BR112019027500B1

BR112019027500B1 - Hidrociclone separador para classificar material sólido em uma suspensão líquida e sistema

Info

Publication number: BR112019027500B1
Application number: BR112019027500-2A
Authority: BR
Inventors: Brian Knorr; Lars Gronvall
Original assignee: Metso Minerals Industries, Inc
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2023-01-24
Also published as: ES2807752T3; PL3417944T3; CL2019003750A1; AU2018290317A1; AU2018290317B2; HRP20201136T1; WO2018237240A1; US11045818B2; ZA201908501B; PE20200638A1; PT3417944T; RU2769707C2; CN111050921B; BR112019027500A2; EP3417944A1; SI3417944T1; CN111050921A; EP3417944B1; RU2019141909A3; RU2019141909A

Abstract

Um hidrociclone separador (1) e um sistema compreendendo uma pluralidade de tais hidrociclones separadores (1) são apresentados. O hidrociclone separador compreende uma porção de cabeça (2) com um conduto de entrada (3) e um tubo de descarga de transbordamento (4) disposto na parte de cabeça (2). O hidrociclone separador (1) possui ainda uma porta de descarga do ápice (8) e uma porção de separação cônica (5) disposta entre a parte de cabeça e a porta de descarga do ápice. A porção de separação cônica se afunila na direção distal para longe da parte de cabeça. Além disso, a parte de cabeça compreende ainda uma porta de esvaziamento disposta na parte de cabeça separadamente do tubo de descarga de transbordamento. Assim, obtém-se um hidrociclone separador capaz de alcançar eficiência operacional aprimorada com risco reduzido de uma fração grossa ser extraviada e deixada na parte da cabeça. Isso reduz efetivamente as exigências de manutenção e prolonga a vida útil do hidrociclone.

Description

Domínio técnico da invenção

[0001] A presente invenção está relacionada a um aparelho para classificar material particulado, como, por exemplo, agregados. Especificamente, a presente invenção está relacionada a um hidrociclone separador para classificar material sólido em suspensão líquida. Histórico

[0002] Hidrociclones separadores (que também podem ser simplesmente chamados de hidrociclones) são conhecidos por serem úteis para a classificação ou o fracionamento de sólidos grossos de sólidos finos suspensos em um líquido. Em geral, um hidrociclone é uma máquina de vórtice encerrada que costuma compreender uma seção cilíndrica curta (parte da cabeça) seguida de uma seção cônica. A alimentação de uma suspensão de sólidos é fornecida em condições de pressão pré- determinadas tangencialmente ou em um caminho voluto para a parte da cabeça de modo a criar um fluxo de turbilhão de fluido, que segue um caminho com raio gradualmente descendente para o ponto do raio mais estreito do cone, comumente conhecido como ápice.

[0003] Conforme o caminho em espiral se aproxima do ápice do hidrociclone, uma parte dele gira e começa a fluir para o lado oposto, ou seja, para a seção cilíndrica. Além disso, este fluxo entra em um caminho em espiral de raio menor do que o raio da primeira espiral enquanto gira na mesma direção. Então, um vórtice é gerado dentro do hidrociclone. A pressão será mais baixa ao longo do eixo central do vórtice e aumentará radialmente para fora. A ideia é que o hidrociclone irá separar as partículas da pasta de acordo com a forma, o tamanho e a gravidade específica, com partículas de assentamento mais rápido se movendo para a parede externa do hidrociclone, eventualmente abandonando o hidrociclone através da porta de descarga do ápice. Partículas de assentamento mais lento se moverão para o eixo central e viajarão para a parte de cabeça, eventualmente deixando o hidroxiclone através do tubo de descarga de transbordamento. O tubo de descarga de transbordamento normalmente se estende para baixo na seção cilíndrica, de modo a evitar o curto- circuito da alimentação, e a parte que se estende para baixo na seção cilíndrica é frequentemente referida como localizador de vórtice.

[0004] A eficiência dessa operação, que é a fineza da separação das partículas mais grossas das mais finas, depende de diversos fatores, como o tamanho da abertura do ápice, a velocidade de alimentação, e a densidade do material a ser separado e classificado. Além disso, o comprimento da seção cônica da parte cilíndrica até a abertura do ápice terá um impacto na operação da separação e/ou classificação.

[0005] Esta separação de acordo com a forma, tamanho e gravidade específica é algumas vezes denominada "estratificação". No entanto, essa estratificação do material nem sempre é totalmente alcançada, causando uma classificação incompleta. Além disso, outro problema que costuma ocorrer é que uma fração grossa extraviada frequentemente acaba na parte de cabeça cilíndrica. Se a fração extraviada não for removida da parte da cabeça, ela girará e rasgará as paredes internas da parte da cabeça e, consequentemente, causará uma maior necessidade de manutenção e/ou até exigirá uma substituição completa da parte da cabeça. Em casos graves, a fração grossa extraviada pode até representar um risco para os operadores. Esse problema com a fração grossa extraviada é ainda mais proeminente em sistemas nos quais os hidrociclones separadores estão dispostos para operar em uma configuração parcial ou completamente invertida (ou seja, configurações em que o ápice é verticalmente elevado em relação à porta de descarga de transbordamento).

[0006] Até esta data, tem sido comum desmontar peças da parte da cabeça ou toda a parte da cabeça, a fim de remover a fração grossa extraviada. Essa operação, no entanto, consome tempo e exige muito trabalho, portanto, afeta negativamente a eficiência e os custos operacionais.

[0007] Assim, ainda há necessidade de melhorias nesse campo técnico e, mais especificamente, há a necessidade de um hidrociclone separador que ofereça uma boa separação, mas ao mesmo tempo atenue pelo menos parcialmente alguns desses problemas ou desvantagens de sistemas atualmente conhecidos relacionados à fração grossa extraviada na parte da cabeça.

Sumário da invenção

[0008] Portanto, um objetivo da presente invenção é fornecer um hidrociclone separador e classificar o material sólido em suspensão líquida, que alivie todas ou pelo menos algumas das desvantagens discutidas acima dos sistemas atualmente conhecidos.

[0009] A seguir, o termo 'exemplar' deve ser entendido como um exemplo, instância ou ilustração.

[0010] Este objetivo é alcançado por meio de um hidrociclone separador para classificar material sólido em suspensão líquida, caracterizado pelo fato de que compreende: - uma parte de cabeça; - um conduto de entrada adaptado para alimentar uma suspensão na parte de cabeça; - um tubo de descarga de transbordamento disposto na parte de cabeça; - uma porta de descarga do ápice; - uma parte de separação cônica disposta entre a parte de cabeça e a porta de descarga do ápice, a parte de separação cônica tendo uma extremidade proximal e uma extremidade distal, e em que a parte de separação cônica afunila em direção à extremidade distal;

[0011] Caracterizada pelo fato de que a parte de cabeça compreende ainda uma abertura de esvaziamento disposta na parte de cabeça separadamente do tubo de descarga de transbordamento.

[0012] Assim, obtém-se um hidrociclone separador capaz de alcançar eficiência operacional aprimorada com risco reduzido de uma fração grossa ser extraviada e deixada na parte da cabeça. Isso reduz efetivamente as exigências de manutenção e prolonga a vida útil do hidrociclone.

[0013] No contexto da presente divulgação, o termo distal ou deve ser interpretado como sendo em direção à porta de descarga do ápice e o termo proximal deve ser interpretado como sendo em direção à parte de cabeça. Além disso, os termos transbordamento e subfluxo terão o significado normal atribuído na técnica, apesar de o hidrociclone da invenção poder ser configurado para ser usado em uma orientação invertida, o que faz com que a saída de transbordamento (ou seja, saída de componentes leves) seja disposta “embaixo” da saída do subfluxo (ou seja, saída de componentes pesados).

[0014] A extremidade proximal da parte de separação cônica pode ser conectada diretamente à parte de cabeça ou, alternativamente, o hidrociclone separador pode ainda compreender uma parte ou porção intermediária (espaçadora) disposta entre a parte de cabeça e a extremidade proximal da parte de separação cônica.

[0015] O termo "configuração de ponta cabeça" (também pode ser chamado de configuração invertida ou semi-invertida) deve ser entendido pelo fato de que, durante o uso, o hidrociclone separador é orientado de modo que a porta de descarga do ápice esteja em uma posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento. Em outras palavras, durante o uso, o eixo central alongado do hidrociclone forma um ângulo na faixa de 91° - 269° em relação a um eixo de referência vertical, se uma configuração perfeitamente reta e convencional for considerada 0°. Há uma configuração perfeitamente reta quando a porta de descarga de transbordamento é disposta diretamente acima da porta de descarga do ápice e o eixo central é perfeitamente vertical. Assim, o termo “configuração de ponta cabeça" não deve necessariamente ser interpretado como limitado a apenas uma orientação de 180°, na qual a porta de descarga do ápice está diretamente acima da porta de descarga de transbordamento.

[0016] Os inventores perceberam que, ao fornecer uma abertura de esvaziamento, separada do tubo de descarga de transbordamento, que pode ser usada para coletar ou descartar o material residual que fica preso dentro da parte da cabeça durante a operação, vantagens em termos de uma menor exigência de manutenção, maior vida útil e manutenção mais rápida e menos trabalhosa podem ser obtidas. A abertura de esvaziamento fornece um meio simples e eficiente para limpar a parte da cabeça entre operações e, portanto, a necessidade de um procedimento de desmontagem que exige muita mão-de-obra para remover o material residual preso é diminuída. Assim, reduzem-se os custos operacionais e melhora-se a eficiência operacional.

[0017] Os inventores perceberam ainda que, quando o hidrociclone separador é usado em uma configuração invertida, há uma vantagem particular com a presente invenção, em que a eficiência operacional pode ser aumentada sem o custo de maiores exigências de manutenção e vida útil reduzida. Mais detalhadamente, em soluções conhecidas anteriormente com hidrociclones operando em uma configuração de ponta-cabeça, geralmente há uma quantidade de material residual, na forma de partículas grossas, que ficam presas na parte da cabeça, uma vez que são muito pesadas para serem apanhadas pelo turbilhão em espiral ascendente. Assim, as partículas grossas são deixadas girando dentro da parte de cabeça, onde batem e arranham contra as paredes internas da parte de cabeça, causando desgaste e danos indesejados, o que reduz a vida útil geral do hidrociclone.

[0018] Além disso, de acordo com pelo menos uma modalidade exemplar da presente invenção, a abertura de esvaziamento é fornecida com uma disposição de fechamento para abrir e fechar seletivamente a abertura de esvaziamento.

[0019] Além disso, de acordo com pelo menos uma modalidade exemplar, o hidrociclone separador compreende ainda um conjunto de bocais de injeção de fluido dispostos na parte de cabeça para injetar um fluido secundário na parte de cabeça. Os bocais de injeção de fluido são vantajosamente usados durante a manutenção, por exemplo, para facilitar a limpeza interna da parte da cabeça, pela qual o material residual preso pode ser "lavado" através da bolsa de decantação que forma uma espécie de dreno de lavagem.

[0020] Além disso, de acordo com pelo menos uma modalidade exemplar, a abertura de esvaziamento compreende ainda uma bolsa de decantação compreendendo uma câmara interna para coletar material grosso residual da alimentação. A disposição da bolsa permite a coleta de material de alimentação grosso (potencialmente perigoso) que fica preso na parte da cabeça durante a operação, reduzindo ainda mais o risco de desgaste interno da parte de cabeça. A bolsa de decantação pode ainda compreender um orifício de acesso que pode ser fechado externamente a partir do hidrociclone separador para remover o material de alimentação grosseiro residual coletado da referida câmara interna. Assim, as partículas grossas residuais são efetivamente coletadas e armazenadas com segurança na bolsa de decantação, que pode ser esvaziada periodicamente como parte de um procedimento de manutenção.

[0021] Além disso, de acordo com pelo menos uma modalidade exemplar, a abertura de esvaziamento é disposta no ponto mais baixo da parte da cabeça quando o referido hidrociclone separador é orientado de modo que a porta de descarga do ápice esteja em uma posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento. As partículas relativamente pesadas que ficam presas na parte da cabeça durante a operação serão atraídas pela gravidade em direção ao ponto mais baixo da parte da cabeça, portanto, ao posicionar a abertura de esvaziamento no ponto mais baixo da parte da cabeça, é possível obter uma coleta eficiente do material grosseiro residual. Por exemplo, ao posicionar o hidrociclone em uma orientação inclinada de ponta cabeça (por exemplo, girando o hidrociclone 135° - 155° a partir de uma orientação reta convencional), uma seção de canto ou borda da parte da cabeça formará um ponto mais baixo, e a abertura de esvaziamento pode ser organizada nessa seção.

[0022] Ainda mais, de acordo com pelo menos uma modalidade exemplar, a parte de cabeça compreende uma porção de extremidade em forma de disco que circunda o tubo de descarga de transbordamento, em que a abertura de esvaziamento está disposta na porção de extremidade em forma de disco. A porção de extremidade em forma de disco também pode ser conhecida como uma "tampa" da parte de cabeça e é a porção da parte de cabeça através da qual o tubo de descarga de transbordamento se estende (incluindo o localizador de vórtice). A abertura de esvaziamento pode, por exemplo, ser disposta em uma extremidade periférica da porção de extremidade em forma de disco (isto é, a tampa). Na "configuração inclinada de ponta cabeça" discutida anteriormente, o ponto mais baixo pode estar na extremidade periférica da porção de extremidade em forma de disco, motivo pelo qual é vantajoso organizar a abertura de esvaziamento dentro dessa área/seção.

[0023] Além disso, de acordo com pelo menos uma modalidade exemplar, a parte de cabeça compreende uma porção de extremidade em forma de disco ao redor do referido tubo de descarga de transbordamento e uma porção de parede substancialmente cilíndrica, e em que o referido orifício de esvaziamento está disposto na referida porção de parede, preferencialmente adjacente à porção de extremidade em forma de disco. Assim, em vez de arrumar a abertura de esvaziamento na parte de "tampa" da parte da cabeça, ela pode ser disposta na parte da parede cilíndrica.

[0024] Além disso, de acordo com pelo menos uma modalidade exemplar, os bocais de injeção de fluido são dispostos na porção de extremidade em forma de disco. Como mencionado anteriormente, os bocais de injeção de fluido são vantajosamente usados durante a manutenção, por exemplo, para facilitar a limpeza interna da parte da cabeça, pela qual o material residual preso pode ser "lavado" através da bolsa de decantação que forma uma espécie de dreno de lavagem.

[0025] Ainda mais, de acordo com pelo menos uma modalidade exemplar, a porção de extremidade em forma de disco compreende uma superfície interna voltada para a parte interna do hidrociclone separador, sendo a superfície interna inclinada em relação a um plano horizontal quando o hidrociclone separador é orientado de modo que a porta de descarga do ápice esteja em uma posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento; e

[0026] Em que a abertura de esvaziamento é disposta na extremidade mais baixa da superfície interna ao longo de uma direção vertical em relação ao plano horizontal quando o hidrociclone separador é orientado de modo que a porta de descarga do ápice esteja na posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento. A extremidade mais baixa da superfície interna ao longo da direção vertical incluirá o ponto mais baixo da parte da cabeça quando o hidrociclone estiver em uma orientação invertida. Além disso, a superfície interna pode ser inclinada em relação a um eixo central alongado do hidrociclone separador ou, alternativamente, a superfície interna pode ser perpendicular ao eixo central alongado, mas todo o hidrociclone separador pode ser disposto em uma configuração inclinada de ponta cabeça (por exemplo, girada 135° em relação à configuração reta convencional).

[0027] Além disso, de acordo com pelo menos uma modalidade exemplar, a parte de cabeça compreende:

[0028] Uma porção de extremidade que circunda o tubo de descarga de transbordamento; e

[0029] Em que a porção de extremidade compreende uma superfície interna voltada para um interior do hidrociclone separador, a superfície interna tendo pelo menos duas porções de superfície dispostas em alturas diferentes em relação a um plano horizontal quando o hidrociclone separador é orientado de modo que a porta de descarga do ápice esteja em uma posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento; e

[0030] Em que a abertura de esvaziamento está disposta em uma porção de superfície que está disposta em uma altura mais baixa em relação ao plano horizontal de pelo menos duas porções de superfície quando o hidrociclone separador é orientado de modo que a porta de descarga do ápice esteja na posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento. Por exemplo, em uma seção transversal tomada ao longo do eixo central alongado do hidrociclone separador, a porção de extremidade da parte de cabeça tem a forma de um v. Assim, quando o hidrociclone separador estiver em uma orientação invertida, a parte inferior do "v" formará o ponto mais baixo da parte da cabeça. Portanto, ao posicionar a abertura de esvaziamento na parte inferior do “v”, a tração gravitacional ajudará na descarga do material grosseiro residual preso. Além disso, a parte de cabeça pode compreender uma pluralidade de orifícios de esvaziamento, por exemplo, um de cada lado do tubo de descarga de transbordamento.

[0031] De acordo com outro aspecto da presente invenção, dispõe-se de um sistema compreendendo uma pluralidade de separadores de hidrociclones de acordo com qualquer uma das modalidades discutidas fazendo referência ao primeiro aspecto da presente invenção. Assim, com este aspecto da invenção, são obtidas vantagens semelhantes e características preferidas, como no primeiro aspecto da invenção discutido anteriormente.

[0032] Estas e outras características da presente invenção serão esclarecidas a seguir com referência às modalidades descritas abaixo.

Breve descrição dos desenhos

[0033] Para fins de exemplificação, a invenção será descrita em mais detalhes a seguir, com referência às modalidades ilustradas nos desenhos anexos, em que:

[0034] A Fig. 1 é uma ilustração parcial da vista em perspectiva de um hidrociclone separador, como conhecido na técnica anterior;

[0035] A Fig. 2A é uma ilustração parcial em perspectiva de um hidrociclone separador de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0036] A Fig. 2B é uma vista em perspectiva parcial ampliada da parte de cabeça do hidrociclone separador ilustrado na Fig. 2A;

[0037] A Fig. 3 é uma vista em perspectiva em corte transversal de uma parte de cabeça de um hidrociclone separador de acordo com uma modalidade da invenção;

[0038] A Fig. 4 é uma vista em perspectiva em corte transversal de uma parte de cabeça de um hidrociclone separador de acordo com outra modalidade da invenção;

[0039] A Fig. 5A é uma ilustração esquemática da vista lateral de um hidrociclone separador da técnica anterior disposto na orientação convencional reta (0°);

[0040] A Fig. 5B é uma ilustração esquemática da vista lateral de um hidrociclone separador disposto em uma orientação invertida (180°) de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0041] A Fig. 5C é uma ilustração esquemática da vista lateral de um hidrociclone separador disposto em uma orientação invertida (225°) de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0042] A Fig. 5D é uma ilustração esquemática da vista lateral de um hidrociclone separador disposto em uma orientação invertida (135°) de acordo com uma modalidade da presente invenção.

Descrição detalhada

[0043] Na descrição detalhada a seguir, exemplos de modalidades da presente invenção serão descritos. No entanto, deve-se entender que os recursos das diferentes modalidades são permutáveis entre as modalidades e podem ser combinados de maneiras diferentes, a menos que qualquer outra coisa seja especificamente indicada. Embora na descrição a seguir sejam apresentados numerosos detalhes específicos para proporcionar uma compreensão mais completa da presente invenção, será evidente para um especialista na técnica que a presente invenção pode ser colocada em prática sem esses detalhes específicos. Em outros casos, construções ou funções bem conhecidas não serão descritas em detalhe, de modo a não tornar a presente invenção obscura. Caracteres de referência semelhantes se referem a elementos semelhantes por toda parte. Naturalmente, o leitor especializado entenderá que termos como para cima, para baixo, para dentro ou para fora são relativos e em referência às modalidades ilustradas e não devem ser interpretados como limitativos da invenção.

[0044] A Fig. 1 mostra uma vista esquemática de um hidrociclone separador da técnica anterior 100. Esse hidrociclone separador 100 (ou simplesmente "hidrociclone") compreende uma parte de cabeça cilíndrica 110. Um conduto de entrada 111 é disposto para alimentar uma suspensão de material sólido na parte de cabeça cilíndrica 110 e um tubo de descarga de transbordamento 112 é disposto axialmente através do topo da parte de cabeça cilíndrica 110. A parte de cabeça cilíndrica 110 é conectada com uma parte de separação cônica 120. A pasta é tipicamente alimentada tangencialmente ou em um caminho de voluta através da parede externa 113 da parte de cabeça 110, criando assim um movimento giratório 114 da pasta que segue um caminho de raio gradualmente decrescente em direção ao ponto do raio mais estreito do cone 120 e ápice 115. À medida que o caminho em espiral se aproxima do ápice 115 do hidrociclone 100, uma porção 116 dele gira e começa a fluir para a extremidade oposta, isto é, para a parte de cabeça 110. Além disso, este fluxo 116 entra em um caminho em espiral de raio menor do que o raio da primeira espiral 114 enquanto gira na mesma direção. Então, um vórtice é gerado dentro do hidrociclone 100. A pressão será mais baixa ao longo do eixo central do vórtice e aumentará radialmente para fora, na direção da parede externa 113 do hidrociclone 100. O hidrociclone 100 separará as partículas da pasta de acordo com a forma, tamanho e gravidade específica, com partículas de assentamento mais rápido movendo-se em direção à parede externa do hidrociclone 100, eventualmente deixando o hidrociclone através do sub- fluxo 117. As partículas de sedimentação mais lenta se moverão em direção ao eixo central e se moverão para cima, eventualmente deixando o hidrociclone através de um tubo de descarga 112 (transbordamento). O tubo de descarga 112 normalmente se estende para baixo na parte de cabeça 110, de modo a evitar um curto-circuito da alimentação (frequentemente referido como um localizador de vórtice, não mostrado). Essa separação de acordo com a forma, tamanho e gravidade específica pode ser denominada "estratificação".

[0045] As Figs. 2A e 2B ilustram uma vista em perspectiva parcial de um hidrociclone separador 1 adequado para classificar material sólido em suspensão líquida. O hidrociclone separador 1 tem uma parte de cabeça 2 tendo um conduto de entrada 3 adaptado para alimentar uma suspensão na parte de cabeça 2. A parte de cabeça 2 é aqui ilustrada como sendo cilíndrica. No entanto, como já é aparente para o leitor especializado, outras formas são possíveis, como, por exemplo, uma forma de cone (com um ângulo de cone na faixa de 0 a 20 graus) ou uma forma curva. Além disso, o hidrociclone 1 tem um tubo de descarga de transbordamento 4, disposto axialmente na parte de cabeça 2. No entanto, o tubo de descarga de transbordamento 4 também pode ser disposto em outras orientações na parte da cabeça 2 (por exemplo, inclinada ou descentralizada).

[0046] Além disso, o hidrociclone 1 tem uma parte de separação cônica 5 com uma extremidade proximal 6 e uma extremidade distal 7. A extremidade proximal 7 é conectada à parte de cabeça e a parte de separação cônica 5 afila em direção à extremidade distal 7. A parte de cabeça 2 é aqui mostrada como uma parte removível ou destacável que é unida à parte de separação cônica ao longo de um flange; no entanto, outras modalidades em que as duas partes estão integradas em uma única peça são viáveis. Além disso, o hidrociclone separador 1 pode compreender uma parte cilíndrica intermediária (espaçador) disposta entre a parte de cabeça 2 e a parte de separação cônica 5 (não mostrada). Além disso, a parte de separação cônica 5 pode ser uma parte de separação cônica, tendo um ângulo de cone continuamente decrescente, isto é, em forma de trompete (como ilustrado na Fig. 2A). Alternativamente, a parte de separação cônica 5 pode ter duas ou mais seções cônicas com ângulos de cone diferentes, com ângulos de cone maiores próximos à parte de cabeça 2 (na extremidade proximal 6) e ângulos de cone menores, mais afastados da parte de cabeça 2 em direção à extremidade distal 7) Em ainda outra modalidade (não mostrada), a parte de separação cônica 5 pode compreender uma seção cônica com um único ângulo de cone. O hidrociclone separador 1 compreende ainda uma porta de descarga de ápice 8 (subfluxo) disposta na extremidade distal 7 da parte de separação cônica 5.

[0047] O hidrociclone 1 inclui ainda uma abertura de esvaziamento 9 disposta na parte da cabeça 2, como ilustrado em mais detalhes na Fig. 2B. A abertura de esvaziamento 9 é disposta separadamente do tubo de descarga de transbordamento 4 (a parte saliente do tubo de descarga de transbordamento foi removida da Fig. 2B, a fim de enfatizar outras porções da parte da cabeça 2). Aqui, a abertura de esvaziamento 9 está disposta na porção de extremidade 13 (também pode ser referida como uma cobertura), sendo aqui uma porção de extremidade em forma de disco, que envolve o tubo de descarga de transbordamento 4. A abertura de esvaziamento 9 compreende ainda uma bolsa de decantação 11 que possui uma câmara interna para coletar o material de alimentação grosseiro residual que ficou preso dentro da parte da cabeça 2. A bolsa de decantação 11 forma um tipo de armazenamento intermediário para as partículas grossas retidas durante a operação do hidrociclone separador 1, reduzindo efetivamente o tempo que as partículas grossas deslocadas/retidas são deixadas rodando dentro da parte de cabeça. A bolsa de decantação 11 é ainda provida de uma porta de acesso que pode ser fechada 12 (esquematicamente indicada como uma válvula no desenho) que é acessível externamente a partir do hidrociclone separador para poder remover o material de alimentação grosso residual coletado da câmara interna da bolsa de decantação 11.

[0048] A parte de cabeça 2 possui ainda um conjunto de bocais de fluido 14 dispostos na porção de extremidade em forma de disco (tampa) 13 para injetar um fluido secundário (por exemplo, água) na parte de cabeça. Os bocais de fluido 14 servem para facilitar a limpeza da parte da cabeça e podem ser utilizados para realizar uma descarga através da parte da cabeça 2 durante, por exemplo, um procedimento de manutenção.

[0049] A Fig. 3 ilustra uma vista em perspectiva em corte transversal de uma parte de cabeça 2 de um hidrociclone separador de acordo com uma modalidade da invenção. A seção transversal é tomada ao longo de um eixo central alongado 50 do hidrociclone. A parte de cabeça compreende duas aberturas de esvaziamento 9 com bolsas de decantação separadas 11 com câmaras internas para coletar material de alimentação grosseiro residual. As portas de esvaziamento 9 são dispostas nas seções espacialmente mais baixas da parte da cabeça 2 quando o hidrociclone separador é orientado de modo que a porta de descarga do ápice esteja em uma posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento 4, ou seja, em uma configuração/orientação de ponta cabeça. A parte de cabeça 2 tem uma porção de extremidade 13 (pode ser referida como uma cobertura) que envolve o tubo de descarga de transbordamento 4. A porção de extremidade 13 tem uma superfície interna 16 voltada para dentro do hidrociclone separador e com uma estrutura inclinada ou cônica. Mais especificamente, a superfície interna 16 é inclinada para baixo e para dentro em direção a um eixo central e em direção ao tubo de descarga de transbordamento 4, quando o hidrociclone está em uma configuração de ponta cabeça.

[0050] Declarada de maneira diferente, a superfície interna 16 tem duas porções de superfície, uma área de borda externa próxima à parede cilíndrica 15 da parte de cabeça e uma área interna próxima ao tubo de descarga de transbordamento 4. As duas porções de superfície são dispostas em diferentes alturas em relação a um plano horizontal (perpendicular ao eixo 50) e as portas de esvaziamento 9 são dispostas na porção de superfície que está na altura mais baixa em relação ao plano horizontal de pelo menos duas superfícies porções, quando o hidrociclone estiver na configuração de ponta cabeça. Isso facilita a coleta do material residual residual de alimentação que fica preso dentro da parte da cabeça 2 durante a operação, uma vez que esse material se acumulará no ponto mais baixo dentro da cabeça devido à gravidade. A parte de cabeça 2 tem ainda um conjunto de bocais de fluido 14 dispostos na porção de extremidade "cônica" (tampa) 13. Os bocais de fluido 14 são configurados para injetar um fluido secundário (por exemplo, água) na parte de cabeça. Os bocais de fluido 14 facilitam a limpeza da parte da cabeça e podem ser utilizados para realizar uma descarga através da parte da cabeça 2 durante, por exemplo, um procedimento de manutenção.

[0051] A Fig. 4 ilustra uma vista em perspectiva em corte transversal de uma parte de cabeça 2 de um hidrociclone separador de acordo com outra modalidade da invenção. A seção transversal é tomada ao longo de um eixo central alongado 50 do hidrociclone. A parte de cabeça 2 tem uma porção de extremidade 13 circundando o tubo de descarga de transbordamento 4, a porção de extremidade 13 tendo uma superfície interna 16 voltada para o interior da parte de cabeça 2 e do hidrociclone separador total.

[0052] Além disso, a parte de cabeça 2 tem uma porção de parede cilíndrica ou tubular 15 e uma abertura de esvaziamento 9 disposta nesta porção de parede cilíndrica 15. A abertura de esvaziamento 9 é disposta ou situada na porção de parede adjacente à porção de extremidade 13. A porção de extremidade 13 geralmente tem forma de disco com uma inclinação formando uma superfície interna cônica 16. Em outras palavras, a superfície interna 16 é inclinada em relação a um plano horizontal (plano de referência) quando o hidrociclone é disposto em uma orientação de ponta cabeça. Além disso, a parte de cabeça 2 tem um conjunto de bocais de injeção de fluido 14 dispostos na porção de parede cilíndrica 15, os bocais de fluido 14 sendo configurados para injetar um fluido secundário (por exemplo, água) na parte de cabeça.

[0053] A Fig. 5A mostra uma ilustração esquemática de um hidrociclone separador da técnica anterior 100 de uma perspectiva de vista lateral. O hidrociclone separador 100 é disposto em uma configuração reta convencional (0°). O eixo central alongado 50 do hidrociclone 100 está alinhado com um eixo vertical 41 (eixo y), formando um ângulo de 0° entre o eixo vertical 41 (eixo y) e o eixo central alongado 50.

[0054] A Fig. 5B mostra uma ilustração esquemática de um hidrociclone separador 1 de uma perspectiva de vista lateral, de acordo com uma modalidade da presente invenção. O hidrociclone 1 é orientado em uma configuração reta de ponta cabeça (também conhecida como configuração invertida), em que o eixo central alongado 50 do hidrociclone 1 é girado 180° em relação ao eixo vertical 41 (girado a partir de uma configuração reta convencional). Nesta orientação, mostrada na Fig. 5B, a parte da cabeça pode ser disposta como ilustrado na Figura 3 ou na Figura 4, em que a(s) porta(s) de esvaziamento seriam dispostas na extremidade/ponto mais baixo da parte da cabeça, melhorando a probabilidade de o material grosseiro residual ser coletado na bolsa de decantação.

[0055] A Fig. 5C mostra uma ilustração esquemática de um hidrociclone separador 1 de uma perspectiva de vista lateral, de acordo com outra modalidade da presente invenção. Aqui, o hidrociclone 1 está disposto em outra orientação/configuração de ponta cabeça (também conhecida como configuração semi- invertida), em que o eixo central alongado 50 do hidrociclone é girado em aprox. 225° em relação ao eixo vertical 41 (girado a partir de uma configuração reta convencional). Aqui, a abertura de esvaziamento está disposta no ponto mais baixo da parte de cabeça. Mais especificamente, a abertura de esvaziamento está disposta em uma borda periférica externa da tampa (parte final em forma de disco) da parte de cabeça. Por conseguinte, organizando todo o hidrociclone em uma orientação "inclinada" de ponta cabeça, a abertura de esvaziamento pode ser fornecida no ponto mais baixo da parte de cabeça.

[0056] A Fig. 5D mostra uma ilustração esquemática de um hidrociclone separador 1 de uma perspectiva de vista lateral, de acordo com ainda outra modalidade da presente invenção. Aqui, o hidrociclone 1 está disposto em outra orientação/configuração de ponta cabeça (também conhecida como configuração semi-invertida), em que o eixo central alongado 50 do hidrociclone é girado em aprox. 135° em relação ao eixo vertical 41 (girado a partir de uma configuração reta convencional). Da mesma forma, como na Fig. 5C, a abertura de esvaziamento está aqui, na Fig. 5D, disposta no ponto mais baixo da parte de cabeça. Embora apenas alguns exemplos específicos tenham sido selecionados nas Figs. 5B - 5D, o hidrociclone separador pode ser orientado de modo que seja girado em qualquer número de graus na faixa de 91° - 269° em relação a um eixo vertical, como, por exemplo, 100°, 110°, 125°, 170°, 235°, etc.

[0057] Ademais, especialistas entenderão que são possíveis várias modificações das modalidades descritas neste documento sem se afastar do escopo da invenção, que é definido nas reivindicações anexas. Por exemplo, a parte de separação de acordo com a invenção não precisa necessariamente ser cônica em um sentido estrito. Contanto que o diâmetro interno seja geralmente reduzido de uma extremidade superior para uma extremidade inferior, ele pode ter uma pluralidade de ângulos de cone diferentes ao longo de seu eixo longitudinal e também pode ter uma aparência mais curva, ou seja, com um ângulo de cone em constante mudança. Além disso, a parte de cabeça pode ter várias formas e configurações, a fim de organizar a abertura de esvaziamento no ponto mais baixo do hidrociclone quando estiver em uma orientação invertida, como já está evidente para o leitor experiente. Variações nas modalidades divulgadas podem ser entendidas e efetuadas pelo leitor experiente na prática da invenção reivindicada, a partir de um estudo dos desenhos, da divulgação e das reivindicações anexas. Além disso, nas reivindicações, a palavra "compreendendo" não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido "um" ou "uma" não exclui uma pluralidade.

Claims

1. Hidrociclone separador para classificar material sólido em uma suspensão líquida, compreendendo: - uma parte de cabeça (2); - um conduto de entrada (3) adaptado para alimentar uma suspensão na parte de cabeça; - um tubo de descarga de transbordamento (4) disposto na parte de cabeça (2); - uma porta de descarga do ápice (8); - uma parte de separação cônica (5) disposta entre a parte de cabeça e a porta de descarga do ápice (8), a parte de separação cônica (5) tendo uma extremidade proximal (6) e uma extremidade distal (7), e sendo que a referida parte de separação cônica (5) afunila em direção à referida extremidade distal (7), caracterizado pelo fato de a parte de cabeça (2) compreender ainda uma abertura de esvaziamento (9) disposta na parte de cabeça (2) separadamente do tubo de descarga de transbordamento (4).

2. Hidrociclone separador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a referida abertura de esvaziamento (9) ser provida com um arranjo de fechamento (12) para abrir e fechar seletivamente a referida abertura de esvaziamento (9).

3. Hidrociclone separador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de compreender ainda um conjunto de bocais de injeção de fluido (14) dispostos na parte de cabeça (2) para injetar um fluido secundário na referida parte de cabeça (2).

4. Hidrociclone separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de a referida abertura de esvaziamento (9) compreender uma bolsa de decantação (11) compreendendo uma câmara interna para coletar material grosseiro de alimentação residual.

5. Hidrociclone separador, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a referida bolsa de decantação (11) compreender uma porta de acesso que pode ser fechada (12) e que é acessível externamente a partir do hidrociclone separador (1) para remover o material de alimentação grosseiro residual coletado da referida câmara interna.

6. Hidrociclone separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de a referida abertura de esvaziamento (9) estar disposta no ponto mais baixo da parte de cabeça (2) quando o referido hidrociclone separador (1) é orientado de tal modo que o referido orifício de descarga do ápice (8) ocupe uma posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento (4).

7. Hidrociclone separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de a referida parte de cabeça (2) compreender: - uma porção de extremidade em forma de disco (13) em torno do referido tubo de descarga de transbordamento (4); e sendo que a referida abertura de esvaziamento (9) está disposta na referida porção de extremidade em forma de disco (13).

8. Hidrociclone separador, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a referida abertura de esvaziamento (9) estar disposta em uma extremidade periférica da referida porção de extremidade em forma de disco (13).

9. Hidrociclone separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de a referida parte de cabeça (2) compreender: - uma porção de extremidade em forma de disco (13) em torno do referido tubo de descarga de transbordamento (4), e - uma porção de parede cilíndrica (15); e sendo que a referida abertura de esvaziamento (9) está disposta na referida porção de parede cilíndrica (15).

10. Hidrociclone separador, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a referida abertura de esvaziamento (9) estar disposta adjacente à porção de extremidade em forma de disco (13).

11. Hidrociclone separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 10, quando dependentes da reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o referido conjunto de bocais de injeção de fluido (14) estar disposto na referida porção de extremidade em forma de disco (13).

12. Hidrociclone separador, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a referida porção terminal em forma de disco (13) compreender uma superfície interna (16) voltada para dentro do hidrociclone separador (1), sendo a referida superfície interna (16) inclinada em relação a um plano horizontal quando o referido hidrociclone separador (1) é orientado de modo que o referido orifício de descarga do ápice (8) esteja em uma posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento (4); e sendo que a referida abertura de esvaziamento (9) está disposta na extremidade mais baixa da referida superfície interna (16) ao longo de uma direção vertical em relação ao plano horizontal quando o referido hidrociclone separador (1) é orientado de modo que a referida porta de descarga do ápice (8) esteja na posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento (4).

13. Hidrociclone separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de a referida parte de cabeça (2) compreender: - uma porção de extremidade (13) em torno do referido tubo de descarga de transbordamento (4); e sendo que a referida porção de extremidade (13) compreende uma superfície interna (16) voltada para dentro do hidrociclone separador (1), tendo a referida superfície interna (16) pelo menos duas porções de superfície dispostas em alturas diferentes em relação a um plano horizontal quando o referido hidrociclone separador (1) é orientado de tal modo que a referida porta de descarga do ápice (8) esteja em uma posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento (4); e sendo que a referida abertura de esvaziamento (9) está disposta em uma porção de superfície que está disposta a uma altura mais baixa em relação ao plano horizontal de pelo menos duas porções de superfície quando o referido hidrociclone separador (1) é orientado de tal modo que o referido orifício de descarga do ápice (8) esteja na posição verticalmente elevada em relação ao tubo de descarga de transbordamento (4).

14. Sistema, caracterizado pelo fato de compreender uma pluralidade de hidrociclones separadores (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 13.