ES2233694T3 - Centrifuga para el drenaje mecanico y el secado termico de lodos. - Google Patents
Centrifuga para el drenaje mecanico y el secado termico de lodos.Info
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Abstract
Centrífuga de cesta para separar mezclas sólido- líquido, con un orificio para líquidos (12) situado en un extremo de la cubierta de la cesta (10), ajustado de manera rotativa, y con aberturas de salida (11) para materia espesada situadas en el otro extremo de la cubierta de la cesta, y con una carcasa (13) de la centrífuga que aloja la materia espesada centrifugada e incluye un gas de secado circulante, habiendo dentro de la carcasa, en el recorrido de la materia espesada centrifugada, un cono deflector (14) que rodea las aberturas de salida (11) para materia espesada a cierta distancia, el cual desvía la materia espesada, caracterizado porque dicho cono deflector (14) gira durante el funcionamiento de la centrífuga de camisa maciza.
Description
Centrífuga para el drenaje mecánico y el secado
térmico de lodos.
La invención se refiere a una centrífuga de cesto
para la separación total de sólidos, para separar mezclas
sólido-líquido, con un orificio para líquidos
situado en un extremo de la cubierta de la cesta, ajustado de manera
rotativa, y con aberturas de salida para materia espesada situadas
en el otro extremo de la cubierta de la cesta, y con una carcasa de
la centrífuga que aloja la materia espesada centrifugada e incluye
un gas de secado circulante, habiendo dentro de la carcasa, en el
recorrido de la materia espesada centrifugada, un cono deflector
que rodea las aberturas de salida para materia espesada a cierta
distancia, el cual desvía la materia espesada.
A partir de la patente
WO-A-93/00562 y de la patente
EP-A-0 979 984 se conoce la
combinación de drenaje centrífugo y secado térmico de lodos de
aclarados en una unidad estructural compacta con una configuración
de centrífuga de engranaje helicoidal de camisa sólida. La
centrífuga de engranaje helicoidal se usa como unidad de dispersión
para una secadora de convección conectada directamente a la salida
y accionada mediante gas caliente o gas de secado, de tal manera que
la carcasa de la salida de sólidos y también la totalidad de la
carcasa estándar de la centrífuga están expuestas al gas de secado
circulante y se usan como secadora de flujo. Así, el gas de secado
arremolina de forma dispersa la materia espesada drenada que se ha
hecho girar de manera centrífuga desde las aberturas de salida para
materia espesada de la cesta de centrifugado, y dicha materia
espesada se separa del gas de secado fuera de la centrífuga, en un
ciclón.
En las centrífugas conocidas del tipo descrito
anteriormente, un cono deflector, situado dentro de la carcasa en el
recorrido de la materia espesada centrifugada, rodea a cierta
distancia las aberturas de salida para materia espesada de la
cubierta de la cesta. Dicho cono deflector presenta un diseño de
anillo cónico, cuya superficie cónica interior inclinada está
pensada para desviar bruscamente la materia espesada afectada en
dirección axial, de tal manera que la materia espesada centrifugada
no hará impacto directo contra la pared interior de la carcasa de la
centrífuga. Sin embargo, resulta que, especialmente en el caso de
lodos con tendencia a atascarse, las minúsculas partículas de
materia espesada que se hacen girar radialmente a alta velocidad
permanecen atascadas en la superficie cónica del cono deflector fijo
y pueden formar aglomerados, de forma que el proceso de secado y la
operación de centrifugado quedan afectadas de manera adversa. Por
lo tanto, previamente se ha propuesto proporcionar cuchillas de
limpieza rotativas o placas de raspado en el exterior, en la
cubierta de la cesta de la centrífuga, en la región de las aberturas
de salida para materia espesada. Las tiras de dichas cuchillas de
limpieza están muy próximas a la superficie cónica del anillo
deflector fijo y están pensadas para rascar la materia espesada
desecada de la superficie cónica. Además del hecho de que un diseño
de este tipo presenta una estructura complicada y comporta unas
necesidades de energía adicionales, los montones de materia
espesada rascada impiden un secado eficaz e interrumpen el
funcionamiento fiable de la centrífuga.
La invención se basa en el problema de crear una
centrífuga de cesta para separación total de sólidos para el
drenaje mecánico y el subsiguiente secado térmico de lodos, en el
cual se reduce o elimina la posibilidad de amontonar o desecar
materia espesada separada en trozos finos que se hace girar desde
las aberturas de salida para materia espesada.
Según la presente invención, este problema se
resuelve gracias a una centrífuga de cesta para la separación total
de sólidos con las características de la reivindicación 1. Los
ejemplos de realización de la invención preferidos se indican en
las reivindicaciones dependientes.
En la centrífuga de la invención, el cono
deflector, que está situado en el interior de la carcasa de la
centrífuga en el recorrido de la materia espesada separada y
centrifugada y que rodea a cierta distancia las aberturas de salida
para materia espesada de la cubierta de la cesta, no se encuentra
fijado e inmóvil en un lugar, sino que gira durante el
funcionamiento de la centrífuga. De esta manera, el cono deflector
se puede asentar separadamente sobre un cojinete de giro y puede
girar a la misma velocidad de rotación y en la misma dirección de
rotación que la cubierta de la cesta, pero también a una velocidad
de rotación distinta o incluso en dirección opuesta, con lo cual la
dirección de rotación y la velocidad de rotación del cono deflector
están adaptadas a las necesidades existentes. En aras de la
simplicidad, el cono deflector se acopla a la cubierta de la cesta
y gira con ella a su misma velocidad. En contraposición al cono
deflector fijo, el cono deflector giratorio no hace que la materia
espesada que se hace girar desde las aberturas de salida para
materia espesada de la cubierta de la cesta decelere en función del
impacto producido sobre la superficie cónica, sino que la materia
espesada alcanza la superficie cónica girando a una velocidad
angular proporcionalmente alta, con lo cual se acelera hacia fuera
en una dirección inclinada o en una pendiente axial. De esta manera,
aumenta de manera significativa la componente de velocidad
longitudinal de la materia espesada que resulta de la
descomposición de la velocidad radial de la materia espesada
centrifugada en la componente longitudinal cónica, y que en última
instancia provoca la migración rápida de la materia espesada en la
dirección del diámetro grande de la superficie cónica de giro; es
decir, el cono deflector giratorio, debido a su efecto de
autolimpieza, impide la desecación de la materia espesada y
distribuye uniformemente la materia espesada centrifugada y
desviada, dispersándola hacia el espacio de secado de la centrífuga
mediante el fluir del gas de secado.
Según una característica adicional de la
invención, la superficie cónica del cono deflector que gira
coaxialmente tiene diversos perfiles o aletas distribuidos a lo
largo de su perímetro, los cuales se extienden desde el diámetro
cónico pequeño hasta el diámetro cónico grande. Dichas aletas guían
la materia espesada a gran velocidad por la superficie cónica del
cono deflector hacia su diámetro grande o hacia su extremo
exterior, de tal manera que la materia espesada no permanece
apoyada sobre la superficie cónica. Si las aletas se tuercen hacia
atrás cuando se encuentran en la dirección de rotación del cono
deflector, se reduce la posibilidad de formación de remolinos por
parte de la aleta de rotación, así como la posibilidad de pérdida
de energía adicional.
La invención y sus características y ventajas
adicionales se explican con más detalle a continuación, con
referencia a los ejemplos de diseño ilustrados esquemáticamente en
los dibujos. En ellos:
la figura 1 es una centrífuga para separación
total de sólidos y engranaje helicoidal de la invención, mostrada
en vista frontal parcial, en sección transversal longitudinal, con
el cono deflector que gira coaxialmente,
la figura 2a es una vista ampliada del cono
deflector, y la figura 2b es una vista en planta del cono deflector
que gira coaxialmente, visto desde la derecha mirando a la
superficie cónica con forma de anillo e inclinada hacia el
interior, y
la figura 3 son cortes de dicha sección
transversal longitudinal a través de un formato de diseño distinto
del extremo expulsor de materia espesada de la cubierta de la
cesta, con el cono deflector que gira coaxialmente y una pared de
separación de la carcasa que coopera con su periferia.
La centrífuga de la figura 1 tiene una cubierta
de cesta 10 cilíndrica y cónica, ajustada de manera rotativa, dentro
de la cual un engranaje helicoidal transportador coaxial (no
ilustrado) está ajustado de manera rotativa, y la cual gira en la
cesta a una velocidad de rotación distinta. La mezcla
sólido-líquido, por ejemplo un lodo de aclarado
para ensanchar o para drenar, se introduce axialmente en la cesta
10 a través del elemento de engranaje helicoidal. Durante el
funcionamiento de la centrífuga, debido al efecto de la fuerza
centrífuga, se forma un anillo líquido dentro de la cesta 10 y las
sustancias pesadas que se sedimentan en la pared de la cesta son
transportadas hacia la izquierda mediante el engranaje helicoidal
transportador, elevadas desde la sección de cubierta de la cesta
cónica mediante el líquido de suspensión y desplazadas por el
engranaje helicoidal transportador hacia la salida de sólidos o
hacia las aberturas de salida 11 para materia espesada distribuidas
a lo largo del perímetro de la cesta. El líquido separado de los
sólidos fluye desde el otro extremo de la cesta y se separa a
través de una cámara 12 de recogida de líquido situada en la
carcasa 13 de la centrífuga.
La materia espesada se hace girar a gran
velocidad desde las aberturas de salida 11 para materia espesada
durante el funcionamiento de la centrífuga, y se drena hasta
obtener una tasa de secado (TS) de aproximadamente un 35%, por
ejemplo. Dicha materia espesada llega separada en trozos finos a la
superficie cónica inclinada con forma de plato de un cono deflector
14, el cual rodea a distancia las aberturas de salida 11 para
materia espesada de manera concéntrica y gira conjuntamente con la
cubierta de la cesta 10. La superficie cónica interior del cono
deflector 14 que gira a una alta velocidad angular, libre de sólidos
desecados, desvía la materia espesada que se hace girar desde las
aberturas de salida 11, la acelera en dirección al extremo del cono
deflector de diámetro grande y la distribuye de manera uniforme
hacia la corriente de gas caliente 15, el cual penetra
tangencialmente en la carcasa de la centrífuga, recogiendo así la
materia espesada separada, arremolinándola en espiral en la espacio
anular o en la cámara de secado entre la cubierta de la cesta 10 y
la carcasa 13 de la centrífuga y secándola. La corriente de gas de
secado 16, junto con la materia espesada secada por convección
suspendida en ella, abandona la centrífuga por su otro extremo. La
separación de los sólidos secados en la corriente del gas de secado
que presentan, por ejemplo, una tasa de secado de aproximadamente un
70%, ocurre fuera de la centrífuga, por ejemplo en un separador
ciclónico.
El ángulo de la superficie cónica interior con
forma de anillo del cono deflector 14 montado en la cubierta de la
cesta 10 puede adoptar, respecto al eje de rotación, esencialmente
cualquier valor comprendido entre los 10º y los 80º. Ha demostrado
ser útil cuando dicho ángulo se ha coordinado con la velocidad
angular del cono deflector y está en un rango comprendido entre los
30º y los 50º. También sería posible abrir la superficie cónica
interior con forma de anillo del cono deflector no hacia la derecha
sino hacia el lado contrario.
La superficie cónica interior del cono deflector
giratorio 14 puede presentar diversos perfiles o aletas 17, por
ejemplo ocho, distribuidos a lo largo del perímetro para guiar y
para trasladar la materia espesada que llega. Dichas aletas se
extienden desde el diámetro cónico pequeño hasta el diámetro cónico
grande y, como resulta evidente en la vista en planta de la figura
2b, se pueden torcer hacia atrás cuando se encuentran en la
dirección de rotación 18 del cono deflector 14, para así reducir
las pérdidas de energía.
Según el ejemplo de diseño de la figura 3, dentro
de la carcasa 13 de la centrífuga, cerca del diámetro grande del
cono deflector giratorio 14, puede haber una pared de separación 19
que rodea a cierta distancia el cono deflector. Dicha pared divide
la carcasa 13 de la centrífuga en una cámara 20 de admisión de gas
caliente y el área de secado 21 contigua, de manera que se forma una
boquilla 22 en forma de anillo entre el diámetro grande del cono
deflector giratorio 14 y la pared 19 que divide la carcasa, para la
salida de gas caliente desde la cámara 20 de admisión de gas
caliente hasta el área de secado 21. Dado que la parte de anillo
interior de la boquilla 22 en forma de anillo gira a una alta
velocidad angular, se induce un gradiente de presión para así
succionar el gas caliente desde la cámara 20 de admisión de gas
caliente y distribuirlo de manera uniforme a lo largo del perímetro
de la boquilla 22 en forma de anillo, en la cual se lavan las
partículas de materia espesada puestas en aceleración y separadas
que llegan al diámetro cónico grande del cono deflector 14, y las
partículas se secan de manera eficaz en suspensión, como en un lecho
fluidizado.
Claims (6)
1. Centrífuga de cesta para separar mezclas
sólido-líquido, con un orificio para líquidos (12)
situado en un extremo de la cubierta de la cesta (10), ajustado de
manera rotativa, y con aberturas de salida (11) para materia
espesada situadas en el otro extremo de la cubierta de la cesta, y
con una carcasa (13) de la centrífuga que aloja la materia espesada
centrifugada e incluye un gas de secado circulante, habiendo dentro
de la carcasa, en el recorrido de la materia espesada centrifugada,
un cono deflector (14) que rodea las aberturas de salida (11) para
materia espesada a cierta distancia, el cual desvía la materia
espesada, caracterizado porque dicho cono deflector (14)
gira durante el funcionamiento de la centrífuga de camisa
maciza.
maciza.
2. Centrífuga según la reivindicación 1,
caracterizada porque el cono deflector (14) está acoplado a
la cubierta de la cesta (10) y gira con ella a la misma velocidad
de rotación.
3. Centrífuga según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque el ángulo de la superficie cónica
interior del cono deflector (14) está dentro de un rango
comprendido entre los 10º y los 80º respecto al eje de rotación.
4. Centrífuga según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la superficie
cónica interior del cono deflector (14) presenta diversos perfiles
o aletas (17) distribuidos a lo largo del perímetro, los cuales se
extienden desde el diámetro cónico pequeño hasta el diámetro cónico
grande.
5. Centrífuga según la reivindicación 4,
caracterizada porque las aletas (17) acopladas a la
superficie cónica del cono deflector (14) se tuercen hacia atrás
cuando se encuentran en la dirección de rotación del cono
deflector.
6. Centrífuga según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque dentro de la
carcasa (13) de la centrífuga, en la zona del diámetro grande del
cono deflector giratorio (14), hay una pared de separación (19) que
rodea a cierta distancia dicho cono y que divide la carcasa (13) de
la centrífuga en una cámara (20) de admisión de gas caliente y el
área de secado (21) contigua, formándose una boquilla (22) en forma
de anillo entre el diámetro grande del cono deflector giratorio (14)
y la pared (19) que divide la carcasa, para la salida de gas
caliente desde la cámara (20) de admisión de gas caliente hasta el
área de secado (21).
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