ES2274898T3 - Dispositivo para filtrar liquidos. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para filtrar líquidos con al menos dos árboles (1) dispuestos de forma paralela o en un ángulo agudo uno respecto a otro; en el que cada árbol (1) lleva un paquete de discos filtrantes (2) que se extienden perpendicularmente respecto al eje de árbol y están unidos de forma resistente al giro con el árbol (1); discos (2) de un paquete de discos engranan en los espacios intermedios entre los discos (2'') de un paquete de discos contiguo; al menos uno de los árboles (1) puede ser accionable; al menos uno de los árboles (1) está hueco y provisto de taladros (1.2); al menos algunos de los discos (2) asentados sobre uno de los árboles huecos (1) presentan en su interior canales (2.4) que se encuentran en unión conductiva con el espacio interior de su árbol hueco (1); entre respectivamente dos discos (2) contiguos entre sí de un árbol se encuentra un elemento distanciador (3) anular; comprendiendo un anillo de soporte (3.1) y dos anillos de estanqueización (3.2); cada anillo de estanqueización (3.2) está dispuesto entre el anillo de soporte (3.1) y un disco (2) adyacente al elemento distanciador (3), de modo que el elemento distanciador (3) quede estanqueizado contra el disco (2) adyacente; el anillo de soporte (3.1) se compone de un material inflexible, relativamente duro; el anillo de soporte (3.1) presenta un exceso de medida respecto al árbol (1), de modo que entre la superficie interior del anillo de soporte (3.1) y la superficie exterior del árbol (1) queda formado un canal (4) que se extiende al menos a lo largo de una parte de la longitud del árbol (1), caracterizado porque el árbol (1) y/o el anillo de soporte (3.1) presenta salientes (3.1.1, 3.1.2, 3.1.3) que provocan un centraje del anillo de soporte (3.1) respecto al árbol (1); el árbol (1) y/o el anillo de soporte (3.1) presentan ranuras (1.1) que sirven para establecer una unión no giratoria entre el árbol (1) y el anillo de soporte (3.1).
Description
Dispositivo para filtrar líquidos.
La invención se refiere a un dispositivo para
filtrar líquidos. Un dispositivo de este tipo se describe, por
ejemplo, en el documento DE10019672A1.
Dispositivos de este tipo sirven para la
permeación en corriente transversal de medios fluidos. Comprenden
al menos dos árboles, sobre los que están dispuestos respectivamente
muchos cuerpos de membrana en forma de disco, paralelamente entre
sí y a una distancia mutua. Los árboles están huecos y los discos de
membrana se componen de un material cerámico y están atravesados
por canales radiales. Entre los canales radiales y el espacio
interior del árbol hueco existe una unión conductiva. El líquido que
ha de filtrarse llega desde fuera, pasando por el material poroso
del cuerpo de membrana, a los canales y, desde éstos, al árbol
hueco.
Los árboles mencionados se extienden
paralelamente entre sí, de modo que también los discos de membrana
de dos paquetes de discos contiguos entre sí estén dispuestos
paralelamente entre sí. Los árboles están dispuestos tan juntos uno
al lado de otro que los discos de dos paquetes de discos engranan
entre sí a modo de dentado.
Los discos no tienen que estar realizados de un
material cerámico poroso. Existen también casos de aplicación en
los que algunos de los discos están realizados como los llamados
discos "dummy". También es posible fabricar los discos de
cuerpos de tamiz. Asimismo, es posible, por ejemplo, la combinación
de cuerpos de tamiz y cuerpos de membrana. En lo sucesivo se
hablará simplemente de "discos".
Para conseguir la mayor capacidad cuantitativa
posible, debe encontrarse el máximo número posible de discos sobre
un árbol. Por tanto, los discos tienen que disponerse lo más juntos
posible. Sin embargo, por otra parte, hay que tener cuidado de que
los discos de un paquete no toquen los discos del otro paquete. Por
ello, es preciso un posicionamiento axial exacto de los discos
sobre sus árboles.
Para el posicionamiento, entre dos discos
contiguos entre sí se disponen elementos distanciadores. También en
el sentido de un posicionamiento axial exacto, todo el paquete de
discos se comprime, por ejemplo, mediante una tuerca que se enrosca
sobre el árbol hueco correspondiente, sobre un extremo de éste, y
que ejerce una presión correspondiente sobre una multitud de discos
con elementos distanciadores situados entre éstos. Entre la tuerca
y el árbol hueco puede conectarse un paquete de muelles.
Asimismo, hay que tener cuidado de que los
discos estén posicionados perfectamente también en el sentido radial
y que durante la rotación del árbol con los discos situados sobre
éste quede garantizada la marcha redonda y se evite una desviación
radial. Además, debe garantizarse que el par de giro se transmita
del árbol hueco rotatorio uniformemente a todos los discos del
árbol hueco.
Finalmente, ha de garantizarse una
estanqueización perfecta entre los discos y los elementos
distanciadores, de modo que no pase líquido entre los discos y los
elementos distanciadores hacia el árbol hueco.
Todos estos requisitos no se han cumplido en la
medida deseable en los dispositivos conocidos hasta ahora.
Un dispositivo según el preámbulo de la
reivindicación 1 se conoce por los documentos
JP-A-08309160,
JP-A-61200808 y
JP-A-07075722.
La invención se basa en el objetivo de
configurar un dispositivo del tipo descrito al principio, de tal
forma que resulte un posicionamiento axial y radial perfecto de los
discos, que quede garantizada la estanqueidad contra el paso de
líquido entre los discos y los elementos distanciadores, que el par
de giro se transmita uniformemente a todos los discos y que el
dispositivo completo pueda montarse de manera sencilla y fiable con
toda su multitud de componentes.
Este objetivo se consigue mediante las
características de la reivindicación 1.
La idea básica de la invención consiste en la
configuración del elemento distanciador. Éste comprende un anillo
de soporte así como dos anillos de estanqueización.
El anillo de soporte está dimensionado de tal
forma que tenga un exceso de medida respecto al árbol hueco. Entre
la superficie exterior del árbol hueco y la superficie interior del
anillo de soporte existe, por tanto, un espacio de intersticio
anular. Este espacio de intersticio se extiende por toda la longitud
del árbol hueco. Puede dimensionarse abundantemente para permitir
la circulación libre y evitar depósitos. Esto es de gran
importancia, por ejemplo, para aplicaciones en la industria
farmacéutica.
Para el posicionamiento, el anillo de soporte
presenta salientes que se apoyan en la superficie exterior del
árbol hueco. Visto en una sección perpendicular respecto al eje, los
salientes pueden finalizar de forma puntiaguda hacia la superficie
exterior, de forma que entre el saliente y la superficie lateral del
árbol hueco exista sólo un contacto lineal.
Además, se prevé un dispositivo para realizar
una unión resistente al giro entre el árbol hueco y el anillo de
soporte. Debido a la sujeción rígida entre los anillos de soporte,
los elementos de estanqueización y los discos, los discos son
arrastrados por los elementos distanciadores por fricción.
Uno de los salientes mencionados puede engranar
en una cavidad correspondiente, paralela al eje, del árbol hueco,
proporcionando una unión resistente al giro.
Los anillos de estanqueización mencionados se
disponen en los dos lados frontales de cada anillo de soporte.
Establecen la unión de estanqueización deseada, así como la
transmisión necesaria del par de giro entre el anillo de soporte y
el disco.
La invención se describe detalladamente con la
ayuda del dibujo. Muestran:
La figura 1 un dispositivo con placas de filtro
según la invención, en una vista vertical esquemática,
la figura 2 el objeto de la figura 1 en una
vista en planta desde arriba,
la figura 3 una forma de realización modificada
del objeto de la figura 1, asimismo en una vista en planta desde
arriba,
la figura 4 un detalle del objeto de la figura
1,
la figura 5 muestra en una representación a
escala aumentada una mitad de anillo del elemento distanciador
representado en la figura 4,
la figura 6 una sección a través del objeto de
la figura 4, en la zona del elemento distanciador, en una
representación esquemática a escala aumentada,
la figura 7 paralelamente unos al lado de otros,
por una parte, la longitud del árbol hueco, y por otra parte, las
longitudes sumadas de los discos, los anillos de soporte y los
anillos de estanqueización,
la figura 8 en una representación esquemática,
un dispositivo según la invención; pudiendo verse los detalles del
alojamiento voladizo,
la figura 9 un detalle del objeto de la figura
8, en la zona del extremo libre de un árbol,
la figura 10 una forma de realización de la
invención con disposición gemela de dos dispositivos según la
invención,
la figura 11 una forma de realización de la
invención, a su vez, con una disposición gemela de dos dispositivos,
pero con una pared de separación situada entre medias,
la figura 12 el objeto de la figura 11 en una
posición vertical,
la figura 13 en una representación esquemática,
una forma de realización con un recipiente con una camisa
cónica,
la figura 14 una forma de realización en una
disposición gemela de dos dispositivos con árboles alojados
respectivamente en la zona central de su longitud,
la figura 15 en una representación esquemática,
una pluralidad de paquetes de discos con árboles inclinados unos
hacia otros,
la figura 16 en una sección perpendicular al
eje, un dispositivo según la invención, de configuración
especial.
Como se puede ver en las figuras 1 y 2, el
dispositivo presenta dos árboles huecos 1, 1'. Cada árbol hueco
lleva un paquete de discos 2, 2'. Los dos árboles 1, 1' y los
paquetes de discos se encuentran en un recipiente 10. El recipiente
presenta una entrada 10.1 y una salida 10.2.
Los dos árboles huecos 1, 1' están accionados -
véase la figura 2, a saber en una vista en planta desde arriba
sobre los extremos de los árboles, visto en el sentido de las agujas
del reloj. También pueden marchar los dos en el sentido contrario
al de las agujas del reloj. En todo caso, resulta ventajosa la
rotación en el mismo sentido.
Los discos sirven en el presente caso para la
filtración. Están realizados de un material cerámico poroso y
presentan en su interior canales. Los canales se encuentran en unión
conductiva con los espacios interiores de los árboles huecos 1,
1'.
Por la entrada 10.1, el medio que ha de tratarse
llega al espacio interior del recipiente 10. Entonces, el
filtrado/permeato pasa por los poros del material cerámico a los
canales mencionados llegando desde éstos al espacio interior de los
dos árboles huecos 1, 1'. Entonces sale por los extremos superiores
de los árboles huecos - véanse las dos flechas orientadas hacia
arriba.
Lo que no consigue pasar por los poros del
material cerámico, llega como retentato a la salida 10.2 del
recipiente 10.
En la forma de realización representada en la
figura 3 están representados tres árboles con tres paquetes de
discos. También aquí, los discos rotan en el mismo sentido. Sin
embargo, también podrían elegirse sentidos contrarios.
La figura 4 muestra detalles esenciales de la
invención. Se puede ver, a su vez, un árbol hueco 1, además - en
sección transversal - dos discos de membrana 2 con la misma
estructura. Los discos de membrana comprenden respectivamente un
cuerpo de apoyo 2.1 de un material cerámico poros. Además,
comprenden un recubrimiento de membrana 2.3 que es soportado por el
cuerpo de apoyo y que se encuentra en la superficie exterior de
éste.
Lo importante es el elemento distanciador 3.
Tiene forma anular. Encierra el árbol hueco 1.
El elemento distanciador 3 está realizado de un
anillo de soporte 3.1 y dos anillos de estanqueización 3.2.
La forma del elemento distanciador 3 se puede
ver con más detalle en las figuras 5 y 6.
El anillo de soporte 3.1 presenta un exceso de
medida respecto al árbol hueco 1. Su superficie circunferencial
inferior se encuentra en un mayor radio que la superficie lateral
del árbol hueco 1. Por esta razón, entre estas dos superficies está
formado un espacio intermedio 4 anular - véase la figura 4.
El anillo de soporte 3.1 presenta una
peculiaridad. Como se puede ver en las figuras 4, 5 y 6, está
provisto de salientes. Los salientes 3.1.1 y 3.1.2 están diseñados
de forma idéntica, mientras que el saliente 3.1.3 difiere de ellos.
Los tres salientes son cuneiformes o triangulares en la vista en
sección según la figura 6. Presentan una punta orientada hacia el
árbol hueco 1. No obstante, las puntas de los salientes 3.1 y 3.1.2
se apoyan en la superficie exterior del árbol hueco 1, mientras que
el saliente 3.1.3 engrana en una ranura 1.1 del árbol hueco 1. El
saliente 3.1.3 y la ranura 1.1 forman juntos un dispositivo para
realizar una unión resistente al giro entre el árbol hueco 1, por
una parte, y el anillo de soporte 3.1, por otra parte, y por tanto,
al mismo tiempo, entre el árbol hueco 1 y el paquete de los discos
2.
En la figura 6 se puede ver, a su vez, el
espacio hueco 4 anular entre el anillo de soporte 3.1 y el árbol
hueco 1. Este espacio anular 4 está interrumpido en el sentido
circunferencial sólo por los salientes 3.1.1, 3.1.2 y 3.1.3, pero
se extiende por toda la longitud del árbol hueco 1.
Como se puede ver en la figura 4, cada disco 2
presenta en su interior un canal 2.4 - que aquí está representado
en tamaño sobredimensionado. El canal 2.4 de cada disco 2 se
encuentra en unión conductiva con el espacio intermedio 4 anular y
el espacio interior del árbol hueco 1, a saber, a través de taladros
1.2 que se extienden por toda la longitud del árbol hueco 1. El
espacio intermedio 4 puede estar dimensionado de forma generosa,
para que sea posible la circulación libre del medio y, por tanto, un
buen enjuagado sin el riesgo de depósitos por esquinas muertas.
También pueden resultar útiles las dimensiones
del saliente 3.1.3 y la ranura 1.1, representadas en la figura 6.
Es que la ranura 1.1 tiene un mayor ángulo de apertura que el ángulo
del saliente 3.1.3 en su punta. Por tanto, también en la zona de la
punta del saliente 3.1.3 se produce cierta circulación.
Los salientes 3.1.1, 3.1.2 y 3.1.3 constituyen
un centraje del anillo de soporte 3.1 sobre el árbol hueco 1 y
posicionan al mismo tiempo los discos 2 de todo el paquete de discos
como se describirá a continuación.
El elemento distanciador lleva los dos anillos
de estanqueización 3.2 mencionados en sus dos lados frontales. En
el presente caso, estos dos anillos de estanqueización están unidos
entre sí por un alma 3.3. Los anillos de estanqueización 3.2 y el
alma 3.3 se componen de una sola pieza. El alma no tiene ningún
significado funcional, sino que conviene por razones de
fabricación. También podría estar situado más al exterior
radialmente, de modo que los dos anillos de estanqueización 3.2,
3.2 presenten junto con el alma 3.3, en la representación según la
figura 4, un perfil en forma de U.
La representación en perspectiva del elemento
distanciador 3 según la figura 5 deja ver lo siguiente:
A la izquierda en la figura se puede ver el
anillo de estanqueización 3.2 en un estado en el que sí está
vulcanizado sobre el anillo de soporte 3.1, pero sin estar
mecanizado. En la representación a la derecha, los dos anillos de
estanqueización 3.2, 3.2 están mecanizados, estando elaborado un
asiento que en esta representación es rectangular. Dicho asiento
sirve para alojar el disco 2 correspondiente. El asiento exacto
puede realizarse también directamente durante la vulcanización. La
superficie de asiento puede estar perfilada, por ejemplo, de forma
ondulada o dentada.
El paquete de discos entero, incluida la
multitud de elementos distanciadores 3 dispuestos entre medias, se
tensa uniformemente en el sentido axial durante el montaje. Se
ejerce una presión axial, de modo que se produzca la compresión de
los elementos mencionados. Esto puede conseguirse, por ejemplo,
enroscando una tuerca en un extremo del árbol hueco 1; en este
caso, al apretarla, la tuerca ejerce una presión axial sobre el
elemento distanciador 3 situado allí. La presión de apriete se
transmite, uniformemente y sin pérdidas por fricción, a todos los
demás discos 2 y elementos distanciadores 3.
La configuración especial, según la invención,
del elemento de soporte 3 hace que los elementos distanciadores 3
puedan deslizarse prácticamente sin fricción sobre la superficie
lateral del árbol hueco 1 durante el tensado mencionado en el
sentido axial. De esta manera, se evita una caída de presión de la
fuerza tensora a lo largo de la longitud del árbol hueco 1.
La fuerza tensora es necesaria para transmitir
el par de giro transmitido del árbol 1 al anillo de soporte 3.1,
también a los discos 2. Es que, por la sujeción mencionada, se
establece una unión no positiva entre los discos 2 y los anillos de
estanqueización 3.2, de modo que al girar el árbol hueco 1 se
produzca el arrastre de todos los discos.
Tiene gran importancia la siguiente ventaja que
se consigue con la invención:
El tensado axial de los discos 2 y los elementos
distanciadores 2 conduce a un posicionamiento exacto de los discos
2 en el sentido axial. Esto es importante, para que en una
disposición según las figuras 1 a 3 se evite la entrada en contacto
mutuo de los discos de un paquete con los discos de un paquete
contiguo. Si por la fricción entre la junta y el árbol hueco se
produjera una caída de presión a lo largo de la longitud del árbol
hueco 1, los discos y los elementos distanciadores se verían
sometidos a una mayor presión en la zona superior, es decir, allí
donde se introduce la fuerza tensora axial, que los discos y
elementos distanciadores en la zona alejada. Entonces, se
producirían desviaciones de medidas axiales que se suman.
El material de los anillos de soporte 3.1
debería ser un material relativamente duro, en gran medida
incomprimible, por ejemplo acero fino, en casos especiales titanio,
cerámica, carbón, plástico, por ejemplo reforzados.
Como material de los anillos de estanqueización
entran en consideración materiales deformables plásticamente o
elásticamente, como por ejemplo elastómeros, metales fácilmente
deformables o sus aleaciones, así como el grafito.
Un punto importante es el problema de la
dilatación de toda la unidad en caso de calentamiento. El árbol
hueco 1 se compondrá, generalmente, de acero fino. La dilatación
térmica de éste resulta fácil de determinar.
Con la dilatación térmica del árbol hueco ha de
compararse la dilatación térmica de los elementos que lo rodean, a
saber, los discos 2 compuestos de cerámica o similar, los elementos
de soporte 3.1 y los anillos de estanqueización 3.2. Resulta
deseable o necesario que estos dos elementos - el árbol hueco por
una parte y los discos, elementos de soporte, anillos de
estanqueización, por otra parte - presenten el mismo comportamiento
de dilatación térmica. Esto, normalmente, no es el caso. Por ello,
según otra idea de la invención se recomienda elegir respecto a los
materiales de los tres elementos mencionados en último lugar -
discos, anillos de soporte, anillos de estanqueización - unos
materiales que - en su conjunto - conduzcan al resultado deseado.
Véase a este respecto la figura 7.
La figura 8 representa bien la esencia de la
invención. Se ve un primer paquete de cuerpos 2 en forma de disco,
asentados sobre un árbol 1, así como un segundo paquete de cuerpos
2' en forma de discos, asentados sobre un árbol 1'. Los discos 2,
2' son, en el presente caso, discos circulares. Podrían tener
también otra forma.
Estos dos módulos que comprenden respectivamente
un árbol y discos, se encuentran en un recipiente 10. Éste presenta
una camisa 10.3 cilíndrica tubular, un fondo 10.4, así como una tapa
10.5. El recipiente no tiene que ser necesariamente un cilindro
circular. Puede tener, por ejemplo, la sección transversal de un
polígono. El recipiente ni siquiera tiene que ser cilíndrico. Puede
tener, por ejemplo, forma troncocónica.
Los árboles 1, 1' pasan por la tapa 10.5. Están
alojados y estanqueizados en la tapa. El alojamiento y la
estanqueización no están representados aquí en detalle.
En el lado exterior de la tapa 10.5 se
encuentran accionamientos para los dos árboles 1, 1', que tampoco
están representados.
Es importante que los dos árboles 1, 1' estén
alojados en voladizo. Por tanto, sobresalen libremente de la tapa
10.5, sin necesidad de un apoyo de los dos árboles 1, 1' por los
otros extremos de éstos. Por consiguiente, en el presente caso
existe una distancia entre los extremos libres de los árboles 1, 1'
y el fondo 10.4.
La figura 9 muestra una variante del objeto de
la figura 8. Se ve el extremo derecho del árbol 1. En el fondo 5.4
está prevista una escotadura 5.4.1. Ésta centra el extremo libre del
árbol 1 alojándolo.
Un alojamiento 10.4.1 de este tipo puede ser
conveniente. Pero no es absolutamente necesario. En cualquier caso,
no se requiere ninguna estanqueización en el extremo libre de los
dos árboles 1, 1'. En todo caso, por el extremo libre de los
árboles circula un medio.
Formas de realización especialmente interesantes
están representadas en las figuras 10 y 11. Aquí, están unidos
entre sí dos dispositivos según la invención. Todos los árboles se
extienden paralelamente entre sí. Los dos recipientes 10, 10' están
juntados. Presentan respectivamente una tapa 10.5, 10.5', así como
una camisa tubular cilíndrica 10.3, 10.3'. Las camisas 10.3, 10.3'
llevan respectivamente una brida anular 10.7, 10.7'. En estas
bridas anulares están unidos entre sí los dos recipientes, por
ejemplo, por enroscado mutuo. De esta manera, los dos recipientes
10, 10' encierran un único espacio sin división. Las camisas 10.3,
10.3' pueden componerse también de un solo componente, por ejemplo,
de una camisa continua de recipiente.
En la forma de realización según la figura 11 se
trata, a su vez, de una versión gemela que comprende dos
recipientes. La estructura es básicamente la misma que en la forma
de realización según la figura 10. Una diferencia, sin embargo,
consiste en que aquí, en lugar de las dos bridas 10.7, 10.7', está
prevista una pared de separación 10.8. De esta manera, se
proporcionan dos espacios separados para líquido no filtrado.
El dispositivo completo según la figura 11 está
alojado sobre una vía de rodillos o vía deslizante 6. Para el
desmontaje, las dos tapas 10.5, 10.5' pueden desplazarse en el
sentido axial, junto con los árboles y los discos situados sobre
éstos, a saber, con o sin la camisa de recipiente. De esta manera,
es posible un montaje y desmontaje sencillos.
La realización gemela según las figuras 10 y 11
ofrece numerosas ventajas. En primer lugar, su estructura es más
sencilla que dos dispositivos individuales. En ambos casos, se
suprime el fondo que se requiere en la forma de realización según
la figura 8 - véase en la misma el fondo 10.4. En el caso de la
forma de realización según la figura 10, el fondo se suprime
prácticamente sin sustitución - dejando aparte las bridas anulares
10.7, 10.7'. Sin embargo, también se puede renunciar a las bridas
anulares 10.7, 10.7', por ejemplo, si se prevé una camisa única,
continua de recipiente. En el caso de la forma de realización según
la figura 11, los dos fondos necesarios en caso contrario se han
sustituido por la pared de separación 10.8 existente aquí.
En la forma de realización según la figura 11,
la pared de separación 10.8 puede presentar pasos. Éstos no están
representados aquí. Estos pasos pueden ser taladros corrientes. Sin
embargo, también pueden ser orificios de sección de apertura
ajustable o regulable. Entonces, resultan unas posibilidades
interesantes para el funcionamiento de todo el dispositivo.
La figura 12 muestra, a su vez, un dispositivo
completo, análogo al de la figura 11, compuesto por dos dispositivos
individuales juntados. El dispositivo completo se puede hacer girar
alrededor de un eje de giro horizontal 10.9, de modo que el
dispositivo completo pueda girarse de la posición vertical,
representada aquí, a una posición horizontal. Esto puede resultar
muy práctico para el montaje y el desmontaje, por ejemplo, para
llevar a cabo trabajos de mantenimiento.
La figura 14, a su vez, muestra una forma de
realización del dispositivo en disposición gemela con dos
dispositivos individuales en analogía con las formas de realización
según las figuras 10 y 11. También aquí, están previstos dos
recipientes 5,5. Estos presentan tapas 5,5, 5,5', así como camisas
5,3, 5.
A diferencia de las formas de realización según
las figuras 10 y 11, sin embargo, las tapas 5,5, 5,5' miran una
hacia la otra. Además, los árboles 1,1', 2,2' están alojados en las
tapas y miran con sus extremos libres hacia fuera, a diferencia de
las formas de realización según las figuras 10 y 11, en las que los
extremos libres de los árboles están orientados unos hacia
otros.
otros.
Entre los dos dispositivos individuales se
encuentra el accionamiento de los árboles.
La figura 15 muestra en representación
esquemática una configuración de paquetes de discos, en la que tres
árboles 1, 2, 1' están inclinados unos respecto a otros y los discos
tienen forma de platos.
Todos los dispositivos según la invención,
representados aquí, pueden presentar las siguientes
características:
- -
- Los números de revoluciones de los paquetes compuestos por árboles y discos pueden ser variables, adaptados a las necesidades del producto. Preferentemente, se sitúan en el intervalo de número de revoluciones comprendido entre 10 y 1000 rpm.
- -
- Todos los paquetes rotan en el mismo sentido de giro. Lo decisivo es la velocidad diferencial que presentan dos elementos superficiales opuestos de dos discos en la zona de solape. Esta velocidad diferencial puede situarse en el intervalo de 1 a 20 m/s. En el caso ideal, se sitúa entre 2,5 y 7 m/s.
- -
- Los discos pueden ser discos filtrantes clásicos, realizados de un material cerámico poroso. Sin embargo, se puede tratar también de cuerpos de tamiz huecos. Finalmente, al menos discos individuales pueden estar configurados como llamados discos "dummy". Asimismo, entra en consideración una estructura compuesta, por ejemplo, comprendiendo cualquier tipo de materiales de soporte y de filtro.
- -
- Al menos uno de los árboles puede tener una conexión para un líquido de lavado para suministrar a través del paquete de árboles un líquido de lavado al producto no filtrado. Sin embargo, el líquido de lavado puede suministrarse también de otro modo que a través de un árbol y/o el paquete.
- -
- Los discos de los distintos paquetes de discos pueden estar formados por diferentes medios de filtro que se diferencien entre sí en cuanto a su material o sus tasas de separación. Esto es aplicable tanto dentro de una cámara como de una cámara a otra.
- -
- Para elaborar grandes volúmenes, así como para realizar un modo de funcionamiento continuo, pueden conectarse varios dispositivos paralelamente entre sí y/o en serie.
La figura 16 muestra un dispositivo en
representación esquemática, en vista en planta desde arriba. Se
puede ver la camisa 10.3 de un recipiente. La camisa es circular.
Por tanto, el recipiente es cilíndrico. El recipiente comprende dos
paquetes de discos con discos 2, 2'. Según la invención, los discos,
a su vez, están dispuestos con un solape. Los sentidos de giro
están representados por las dos flechas.
La camisa 10.3 de recipiente forma junto con los
contornos exteriores de los paquetes de discos dos espacios 15, 15'
que se parecen algo a una hoz en forma de media luna. Estos dos
espacios 15, 15' pueden aprovecharse muy bien para alojar grupos
auxiliares, sobre todo, dispositivos de refrigeración, pero también
dispositivos de calefacción. Véanse los tubos de refrigeración 16
representados de forma esquemática, que se extienden paralelamente
respecto al eje longitudinal de la camisa 10.3 de recipiente.
Los inventores han creado un modo de
funcionamiento especialmente interesante del dispositivo. El
dispositivo se hace funcionar de tal forma que los paquetes de
discos permanezcan parados durante cierto intervalo de tiempo,
haciéndose rotar a continuación, y volviendo a estar parados
después, etc. De esta forma, se consigue lo siguiente:
Durante las fases de parada se produce una
filtración estática. Se forma una torta sobre las superficies
exteriores de los discos. Durante los intervalos de tiempo de
rotación, se elimina la torta.
Esta idea no sólo puede aplicarse en una forma
de realización del dispositivo según la invención, sino también en
caso de una estructura distinta de la misma. Sólo es necesaria la
construcción de los paquetes de discos mencionados, engranando los
discos de un paquete en los espacios intermedios entre los discos
contiguos del otro paquete. No es imprescindible, pero resulta
preferible la rotación de los discos en el mismo sentido.
Claims (27)
1. Dispositivo para filtrar líquidos con al
menos dos árboles (1) dispuestos de forma paralela o en un ángulo
agudo uno respecto a otro; en el que cada árbol (1) lleva un paquete
de discos filtrantes (2) que se extienden perpendicularmente
respecto al eje de árbol y están unidos de forma resistente al giro
con el árbol (1); discos (2) de un paquete de discos engranan en
los espacios intermedios entre los discos (2') de un paquete de
discos contiguo; al menos uno de los árboles (1) puede ser
accionable; al menos uno de los árboles (1) está hueco y provisto
de taladros (1.2); al menos algunos de los discos (2) asentados
sobre uno de los árboles huecos (1) presentan en su interior
canales (2.4) que se encuentran en unión conductiva con el espacio
interior de su árbol hueco (1); entre respectivamente dos discos (2)
contiguos entre sí de un árbol se encuentra un elemento
distanciador (3) anular; comprendiendo un anillo de soporte (3.1) y
dos anillos de estanqueización (3.2); cada anillo de
estanqueización (3.2) está dispuesto entre el anillo de soporte
(3.1) y un disco (2) adyacente al elemento distanciador (3), de
modo que el elemento distanciador (3) quede estanqueizado contra el
disco (2) adyacente; el anillo de soporte (3.1) se compone de un
material inflexible, relativamente duro; el anillo de soporte (3.1)
presenta un exceso de medida respecto al árbol (1), de modo que
entre la superficie interior del anillo de soporte (3.1) y la
superficie exterior del árbol (1) queda formado un canal (4) que se
extiende al menos a lo largo de una parte de la longitud del árbol
(1), caracterizado porque el árbol (1) y/o el anillo de
soporte (3.1) presenta salientes (3.1.1, 3.1.2, 3.1.3) que provocan
un centraje del anillo de soporte (3.1) respecto al árbol (1); el
árbol (1) y/o el anillo de soporte (3.1) presentan ranuras (1.1)
que sirven para establecer una unión no giratoria entre el árbol (1)
y el anillo de soporte (3.1).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los anillos de estanqueización (3.2) se
componen de materiales deformables plástica o elásticamente, tales
como elastómeros, metales fácilmente deformables o sus aleaciones,
o grafito.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque los anillos de estanqueización (3.2)
están fijados al anillo de soporte (3.1) por vulcanización.
4. Dispositivo según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque los anillos de estanqueización (3.2)
presentan un asiento para alojar el disco (2) adyacente.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado por las siguientes características: los
dos anillos de estanqueización (3.2) de un anillo de soporte (3.1)
están aplicados, respectivamente, sobre una superficie frontal del
anillo de soporte (3.1), los dos anillos de estanqueización (3.2)
están unidos entre sí por un alma (3.3) realizado en una sola pieza
con ellos; los anillos de estanqueización (3.2) y el alma (3.3) de
un elemento distanciador (3) forman juntos un doble perfil en T o un
perfil en U.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado por una selección de materiales de este
tipo para el árbol (1), los discos (2), el anillo de soporte (3.1) y
los anillos de estanqueización (3.2), porque el árbol (1), por una
parte, presenta bajo la acción del calor el mismo crecimiento de
longitud que los discos (2), los anillos de soporte (3.1) y los
anillos de estanqueización (3.2) en su totalidad, por otra
parte.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado por las siguientes características: los
módulos compuestos por los árboles (1,1') y los discos (2,2') se
encuentran en un recipiente (10, 10') estanco a los líquidos; el
recipiente (10, 10') presenta una camisa (10.3, 10.3') que encierra
los módulos, así como una tapa (10.5, 10.5'); los árboles (1, 1')
están alojados en el recipiente (10, 10') respectivamente en
voladizo por uno de sus extremos estando estanqueizados respecto a
éste (10, 10').
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado por las siguientes características: están
previstos dos recipientes individuales que comprenden
respectivamente un módulo estando ensamblados formando un
recipiente general; las camisas (10.3, 10.3') de los dos recipientes
individuales están ensamblados entre sí estando alineados entre sí,
de tal forma que las tapas (10.5, 10.5') de los dos recipientes
individuales (10, 10') están opuestos uno respecto al otro; los
extremos libres de los árboles (1, 1') miran uno hacia el otro.
9. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado por las siguientes características: están
previstos dos recipientes individuales que comprenden
respectivamente un módulo y que están ensamblados formando un
recipiente general; las camisas de los dos dispositivos individuales
están ensamblados entre sí de forma alineada y presentan en su
punto de unión una pared de separación; los árboles (1, 1') de los
dos recipientes individuales están alojados sólo en una zona
central de la pared de separación, y los extremos exentos de
estanqueización de los árboles 1, 1' están opuestos uno respecto al
otro.
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque los dos recipientes individuales (10,
10') encierran un único espacio no dividido.
11. Dispositivo según la reivindicación 9 ó 10,
caracterizado porque la pared de separación (10.8) presenta
pasos para establecer una unión conductiva entre los dos espacios
encerrados por los recipientes individuales (10, 10').
12. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque al recipiente
(10) o a los recipientes individuales (10, 10') está asignado un
dispositivo giratorio para su giro de la vertical a la posición
horizontal.
13. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque los recipientes
individuales (10, 10') presentan una única camisa común.
14. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 7 a 13, caracterizado porque las camisas de
los recipientes son cilíndricas.
15. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 7 a 13, caracterizado porque las camisas de
los recipientes difieren de la forma cilíndrica.
16. Dispositivo según la reivindicación 15,
caracterizado porque las camisas de los recipientes tienen
forma troncocónica.
17. Dispositivo según la reivindicación 15,
caracterizado porque las camisas de los recipientes tienen
forma de arco carpanel.
18. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 7 a 17, caracterizado porque el contorno de
las camisas está adaptado al contorno de los paquetes de disco.
19. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 7 a 18, caracterizado porque los discos de
un paquete tienen un diámetro de tales dimensiones que la línea
envolvente del paquete tenga una forma distinta a la forma de
cilindro circular.
20. Dispositivo según la reivindicación 19,
caracterizado porque la línea envolvente de un paquete de
discos tiene forma cónica.
21. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 7 a 20, caracterizado porque los árboles de
los paquetes están inclinados unos hacia otros.
22. Dispositivo según la reivindicación 21,
caracterizado porque los discos difieren de la forma plana
teniendo, por ejemplo, forma esférica o de plato.
23. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 22, caracterizado por las siguientes
características: el recipiente (10, 10') tiene la forma de un
cilindro circular; el espacio situado entre la superficie interior
de la camisa (10.3, 10.3') del recipiente (10, 10') y los contornos
exteriores de los paquetes de disco contiguos comprende elementos
incorporados como, por ejemplo, un intercambiador térmico, por
ejemplo, para el acondicionamiento térmico del producto que ha de
procesarse.
24. Procedimiento para hacer funcionar un
dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 23, en el que la
presión en el lado del líquido no filtrado se sitúa en el intervalo
de 0,2 a 50 bares, preferentemente de 0,5 a 10 bares; la evacuación
del medio tratado de los distintos árboles huecos se puede regular
por separado; la presión en el lado de salida del árbol hueco se
regula a valores situados en el intervalo de -0,999 bares (vacío)
a 49,99 bares.
25. Procedimiento para hacer funcionar un
dispositivo para filtrar un líquido, con al menos dos árboles
dispuestos paralelamente o en un ángulo agudo entre sí, llevando
cada uno respectivamente un paquete de discos que se extienden
perpendicularmente respecto al eje de árbol estando unidos de forma
resistente al giro con el árbol, de tal forma que los discos de un
paquete de discos engranen en los espacios intermedios de los
discos del paquete de discos contiguo, según una de las
reivindicaciones 1 a 23, siendo accionados los árboles (1) en el
mismo sentido de giro; siendo accionados los árboles (1) de forma
intermitente, de modo que después de un intervalo de tiempo de
accionamiento se produzca un intervalo de tiempo de parada.
26. Procedimiento según la reivindicación 25,
caracterizado porque los intervalos de tiempo de la parada
ascienden a un múltiplo del intervalo de tiempo del
accionamiento.
27. Procedimiento según la reivindicación 25 ó
26, caracterizado porque las velocidades relativas de
elementos de superficie opuestos de dos discos contiguos son
constantes, visto en el sentido radial.
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| US7029584B2 (en) | 2006-04-18 |
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