o funcionamento da centrífuga decantadora por um volante através de uma transmissão ou por um motor e por uma vedação na extremidade do cano de alimentação.

[002] Uma centrífuga decantadora no estado da técnica é mostrada em EP 0 447 742 A2 em que a porta de descarga de sólido é disposta no interior do rolamento de extremidade de cano de alimentação. A porta de descarga de líquido para o líquido clarificado é no lado da placa de extremidade conectada ao eixo de acionamento da cuba e é equipada com uma comporta, que pode ser ajustada na sua altura por um quadro de comporta de ajuste. Visto que o eixo de acionamento deve ter um determinado diâmetro, normalmente na faixa do eixo do parafuso, a saída de líquido pode estar apenas a uma grande distância na direção oposta ao eixo geométrico. Isso leva a um consumo de energia elevado. JP 2002 336735 mostra uma centrífuga decantadora com um recipiente rotativo e um parafuso rotativo com um conduto de fase líquida disposto no eixo com uma válvula de descarga ajustável.

[003] O objetivo da invenção é, portanto, a redução da perda de energia de líquidos e sólidos acelerados, reduzindo o raio de descarga a um mínimo absoluto e para melhor suportar o transporte de material na parte de transporte de sólidos da cuba.

[004] Isso é atingido pela vedação na extremidade do cano de alimentação sendo fornecida como uma vedação axial dupla, sendo que entre a vedação axial e a vedação axial há um espaço no qual é introduzido agua de refrigeração ou lubrificação é introduzida sob pressão, sendo que a água de refrigeração ou lubrificação é provida para fluir através do canal de água de lubrificação para o rolamento. Visto que o cano de alimentação tem um diâmetro pequeno em relação a um eixo de acionamento comum e o líquido clarificado é descarregado através de um conduto ao redor do cano de alimentação, o consumo de energia é bastante baixo. A pressurização é criada por esta válvula na descarga da fase líquida, aplicando assim a pressão da bomba para suportar o transporte do material na parte sólida do rotor de forma controlada.

[005] Como a vedação na extremidade do cano de alimentação que é fornecida como uma vedação axial dupla, pode ser gerenciado que uma vedação veda entre o cano de alimentação giratório e o cano de alimentação estacionário para a suspensão de alimentação e outra vedação veda entre o eixo de parede de cabeçote do rotor e a parte estacionária da centrífuga decantadora. Isso significa que será possível usar a pressão a partir da bomba de alimentação para sustentar o transporte de bolo na parte de transporte de sólidos da cuba, eliminando-se assim a necessidade de controle e de equipamento de um transportador de velocidade variável.

[006] Outra modalidade da invenção é distinguida por uma saída de fase líquida para o líquido clarificado que é disposta entre o rolamento e a vedação.

[007] A invenção é agora descrita com referência aos desenhos anexos, em que modalidades preferenciais da invenção são claramente mostradas.

[008] A Figura 1 ilustra uma centrífuga decantadora de acordo com a presente invenção,

[009] A Figura 2 mostra a extremidade de alimentação da centrífuga decantadora com a válvula de fase líquida,

[0010] A Figura 3 mostra uma disposição alternativa para uma aplicação trifásica.

[0011] Na Figura 1 é mostrada uma centrífuga decantadora de acordo com a invenção, que tem a seguinte estrutura. Uma cuba giratória 1 é uma combinação de uma seção cônica e uma seção cilíndrica. Um cabeçote de cuba 3 é fixado no lado de raio maior da cuba giratória 1 de modo a fechar a cuba giratória 1. O eixo oco 8 do cabeçote de cuba 3 é estendido a partir do cabeçote de cuba 3 de modo a se comunicar com a parte oca da cuba giratória 1. Por outro lado, no raio menor da cuba giratória 1, o eixo oco 9 é estendido a partir da extremidade traseira da cuba 1, de modo a se comunicar com a parte oca da cuba giratória 1. O eixo oco 8 do cabeçote de cuba 3 e o eixo oco 9 da cuba 1 são girados nos rolamentos 18 e 19 respectivamente.

[0012] Consequentemente, a cuba giratória 1 pode ser sustentada horizontalmente e girada com uma alta velocidade por uma força giratória, que é transmitida pelos meios de acionamento giratórios (não mostrados).

[0013] Na porção oca da cuba giratória 1, uma rosca transportadora 2 é fornecida. A rosca transportadora 2 é girada coaxialmente com o eixo geométrico horizontal giratório da cuba 1 por meio dos rolamentos 16 e 17. Um tubo oco 12 da rosca transportadora 2 é fornecido coaxialmente no centro da cuba giratória 1. Uma lâmina de parafuso 13 estende em formato helicoidal todo o comprimento do tubo oco 12 de modo a quase atingir a superfície interna da cuba 1. No eixo oco 9 da extremidade traseira um eixo de transformação 20 é fornecido. Sua extremidade é conectada à parte de extremidade do tubo oco 12 da rosca transportadora 2 e sua outra extremidade é conectada ao acionador de transportador 22. Dessa forma a cuba 1 com a rosca transportadora 2 pode ser girada com a alta velocidade de giro. A cuba giratória 1 e a rosca transportadora 2 são giradas na mesma direção, enquanto existe uma velocidade levemente diferencial entre as mesmas. Isso pode ser realizado tanto por uma unidade de engrenagem ou por diferentes tipos de acionadores de transportador.

[0014] Uma porta de descarga de sólido 11 é formada no lado de raio menor da cuba giratória 1 de modo que partículas solidificadas removidas juntas possam ser descarregadas a partir da porta de descarga de sólidos 11.

[0015] A porção onde o líquido clarificado é descarregado será explicada particularmente com referência à Figura 2, visto que a presente invenção é distinguida por essa porção.

[0016] A Figura 2 mostra a parte de extremidade da centrífuga decantadora no lado do cabeçote de cuba 3. O cabeçote de cuba 3 é fixado na cuba giratória 1. A velocidade giratória pode ser de aproximadamente 4000 rpm como um exemplo. Dentro estão a rosca transportadora giratória 2 com o tubo oco 12 e as lâminas fixadas 13 nos mesmos. A rosca transportadora 2 gira na mesma direção conforme a cuba 1. Caso a mesma esteja mais rápida, a mesma pode operar a uma velocidade de aproximadamente 4012 rpm, que é levemente diferente da velocidade de giro da cuba giratória 1. A rosca transportadora 2 é girada coaxialmente com o eixo geométrico horizontal giratório da cuba 1 por meio do rolamento 16. O cabeçote de cuba 3 é estendido em um eixo oco 8 que é sustentado por um suporte de rolamento 18. O cano de alimentação 10 se projeta dentro do eixo oco 8 da cuba giratória 1 a partir do tubo oco 12 da rosca transportadora 2 e gira com a rosca transportadora. Quando a suspensão de alimentação que deve ser separada é abastecida a partir do cano de alimentação 10, enquanto a cuba giratória 1 e a rosca transportadora 2 giram, cada uma, com uma alta velocidade de giro, a suspensão de alimentação é introduzida no lado externo do tubo oco 12 através de portas de alimentação 24 conforme conhecido no estado da técnica. Logo, a suspensão de alimentação introduzida é continuamente respingada em direção à superfície interna periférica da cuba giratória 1 por uma força centrífuga causada pela rotação da cuba giratória 1. Portanto, uma poça em formato de anel é formada ao longo da face interna periférica da cuba giratória 1. As partículas sólidas de maior densidade que o líquido da suspensão de alimentação são separadas a partir do líquido clarificado que deve ser precipitado pela alta força g criada pela velocidade de giro no fundo da poça. Essas partículas são removidas em direção à extremidade cônica da cuba 1 da Figura 1 por meio das lâminas de parafuso 13 e descarregadas a partir da porta de descarga de sólidos 11.

[0017] Por outro lado o líquido clarificado, que é coletado na superfície externa do tubo oco 12, flui para um canal 15 e entra em um conduto de fase líquida 4, que é formado no eixo 8. Esse conduto de fase líquida 4 se estende através do cabeçote de cuba 3 e do suporte de rolamento 18 e se abre na saída de fase líquida 5. Enquanto um conduto de fase líquida 4 gira com a cuba 1, a saída de fase líquida 5 está estacionária. A quantidade de fase líquida (líquido clarificado) pode ser controlada com uma válvula de descarga de fase líquida 14. Essa válvula de descarga de fase líquida 14 pode ser variada por um volante 23 através de uma transmissão ou alternativamente por um motor. Variando-se a válvula de descarga de fase líquida 14 será possível usar a pressão a partir da bomba de alimentação (não mostrada) para sustentar o transporte de bolo na parte de transporte de sólidos da cuba 1, eliminando-se assim a necessidade de controle e de equipamento de transportador de velocidade variável.

[0018] Quando a cuba 1 gira, o líquido e os sólidos alimentados à cavidade da cuba formarão um volume em formato de anel, e os sólidos que têm a maior densidade que o líquido serão separados e acumulados no interior da cuba 1 que forma uma poça. Se apenas líquido for abastecido, o nível de líquido dentro da cuba será constante e definido pela porta de descarga 11 que tem o maior raio a partir do centro de rotação. Um disco defletor 21 disposto no transportador formará uma barreira entre uma parte de separação e uma parte de transporte de sólidos da cavidade da cuba, deixando apenas um pequeno vão entre a parede da cuba e a periferia do defletor. Conforme o transportador começa a transportar os sólidos separados em direção à porta de descarga de sólidos, esse vão se torna preenchido com sólidos de uma alta viscosidade, formando-se assim um tampão que faz com que o nível de líquido na parte de separação da cuba se torne mais próximo ao centro de rotação, até que o mesmo alcance o raio de descarga de líquido (que é menor que o raio de descarga de sólidos). Visto que a pressão no vão é grosseiramente proporcional à altura do nível de líquido, a pressão no lado de separação do defletor se tornará maior que a pressão no lado de transporte do defletor e essa diferença de pressão auxilia assim o transporte de sólidos através do vão e "até"o nível de descarga de sólidos. Conforme o conduto entre a bomba de alimentação e a cavidade da cuba é vedado, a pressão a partir da bomba de alimentação contribuirá com a pressão na cavidade se o nível dentro da cavidade se tornar mais próximo ao eixo geométrico de rotação do que do raio de descarga de líquido. A válvula de descarga de fase líquida 14 irá, quando se tornar parcialmente fechada, aumentar a perda de pressão através da porta de descarga de líquido e aumentará assim o nível de descarga de líquido, até que o mesmo se torne coincidente com o eixo geométrico, e a cavidade da cuba seja preenchida. Quando a cavidade for preenchida, a pressão a partir da bomba de alimentação contribui diretamente com a pressão no vão do defletor criada pela força centrífuga, e os sólidos que fluem através do vão podem, portanto, ser controlados pela regulação do vão da válvula de fase líquida.

[0019] Visto que o transporte de sólidos pode ser controlado pela válvula de descarga de fase líquida 14, conforme explicado acima, a dependência do ressecamento dos sólidos da velocidade do transportador se torna menor, e será possível remover o sistema de controle para a velocidade do transportador e ter apenas uma velocidade fixada definida pela razão de transmissão do transportador.

[0020] Entre a vedação axial 6 e a vedação axial 7 existe um espaço 24 no qual água de lubrificação ou de refrigeração é introduzida sob pressão. Essa água flui através do canal de água de lubrificação 25 para o rolamento 16. Aqui também uma porção do líquido clarificado pode ser usada como água de lubrificação, logo, não é necessária água fresca.

[0021] Na Figura 3 uma modalidade da invenção é mostrada que é útil quando três fases existem. A mesma opera similar à modalidade das Figuras 1 e 2, de modo que os sólidos são descarregados na extremidade do raio pequeno da cuba giratória 1 (não mostrada aqui) e a fase líquida pode ser separada em uma fase leve e uma fase pesada. Embora a fase leve siga o modo previamente descrito através do conduto de fase líquida 4 na saída de fase líquida 5, uma comporta de anel cônico adicional 26 é fornecida, que separa a fase leve e a fase pesada. A fase pesada passa, então, através de uma abertura 27 que é coberta por uma comporta em formato de anel 28, para ajustar a altura da abertura e, dessa forma, proporciona uma possibilidade de ajustar as propriedades das fases. Partes adicionais têm os mesmos numerais de referência como partes correspondentes nas outras Figuras.

[0022] Embora modalidades preferenciais tenham sido mostradas nas Figuras e descritas, é evidente que a presente invenção não se limita às modalidades específicas da mesma.

Claims

1. Centrífuga decantadora com uma cuba giratória (1) com um eixo (8, 9) dotada de pelo menos uma porta de descarga de sólidos (11) e pelo menos uma porta de descarga de líquido clarificado e uma rosca transportadora (2) disposta coaxialmente dentro da dita cuba giratória girada (1) na mesma direção com uma velocidade de giro diferencial, sendo que uma suspensão de alimentação que deve ser separada é introduzida em um espaço em formato de anel formado entre a dita cuba giratória (1) e a dita rosca transportadora (2) através de um cano de alimentação central (10) fixado à extremidade da rosca transportadora (2) e sustentado em pelo menos um rolamento (16, 17) e que pode ser separado por uma força centrífuga em uma fase sólida e uma líquida de modo que a dita fase sólida seja descarregada a partir da dita porta de descarga de sólido (11) e a dita fase líquida seja descarregada a partir do dito aparelho de descarga de líquido clarificado (5), onde um conduto de fase líquida (4) é disposto no eixo (8) que guia a fase líquida para fora dos rolamentos (18), uma válvula de descarga de fase líquida (14) é fornecida fora dos rolamentos (18) no lado voltado a uma direção oposta à cuba (1) e um parafuso (2), sendo que a válvula de descarga de fase líquida (14) é variada durante o funcionamento da centrífuga decantadora por um volante (23) através de uma transmissão ou por um motor e por uma vedação (6, 7) na extremidade do cano de alimentação (10), caracterizado pelo fato de que a vedação (6, 7) na extremidade do cano de alimentação (10) é fornecida como uma vedação axial dupla, sendo que entre a vedação axial (6) e a vedação axial (7) há um espaço (24) no qual é introduzido agua de refrigeração ou lubrificação é introduzida sob pressão, sendo que a água de refrigeração ou lubrificação é provida para fluir através do canal de água de lubrificação (25) para o rolamento (16).

2. Centrífuga decantadora de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por uma saída de fase líquida (5) para o líquido clarificado ser disposta entre o rolamento (18) e a vedação (6).