ES2219982T3 - Separador neumatico. - Google Patents

Abstract

Un separador neumático para clasificar productos particulares en tres fracciones, contiene rotores con placas de tapa herméticas y dispositivos de descarga de fracción en extremos opuestos. Cada rotor (5,9) tiene una placa de tapa hermética (15, 16) en un extremo y un dispositivo de descarga (13, 14) para la fracción de partículas finas o medias en el otro extremo. Los dos extremos de placa de tapa de los dos rotores se enfrentan el uno al otro, formando un espacio de flujo radial entre medias. Dos rotores con ruedas de alabes están montados dentro de un alojamiento (3,4) y son arrastradas por motores (8, 12) sobre el mismo lado. Cada rotor está provisto con una alimentación de aire tangencial (19, 20) a una altura de rotor y está provisto con una corona de aleta guía fija situada a una distancia radial de la periferia del rotor. Un suministro (17) para el producto particular está presente, junto con medios de descarga 813, 14, 18) para las fracciones de partículas finas, medias y bastas. El producto particular fluye a través de la región de separación en la dirección axial de rotor.

Description

Separador neumático.

La invención se refiere a un separador neumático para la clasificación de material en grano en tres fracciones, conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

Por la patente DE 41 12 018 A1 se conoce un separador para la clasificación de material en grano clasificándolo por lo menos en tres fracciones, que en un cuerpo dispuesto verticalmente lleva varias ruedas clasificadoras, que están imbricadas entre sí concéntricamente y dispuestas separadas entre sí. En este clasificador, las ruedas clasificadoras son atravesadas sucesivamente por el aire separador, que le asigna a cada rueda clasificadora una salida de material propia e independiente. En otra realización, las ruedas clasificadoras están separadas dentro del cuerpo y tienen apoyo con posibilidad de accionamiento independiente entre sí. En un separador de esta clase se efectúa la primera clasificación en la primera etapa de clasificación, en la rueda clasificadora más exterior, separándose las fracciones finas y medias de la fracción gruesa. Las restantes fracciones finas se obtienen allí exclusivamente de la fracción de finos y medios obtenida en la primera etapa de clasificación. La fracción gruesa está por lo tanto sometida solamente a una única fase de clasificación. Si se quisiera obtener un material grueso de alta calidad se necesita una clasificación intensiva del material grueso.

Para obtener una fracción de material grueso exenta de material fino y por lo tanto exenta de polvo se utiliza generalmente un separador que permita una clasificación intensiva y casi total del material cargado o del material grueso.

El separador neumático de la patente alemana DE 40 40 890 C1 sirve para subdividir el material cargado en un mínimo de 3 flujos de material de distinta distribución granulométrica, con un grado de rendimiento de clasificación optimizado. Presenta dos ruedas clasificadoras imbricadas concéntricamente, cuyas coronas de paletas del rotor presentan una altura de construcción axial grande. Mediante esta disposición se consigue que el material cargado permanezca en la zona de clasificación durante un recorrido largo y por lo tanto que se pueda clasificar en gran medida todo el material fino y mediano. Pero también aquí, las restantes fracciones de finos se obtienen exclusivamente a partir de la fracción de finos y medios obtenida en la primera fase de clasificación. No se realiza ninguna posterior clasificación del material grueso.

Por la memoria de la patente europea EP 0 277 744 B1 se conoce un separador centrífugo, que presenta un cuerpo esencialmente cuadrado, dentro del cual están dispuestos varios rotores clasificadores que pueden tener accionamiento independiente y que están conectados respectivamente a una salida independiente de aire separador-material fino. Mediante los rotores clasificadores dispuestos en paralelo o en serie, unos junto a otros o unos encima de los otros, se pretende conseguir un separador de alto rendimiento, en el que se puedan obtener simultáneamente varias fracciones de grano.

En este separador el material cargado se puede pasar sucesivamente por varios rotores clasificadores, de manera que cabe la posibilidad de una clasificación repetida de la fracción gruesa. Pero como los rotores clasificadores están dispuestos con una separación relativamente pequeña entre sí y siempre unos junto a otros, los rotores clasificadores se influyen mutuamente.

Esto presenta unos inconvenientes importantes. Así pues, no cada uno de los rotores del separador dispone de un dispositivo de alimentación de aire separador propio e independiente, lo que dificulta el ajuste exacto del límite de separación de cada uno de los rotores separadores. Debido a la disposición física de los rotores separadores en un mismo plano y a las reducidas dimensiones de construcción, el material grueso que es rechazado por una rueda separadora y lanzada radialmente con fuerza hacia el exterior puede llegar a penetrar de manera indeseable en la rueda separadora contigua, pasando como grano salpicado a la fracción de material fino de este separador, a pesar de que debido al límite de separación ajustado realmente tendría que haber sido desviado en esta rueda separadora. Debido a este diseño, las fracciones de material fino y medio presentan unas proporciones indeseablemente altas de partículas gruesas (grano salpicado).

Estos inconvenientes se pueden evitar utilizando un separador según la patente DE 39 24 826 A1, disponiendo para ello los rotores separadores separados unos sobre otros. Un separador de esta clase sirve para clasificar material en grano en un mínimo de tres fracciones y está compuesto por un cuerpo dispuesto esencialmente en vertical, con salidas para material fino, medio y grueso, presentando cada rotor separador una conducción propia e independiente para el dispositivo de alimentación de aire separador y una conducción propia e independiente para la salida de aire separador.

Para obtener en una separación de varias etapas materiales finos y gruesos que presenten respectivamente un espectro de grano reducido, es decir, que las clasificaciones se realicen con una separación muy nítida, se emplean normalmente varias máquinas separadoras independientes, que están unidas entre sí en una instalación de proceso mediante instalaciones transportadoras, por ejemplo, tuberías, en estado fluidificado o también no fluidificado. Durante el transporte de una a otra máquina separadora puede producirse por este motivo una dispersión total y nueva de material separado en el aire separador. Esto también es necesario para crear en la etapa de separación siguiente unas condiciones óptimas para la separación total del material.

Si son varias las etapas de separación reunidas en un mismo cuerpo de separador desaparece la posibilidad de la dispersión del material de separación en las tuberías. Por lo tanto, hay que realizar otras soluciones para dispersar el material de separación entre dos etapas de separación. La patente DE 39 24 826 A1 prevé conseguir en la zona de transición, desde la primera etapa de separación a la segunda etapa de separación situada debajo, la circulación y la
desagregación de un material a clasificar, dando a la zona de transición una forma de embudo. En otras realizaciones, en esta zona de transición en forma de embudo hay unas aletas para lanzamiento de material, para permitir la desaglomeración y/o desmenuzamiento del material.

Para proteger esta zona de transición de un mayor desgaste en la pared interior del cuerpo están colocadas unas placas de impacto de alta resistencia al desgaste. Además de la desaglomeración deseada se produce lamentablemente y debido al fuerte impacto de las partículas de material contra la pared interior del cuerpo una formación de costra y reaglomeración, especialmente debido al bombardeo de la pared interior del cuerpo con nuevas partículas de material, en combinación con una retirada insuficiente o falta de retirada de las partículas de material de la pared interior del cuerpo. En el caso de que se trate de separar materiales muy delicados, donde no solamente se pretende obtener el material fino como fracción deseada, por ejemplo, productos de tóner, no es deseable que durante la separación se produzca un desmenuzamiento adicional del material separado.

El objetivo de la invención es por lo tanto crear un separador neumático para clasificar material en grano en tres fracciones, que permita una separación muy nítida de cada una de las distintas fracciones en un mismo cuerpo. Otros objetivos son el conseguir la separación nítida, cuidando el material a clasificar, en particular evitando un nuevo desmenuzamiento y logrando que el material a clasificar se disperse de forma óptima entre las dos etapas de separación y se disuelvan los aglomerados eventualmente existentes y se evite el desgaste en la zona de dispersión.

De acuerdo con la invención, el objetivo para los separadores neumáticos conforme a la especie, se resuelve mediante las características de la reivindicación 1.

El punto de partida de la invención es un separador con dos rotores separadores de rueda de paletas con accionamiento motorizado, apoyados por un lado en el interior de un cuerpo, que presentan cada uno una entrada tangencial de aire separador, situadas a la altura de cada rotor separador y que presentan una corona de paletas directrices fija, con una separación radial respecto a la periferia del rotor separador. El separador comprende por lo menos un dispositivo de alimentación de material a clasificar y unos órganos de salida para material fino, medio y grueso. La zona de separación es atravesada por el material a clasificar en la dirección de la extensión axial de los rotores separadores.

Para que en la zona de transición entre las dos etapas de separación pueda tener lugar una dispersión cuidadosa se emplean rotores separadores que en su primer extremo axial presentan, respectivamente, un disco de cubierta cerrado y en su segundo extremo axial, respectivamente, el órgano de salida de material fino o medio. Los rotores separadores están dispuestos dentro del cuerpo común de tal manera que los dos primeros extremos de los rotores separadores queden dispuestos enfrentados frontalmente. Mediante esta disposición se forma una separación de flujo radial entre los dos rotores separadores que debido a la disposición física de los rotores separadores queda situada en la zona entre las dos etapas de separación.

Se obtiene un intersticio de flujo libre entre las dos etapas de separación, limitado por una pared rotativa superior y una pared rotativa inferior. Debido a la rugosidad de los discos de cubierta se obtiene una adherencia a la pared de las capas de aire contiguas. Dado que las paredes limitadoras constituyen los discos de cubierta de los rotores separadores y éstos están girando, se transmite la rotación parcialmente a las capas de aire contiguas. Debido a las fuerzas centrífugas que se forman, las capas de aire próximas al borde son lanzadas radialmente hacia el exterior. Estas capas de aire próximas al borde salen del intersticio y cruzan el flujo de material a clasificar, preferentemente en una dirección de flujo perpendicular al flujo del material a clasificar. Este flujo de aire que cruza el flujo de material a clasificar provoca una turbulencia en el material a clasificar entre las dos etapas de separación y lo dispersa.

Este torbellino se ve favorecido por una corriente de aire dirigida hacia el interior del intersticio de flujo en la zona radial media del intersticio de flujo. El volumen de aire separador desprendido en las proximidades a la pared y sacado del intersticio de flujo tiene que ser repuesto por un volumen de aire de la misma magnitud. Esto se logra mediante la aspiración de aire separador desde la zona de separación en una zona radial media del intersticio de flujo. Al hacerlo se transportan también preferentemente partículas especialmente finas al interior del intersticio de flujo.

Debido a las corrientes de aire dirigidas hacia el exterior a la altura del intersticio de flujo, en la zona radial superior e inferior del intersticio y del flujo de aire dirigido hacia el interior en la zona radial media del intersticio, se produce un flujo turbulento rotativo en la zona de separación, a la altura del intersticio de flujo, que produce una dispersión especialmente intensiva del material a clasificar por medio de la corriente de aire. Debido al flujo turbulento que allí existe aumenta también el tiempo de permanencia del material a clasificar dispersado en la zona de transición entre las dos etapas de separación.

La regulación y adaptación de la dispersión de acuerdo con las necesidades especiales relativas al material a clasificar se puede conseguir intensificando o debilitando los flujos turbulentos necesarios.

Esto se puede conseguir modificando la altura axial del intersticio de flujo. Ahora bien, la altura axial debería ser como mínimo cinco veces el diámetro de partículas mayor que se trata de separar.

La variación de la posible profundidad de penetración de las partículas finas en sentido radial hacia el interior dentro del intersticio de flujo se puede conseguir modificando la profundidad radial máxima del intersticio de flujo.

En la medida en que los materiales a separar que sean especialmente delicados no permitan una dispersión intensiva se puede reducir el flujo turbulento mediante la aportación de aire adicional en el extremo radial interior del intersticio de flujo, ya que debido al volumen de aire adicional aportado sólo se aspira una cantidad de aire pequeña de la zona de separación en la zona de dispersión hacia el interior dentro del intersticio de flujo.

Para facilitar en el separador neumático objeto de la invención un cambio de producto rápido y frecuente se ha diseñado toda la estructura del cuerpo de forma especialmente accesible, lo que permite limpiar el separador de forma sencilla y rápida. Así se reducen al mínimo los tiempos de parada y por lo tanto también los costes.

Los dos rotores separadores están equipados por este motivo en la realización preferida, cada uno con sus cojinetes independientes y/o accionamientos independientes. Si se utiliza un solo accionamiento se transmite el par de giro a los dos rotores separadores a través de una transmisión o un acoplamiento. En el caso más sencillo, para que los dos rotores separadores trabajen a las mismas revoluciones, los rotores separadores están unidos entre sí por sus discos de cubierta frontales mediante un acoplamiento rígido, que sirve al mismo tiempo como medio para limitar la profundidad radial del intersticio de flujo.

El cuerpo está realizado como un cuerpo que se puede separar en el plano del intersticio de flujo. Las dos mitades del cuerpo están diseñadas o bien de forma que se puedan levantar o bien desplazar axialmente, siendo también razonable una combinación en la que una mitad del cuerpo se separa primeramente de la otra mitad del cuerpo mediante un desplazamiento axial y en una segunda fase se pueda abatir la mitad del cuerpo que ha sido separada. Mediante el diseño abatible y/o desplazable quedan fácilmente accesibles los rotores separadores y el interior del cuerpo para trabajos de inspección y limpieza.

En el caso de disposición vertical del separador neumático la carga del material a clasificar se realiza desde arriba a través de un dispositivo de alimentación de material a clasificar. Dado que en los separadores neumáticos objeto de la invención el dispositivo de alimentación de material a clasificar no se puede realizar directamente centrado desde arriba, el dispositivo de alimentación de material a clasificar está dispuesto en un punto de la zona periférica. Para conseguir una distribución uniforme de material a clasificar en toda la periferia de los rotores separadores es preciso que el material a clasificar ya esté distribuido uniformemente por toda la periferia antes de entrar en la zona de separación. Solamente así se pueden evitar concentraciones locales de material a clasificar, que influyan negativamente en la separación.

Para resolver este objetivo está previsto encima del rotor separador un distribuidor de carga coaxial a aquél, en un canal anular, en el que el material a clasificar se distribuye uniformemente por toda la periferia antes de pasar a la zona de separación. Para la distribución se emplean unos elementos rotativos que en la realización preferida van fijados al rotor separador rotativo.

El material a clasificar llega al disco anular superior de los elementos instalados y debido a la rotación de éstos se distribuye uniformemente por toda la periferia. Mediante la rotación y las fuerzas centrífugas producidas de esta manera se transportan las partículas de material a clasificar radialmente hacia el exterior y caen, debido a la fuerza de la gravedad a través de un intersticio entre los elementos instalados rotativos y la pared del cuerpo, sobre un escalón situado debajo de los elementos instalados pero todavía encima del rotor separador. Debajo del disco anular están dispuestos unos elementos de paleta distribuidos uniformemente por toda la periferia, que producen un flujo de rotación que imparte una rotación al material a clasificar y lo dispersa.

Mediante esta disposición se consigue una distribución y dispersión uniforme de las partículas de material a clasificar, sin influir especialmente en las propiedades del material a clasificar. De esta manera, el material a clasificar ni se desmenuza ni pueden producirse aglomeraciones. Pero si se desea aumentar intencionadamente el tiempo de permanencia en el canal anular se puede equipar el disco anular, por su cara de cubierta superior, con elementos de paleta que provoquen un efecto centrífugo adicional sobre las partículas de material a clasificar. De esta manera también se puede conseguir una disolución adicional de aglomerados. El distribuidor de material de carga se puede emplear de la misma manera también en separadores neumáticos que tengan un solo rotor separador.

Si la alimentación del material a clasificar se efectúa junto con el aire de transporte se puede disponer la tubuladura de carga también con una disposición angular en el espacio, preferentemente una disposición que tenga una componente de dirección tangencial respecto al sentido de giro del rotor separador. Tienen especial importancia las disposiciones tangenciales que transcurran perpendicularmente respecto al eje del rotor separador, ya que de esta manera se produce un componente de velocidad del material a clasificar en sentido opuesto al de giro del distribuidor de carga de material dando lugar a una dispersión más intensiva, o con un sentido de giro igual al del distribuidor del material de carga, una dispersión más cuidadosa.

La invención se describe a continuación sirviéndose de los dibujos.

La Fig. 1 muestra un separador conforme a la invención, con un detalle ampliado del intersticio de flujo.

La Fig. 2 muestra una secuencia de la apertura del cuerpo divisible mediante abatimiento.

La Fig. 3 muestra una secuencia de apertura del cuerpo divisible mediante desplazamiento y abatimiento.

La Fig. 4 muestra un separador conforme a la invención, donde el segundo rotor separador es accionado a través de un acoplamiento desde el primer rotor separador.

La Fig. 5 muestra un separador conforme a la invención en disposición horizontal.

La Fig. 6 muestra el distribuidor de carga de material objeto de la invención con los elementos instalados para la distribución y dispersión del material a clasificar.

El separador neumático 1 representado en la figura 1a está compuesto de un cuerpo divisible, que puede abatirse por medio de la bisagra (2), con una mitad superior del cuerpo (3) y una mitad inferior del cuerpo (4), donde se alojan dos rotores separadores (5) y (9). El primer rotor separador (5) está alojado en la mitad superior del cuerpo (3) en el cojinete(6), con un árbol de accionamiento (7). El accionamiento del rotor separador (5) se efectúa mediante un motor de accionamiento (8), que está unido al rotor separador (5) a través del árbol de accionamiento (7).

En la mitad inferior del cuerpo (4) situada simétricamente opuesta, va alojado de la misma manera el segundo rotor separador (9) que gira en los cojinetes (11) con su propio árbol de accionamiento (10). El accionamiento del rotor separador (9) tiene lugar mediante un motor de accionamiento (12), que está unido al rotor separador (9) a través del árbol de accionamiento (10).

Cada rotor separador (5) y (9)representa un rotor separador apoyado en voladizo, cuyos árboles de accionamiento (7) y (10), sus cámaras de salida de material fino (13) y (14) y los cojinetes del rotor separador (6) y (11) están dispuestos en un mismo lado. En el lado respectivamente opuesto, los rotores separadores (5) y (9) llevan un disco de cubierta cerrado (15) y (16).

Encima del primer rotor separador superior (5) está dispuesta una tubuladura (17) a través de la cual se carga el material a clasificar en un punto de la zona de la periferia. Debajo del rotor separador inferior (9) está dispuesta una tubuladura de salida (18) para el material grueso. La alimentación del aire separador se efectúa en la periferia radial de los rotores separadores (5) y (9), a través de las dos acometidas de aire separador tangenciales (19) y (20).

Los rotores separadores (5) y (9) están dispuestos en el separador neumático (1) enfrentados simétricamente entre sí, de tal manera que los dos discos de cubierta (15) y (16) estén situados separados entre sí y en planos paralelos entre sí. Mediante la disposición de los discos de cubierta (15) y (16) se forma un intersticio que está representado en la figura 1b como detalle ampliado.

La figura 1b muestra partículas de material a clasificar que caen por la periferia exterior de los dos rotores separadores (5) y (9) hacia abajo. Debido a la rotación de los dos rotores separadores (5) y (9) y sus discos de cubierta rotativos (15) y (16) se lanza hacia el exterior el aire situado en el intersticio de flujo en las proximidades a las paredes de los discos de cubierta rotativos (15) y (16), donde arrastra consigo partículas de material a clasificar, introduciéndolas en la zona media del intersticio de flujo dentro del intersticio y donde se dispersan.

La figura 2 muestra una secuencia de apertura del cuerpo divisible mediante abatimiento. La figura 3 muestra una secuencia de apertura mediante desplazamiento y abatimiento. En estado totalmente abatido se pueden retirar los rotores separadores hacia arriba simplemente soltándolos de los árboles de accionamiento, para retirarlos fuera del cuerpo. Dado que el conjunto de la estructura del cuerpo prácticamente no presenta ningún destalonado se asegura de esta manera una limpieza rápida y sencilla.

En la figura 4, el rotor separador (5) superior no lleva motor de accionamiento propio. El rotor separador (5) está unido al rotor separador motorizado (9) por medio de un acoplamiento (21) situado en los discos de cubierta (15) y (16).

En la figura 5 se muestra la disposición de la tubuladura (17) para la carga del material a clasificar así como de la tubuladura de salida (18) para la salida del material grueso, tal como es conveniente para el funcionamiento del separador neumático (1) en dirección axial horizontal.

La figura 6 muestra el distribuidor de carga de material (22) con los elementos instalados para la distribución y dispersión del material a clasificar. En el interior del canal anular (23) hay un disco anular (24) unido coaxial y rotativo con el rotor separador (5). Al distribuidor de carga de material le corresponde el talón (25) en la pared del cuerpo. Los elementos de paleta (26) distribuidos uniformemente por toda la periferia del disco anular (24) están situados debajo del disco anular (24). Opcionalmente puede haber otros elementos de pared adicionales (27) dispuestos encima del disco anular rotativo (24).

Claims (15)

1. Separador neumático para la clasificación de material en grano en tres fracciones, con dos rotores separadores (5, 9) de ruedas de paletas apoyados en voladizo y accionados por motor, con respectivamente una entrada tangencial de aire separador (19, 20) dispuesta a la altura de cada rotor separador y que presenta una corona de paletas directoras fijas, dispuesta a una distancia radial respecto a la periferia del rotor separador, con un dispositivo de alimentación de material a clasificar y con órganos de salida para material fino, medio y grueso y una zona de separación que es atravesada por el material a clasificar en la dirección de la extensión axial de los rotores separadores, caracterizado porque cada rotor separador lleva en su primer extremo axial un disco de cubierta cerrado (15, 16) y en su segundo extremo axial el órgano de salida de material fino o medio (12, 14), estando dispuestos los dos primeros extremos de los rotores separadores enfrentados por sus caras frontales formando un intersticio de flujo radial.

2. Separador neumático según la reivindicación 1, caracterizado porque la extensión axial del intersticio de flujo se puede ajustar.

3. Separador neumático según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la extensión axial del intersticio de flujo es como mínimo cinco veces el diámetro de la partícula mayor que se trata de separar.

4. Separador neumático según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la profundidad radial del intersticio está limitada.

5. Separador neumático según la reivindicación 4, caracterizado porque la profundidad radial del intersticio está limitada por un tacón de por lo menos uno de los discos de cubierta.

6. Separador neumático según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el intersticio de flujo es atravesado radialmente desde el interior hacia el exterior por un fluido aportado adicionalmente.

7. Separador neumático según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque por lo menos uno de los discos de cubierta presenta una estructura superficial.

8. Separador neumático según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los órganos de salida de material fino y material medio se reúnen en un órgano de salida común.

9. Separador neumático según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el cuerpo está realizado divisible en el plano del intersticio de flujo.

10. Separador neumático según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el segundo rotor separador es accionado por el primer rotor separador mediante una transmisión del par de giro.

11. Separador neumático según la reivindicación 10, caracterizado porque el par de giro se transmite por medio de un acoplamiento en las caras frontales de los rotores separadores.

12. Separador neumático según la reivindicación 10, caracterizado porque el par de giro se transmite por medio de una transmisión.

13. Separador neumático según las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los dos rotores separadores tienen accionamiento en sentido opuesto.

14. Separador neumático según las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque en un canal anular situado encima del primer rotor separador está dispuesto un distribuidor de carga de material que transcurre coaxial con aquél.

15. Separador neumático según la reivindicación 14, caracterizado porque el distribuidor de carga de material está formado por un disco anular rotativo con unos elementos de paleta situados debajo y distribuidos uniformemente en toda su periferia y un tacón fijo del cuerpo situado debajo de los elementos de paleta.