ES2245195B1 - Molino agitador vertical. - Google Patents
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Abstract
Molino agitador vertical que comprende un primer recipiente exterior y un segundo recipiente interior, fijos, esencialmente cilíndricos, cerrados superiormente por una tapa superior y dispuestos coaxiales determinando entre ambos una precámara de alimentación, estando el segundo recipiente provisto en su fondo de al menos un paso de comunicación de fluido con la precámara de alimentación, y en su parte superior de unos pasos de recirculación que comunican también con la precámara de alimentación, y porque el molino está provisto de un rotor interior accionado por un eje central, dispuesto longitudinal y coaxialmente con respecto al segundo recipiente determinando con éste una cámara de molturación, estando además dotado el molino de un dispositivo de separación que permite el paso del fluido molido a su través y que determina junto con la tapa superior una cámara de evacuación, provista de una salida al exterior del fluido molido por encima de los citados primer y segundo recipientes.
Description
Molino agitador vertical.
La invención se refiere a un molino agitador
vertical, de los provistos de una cámara de molturación
parcialmente llena de elementos auxiliares de molturación para
molienda de un fluido.
Los llamados molinos de recirculación son
aquellos en los que un gran caudal de producto a moler es
introducido y extraído del molino sucesivamente, obligando al
producto a circular por el interior de la cámara de molturación en
cada una de las pasadas. La renovación del volumen útil de la
cámara de molienda puede llegar a ser de unas 200 a 300 veces por
hora.
Al ser el tiempo de permanencia del producto, en
cada pasada por el interior del molino, de corta duración, se
evitan incrementos de temperatura en el producto que pueden
provocar alteraciones perjudiciales en las propiedades del producto.
Tal es el caso por ejemplo de las pinturas, en las que debido a las
altas temperaturas se pueden evaporar los productos disolventes que
forman parte de su composición o cambiar las propiedades de los
pigmentos.
Los documentos de patentes ES 2048951, ES
2011089, US 5996914 y DE 4142213 describen molinos de recirculación
verticales, destinados al tratamiento y a la molienda de productos
fluidos, que comprenden un recipiente de molturación en el que está
situado un estator interior, esencialmente cilíndrico, y en el que
un rotor configurado en forma de cazoleta invertida está situado
entre el estator interior y la pared del recipiente de molturación,
determinando con ambos una cámara de molturación. El rotor hace las
funciones de agitador y está dotado, en la mayoría de los casos, de
unas herramientas de agitación tales como vástagos que favorecen la
mezcla del producto y la interacción de éste con unos elementos
auxiliares de molturación, formados por pequeños cuerpos
esencialmente esféricos y de alta dureza, que contribuyen a la
molienda del producto dentro de la cámara de molturación.
Estos molinos están provistos, además, de un
dispositivo de separación situado sobre el estator a continuación
de la cámara de molturación, que permite separar el producto a
moler de los cuerpos auxiliares de molturación para posteriormente
ser extraído del molino por su parte inferior y a través del estator
interior.
La zona de la cámara de molturación determinada
por el estator interior y el rotor está comunicada, mediante unos
canales de recuperación, con la zona más exterior de la cámara de
molturación, determinada por el rotor y el recipiente de
molturación, de manera que los cuerpos auxiliares de molturación son
centrifugados y pasan, a través de los citados canales, a la citada
zona más exterior. De este modo se consigue la recirculación de los
cuerpos auxiliares de molturación, o perlas de molienda.
Para impedir el incremento de las temperaturas
en el interior del molino al hacer circular por su interior un
caudal elevado de producto, se deben evitar las altas presiones en
el interior del molino. Para ello, se intenta mejorar el efecto de
recirculación de las perlas de molienda y el centrifugado de las
mismas, con el fin de que, al ser éstas arrastradas por el fluido
circulante en dirección al dispositivo de separación, no se
incrusten en el citado dispositivo de separación, constituido por
un filtro o tamiz, y taponen el paso del producto molido a su
través, lo que incrementaría muchísimo la presión en el interior del
molino.
Las soluciones conocidas se basan en dotar a los
canales de recuperación, situados en el rotor, de unas geometrías
varias tales como inclinaciones diferentes, tamaño de paso, o
extensiones radiales para favorecer la separación de las perlas de
molienda y hacerlas pasar a la zona más exterior de la cámara de
molturación.
Las realizaciones conocidas presentan algunas
limitaciones cuando el tamaño de las perlas de molienda es pequeño,
ya que no se consigue alejar lo suficiente las perlas de molienda
del dispositivo de separación, por lo que éste se tapona,
aumentando la presión de fluido en el interior del molino y en
consecuencia la temperatura del fluido. En todo caso, las perlas de
molienda que no son recirculadas se concentran cerca de la zona del
dispositivo separador, disminuyendo su presencia en la cámara de
molienda provocando un menor efecto de molturación al producto.
El aumento de las presiones en el interior de la
cuba también afecta en gran medida al sello mecánico entre el árbol
del rotor y la carcasa del recipiente. Ello resulta ser un problema
grave, ya que el sello mecánico está sujeto no solamente a las
presiones del fluido, sino que al estar en comunicación hidráulica
con la cámara de molienda puede recibir los impactos de perlas de
molienda presentes en el interior del recipiente, desgastando el
sello mecánico y obligando a su reparación con frecuencia.
El desgaste de los materiales en el interior del
molino por el impacto de las perlas de molienda es un problema que
afecta en gran medida a los molinos agitadores. Una de las zonas
que más se desgasta es la de los canales de recuperación, a través
de los cuales las perlas de molienda centrifugadas retornan a la
zona más exterior de la cámara de molturación. Estos canales de
recuperación se deterioran de tal modo que el rotor debe ser
cambiado por un rotor nuevo, o en mejor estado, para garantizar el
buen funcionamiento del molino, lo que obliga a detener la máquina
para desmontarla y poder realizar el cambio. El coste de esta
operación es elevado debido al tiempo requerido para llevarla a
cabo y, en especial, porque es necesario cambiar el bloque entero
del rotor, que es una pieza cilíndrico anular de gran tamaño.
El invento tiene por objetivo mejorar las
prestaciones de los molinos conocidos, pudiéndose aumentar el
caudal de circulación del fluido circulante sin provocar un aumento
de la presión y la temperatura del fluido en el interior del molino
así como evitar una distribución irregular de las perlas de
molienda. Y todo ello disminuyendo el coste de mantenimiento del
molino.
El molino agitador vertical objeto de la
invención es de los que están provistos de una cámara de
molturación parcialmente llena de elementos auxiliares de
molturación, y se caracteriza porque comprende un primer recipiente
exterior y un segundo recipiente interior, fijos, esencialmente
cilíndricos, cerrados superiormente por una tapa superior y
dispuestos coaxiales determinando entre ambos una precámara de
alimentación de fluido a moler, que penetra desde el exterior por su
parte superior a través de un conducto de entrada, estando el
segundo recipiente provisto en su fondo de al menos un paso de
comunicación con la precámara de alimentación, y en su parte
superior de unos pasos de recirculación, para los elementos
auxiliares de molturación, que comunican también con la precámara de
alimentación; y porque el molino está provisto de un rotor
interior, accionado por un eje central, dispuesto longitudinal y
coaxialmente con respecto al segundo recipiente determinando con
éste la cámara de molturación, dotado de unos medios de agitación
de fluido el cual penetra en la cámara de molturación a través del
paso o pasos de comunicación y circula en sentido ascendente por
dicha cámara, y de unos medios de arrastre que, extendiéndose hasta
el nivel de los pasos de recirculación del segundo recipiente,
favorecen la recirculación de los elementos auxiliares de
molturación, forzándolos a pasar a la precámara de alimentación a
través de los citados pasos de recirculación, en donde son
arrastrados por la corriente de fluido entrante a dicha precámara
por el conducto de entrada, estando además dotado el molino,
también al nivel de los pasos de recirculación, de un dispositivo de
separación que permite el paso del fluido molido a su través, pero
impide el paso de los elementos auxiliares de molturación, y que
determina junto con la tapa superior una cámara de evacuación,
provista de una salida al exterior del fluido molido por encima de
los citados primer y segundo recipientes.
En el modo de realización preferido según la
reivindicación 2, se garantiza que ningún elemento auxiliar de
molturación llegue a entrar en contacto con el sello mecánico, que
queda protegido por el dispositivo de separación y que está en
contacto con el fluido en la zona de menor presión dentro del
molino.
Mediante las características de la
reivindicación 3, se consigue aumentar considerablemente la
recirculación de los elementos auxiliares de molturación, evitando
así que se incrusten en el elemento separador, y se permite la
inclusión de materiales técnicos varios, ya que las aletas son
fácilmente desmontables e intercambiables.
Según las características de las
reivindicaciones 4 y 5, se facilita la salida del fluido molido del
interior del molino.
En la configuración particularmente favorable
según la reivindicación 6, en la que el eje central está provisto
en su interior de dos conductos independientes, adaptados para
canalizar un fluido refrigerante que es introducido en una oquedad
interna del rotor por uno de los conductos y extraído de la misma
por el otro, se consigue refrigerar las paredes del rotor y del
fluido circulante por la cámara de molturación, evitando así
aumentos de temperatura indeseados.
Una óptima distribución del fluido al penetrar
en la cámara de molienda se asegura dotando al molino con las
características de la reivindicación 7.
Mediante el perfeccionamiento de la
reivindicación 8, el fluido a moler penetra en el molino en sentido
descendente en una precámara de alimentación refrigerada, con lo
que se incrementa la viscosidad del fluido y se aumenta el efecto de
fricción de éste con los elementos auxiliares de molturación y los
medios de agitación dispuestos en la cámara de
molturación.
molturación.
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de
ejemplo no limitativo, un modo de realización del molino agitador
vertical objeto de la invención. En dichos dibujos:
la Fig. 1, es una vista en alzado y en sección
de un molino agitador vertical según la invención; y
la Fig. 2, una vista en planta y seccionada
según AA' del molino agitador vertical de la Fig. 1.
El molino 1 agitador vertical representado en la
Fig. 1 comprende un primer recipiente exterior 4 y un segundo
recipiente interior 5, ambos fijos y cerrados superiormente por una
tapa 18. Los dos recipientes presentan una forma esencialmente
cilíndrica y están dispuestos coaxiales, determinando entre ambos
una precámara de alimentación 6 del producto fluido a moler.
El producto fluido penetra en el molino 1 a
través de un conducto de entrada superior 17 y es introducido en
sentido descendente en la precámara de alimentación 6 a través de
una anillo de distribución circunferencial 24.
Como puede observarse, la citada precámara de
alimentación 6 está refrigerada por una cámara de refrigeración
lateral 22, envolvente del primer recipiente exterior 4, y por una
segunda cámara de refrigeración inferior 23, dispuesta por debajo
del fondo del mismo recipiente. Las cámaras de refrigeración lateral
y inferior refrigeran el fluido a la entrada del molino 1 a través
de la precámara de alimentación 6, incrementando así la viscosidad
del mismo y favoreciendo el posterior proceso de molturación.
El recipiente interior 5 está provisto en su
fondo de un paso de comunicación 8, que permite el paso del fluido
al interior del recipiente interior 5, que determina junto al rotor
10 interior hueco la cámara de molturación 2.
El rotor 10 está accionado por un eje central 11
y está dispuesto coaxial respecto al recipiente interior 5. Dicho
rotor está dotado de unos medios de agitación 12 formados por una
serie de vástagos solidarios del rotor y que se extienden
radialmente en sentido hacia fuera.
Al mismo tiempo, la cara interior del recipiente
interior 5 también está dotada de unos respectivos vástagos fijos
12', de modo que al girar el rotor 10 los vástagos solidarios al
mismo, los citados vástagos fijos 12' y los elementos auxiliares de
molturación 3, de reducido tamaño y gran peso específico presentes
en el interior del molino 1, interaccionan con el producto fluido a
moler, que circula en sentido ascendente por la cámara de
molturación 2.
Para mejorar la distribución del fluido al
penetrar en la cámara de molturación 2, el rotor 10 está provisto,
en su parte inferior, de unas aletas 21 dispuestas por encima del
paso de comunicación 8, destinadas a distribuir el producto fluido,
y los elementos auxiliares de molturación arrastrados por el
fluido, al penetrar en la cámara de molturación.
En la parte superior de la cámara de molturación
2, el molino 1 está provisto de un dispositivo de separación 14 que
permite el paso del producto fluido a su través pero no permite el
paso de los elementos auxiliares de molturación 3. El dispositivo
de separación actúa en realidad a modo de filtro y está formado por
un tamiz fijado a la tapa superior 18, la cual cierra superiormente
la precámara de alimentación 6 y la cámara de molturación 2.
En esta zona superior de la cámara de
molturación 2, unos medios de arrastre 13, solidarios del rotor 10
y configurados a modo de palas, expulsan a los elementos auxiliares
de molturación 3, los cuales son alejados del tamiz y son obligados
a pasar, a través de unos pasos de recirculación 9 en el recipiente
interior 5, a la precámara de alimentación 6, en donde serán
arrastrados por la corriente entrante del producto fluido que
circula por la misma cámara en sentido descendente.
De este modo, a pesar de circular una gran
caudal de fluido por el interior del molino, se consigue que los
elementos auxiliares de molturación arrastrados por el producto no
taponen el tamiz y que se incremente la presión en el interior del
molino 1 y, consecuentemente, que aumente la temperatura del
fluido.
Los medios de arrastre 13, o palas, están
amoviblemente acopladas al rotor 10, de modo pueden ser fácilmente
reemplazables, y se extienden hasta el nivel de los pasos de
recirculación 9. De igual modo, las palas 13 pueden estar
constituidas a partir de un material metálico, cerámico o plástico,
tal como polietileno especial de elevado peso molecular.
En la Fig. 2 se observa que las palas 13 son
cuatro y están dispuestas ligeramente inclinadas respecto a la
dirección radial, de modo que se extienden en la dirección opuesta
al sentido de giro del rotor 10 tal y como indica la flecha de la
Fig. 2.
Los pasos de recirculación 9 también son cuatro,
y están enfrentados a los extremos más exteriores de las palas 13.
Dichos pasos de recirculación 9 tampoco son radiales y se extienden
hacia la precámara de alimentación 6 ligeramente inclinados
respecto a la dirección radial, aunque en el sentido opuesto al de
las palas 13 solidarias al rotor 10.
Naturalmente, el número de palas así como el
número de pasos de recirculación, puede variar en función del
producto a moler o tamaño del molino 1.
En el molino 1 de la Fig. 1, se observa además
que la tapa superior 18 está dotada en su zona central, de una
parte elevada a modo de domo 25, que junto con el dispositivo de
separación 14 determina una cámara de evacuación 15, provista de
una salida 16 al exterior del producto fluido tratado en el interior
del molino 1. La salida del producto fluido se realiza, por lo
tanto, por encima de los recipientes exterior y interior 4 y 5
respectivamente, y está localizada en la parte caliente del molino,
por lo que se disminuyen las pérdidas de carga en la conducción del
fluido.
La zona central de la tapa 18 está provista de
un orificio pasante para el eje central 11 del rotor 10, existiendo
un sello mecánico 19 que permite el giro del eje 11 a la vez que
impide el paso del producto fluido al exterior a través del citado
orifico. Al estar dispuesto el sello mecánico 19 aguas abajo del
dispositivo de separación 14, éste no debe soportar las presiones
existentes en la cámara de molienda 2 ni el impacto de los
elementos auxiliares de molturación 3.
El eje central 11 está dotado, en la zona de la
cámara de evacuación 15, de unos medios de empuje 20 configurados a
modo de hélice impulsora, la cual actúa sobre el fluido facilitando
así su circulación en dirección a la salida 16.
Al mismo tiempo, el eje central 11 también está
provisto de dos conductos interiores, independientes, adaptados
para canalizar un fluido refrigerante el cual es introducido en la
oquedad 26 del rotor 10 hueco por uno de dichos conductos y extraído
de la misma por el otro conducto. De este modo, se refrigeran las
paredes del rotor y el fluido circulante por el interior de la
cámara de molturación 2.
En el molino 1 de la Fig. 1, la pared del rotor
10 y la camisa del recipiente interior 5 son simétricas, de modo
que es posible su montaje invertido, prolongándose así su vida útil
puesto que el desgaste de dichas piezas es irregular, desgastándose
en mayor medida la parte situada en la zona superior de la cámara de
molturación 2. En el ejemplo de la Fig. 1, una vez desgastada la
zona superior del recipiente 5, es posible montar la camisa de
dicho recipiente al revés, de modo que la parte desgastada se sitúe
en la zona inferior de la cámara de molturación 2, y la zona menos
desgastada en la parte superior. La vida útil de dichas piezas, pude
llegar a ser prácticamente el doble de su vida simple.
Claims (8)
1. Molino (1) agitador vertical, de los
provistos de una cámara de molturación (2) parcialmente llena de
elementos auxiliares de molturación (3), caracterizado porque
comprende un primer recipiente exterior (4) y un segundo recipiente
interior (5), fijos, esencialmente cilíndricos, cerrados
superiormente por una tapa superior (18) y dispuestos coaxiales
determinando entre ambos una precámara de alimentación (6) de
fluido a moler, que penetra desde el exterior por su parte superior
a través de un conducto de entrada (17), estando el segundo
recipiente provisto en su fondo (7) de al menos un paso de
comunicación (8) de fluido con la precámara de alimentación, y en
su parte superior de unos pasos de recirculación (9) que comunican
también con la precámara de alimentación, y porque el molino está
provisto de un rotor (10) interior, accionado por un eje central
(11), dispuesto longitudinal y coaxialmente con respecto al segundo
recipiente (5) determinando con éste una cámara de molturación (2),
dotado de unos medios de agitación (12) de fluido el cual penetra en
la cámara de molturación a través del paso o pasos de comunicación
(8) y circula en sentido ascendente por dicha cámara, y de unos
medios de arrastre (13) que, extendiéndose hasta el nivel de los
pasos de recirculación (9) del segundo recipiente, favorecen la
recirculación de los cuerpos auxiliares de molturación arrastrados
por la corriente de fluido, forzándolos a pasar a la precámara de
alimentación (6) a través de los citados pasos de recirculación, en
donde son arrastrados por la corriente de fluido entrante a dicha
cámara por el conducto de entrada (17), estando además dotado el
molino, también al nivel de los pasos de recirculación, de un
dispositivo de separación (14) que permite el paso del fluido
molido a su través, pero impide el paso de los elementos auxiliares
de molturación, y que determina junto con la tapa superior (18) una
cámara de evacuación (15), provista de una salida (16) al exterior
del fluido molido por encima de los citados primer y segundo
recipientes.
2. Molino (1) según la reivindicación 1,
caracterizado porque la tapa superior (18) está acoplada
amoviblemente sobre la boca superior del primer y segundo
recipientes (4, 5) cerrando superiormente la precámara de
alimentación (6), la cámara de molturación (2) y la cámara de
evacuación (15), estando dicha tapa dotada en la zona de la cámara
de evacuación de una parte central elevada a modo de domo (25)
provista de un orificio pasante para el eje central (11) del rotor
(10), y porque dicha tapa soporta el dispositivo de separación (14)
que determina, junto con la tapa superior (18), la citada cámara de
evacuación, dentro de la cual sólo tiene acceso el fluido molido,
por lo que se mantiene el sello mecánico (19) del eje central (11)
del rotor (10) con la tapa (18) fuera del alcance de los cuerpos
auxiliares de molturación (3).
3. Molino (1) según las reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de arrastre (13) del rotor
(10) consisten en unas aletas amoviblemente acopladas al rotor, al
que son solidarias una vez acopladas, de modo que son
intercambiables o reemplazables por aletas distintas.
4. Molino (1) según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el eje central (11) está
dotado, en la zona de la cámara de evacuación (15) de unos medios
de empuje (20) del fluido que penetra en dicha cámara de evacuación,
favoreciendo el flujo del fluido en dirección a la salida (16).
5. Molino (1) según las reivindicación 4,
caracterizado porque los medios de empuje (20) consisten en
una hélice impulsora solidaria del eje central (11), que actúa
sobre el fluido a modo de tornillo de Arquímedes.
6. Molino (1) según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el eje central (11) está
provisto, en su interior, de dos conductos independientes adaptados
para canalizar un fluido refrigerante, que es introducido en una
oquedad (26) interna del rotor (10) por uno de los conductos y
extraído de la misma por el otro, refrigerando las paredes del
rotor y éste refrigerando, a su vez, el fluido circulante por la
cámara de molturación (2).
7. Molino (1) según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el rotor (10) está
provisto, en su parte inferior, de unas aletas (21), dispuestas por
encima de un único paso de comunicación (8) de fluido con la
precámara de alimentación, para favorecer la distribución del
fluido a la entrada de la cámara de molturación (2).
8. Molino (1) según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque está provisto de una cámara
de refrigeración lateral (22), envolvente del primer recipiente (4)
exterior, y de una segunda cámara de refrigeración inferior (23),
dispuesta por debajo del fondo del primer recipiente, estando ambas
cámaras adaptadas para la entrada y salida de un fluido
refrigerante.
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2003
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