ES2244385T3 - Dispositivo y procedimiento para el transporte neumatico de materiales en forma de polvo, asi como utilizacion del dispositivo. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para el transporte neumático de materiales en forma de polvo en un sistema de tuberías, en el que un volumen es aspirado con depresión y entregado con sobrepresión para su transporte posterior, y en el que está prevista al menos una cámara de dosificación (14, 14ª, 14b) que se puede llenar y vaciar alternativamente mediante un órgano de control (42, 42p, 42q) para la dosificación del material en forma de polvo y a la que está asociado un filtro (16), estando conectadas a la cámara de dosificación por una parte una conducción de presión de gas (20, 20ª, 20b) y una conducción de aspiración (24, 24ª, 24b) así como por otra parte una conducción de alimentación (28, 28ª, 28b) y una conducción de extracción (32, 32ª, 32b), y la conducción de presión de gas y la conducción de aspiración están conectadas con interconexión del filtro, caracterizado porque el dispositivo (10, 10m) es de estructura modular dentro del sistema de tuberías, y está formado en cada caso por unidades con variascámaras de dosificación (14, 14ª, 14b), cada una de las cuales presenta un diámetro (d) de 0, 5 a 100 mm, y porque las conducciones de alimentación (28, 28ª, 28b) están reunidas para formar un tubo de alimentación común (29) y las conducciones de extracción (32, 32ª, 32b) lo están para formar un tubo de extracción común (33).

Description

Dispositivo y procedimiento para el transporte neumático de materiales en forma de polvo, así como utilización del dispositivo.

La invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para el transporte neumático de materiales en forma de polvo en un sistema de tuberías, en el que el material es aspirado con depresión y un volumen dado es entregado con sobrepresión para su transporte posterior, según el preámbulo de la reivindicación 1. La invención abarca además a la utilización de este dispositivo y a un procedimiento que se puede poner en práctica con él. Un procedimiento y un dispositivo de este tipo se han dado a conocer mediante el documento WO 98 17 558 de la Solicitante.

El documento DE-A1-24 37 799 ofrece otro dispositivo; el mismo muestra una instalación de transporte neumático - montada sobre un bastidor de camión - en la que una bomba de vacío y un compresor son unidos alternativamente, respectivamente, con uno de dos recipientes para la aspiración de salida del material a granel a transportar - a absorber por una trompa de aspiración - mediante una conexión de aspiración situada arriba en el recipiente y respectivamente para el transporte por presión del material a granel que se encuentra en uno de los recipientes a través de una conducción de transporte a presión conectada a las salidas inferiores del recipiente; la conmutación del transporte por aspiración al transporte por presión y al revés se efectúa automáticamente en función del grado de llenado de al menos uno de los dos recipientes mediante una inversión. Para transportar material a granel en forma de polvo o granulado durante el transporte por aspiración, la bomba de vacío es unida alternativamente mediante la conexión de aspiración de salida situada arriba, el recipiente y una conexión de aspiración de entrada o bien la otra conexión de aspiración de salida situada arriba, el recipiente y otra conexión de aspiración de entrada, con la trompa de aspiración, así como unida simultáneamente, para el transporte por presión del compresor, alternativamente mediante la conexión de aspiración de salida situada arriba, el recipiente y la salida, o la conexión de aspiración de salida situada arriba, el recipiente y la salida, con la conducción de transporte por presión. En el fondo del recipiente está previsto por una parte un fondo de tamiz configurado como tolva de salida, así como por otra parte, debajo de ella, una conexión para aire comprimido.

En el documento WO 98 17 558 de la Solicitante se explica un dispositivo para el transporte neumático de materiales en forma de polvo de un peso específico de 0,1 a 15,0 g/cm^{3} así como con un rango de tamaño de grano entre 0,1 y 300 \mum como material a transportar con utilización de un filtro en el sistema de tuberías, en el que la relación de la longitud de un recipiente que contiene la cámara de bombeo para la recepción transitoria del material a transportar a su diámetro interior es mayor de 0,5. Además, la anchura libre de un filtro previsto entre una bomba de vacío para la aspiración de entrada del material a transportar y el recipiente - configurado como membrana filtrante de tipo placa dispuesta recambiable en un grupo de filtrado - corresponde como máximo a la sección transversal del mismo determinada por el diámetro respectivo.

Según el documento US-A-3 882 899 es conocida una válvula de apriete con pistón axial para el trasvase por bombeo de medios líquidos desde un recipiente a otro.

Finalmente, el documento CH-A-676 112 ofrece un dispositivo para el transporte neumático de materiales en forma de polvo en un tubo horizontal con un filtro dispuesto entre dos válvulas. Aguas arriba de éste está conectada una válvula de tres vías, que está conectada a una de las válvulas y dispuesta aguas abajo de una fuente de alimentación de vacío. Junto a cada válvula, tubos radiales conducen a válvulas auxiliares, que mediante una conducción están unidas entre sí y conectadas a una fuente de alimentación de presión con un distribuidor. Este último está conectado a su vez a las dos válvulas de la conducción horizontal.

El documento EP-A-0 574 596 describe por lo demás una instalación para la descarga neumática de cemento desde barcos a silos por medio de un llamado recipiente de esclusa formado por varios segmentos del recipiente; en el segmento del recipiente más superior se asienta un filtro de aire de escape, y el segmento del recipiente más inferior adelgaza en forma de tolva.

Teniendo conocimiento de estas realidades, el inventor se ha planteado el objetivo de aumentar la precisión de una dosificación continua en un transporte económico de materiales en forma de polvo.

Según la invención, el dispositivo es de estructura modular dentro del sistema de tuberías, y está formado en cada caso por unidades con varias cámaras de dosificación, cada una de las cuales está configurada con un diámetro de 0,5 a 100 mm - preferentemente de 1 a 80 mm -; las conducciones de alimentación y las conducciones de extracción están reunidas para formar un tubo de alimentación común y un tubo de extracción común respectivamente. Además, ha resultado favorable una longitud de las cámaras de dosificación de 5 a 30 veces, ventajosamente de 10 a 30 veces, su diámetro.

A las conducciones del sistema de tuberías debe estar asociada además por lo menos una unidad de control; las conducciones deben presentar, al menos en la zona de la unidad de control, una sección transversal variable, y en particular estar configuradas deformables elásticamente.

La unidad de control o bien el órgano de control puede estar provisto por ejemplo de dos zonas de tope lineales que se extienden a cierta distancia mutua, a las que alternativamente son asociadas conducciones aplicables y deformables en su sección transversal. Son favorables para ello zonas de tope como lados de un marco de control. Es ventajoso también fabricar la conducción, al menos en la zona de la unidad de control, de material elástico.

Queda dentro del alcance de la invención que en el marco de control esté apoyado móvil al menos un elemento generador de presión - por ejemplo un pistón de control - y que cerca de las zonas de tope o lados del marco esté provisto de regletas de apriete u órganos de presión similares, que para deformar las secciones transversales de las conducciones son conducidas contra éstas.

En otra configuración, la unidad de control ofrece una zona de tope para elementos generadores de presión - principalmente pistones de control - a cada uno de los cuales está asociada una pareja de conducciones.

En el alcance de la invención se halla también un disco de leva o árbol de levas, cuya leva maniobra durante su giro válvulas dosificadoras que penetran en la vía de movimiento.

Según la invención se consigue una dosificación continua de precisión sustancialmente más alta, porque la misma se realiza por medio de varias dosificaciones parciales pequeñas y ajustadas con precisión. El dispositivo que se encuentra dentro del alcance de la invención permite no sólo una dosificación de una cantidad determinada, sino que proporciona también la posibilidad de alimentar una cantidad determinada de un producto en forma de polvo en una unidad de tiempo constante a un receptor. Para poder realizar una dosificación pulsatoria de este tipo - o bien consistente en varias porciones - es de particular importancia un control que trabaje con precisión.

El procedimiento según la invención se caracteriza porque el control se realiza mediante cierre de la conducción de aspiración y de la conducción de presión de gas, en particular mediante estrangulación de mangueras de alimentación hechas de material elástico para vacío y sobrepresión.

Ha resultado favorable una depresión entre 10 y 600 mbar - preferentemente entre 20 y 500 mbar - y respectivamente una sobrepresión de 1 a 6 bar, preferentemente de 2 a 5 bar.

Según la invención, con el impulso de control para un pistón de la unidad de control se cierran todas las conducciones de alimentación y salida deformables a controlar en tiempos de impulsos de control muy cortos; son ventajosos impulsos de control para la aspiración y expulsión del producto en forma de polvo de una frecuencia de 0,1 a 5 segundos, preferentemente de 0,2 a 4 segundos.

Además, para la protección de la zona de dosificación, el material en forma de polvo puede ser transportado también bajo gas protector.

Se obtiene en conjunto un objeto de la invención, que logra alcanzar de manera seductora el objetivo previsto por el inventor, en particular para el transporte de materiales en forma de polvo, incluso sustancias metálicas de este tipo.

Otras ventajas, características y detalles de la invención se deducen de la descripción que sigue de ejemplos de realización preferentes, así como con ayuda de los dibujos; en éstos muestran, en cada caso en representación esquemática:

Fig. 1: un dispositivo en vista en alzado lateral con dos cámaras de dosificación para la dosificación de materiales en forma de polvo;

Fig. 2, 4: una unidad de control del dispositivo según Fig. 1 y Fig. 3 respectivamente;

Fig. 3: un dispositivo dosificador modular en vista en alzado lateral, con tres cámaras de dosificación;

Fig. 5: la vista en planta de otra unidad de control.

Un dispositivo 10 para la dosificación volumétrica de materiales en forma de polvo - por ejemplo, de productos metálicos, no metálicos y químicos en un rango de tamaño de grano entre 0,1 y 300 \mum - presenta según Fig. 1, encima de un dispositivo de control horizontal 12, dos cámaras de dosificación 14, 14_{a}, cada una de las cuales está conectada - con interconexión de una membrana separadora de filtro 16 - a través de un tubo superior 18 en forma de T, por medio de una conducción de presión de gas 20, 20_{a}, a una conducción de alimentación de gas a presión 22. El tubo superior 18 - y por tanto las cámaras de dosificación 14 y 14_{a} respectivamente - está unido por otra parte, a través de una conducción de aspiración 24, 24_{a}, con una bomba de vacío 26. Cada membrana de filtro 16 forma un filtro permeable al gas, para impedir una penetración por retorno indeseada del material en forma de polvo en las conducciones 20, 24 y 20_{a}, 24_{a} respectivamente. En los dibujos no se ha representado un dispositivo vibrador asociado al dispositivo, para la generación de una corriente de polvo continua.

Desde el pie de las cámaras de dosificación 14 y 14_{a} respectivamente de forma tubular y dispuestas verticalmente parten dos tuberías en cada caso, a saber una conducción de alimentación 28, 28_{a} para el material en forma de polvo procedente de un recipiente de polvo 30, así como una conducción de extracción 32 y 32_{a} respectivamente prevista para el mismo. Tanto las dos conducciones de alimentación 28, 28_{a} como las dos conducciones de extracción 32, 32_{a} están reunidas, a pequeña distancia de sus cámaras de dosificación 14, 14_{a}, para formar un tubo de alimentación común 29 y un tubo de extracción común 33 respectivamente. Lo mismo es válido para las conducciones de presión de gas 20, 20_{a} y las conducciones de aspiración 24, 24_{a}; éstas desembocan unas dentro de otras cerca de la conducción de gas a presión 22 y de la bomba de vacío 26 respectivamente.

Con Q se designa el material en forma de polvo en la cámara de dosificación derecha 14 en Fig. 1, que se representa en estado cerrado; simultáneamente la otra cámara de dosificación 14_{a} está cerrada. Debajo de la reunión de las dos conducciones de extracción 32, 32_{a}, en el tubo de extracción 33 se señala en Q_{1} una porción dosificada del material en forma de polvo.

El material en forma de polvo es aspirado con la bomba de vacío 26 en la dirección de la flecha x, a través de la conducción de aspiración 24_{a}, desde el recipiente de polvo 30 a la cámara de dosificación 14_{a} abierta, y al mismo tiempo la cantidad dosificada del material en forma de polvo Q es impulsada desde la otra cámara de dosificación 14, mediante la sobrepresión en la conducción de gas a presión 22, al tubo de salida 33 (dirección de extracción y).

El control del dispositivo 10 se efectúa en la zona del citado dispositivo de control 12, que contiene un marco de control 36, dentro del cual a un lado 38 del marco se han dibujado esquemáticamente las conducciones 20, 32, 24_{a}, 28_{a} con sección transversal abierta, y al otro lado las conducciones 20_{a}, 32_{a}, 24, 28 con sección transversal cerrada; estas últimas son comprimidas o aplastadas por una regleta de apriete 40 hecha de acero de un órgano de control 42, con deformación transitoria de su sección transversal, contra el lado asociado 38 del marco. Esta regleta de apriete 40 se puede apreciar también en Fig. 1. El movimiento sincrónico de las regletas de apriete 40 se efectúa por medio de un pistón de control 44, controlado mediante un medio gaseoso tal como aire comprimido, nitrógeno o similar, del órgano de control 42 en la dirección del A del pistón del mismo.

El dispositivo dosificador modular 10_{m} de las Fig. 3, 4 presenta tres cámaras de dosificación 14, 14_{a}, 14_{b}, que están conectadas respectivamente de la manera descrita a conducciones de presión de gas 20, 20_{a}, 20_{b}, conducciones de aspiración 24, 24_{a}, 24_{b}, conducciones de alimentación 28, 28_{a}, 28_{b}, así como a conducciones de extracción 32, 32_{a}, 32_{b}.

Para el control de este dispositivo dosificador 10_{m}, en su órgano de control 42_{p} a cada placa de presión 46 de uno de seis pistones de control 44 o elementos generadores de presión similares está asociada una pareja de conducciones 24, 32; 28, 20; 24_{a}, 32_{a}; 28_{a}, 20_{a}; 24_{b}, 32_{b}; 28_{b}, 20_{b}. En Fig. 4, la conducción de aspiración 24 hecha de material elástico y la conducción de extracción 32 de la cámara de dosificación 14 están conducidas por ejemplo contra un larguero de presión 38_{a} y deformadas transitoriamente en su sección transversal, y por el contrario la conducción de presión de gas 20 y la conducción de alimentación 28, que están configuradas también elásticas en su sección transversal, están abiertas.

Un órgano de control 42_{q} según Fig. 5 presenta un árbol de levas o disco de levas 48 que gira en la dirección z con dos levas 50 en este caso para la actuación de válvulas de dosificación 52 en orden de sucesión rotatorio. En lugar del árbol de levas se puede prever también, para el mismo fin, un disco apoyado excéntricamente.

Mediante esta técnica de entrega pulsatoria de dosificaciones de cantidades relativamente pequeñas con elevado número en una unidad de tiempo determinada se consigue una elevada precisión estadística de las porciones individuales y de la cantidad total en la unidad de tiempo.

Las cámaras de dosificación 14, 14_{a}, 14_{b} deberían tener un diámetro d de 0,5 a 100 mm - preferentemente de 1 a 80 mm -, y la longitud h debería ser de 5 veces a 30 veces el diámetro d, preferentemente de 10 veces a 20 veces. El vaciado y llenado de las cámaras de dosificación 14, 14_{a}, 14_{b} se efectúa con una frecuencia de impulsos de 0,1 a 5 segundos, preferentemente de 0,2 a 4 segundos. En función del número de cámaras de dosificación 14, 14_{a}, 14_{b} se puede dosificar o transportar una mayor cantidad del producto en forma de polvo.

La bomba dosificadora 10, 10_{m} según la invención es apropiada para el transporte de cantidades muy pequeñas, y también grandes, de los productos en forma de polvo, que son transportados dosificados continuamente de forma pulsatoria o - en caso de utilización adicional de un dispositivo compensador - con flujo continuo.

A continuación se representan algunos ejemplos de aplicación para el dispositivo dosificador 10, 10_{m}.

Ejemplo 1

Para la fabricación de rubíes artificiales para la industria relojera era necesario transportar un polvo de óxido de aluminio con una distribución de grano de aproximadamente 5 \mum con elevada precisión en la llama de hidrógeno-oxígeno, en la que el mismo debía ser fundido de modo continuo. La cantidad necesaria para este proceso, que debe ser alimentada a la llama con un impulso de 0,5 segundos en cada caso, era de 5 a 20 mg. El proceso de fabricación para un rubí terminado duraba de 3 a 5 horas. La unidad dosificadora utilizada para ello tenía tres cámaras de dosificación 14, 14_{a}, 14_{b}.

Ejemplo 2

Para la producción de alimento infantil, la masa base con una dosis de formulación de 15g +/- 5% se debía llenar en un vaso. Para el llenado se utilizó un dispositivo dosificador con seis cámaras de dosificación 14, 14_{a} a 14_{e}. En una hora se llenaron 36.000 dosis en los diferentes vasos. El tiempo de impulso para cada dosis fue de 0,1 segundo.

Ejemplo 3

Había que alimentar continuamente un polvo de carburo de volframio/cobalto a un quemador de plasma para inyección térmica, con una capacidad de transporte de 150 g/minuto. La unidad transportadora 10_{m} tiene tres cámaras de dosificación 14, 14_{a}, 14_{b} con un peso de llenado de 1,25 g cada una, siendo el tiempo de impulso de 0,32 segundos.

Ejemplo 4

En un molino había que transportar o dosificar 30 m^{3}. Cada dosis era de 16 dm^{3}. La unidad de transporte tenía cinco cámaras de dosificación 14, 14_{a} a 14_{d}, y el tiempo de impulso era de 0,5 segundos.

Claims (16)

1. Dispositivo para el transporte neumático de materiales en forma de polvo en un sistema de tuberías, en el que un volumen es aspirado con depresión y entregado con sobrepresión para su transporte posterior, y en el que está prevista al menos una cámara de dosificación (14, 14_{a}, 14_{b}) que se puede llenar y vaciar alternativamente mediante un órgano de control (42, 42_{p}, 42_{q}) para la dosificación del material en forma de polvo y a la que está asociado un filtro (16), estando conectadas a la cámara de dosificación por una parte una conducción de presión de gas (20, 20_{a}, 20_{b}) y una conducción de aspiración (24, 24_{a}, 24_{b}) así como por otra parte una conducción de alimentación (28, 28_{a}, 28_{b}) y una conducción de extracción (32, 32_{a}, 32_{b}), y la conducción de presión de gas y la conducción de aspiración están conectadas con interconexión del filtro,

caracterizado porque el dispositivo (10, 10_{m}) es de estructura modular dentro del sistema de tuberías, y está formado en cada caso por unidades con varias cámaras de dosificación (14, 14_{a}, 14_{b}), cada una de las cuales presenta un diámetro (d) de 0,5 a 100 mm, y porque las conducciones de alimentación (28, 28_{a}, 28_{b}) están reunidas para formar un tubo de alimentación común (29) y las conducciones de extracción (32, 32_{a}, 32_{b}) lo están para formar un tubo de extracción común (33).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de dosificación (14, 14_{a}, 14_{b}) presenta un diámetro (d) de 1 a 80 mm.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la longitud (h) de la cámara de dosificación (14, 14_{a}, 14_{b}) corresponde a 5 a 30 veces, preferentemente a 10 a 20 veces, el diámetro (d) de la cámara de dosificación.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque a las conducciones (20, 20_{a}, 20_{b}; 24, 24_{a}, 24_{b}; 28, 28_{a}, 28_{b}; 32, 32_{a}, 32_{b}) del sistema de tuberías está asociado al menos un órgano de control (42, 42_{p}, 42_{q}), y las conducciones presentan una sección transversal variable al menos en la zona del órgano de control.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque el órgano de control (42) presenta dos zonas de tope lineales (38) que se extienden a cierta distancia una de otra, a las que son asociadas alternativamente conducciones (20, 24_{a}, 28_{a}; 32; 20_{a}, 24, 28, 32_{a}) aplicables y deformables en su sección transversal.

6. Dispositivo según la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque las zonas de tope están configuradas como lados (38) de un marco de control (36).

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la conducción (20, 20_{a}, 20_{b}; 24, 24_{a}, 24_{b}; 28, 28_{a}, 28_{b}; 32, 32_{a}, 32_{b}) está hecha de material elástico al menos en la zona del órgano de control (42, 42_{p}, 42_{q}).

8. Dispositivo según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque en el órgano de control (42, 42_{p}) se apoya de modo móvil al menos un elemento generador de presión (44), que en su caso está provisto de regletas de apriete (40) u órganos de presión similares cerca de las zonas de tope o lados (38) del marco, y/o que en su caso está configurado como pistón de control.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el órgano de control (42_{p}) presenta una zona de tope (38_{a}) para elementos generadores de presión (44), a cada uno de los cuales está asociada una pareja de conducciones (24, 32; 28, 20; 24_{a}, 32_{a}; 28_{a}, 20_{a}; 24_{b}, 32_{b}; 28_{b}, 20_{b}), o porque el órgano de control (42_{q}) presenta un disco apoyado excéntricamente, al que están asociadas válvulas dosificadoras (52) para una pareja de conducciones (20_{a}, 32_{a}; 24, 28; 20, 28_{a}; 24_{a}, 32) en cada caso, o porque el órgano de control (42_{q}) presenta un disco de levas o árbol de levas (48), a cuyas levas (50) están asociadas válvulas dosificadoras (52) para una pareja de conducciones (20_{a}, 32_{a}; 24, 28; 20, 28_{a}; 24_{a}, 32) en cada caso.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el órgano de control (42_{q}) presenta un disco de levas o árbol de levas (48), a cuyas levas (50) están asociadas válvulas dosificadoras (52) para una pareja de conducciones (20_{a}, 32_{a}; 24, 28; 20, 28_{a}; 24_{a}, 32) en cada caso.

11. Procedimiento para el transporte neumático de materiales en forma de polvo en un sistema de tuberías, en el que un volumen es aspirado con depresión y entregado con sobrepresión para su transporte posterior, así como al menos una cámara de dosificación que se halla dentro del sistema de tuberías es llenada y vaciada alternativamente mediante un órgano de control para la dosificación del material en forma de polvo, con utilización de un dispositivo según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el control se realiza mediante cierre de la conducción de aspiración así como de la conducción de presión de gas y/o mediante estrangulación de mangueras de alimentación para vacío y sobrepresión hechas de material elástico.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por una depresión entre 10 y 600 mbar, preferentemente entre 20 y 500 mbar, o caracterizado por una sobrepresión de 1 a 6 bar, preferentemente de 2 a 5 bar.

13. Procedimiento según la reivindicación 11 o 12, caracterizado porque con el impulso de control para un pistón del órgano de control se cierran en tiempos de impulsos de control muy cortos las conducciones de alimentación y evacuación deformables a controlar.

14. Procedimiento según la reivindicación 11 o 12, caracterizado porque por medio del órgano de control se maniobran válvulas dosificadoras.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por impulsos de control para la aspiración y expulsión del producto en forma de polvo de una frecuencia de 0,1 a 5 segundos, preferentemente de 0,2 a 4 segundos, y/o por un transporte del material en forma de polvo bajo gas protector.

16. Utilización del dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10 para el transporte y dosificación continuos de materiales en forma de polvo, en su caso de materiales metálicos en forma de polvo, o para el transporte continuo de polvos químicos.