ES2279111T3

ES2279111T3 - Dispositivo y procedimiento de filtracion.

Info

Publication number: ES2279111T3
Application number: ES03724559T
Authority: ES
Inventors: Sean Duby
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: US20060196820A1; DE60311088D1; US8574436B2; AU2003230380A1; AU2003230380B2; US20050161392A1; US6833071B2; US20120223026A1; US8133397B2; WO2003097210A1; US7811454B2; US20110084034A1; EP1506049A1; DE60311088T2; US20030213756A1; EP1506049B1

Abstract

Dispositivo de filtración (10) que comprende: - un recipiente a presión (12) que presenta un primer extremo, un segundo extremo y una parte de pared lateral anular, de una sola pieza, presentando dicha parte de pared lateral una superficie interna que define un espacio interno, y una abertura para permitir el acceso a dicho espacio interno; - un cierre (18) dimensionado y conformado para cerrar de manera selectiva dicha abertura; - por lo menos un conjunto filtro (30) que comprende un primer soporte filtro (52) y un segundo soporte filtro (58), definiendo dicho primer soporte filtro una primera superficie y definiendo por lo menos parcialmente un primer espacio de salida (42), definiendo dicho segundo soporte filtro una segunda superficie frente a dicha primera superficie, definiendo dicho segundo soporte filtro por lo menos parcialmente un segundo espacio de salida (44), definiendo dicho primer soporte filtro y dicho segundo soporte filtro un volumen de recogida de partículas sellable (36)entre los mismos, en el que dicho primer soporte filtro comprende un primer medio filtrante (56) y dicho segundo soporte filtro comprende un segundo medio filtrante (62), y en el que dicho primer soporte filtro y dicho primer medio filtrante pueden moverse axialmente con respecto a dicho segundo soporte filtro y dicho segundo medio filtrante; - una entrada (24) que se comunica con dicho volumen de recogida de partículas; - un salida (26) que se comunica con dicho primer espacio de salida y dicho segundo espacio de salida; - estando dicho dispositivo de filtración caracterizado por el hecho de que el primer medio filtrante es considerablemente paralelo al segundo medio filtrante, en el que dicho primer soporte filtro y dicho primer medio filtrante pueden ser retirados de dicho dispositivo de filtración de manera separada a dicho segundo soporte filtro y dicho segundo medio filtrante.

Description

Dispositivo y procedimiento de filtración.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a la filtración de un material formado de partículas de una suspensión. Más específicamente, la presente invención se refiere a la filtración de suspensiones que presentan un contenido en partículas relativamente elevado utilizando un principio de filtración por desplazamiento.

Antecedentes de la técnica

La separación de los componentes líquidos y sólidos de una mezcla líquida-sólida, o suspensión, es un proceso necesario o deseable en muchas industrias. En muchas aplicaciones de filtración, la suspensión es un producto residual y resulta deseable separar el material sólido y el material líquido y disponer de los mismos por separado. Frecuentemente, el componente sólido puede ser un material peligroso y el componente líquido puede ser reutilizado o reciclado. En otras aplicaciones, el componente líquido puede ser el producto final, como por ejemplo en la industria del vino. En esta aplicación, el componente sólido preferentemente se separa del componente líquido para proporcionar pureza y claridad al vino.

Un procedimiento para la separación de líquidos y sólidos es conocido como filtración por superficie. En un proceso de filtración por superficie, la mezcla líquida-sólida se pasa a través de un elemento filtrante bajo la influencia de la gravedad o de una presión relativamente baja. El componente líquido de la mezcla pasa a través del elemento filtrante mientras que el componente sólido es retenido principalmente en la superficie del elemento filtrante. Sin embargo, con este tipo de proceso de filtración, una vez que la superficie del elemento filtrante se encuentra considerablemente cubierta de una material formado de partículas sólidas, el líquido ya no puede pasar a través del mismo. De esta manera, los procesos de filtración por superficie resultan útiles solamente para filtrar suspensiones que presentan una baja concentración de material sólido.

Un procedimiento que resulta más adecuado para la filtración de suspensiones que presentan una concentración de sólidos relativamente elevada utiliza un dispositivo al que se hace referencia como prensa tubular. Una prensa tubular típicamente incluye un tubo cilíndrico con un filtro cilíndrico de menor diámetro colocado de forma concéntrica en su interior. Se coloca una lámina flexible adyacente a la superficie interior del tubo. Se introduce un volumen fijo de una suspensión en un espacio definido entre el tubo y el filtro interior y se cierra y se sella una entrada al tubo. Se fuerza un fluido hidráulico bajo presión en un hueco definido entre el tubo y la lámina para expandir la lámina. La expansión de la lámina fuerza el líquido en el tubo a través del filtro, mientras que el material sólido queda retenido en el interior del tubo. Sin embargo, este procedimiento de filtración resulta ineficaz debido a que la prensa tubular procesa solamente un volumen fijo de la suspensión durante un ciclo de filtración. Como resultado, el material sólido que permanece al final del ciclo de filtración es típicamente solamente un porcentaje pequeño del volumen total disponible definido entre el tubo y el filtro. Además, los sólidos deben ser retirados y el filtro debe ser lavado entre ciclo y ciclo de filtración. En consecuencia, este proceso típicamente sólo se utiliza en aplicaciones en las que la suspensión presenta una concentración de sólidos extremadamente elevada o en aplicaciones en las que se desea obtener una "torta" de partículas extremadamente seca.

Otro procedimiento de filtración de suspensiones que presentan concentraciones de material sólido relativamente elevadas utiliza un dispositivo conocido como filtro prensa, que funciona bajo un principio de filtración por desplazamiento. Un filtro prensa utiliza una serie de placas filtrantes colocadas de forma adyacente unas con otras. Se define un espacio entre cada par de placas filtrantes y cada espacio se forra con medios filtrantes. Típicamente, cada una de las placas filtrantes incluye una abertura central. De esta manera, todos los espacios comprendidos entre cada par de placas se comunican entre sí. Se proporciona una entrada para introducir la suspensión en los espacios interconectados, en un una parte aguas arriba los medios filtrantes. Una o más salidas se comunican con cada espacio, en una zona aguas abajo del elemento filtrante.

La suspensión se introduce a través de la entrada para llenar todos los espacios individuales definidos entre las placas filtrantes. Una vez que los espacios han sido llenados, se incrementa la presión de distribución de la suspensión de entrada de manera que el componente líquido es desplazado a través de los medios filtrantes y el material formado de partículas sólidas es retenido en el interior de los espacios que hay aguas arriba de los medios filtrantes. El líquido filtrado, o filtrado, se mueve hasta la salida o hasta las salidas, donde es descargado. El ciclo de filtración continúa hasta que cada espacio se llena considerablemente con el material formado de partículas. De esta manera, el filtro prensa utiliza considerablemente el volumen entero de los espacios en vez de depender del área superficial de los medios filtrantes, tal como ocurre con los procedimientos de filtración por superficie. Sin embargo, debido a las grandes fuerzas generadas por la presión en el interior de los espacios, resultan necesarios, una estructura de soporte grande y costosa y un sistema hidráulico, para mantener las placas juntas durante el ciclo de filtración. Además, hay que retirar la "torta" de partículas sólidas que permanece en cada espacio individual después del ciclo de filtración, como preparación a un ciclo de filtración posterior. Debido a que pueden utilizarse hasta cien placas individuales o más, el proceso de limpieza requiere de mucho tiempo, y resulta en un tiempo de inactividad excesivo en el que el filtro prensa no se utiliza. También, debido a la provisión de múltiples placas, las cuales han de separarse entre sí para permitir que el material formado de partículas sea descargado y que el filtro sea limpiado, los sistemas de filtración completamente automatizados resultan frecuentemente prohibitivos en coste.

En la patente US 3.591.008 se forma un filtro prensa sobre un elemento filtrante exterior dispuesto de forma concéntrica alrededor de un elemento filtrante interior formando un espacio anular entre los mismos. Se coloca un tejido filtrante en el interior del espacio anular y se fija a cada uno de los elementos filtrantes. El tejido filtrante forma una cámara en cuyo interior se carga un líquido que contiene partículas sólidas, retirando el tejido los sólidos y pasando el líquido a través del tejido y de los elementos filtrantes. Los elementos filtrantes y el tejido filtrante pueden desplazarse axialmente entre una posición de filtración y una posición de descarga en la que los sólidos son retirados del tejido filtrante.

Sumario de la invención

Los inconvenientes indicados anteriormente son resueltos mediante un dispositivo según la reivindicación 1 y mediante un procedimiento según la reivindicación 8.

Las formas de realización preferentes y los procedimientos preferentes utilizan un principio de desplazamiento para la filtración de suspensiones que presentan una concentración de sólidos relativamente elevada de sólidos sin las desventajas asociadas con el filtro prensa, indicadas anteriormente. Las formas de realización preferentes utilizan una disposición estructural simplificada para permitir proporcionar una estructura de soporte y un sistema de cierre menos costosos. Además, las formas de realización preferentes reducen drásticamente el tiempo necesario para descargar el material formado de partículas y para preparar el filtro para una utilización posterior. Además, las formas de realización preferentes, preferentemente resultan capaces de estar equipados con sistemas de limpieza automática simplificados y rentables para eliminar preferentemente de forma completa la necesidad de un operario y reducir adicionalmente el tiempo de inactividad del dispositivo de filtración.

Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración que incluye una primera salida y una segunda salida. El filtro incluye adicionalmente un filtro interior anular que define una superficie externa, una superficie interna y una cavidad interna. La primera salida se encuentra situada aguas abajo de la superficie interna del filtro interior. Un filtro exterior rodea el filtro interior y define una superficie interna y una superficie externa. El filtro interior y el filtro exterior definen un volumen de recogida de partículas anular. La segunda salida se encuentra situada aguas abajo de la superficie externa del filtro exterior. El filtro incluye una entrada que dirige un fluido hasta el interior del volumen de recogida de partículas antes de que el fluido pase a través del filtro interior o a través del filtro exterior. Se dispone una fuente de presión aguas arriba de la entrada y dirige la presión a través de la entrada para forzar el fluido del volumen de recogida de partículas a través del filtro interior hasta la primera salida y a través del filtro exterior hasta la segunda salida.

Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración para eliminar el agua de una suspensión, que incluye un recipiente a presión que presenta un primer extremo, un segundo extremo y una parte de pared lateral anular de una sola pieza. La parte de pared lateral presenta una superficie interna que generalmente define un espacio interno y el primer extremo o el segundo extremo, define una abertura para permitir el acceso al espacio interno. Se dimensiona y se conforma un cierre para cerrar la abertura de manera selectiva. El recipiente a presión y el cierre están configurados para resistir una presión de por lo menos 172.368,93 Pa (25 psi) en el espacio interno cuando la abertura se encuentra cerrada. Un filtro interior anular define una superficie externa y una cavidad interna, definiendo la cavidad interna por lo menos parcialmente un primer espacio de salida. Una parte considerable del filtro interior que forma la superficie externa incluye un primer medio filtrante. Un filtro exterior rodea el filtro interior y define una superficie interna frente a la superficie externa. Una parte considerable del filtro exterior que forma la superficie interna incluye un segundo medio filtrante. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante comprenden un material de madera o un material configurado para retener un tamaño de partícula superior o igual a 0,25 micrones. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante definen un volumen de recogida de partículas anular entre los mismos. El filtro exterior y la superficie interna del recipiente definen un segundo espacio de salida entre los mismos. Una entrada se comunica con el espacio interno y se configura para dirigir una suspensión hasta el interior del volumen de recogida de partículas antes de que la suspensión pase a través del filtro interior o a través del filtro exterior. Una salida se comunica con el espacio interno y tiene una comunicación fluida tanto con el primer espacio de salida como con el segundo espacio de salida. Se dispone una fuente de presión aguas arriba de la entrada y la presión de la fuente de presión puede dirigirse a través de la entrada para forzar un componente fluido de una suspensión del volumen de recogida de partículas a través del filtro interior hasta el primer espacio de salida y a través del filtro exterior hasta el segundo espacio de salida. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante retienen un componente sólido de una suspensión en el interior del volumen de recogida de partículas para formar una torta de partículas. La abertura se dimensiona y se conforma para permitir retirar una torta de partículas que se encuentra en el interior del volumen de recogida de partículas a través de la abertura.

Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración para eliminar el agua de una suspensión que incluye un recipiente a presión que presenta un primer extremo y un segundo extremo, y una parte de pared lateral anular de una sola pieza. La parte de pared lateral presenta una superficie interna que generalmente define un espacio interno. El primer extremo o el segundo extremo, define una abertura para permitir el acceso al espacio interno. Se dimensiona y se conforma un cierre para cerrar la abertura de manera selectiva. Un filtro interior anular define una superficie externa y una cavidad interna, que por lo menos define parcialmente un primer espacio de salida. Una parte considerable del filtro interior que forma la superficie externa incluye un primer medio filtrante. Un filtro exterior rodea el filtro interior y define una superficie interna frente a de la superficie externa. La superficie interna y la superficie externa son considerablemente paralelas y una parte considerable del filtro exterior que forma la superficie interna incluye un segundo medio filtrante. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante comprenden un material de madera o un material configurado para retener un tamaño de partícula superior o igual a aproximadamente 0,25 micrones. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante definen un volumen de recogida de partículas anular entre los mismos y el filtro exterior y la superficie interna del recipiente definen un segundo espacio de salida entre los mismos. Una entrada se comunica con el espacio interno y se configura para dirigir una suspensión hasta el interior del volumen de recogida de partículas antes de que la suspensión pase a través del filtro interior o a través del filtro exterior. Una salida se comunica con el espacio interno y tiene una comunicación fluida con el primer espacio de salida y con el segundo espacio de salida. Se dispone una fuente de presión aguas arriba de la entrada, y la presión de la fuente de presión puede dirigirse a través de la entrada para forzar un componente fluido de una suspensión del interior del volumen de recogida de partículas a través del filtro interior hasta el primer espacio de salida y a través del filtro exterior hasta el segundo espacio de salida. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante retienen un componente sólido de una suspensión en el interior del volumen de recogida de partículas para formar una torta de partículas. La abertura se dimensiona y se conforma para permitir que se retire una torta de partículas que se encuentra en el interior del volumen de recogida de partículas, a través de la abertura. La fuente de presión produce una primera presión de fluido aguas arriba del volumen de recogida de partículas y una segunda presión de fluido aguas abajo del volumen de recogida de partículas. La diferencia entre la primera presión de fluido y la segunda presión de fluido define un diferencial de presión. El dispositivo de filtración se configura para resistir diferenciales de presión de trabajo de por lo menos 172.368,93 Pa (25 psi).

Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración para filtrar una suspensión que incluye un recipiente a presión que presenta un primer extremo, un segundo extremo y una pared anular. Se configura una parte soporte para fijar el recipiente a presión en una posición. La pared del recipiente a presión incluye una primera parte entre el soporte y el primer extremo o el segundo extremo del recipiente. La primera parte de la pared resulta capaz de proporcionar suficiente resistencia a la gravedad que actúa sobre la primera parte de la pared para mantener la integridad estructural de la primera parte de la pared. Un filtro interior anular define una superficie externa y una cavidad interna, que por lo menos define parcialmente un primer espacio de salida. Una parte considerable del filtro interior que forma la superficie externa incluye un primer medio filtrante. Un filtro exterior rodea el filtro interior y define una superficie interna frente a la superficie externa. Una aparte considerable del filtro exterior que forma la superficie interna incluye un segundo medio filtrante. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante comprenden un material de madera o un material configurado para retener un tamaño de partícula superior o igual a aproximadamente 0,25 micrones. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante definen un volumen de recogida de partículas anular entre los mismos y el filtro exterior y la superficie interna del recipiente definen un segundo espacio de salida entre los mismos. Una entrada se comunica con el espacio interno y dirige la suspensión hasta el interior del volumen de recogida de partículas antes de pasar a través del filtro interior o a través del filtro exterior. Una salida se comunica con el espacio interno y tiene una comunicación fluida con el primer espacio de salida y con el segundo espacio de salida. Se dispone una fuente de presión aguas arriba de la entrada y la presión de la fuente de presión puede dirigirse a través de la entrada para forzar un componente fluido de una suspensión del volumen de recogida de partículas a través del filtro interior hasta el primer espacio de salida y a través del filtro exterior hasta el segundo espacio de salida. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante retienen un componente sólido de una suspensión en el interior del volumen de recogida de partículas para formar una torta de partículas.

Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración tal como se ha indicado en el párrafo anterior y que comprende adicionalmente una segunda parte soporte configurada para fijar el recipiente a presión en una posición. La pared del recipiente a presión incluye una segunda parte entre el primer soporte y el segundo soporte. La segunda parte de la pared resulta capaz de proporcionar suficiente resistencia a la gravedad que actúa sobre la segunda parte de la pared para mantener la integridad estructural de la segunda parte de la pared. Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración tal como se ha descrito en el párrafo anterior, en el que el filtro interior y el filtro exterior comprenden un conjunto filtro que presenta un primer extremo y un segundo extremo. El dispositivo de filtración comprende adicionalmente un primer soporte para el conjunto filtro y un segundo soporte para el conjunto filtro. El conjunto filtro incluye una parte entre el primer soporte para el conjunto filtro y el segundo soporte para el conjunto filtro. La parte del conjunto filtro resulta capaz de proporcionar suficiente resistencia a la gravedad que actúa sobre el conjunto filtro para mantener la integridad estructural del conjunto filtro.

Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración para eliminar el agua de una suspensión, que incluye un recipiente a presión que presenta un primer extremo, un segundo extremo, y una parte de pared lateral anular de una sola pieza. La parte de pared lateral presenta una superficie interna que generalmente define un espacio interno. El primer extremo o el segundo extremo, define una abertura para permitir el acceso al espacio interno y se dimensiona y se conforma un cierre para cerrar la abertura de manera selectiva. El recipiente a presión y el cierre están configurados para resistir una presión de por lo menos 172.368,93 Pa (25 psi) en el espacio interno cuando la abertura se encuentra cerrada. El dispositivo incluye por lo menos un conjunto filtro que comprende un primer filtro y un segundo filtro. El primer filtro define una primera superficie y por lo menos define parcialmente un primer espacio de salida. Una parte considerable del primer filtro que forma la primera superficie incluye un primer medio filtrante. El segundo filtro define una segunda superficie frente a la primera superficie y define por lo menos parcialmente un segundo espacio de salida. Una parte considerable del segundo filtro que forma la segunda superficie comprende un segundo medio filtrante. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante definen un volumen de recogida de partículas entre los mismos. Una entrada se comunica con el espacio interno y se configura para dirigir una suspensión hasta el interior del volumen de recogida de partículas antes de pasar a través del primer filtro o a través del segundo filtro. Una salida se comunica con el espacio interno y tiene una comunicación fluida con el primer espacio de salida y con el segundo espacio de salida. Se dispone una fuente de presión aguas arriba de la entrada, donde la presión de la fuente de presión puede dirigirse a través de la entrada para forzar un componente fluido de una suspensión del volumen de recogida de partículas a través del primer filtro hasta el primer espacio de salida y a través del segundo filtro hasta el segundo espacio de salida. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante retienen un componente sólido de una suspensión en el interior del volumen de recogida de partículas para formar una torta de partículas. La abertura se dimensiona y se conforma para permitir retirar una torta de partículas que se encuentra en el interior del volumen de recogida de partículas a través de la abertura. El dispositivo también incluye una rasqueta dimensionada y conformada para extenderse considerablemente desde el primer medio filtrante hasta el segundo medio filtrante. La rasqueta puede moverse desde un primer extremo del volumen de recogida de partículas hacia un segundo extremo del volumen de recogida de partículas para retirar la torta de partículas del volumen de recogida de partí-
culas.

Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración para eliminar el agua de una suspensión, que comprende un recipiente a presión que presenta un primer extremo, un segundo extremo, y una parte de pared lateral anular de una sola pieza. La parte de pared lateral presenta una superficie interna que generalmente define un espacio interno. El primer extremo o el segundo extremo, define una abertura para permitir el acceso al espacio interno. Se dimensiona y se conforma un cierre para cerrar la abertura de manera selectiva. El dispositivo incluye por lo menos un conjunto filtro que comprende un primer filtro y un segundo filtro. El primer filtro define una primera superficie y por lo menos define parcialmente un primer espacio de salida. Una parte considerable del primer filtro que forma la primera superficie comprende un primer medio filtrante. El segundo filtro define una segunda superficie frente a la primera superficie y define por lo menos parcialmente un segundo espacio de salida. La primera superficie y la segunda superficie son considerablemente paralelas y una parte considerable del segundo filtro que forma la segunda superficie comprende un segundo medio filtrante. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante definen un volumen de recogida de partículas entre los mismos. Una entrada se comunica con el espacio interno y se configura para dirigir una suspensión hasta el interior del volumen de recogida de partículas antes de pasar a través del primer filtro o a través del segundo filtro. Una salida se comunica con el espacio interno y tiene una comunicación fluida con el primer espacio de salida y con el segundo espacio de salida. Se dispone una fuente de presión aguas arriba de la entrada, donde la presión de la fuente de presión puede dirigirse a través de la entrada para forzar un componente fluido de una suspensión del interior del volumen de recogida de partículas a través del primer filtro hasta el primer espacio de salida y a través del segundo filtro hasta el segundo espacio de salida. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante retienen un componente sólido de una suspensión en el interior del volumen de recogida de partículas para formar una torta de partículas. La abertura se dimensiona y se conforma para permitir que se retire una torta de partículas que se encuentra en el interior del volumen de recogida de partículas a través de la abertura. La fuente de presión produce una primera presión de fluido aguas arriba del volumen de recogida de partículas y una segunda presión de fluido aguas abajo del volumen de recogida de partículas. La diferencia entre la primera presión de fluido y la segunda presión de fluido define un diferencial de presión. El dispositivo de filtración se configura para resistir diferenciales de presión de trabajo de por lo menos 172.368,93 Pa (25 psi). El dispositivo también incluye una rasqueta dimensionada y conformada para extenderse considerablemente desde el primer medio filtrante hasta el segundo medio filtrante, pudiéndose mover la rasqueta desde un primer extremo del volumen de recogida de partículas hacia un segundo extremo del volumen de recogida de partículas para retirar la torta de partículas del volumen de recogida de partículas.

Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración para filtrar una suspensión que comprende un recipiente a presión que presenta un primer extremo, un segundo extremo y una pared anular. Se configura una parte soporte para fijar el recipiente a presión en una posición. La pared del recipiente a presión incluye una primera parte entre el soporte y el primer extremo o el segundo extremo del recipiente, que resulta capaz de proporcionar suficiente resistencia a la gravedad que actúa sobre la primera parte de la pared para mantener la integridad estructural de la primera parte de la pared. El dispositivo incluye por lo menos un conjunto filtro que presenta un primer filtro y un segundo filtro. El primer filtro define una primera superficie y define por lo menos parcialmente un primer espacio de salida. Una parte considerable del primer filtro que forma la primera superficie comprende un primer medio filtrante. El segundo filtro define una segunda superficie frente a la primera superficie y define por lo menos parcialmente un segundo espacio de salida. Una parte considerable del segundo filtro que forma la segunda superficie comprende un segundo medio filtrante, definiendo el primer medio filtrante y el segundo medio filtrante un volumen de recogida de partículas entre los mismos. Una entrada se comunica con el espacio interno y dirige la suspensión hasta el interior del volumen de recogida de partículas antes de que la suspensión pase a través del primer filtro o a través del segundo filtro. Una salida se comunica con el espacio interno y tiene una comunicación fluida con el primer espacio de salida y con el segundo espacio de salida. Se dispone una fuente de presión aguas arriba de la entrada, donde la presión de la fuente de presión puede dirigirse a través de la entrada para forzar un componente fluido de una suspensión del volumen de recogida de partículas a través del primer filtro hasta el primer espacio de salida y a través del segundo filtro hasta el segundo espacio de salida. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante retienen un componente sólido de una suspensión en el interior del volumen de recogida de partículas para formar una torta de partículas. Se dimensiona y se conforma una rasqueta para extenderse considerablemente desde el primer medio filtrante hasta el segundo medio filtrante. La rasqueta puede moverse desde un primer extremo del volumen de recogida de partículas hacia un segundo extremo del volumen de recogida de partículas para retirar la torta de partículas del volumen de recogida de partículas.

Un procedimiento preferente de separación de un material formado de partículas de una suspensión incluye la provisión de una primera salida y la provisión de un volumen de recogida de partículas. El procedimiento incluye adicionalmente la provisión de un primer filtro anular que separa la primera salida del volumen de recogida de partículas. Se dirige un flujo de la suspensión hasta el interior del volumen de recogida de partículas bajo una presión suficiente para forzar el fluido a través del primer filtro anular y para forzar que cualquier cantidad del material formado de partículas que bloquea una superficie filtrante del primer filtro anular llene considerablemente el volumen de recogida de partículas con partículas.

Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración que incluye un recipiente a presión que define un espacio interior. El dispositivo de filtración incluye un primer filtro que define una primera superficie y un segundo filtro que define una segunda superficie. La segunda superficie se encuentra frente a la primera superficie. El primer filtro y el segundo filtro definen por lo menos parcialmente un volumen de recogida de partículas entre los mismos. Una entrada dirige el fluido hasta el interior del volumen de recogida de partículas antes de que el fluido pase a través del primer filtro o a través del segundo filtro. Por lo menos se sitúa una salida aguas abajo de por lo menos la primera superficie o la segunda superficie. Se dispone una fuente de presión aguas arriba de la entrada y dirige la presión a través de la entrada para forzar el fluido del interior del volumen de recogida a través del primer filtro y a través del segundo filtro hasta por lo menos una salida.

Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración que presenta un filtro interior anular que define una cavidad interna y un filtro exterior que rodea el filtro interior. El filtro interior y el filtro exterior definen un volumen de recogida de partículas anular cuando el dispositivo de filtración se encuentra en una posición cerrada. El filtro interior y el filtro exterior pueden moverse axialmente uno respecto del otro para definir una posición abierta en la que pueden vaciarse las partículas del dispositivo de filtración. El filtro incluye una entrada y una salida. La salida se encuentra situada aguas abajo del volumen de recogida de partículas y la entrada dirige el fluido hasta el interior del volumen de recogida de partículas antes de que el fluido pase a través del filtro interior o a través del filtro exterior. El filtro también incluye un accionamiento con una parte que ejerce fuerza sobre por lo menos el filtro interior o el filtro exterior para mover el dispositivo de filtración entre la posición abierta y la posición cerrada.

Una forma de realización preferente es un procedimiento de separación de un material formado de partículas de una suspensión que incluye la provisión de un dispositivo de filtración que comprende un filtro interior anular y un filtro exterior que rodea el filtro interior. El filtro interior y el filtro exterior definen un volumen de recogida de partículas anular entre los mismos. El dispositivo de filtración incluye además una salida situada aguas abajo del volumen de recogida de partículas y una entrada que dirige el fluido hasta el interior del volumen de recogida de partículas antes de que el fluido pase a través del filtro interior o a través del filtro exterior. El procedimiento incluye adicionalmente la iniciación de un ciclo de filtración que comprende la acción de dirigir un flujo de la suspensión hasta el interior del volumen de recogida de partículas bajo presión suficiente para forzar el fluido a través del filtro interior y a través del filtro exterior y para forzar que cualquier cantidad del material formado de partículas que bloquea una superficie filtrante del filtro interior y del filtro exterior llene considerablemente el volumen de recogida de partículas y la acción de poner en marcha un accionamiento para mover el filtro interior y el filtro exterior axialmente uno respecto del otro una vez completado el ciclo de filtración para vaciar las partículas del volumen de recogida de partículas.

Una forma de realización preferente es un dispositivo de filtración que presenta un filtro interior anular que define una cavidad interna y un filtro exterior que rodea el filtro interior. El filtro interior y el filtro exterior definen un volumen de recogida de partículas anular cuando el dispositivo de filtración se encuentra en una posición cerrada. El filtro interior y el filtro exterior pueden moverse axialmente uno respecto del otro para definir una posición abierta en la que pueden vaciarse las partículas del dispositivo de filtración. Hay una salida situada aguas abajo del volumen de recogida de partículas y una entrada dirige el fluido hasta el interior del volumen de recogida de partículas antes de que el fluido pase a través del filtro interior o a través del filtro exterior. El filtro incluye medios para mover el dispositivo de filtración entre la posición abierta y la posición cerrada.

Breve descripción de las figuras

Se describirán estas y otras características de los filtros y procedimientos preferentes con relación a la figuras de las formas de realización preferentes. Estas formas de realización pretenden meramente ilustrar, y no limitar, la presente invención. El conjunto de las figuras contiene diecisiete figuras.

La Figura 1 es una vista esquemática parcial en perspectiva de un dispositivo de filtración preferente. Se ha eliminado una parte de varios componentes para ilustrar las características internas del filtro, incluyendo un filtro interior y un filtro exterior;

La Figura 2 es una vista en sección transversal aumentada de la parte del dispositivo de filtración de la Figura 1 que se encuentra en el interior del círculo con número de referencia 2 en la Figura 1;

La Figura 3 es una vista en sección transversal aumentada de la parte del dispositivo de filtración de la Figura 1 que se encuentra en el interior del círculo con número de referencia 3 en la Figura 1;

La Figura 4 es una vista esquemática parcial en perspectiva de una forma de realización alternativa de un dispositivo de filtración. Se ha eliminado una parte de varios componentes para ilustrar componentes internos y características internas del filtro, incluyendo un filtro interior y un filtro exterior;

La Figura 5 ilustra el dispositivo de filtración de la Figura 3 con el filtro interior del dispositivo de filtración parcialmente extraído para permitir la descarga de partículas;

La Figura 6A es una vista en sección transversal de un conjunto filtro alternativo en el que el filtro interior y el filtro exterior presentan una forma corrugada;

La Figura 6B es una sección transversal esquemática de un conjunto filtro alternativo en el que se proporciona múltiples conjuntos de filtros dispuestos de forma concéntrica;

La Figura 6C es una sección transversal esquemática de un conjunto filtro alternativo que presenta varios filtros que se extienden radialmente;

La Figura 6D es una sección transversal esquemática de un conjunto filtro alternativo que presenta varios filtros lineales;

La Figura 7 es una vista en perspectiva de una forma de realización automática de un conjunto filtro. Se han eliminado algunas partes del conjunto filtro para ilustrar diversos componentes internos;

La Figura 8 es una vista en sección transversal de una parte del conjunto filtro de la Figura 7 que ilustra un conjunto de prensado mecánico;

La Figura 9 es una vista en planta de una parte del conjunto filtro de la Figura 7, tomada a lo largo de la línea 9-9 de la Figura 8;

La Figura 10 es una vista esquemática en sección transversal del conjunto filtro de la Figura 7 en un modo de descarga de la torta de partículas;

La Figura 11 es una vista esquemática en sección transversal del conjunto filtro de la Figura 7 en un modo de limpieza de los medios filtrantes;

La Figura 12 es una vista en perspectiva de una modificación del filtro automático de la Figura 7 que utiliza un par de filtros interconectados. En la forma de realización de la Figura 12, el recipiente es elevado desde el filtro interior mediante un conjunto de brazo telescópico para permitir la descarga de la torta de partículas;

La Figura 13 es una vista en sección transversal de un conjunto de conexión entre una parte del recipiente y una parte del filtro interior del filtro de la Figura 12;

La Figura 14 es una vista en perspectiva de una disposición alternativa de un sistema de filtración automática que utiliza un par de filtros;

La Figura 15 es una vista en perspectiva de un conjunto filtro automático que utiliza una forma de realización alternativa de un conjunto de cierre del filtro;

La Figura 16 es una vista en perspectiva aumentada de una rueda motriz del conjunto de cierre del filtro de la Figura 15;

La Figura 17 es una vista en perspectiva aumentada de una rueda loca del conjunto de cierre del filtro de la Figura 15.

Descripción detallada de la forma de realización preferente

Las Figuras 1 a 3 ilustran una forma de realización preferente de un dispositivo de filtración 10, al que generalmente en la presente memoria se hace referencia como "filtro". El filtro 10 incluye un recipiente con una forma considerablemente tubular 12 que define un espacio cerrado, al que generalmente se hace referencia por el número de referencia 14. El extremo superior abierto del recipiente 12 termina en un reborde 16, que generalmente se extiende perpendicularmente a la pared del recipiente 12. Un cierre, o tapa 18, se apoya preferentemente sobre el reborde 16 para cerrar el extremo superior del recipiente 12. La tapa 18 puede incluir un asa 20 para permitir que la tapa 18 pueda retirarse fácilmente. Preferentemente, la tapa 18 resulta capaz de ser fijada al recipiente 12 con el fin de formar un sellado hermético. En la forma de realización ilustrada, una serie de elementos de fijación con rosca, como por ejemplo los cáncamos roscados 22, fijan la tapa 18 a la parte del reborde 16 del recipiente 12. Sin embargo, también pueden utilizarse otros medios de fijación adecuados, como por ejemplo otros medios mecánicos o hidráulicos. Además, pueden utilizarse otros procedimientos de cierre del recipiente 12 adecuados.

El recipiente 12 incluye una entrada 24 y una salida 26, cada una de las cuales permiten una comunicación fluida con el espacio cerrado 14. La salida 26 de la forma de realización ilustrada se encuentra situada en una parte inferior del recipiente 12 y es coaxial con un eje longitudinal del filtro 10. Sin embargo, la salida 26 puede estar situada de manera alternativa en otras posiciones adecuadas. Por ejemplo, la salida 26 puede extenderse desde la pared lateral del recipiente 12, perpendicular a un eje longitudinal del filtro 10, de manera similar a la entrada 24. De manera alternativa, el extremo inferior del recipiente 12 puede terminar en un reborde, y puede conectarse al mismo un elemento de salida separado, de una manera similar a la tapa 18.

Se dispone una fuente de presión 28 aguas arriba de la entrada 24 para suministrar un líquido o una suspensión no filtrada, al espacio cerrado 14 del filtro 10. La fuente de presión 28 puede comprender cualquier tipo de bomba u otro mecanismo adecuado para crear una suspensión presurizada. Obviamente, tal como podrá apreciar un experto en la materia, puede haber algunas aplicaciones en las que la suspensión puede estar pretratada y/o prefiltrada antes de llegar a la entrada 24. Por ejemplo, el dispositivo de filtración 10 ilustrado puede comprender una parte de un dispositivo o sistema de filtración más grande.

Un conjunto filtro, al que generalmente se hace referencia por el número de referencia 30, se coloca en el interior del espacio cerrado 14, entre la entrada 24 y la salida 26. En la forma de realización ilustrada, el conjunto filtro 30 comprende por lo menos un filtro interior 32 y un filtro exterior 34. Cada uno de los filtros interior 32 y exterior 34 presenta una forma considerablemente anular y resultan capaces de permitir que el líquido pase a través de los mismos mientras retienen un material formado de partículas sólidas. Preferentemente, cada uno de los filtros 32 y 34 presenta una forma cilíndrica para igualar la presión. El espacio entre el filtro interior 32 y el filtro exterior 34 define un volumen de recogida 36 para recoger el material formado de partículas sólidas.

Se fija una tapa, tal como una placa considerablemente circular 38, al extremo superior del filtro interior 32 y del filtro exterior 34 y se encuentra acoplada de manera estanca con la superficie interior del recipiente 12. Preferentemente, la placa 38 se dimensiona, se conforma y se construye a partir un material adecuado que mantendrá un sellado considerablemente hermético con la superficie cilíndrica interior del recipiente 12. De manera alternativa, pueden utilizarse otras disposiciones de sellado, como por ejemplo la provisión de un elemento sellante separado entre la placa 38 y el recipiente 12. Según otra alternativa, la entrada 24 puede estar formada por la tapa 1 o puede estar conectada a la tapa 1 y la placa 38 puede ser sellada al recipiente 12 en la parte del reborde 16 o cerca de la parte del reborde 16. Según una disposición, esto puede llevarse a cabo mediante el posicionamiento de una parte periférica de la placa 38 entre el reborde 16 y la tapa 18. También pueden utilizarse otras configuraciones, evidentes para los expertos en la materia, que dirigen la suspensión hasta el interior del volumen de recogida de partículas 36 sin permitir que la suspensión pase a una zona aguas abajo de los filtros 32 y 34.

La placa 38 incluye varias aberturas 40 que se extienden axialmente a través de la placa 38. Las aberturas 40 dirigen el fluido hasta el interior del volumen de recogida 36 entre el filtro interior 32 y el filtro exterior 34, respectivamente. La parte sólida central y la parte periférica de la placa 38 previenen que el fluido pase a la zona aguas abajo del conjunto filtro 30 sin entrar primero en el volumen de recogida 36.

Preferentemente, el filtro interior 32 es considerablemente hueco y define un espacio interior 42 rodeado por el filtro interior 32. El filtro exterior 34 se encuentra distanciado de la superficie interior del recipiente 12 para definir un espacio exterior 44 que rodea el filtro exterior 34. El filtro 10 incluye adicionalmente un conjunto de transferencia 46 configurado para proporcionar una salida desde el espacio interior 42 para dirigir el fluido desde el espacio interior 42 hasta el espacio exterior 44. Preferentemente, el conjunto de transferencia 46 es considerablemente circular y se coloca en un extremo inferior del filtro interior 32 y del filtro exterior 34. El conjunto de transferencia 46 ilustrado incluye varios canales 48 que conectan el espacio interior 42 al espacio exterior 44, tal como se ilustra en mayor detalle en la vista en sección transversal de la Figura 3. El conjunto de transferencia 46 también incluye una tapa sólida o una parte base 50, que cierra el extremo inferior del volumen de recogida 36. De manera opcional, la parte base 50 puede estar separada del conjunto de transferencia 46. Según una disposición alternativa, el extremo inferior del espacio interior 42 puede estar abierto y puede permitir que pase el fluido directamente al espacio exterior 44 sin pasar a través del conjunto de transferencia 46.

La Figura 2 es una vista en sección transversal aumentada de una parte del filtro 10 que se encuentra en el interior del círculo con número de referencia 2 en la Figura 1. Preferentemente, el filtro interior 32 incluye un soporte de filtro rígido, o tubo 52, que presenta varias aberturas 54 que permiten que el líquido pase a través de los mismos. El medio filtrante 56 se coloca adyacente a la superficie exterior del tubo 52 del filtro interior para separar el volumen de recogida 36 del espacio interior 42. Preferentemente, el medio filtrante 56 está fabricado en un material adecuado construido para permitir que el líquido pase a través del mismo pero para retener un material formado de partículas. Por ejemplo, el medio filtrante puede construirse en papel, algodón, poliéster, polipropileno, materiales metálicos (por ejemplo, acero inoxidable), u otros materiales adecuados que pueden ser determinados por un experto en la materia. El medio filtrante puede ser de una construcción de madera o de una construcción que no sea de madera. El medio filtrante puede estar construido para poseer una de entre una diversidad de capacidades de retención de un tamaño de partícula mínimo, frecuentemente proporcionada como un valor de tamaño de partícula en micrones, tal como es conocido para un experto en la materia. Preferentemente, el medio filtrante presenta un índice en micrones superior o igual a 0,25 micrones. Sin embargo, tal como puede determinar un experto en la materia, la retención del tamaño de partícula mínimo del medio filtrante puede verse alterada para adecuarse a una aplicación deseada. Preferentemente, el medio filtrante es una construcción de madera o presenta una densidad superior a aproximadamente media onza por yarda cuadrada (o equivalentes de la misma) con el fin de resistir la presión de fluido que puede generarse durante el proceso de filtración.

De manera similar, el filtro exterior 34 incluye un tubo filtrante 58 que presenta varias aberturas 60. El medio filtrante 62 se coloca adyacente a la superficie interior del tubo filtrante exterior 58. De esta manera, el volumen de recogida 36 se define preferentemente entre el medio filtrante 56 del filtro interior 32 y el medio filtrante 62 del filtro exterior 34. Se define una distancia radial D entre el filtro interior 32 y el filtro exterior 34. Más específicamente, en la forma de realización ilustrada, se define la distancia D entre la superficie interior del medio filtrante exterior 62 y la superficie exterior del medio filtrante interior 56. Preferentemente, la distancia D es inferior a 10,16 cm (4 pulgadas). Preferentemente, la distancia D es inferior a 7,62 cm (3 pulgadas) y más preferentemente, la distancia D es aproximadamente de 5,08 cm (2 pulgadas). Sin embargo, pueden proporcionarse otros valores de la distancia D en función de la aplicación de filtración de una suspensión particular, o en función del grado de sequedad de las partículas del volumen de recogida deseado al final de un ciclo de filtración completado. Además, las superficies frontales del medio filtrante interior 56 y del medio filtrante exterior 62 son preferentemente paralelas entre sí. Dicha disposición ayuda a igualar la presión en el interior del volumen de recogida 36. Además, la relación paralela entre el medio filtrante interior 56 y el medio filtrante exterior 62 fomenta una acumulación por igual de una torta de partículas en la superficie de cada uno de los medios filtrantes. En la forma de realización ilustrada, el filtro interior 32 y el filtro exterior 34 presentan una forma anular, de esta manera, las superficies frontales del medio filtrante interior 56 y del medio filtrante exterior 62 son preferentemente coaxiales entre sí.

Los filtros 32 y 34 también definen una longitud o dimensión de longitud del volumen de recogida 36. En el filtro 10 de la Figura 1, la dimensión de longitud del volumen de recogida 36 se corresponde con la altura vertical H del volumen de recogida 36. Según una disposición, la altura H del volumen de recogida 36 es preferentemente de entre aproximadamente 5 cm y 152,4 cm (60 pulgadas), preferentemente de entre aproximadamente 30,48 cm y 121,92 cm (de entre 12 pulgadas y 48 pulgadas) y más preferentemente aproximadamente de 76,2 cm (30 pulgadas). Sin embargo, el valor de la altura H puede ser variado en otras disposiciones, en función de la aplicación de filtración particular para la que se utilizará el filtro 10. Por ejemplo, en algunas aplicaciones, la altura H del volumen de recogida 36 puede ser muy superior a 152,4 cm (60 pulgadas), como por ejemplo de 457,2 cm (15 pies) o superior. Preferentemente, los tubos filtrantes 52 y 58 están construidos a partir de un material rígido adecuado para resistir las presiones generadas en un proceso de filtración por desplazamiento. Por ejemplo, los tubos filtrantes 52 y 58 pueden estar construidos en acero estructural, acero inoxidable, aluminio u otras aleaciones, plásticos u otros compuestos, o combinaciones de los mismos, y se calculan preferentemente para presiones de hasta 3.447.378,645 Pa (500 psi) o superiores.

Preferentemente, el volumen del volumen de recogida 36 es de entre aproximadamente 0,25 litros y 5.000 litros, y preferentemente, de entre aproximadamente 1 litro y 500 litros. Además, las superficies del medio filtrante interior 56 y del medio filtrante exterior 62 forman un área superficial. Preferentemente, el área superficial total del filtro interior 56 y del filtro exterior 62 es de entre aproximadamente 0,13 m^{2} y 51,61 m^{2} (de entre 200 pulgadas cuadras y 80.000 pulgadas cuadradas). Preferentemente, el área superficial total del filtro interior 52 y del filtro exterior 62 es de entre aproximadamente 0,13 m^{2} y 5,16 m^{2} (de entre 200 pulgadas cuadradas y 8.000 pulgadas cuadradas) y más preferentemente de entre aproximadamente 0,13 m^{2} y 0,52 m^{2} (de entre 200 pulgadas cuadradas y 800 pulgadas cuadradas). La relación del volumen respecto al área superficial es preferentemente aproximadamente de 10.160,064 milímetros cúbicos por centímetro cuadrado (576 pulgadas cúbicas por pie cuadrado), preferentemente aproximadamente de 7.620,048 milímetros cúbicos por centímetro cuadrado (432 pulgadas cúbicas por pie cuadrado) y más preferentemente aproximadamente de 5.080,032 milímetros cúbicos por centímetro cuadrado (288 pulgadas cúbicas por pie cuadrado). Sin embargo, el volumen y el área superficial definidos por el filtro pueden ser variados para producir un dispositivo de filtración adecuado para otras aplicaciones de filtración.

El dispositivo de filtración 10 resulta funcional para separar material sólido de una suspensión o mezcla líquido sólido. El filtro 10 ilustrado resulta especialmente útil para filtrar suspensiones con una concentración de material formado de partículas relativamente elevada, tal como por ejemplo por encima de aproximadamente 1.000 partes por millón (ppm) o 5.000 partes por millón, y puede utilizarse para filtrar suspensiones con una concentración de hasta 10.000 a 500.000 partes por millón. Con relación a las Figuras 1 a 3, se introduce una suspensión en el filtro 10 mediante la fuente de presión 28. Al comienzo de un ciclo de filtración, la fuente de presión 28 suministra la suspensión al dispositivo de filtración 10, a una presión entre baja y moderada, para llenar simplemente el volumen de recogida 36. La suspensión fluye hasta el interior del espacio cerrado 14 del dispositivo de filtración 10 a través de la entrada 24 y hasta el interior del volumen de recogida 36 a través de las aberturas 40 de la placa 38, tal como se ilustra mediante las flechas de la Figura 1.

Una vez que el volumen de recogida 36 se ha llenado considerablemente con la suspensión, la presión de distribución de la suspensión es incrementada gradualmente mediante la fuente de presión 28. En respuesta a la suspensión entrante, el componente líquido de la suspensión del volumen de recogida 36 es forzado a través del filtro interior 32 o a través el filtro exterior 34, mientras que el componente de partículas sólidas es retenido en el interior del volumen de recogida 36 debido a los medios filtrantes 56 y 62.

El líquido que se mueve a través del filtro interior 32 pasa a través del medio filtrante 56 y a través de una de las varias aberturas 54 del tubo filtrante interior y hasta el interior del espacio interior 42. El líquido que se mueve a través del filtro exterior 34 pasa primero a través del medio filtrante 62 y a través de una de las varias aberturas 60 del tubo filtrante exterior 58 y hasta el interior del espacio exterior 44. El filtrado líquido del espacio interior 42 pasa a través de los canales 48 del conjunto de transferencia 46 para juntarse con el filtrado líquido del espacio exterior 44, tal como se ilustra por las flechas de la Figura 3. El filtrado pasa a continuación desde el espacio cerrado 14 del recipiente 12 a través de la salida 26. La salida 26 puede vaciarse en el interior de un contenedor o sistema de recogida adecuado, o puede conectarse a un desagüe o a otro sistema de retirada de residuos adecuado.

Típicamente, en un sistema de filtración por desplazamiento, la presión de la suspensión suministrada al filtro 10 mediante la fuente de presión 28 aumenta gradualmente a lo largo del ciclo para compensar la acumulación de material formado de partículas en el interior del volumen de recogida de partículas 36. Al material formado de partículas que permanece en el volumen de recogida 36 al final del ciclo de filtración, generalmente se le hace referencia como torta. Preferentemente, la presión mínima durante el ciclo de filtración (es decir, sin incluir el llenado inicial del volumen de recogida 36) es aproximadamente de 172.368,93 Pa (25 psi). Preferentemente, la presión aumenta a lo largo del curso del ciclo de filtración hasta un máximo de aproximadamente 689.475,729 Pa (100 psi). En otras aplicaciones, la presión máxima durante un ciclo de filtración puede alcanzar aproximadamente un valor de 1.551.320,39 Pa (225 psi) y, si se desea, la presión máxima puede alcanzar un valor de hasta 10.342.135,934 Pa (1.500 psi) o superior. El dispositivo de filtración 10 puede construirse para alcanzar presiones máximas incluso superiores durante el ciclo de filtración, en función del tipo de suspensión procesado o en función del índice de sequedad de la torta de partículas deseado.

Al proceso descrito anteriormente generalmente se le hace referencia como filtración por desplazamiento, debido a que el líquido se desplaza desde el volumen de recogida 36, dejando de esa manera considerablemente solamente el material formado de partículas sólidas que permanece en el mismo. Al final de un ciclo de filtración, considerablemente el volumen de recogida 36, entero, se llena preferentemente de partículas. Cuando se alcanza una presión máxima de 689.475,729 Pa (100 psi) durante el ciclo de filtración, la torta de partículas presenta un índice de sequedad aproximadamente de entre 25% y 35%. Cuando se alcanza una presión máxima de 1.551.320,39 Pa (225 psi) durante el ciclo de filtración, la torta de partículas presenta un índice de sequedad aproximadamente de entre 35% y 45%. Los porcentajes de índice de sequedad se proporcionan en términos de peso de las partículas sólidas que permanecen en el volumen de recogida de partículas 36 en relación al peso total del sólido y del líquido que permanecen en el volumen de recogida 36.

Una vez completado el ciclo de filtración, son retirados los elementos de fijación con rosca para permitir retirar la tapa 18 del recipiente 12. A continuación puede retirarse el conjunto filtro 30 a través del extremo superior abierto del recipiente 12. También puede retirarse el filtro interior 32 del filtro exterior 34 para permitir retirar la torta de partículas del volumen de recogida 36. Por ejemplo, según una disposición, puede fijarse el filtro interior 32 a un conjunto de transferencia 46 para formar un primer subconjunto y puede fijarse el filtro exterior 34 a la tapa 38 para formar un segundo subconjunto. El primer subconjunto puede separarse del segundo subconjunto para exponer el volumen de recogida 36 y permitir descargar la torta de partículas. Según otras disposiciones, el conjunto filtro 30 puede desmontarse de una manera alternativa para permitir la descarga de la torta de partículas. Una vez retirada la torta de partículas del volumen de recogida 36, se limpian el filtro interior 32 y el filtro exterior 34, se vuelven a montar y el conjunto filtro 30 se vuelve a colocar en el interior del recipiente 12 de manera que pueda llevarse a cabo otro ciclo de filtración. De esta manera, preferentemente la torta de partículas puede retirarse del volumen de recogida anular a través de la abertura del recipiente 12. Dicha disposición permite descargar la torta de partículas del dispositivo de filtración 10 de forma rápida y eficaz.

De manera ventajosa, la forma de realización ilustrada utiliza un recipiente a presión dispuesto para resistir estructuralmente las fuerzas generadas debido a las presiones relativamente elevadas típicas de un proceso de filtración por desplazamiento. Específicamente, el recipiente 12 presenta preferentemente, una forma considerablemente cilíndrica. El recipiente 12 define un parte de pared cilíndrica considerablemente continua, y preferentemente, un extremo cerrado, a excepción de la salida 26. Es decir, la parte de pared del recipiente 12 es preferentemente una sola pieza y presenta una forma anular. Más preferentemente, el recipiente 12 es una estructura monolítica. De esta manera, la parte de pared cilíndrica del recipiente 12 no requiere una fuerza aplicada externamente para contrarrestar las fuerzas producidas como resultado del proceso de filtración por desplazamiento. Las fuerzas generadas por el proceso de filtración son considerablemente absorbidas por el propio recipiente 12. Preferentemente, la única fuerza de cierre externa que resulta necesaria es la fuerza para fijar la tapa 18 al recipiente 12. En la forma de realización ilustrada, esta función es llevada a cabo por los elementos de fijación con rosca 22. Preferentemente, el recipiente 12 y el conjunto cierre (por ejemplo, la tapa y los elementos de fijación 22) resultan capaces de resistir una presión en el interior del espacio interno 14 de por lo menos 172.368,93 Pa (25 psi). Pueden utilizarse otros medios de fijación de la tapa 18 al recipiente 12, tales como por ejemplo otros elementos de fijación mecánicos o un sistema hidráulico, tal como puede determinar un experto en la materia. Además, el filtro 10 preferentemente resulta capaz de resistir diferenciales de presión de trabajo de por lo menos 25 psi. Puede definirse un diferencial de presión del filtro 10 como una diferencia entre la presión de fluido aguas arriba de los filtros 32 y 34 y la presión de fluido aguas abajo de los filtros 32 y 34.

Además de resistir la presión de fluido del proceso de filtración, la pared lateral anular del recipiente 12 preferentemente es también autosostenible. Es decir, la pared lateral del recipiente 12 sostiene su propio peso. En la forma de realización de las Figuras 1 a 3, el filtro 10 puede ser sostenido, por uno o por ambos elementos tubulares que definen la salida 26 y la entrada 24, por ejemplo. La parte de pared anular del recipiente 12 que se encuentra entre la entrada 24 y la salida 26 resulta capaz de sostener su propio peso. Además, la parte de pared anular del recipiente 12 que se encuentra entre la entrada 24 y el extremo superior abierto del filtro 10 también resulta capaz de sostener su propio peso. De manera similar, en caso de que el filtro 10 se monte en una disposición horizontal (tal como se ilustra en las Figuras 4 y 5), la pared anular del recipiente 12 preferentemente resulta capaz de sostener su propio peso tanto en medio como a cualquiera de los lados de la entrada 24 y la salida 26. De manera alternativa, pueden proporcionarse uno o más soportes de forma separada a la entrada 24 y de la salida 26, tal como resultará evidente para un experto en la materia.

Por el contrario, en un conjunto filtro prensa de la técnica anterior, resulta necesario proporcionar un conjunto soporte externo para cada placa filtrante individual, con el fin de contrarrestar la fuerza de la gravedad. Tal como se ha descrito anteriormente, puede proporcionarse un gran número de placas filtrantes (por ejemplo, hasta 100 o más), en un único filtro prensa. Cuando el filtro prensa se encuentra en posición cerrada, un conjunto de cierre hidráulico aplica una fuerza de compresión a cada extremo del filtro prensa para mantener las placas filtrantes en contacto entre sí y crear un sellado hermético entre las mismas. La fuerza de compresión aplicada por el conjunto de cierre hidráulico también sostiene las placas filtrantes frente a la fuerza de la gravedad. Para sostener el peso de las placas filtrantes cuando el filtro prensa se encuentra en posición abierta, típicamente se proporciona una barra de soporte alargada a cada lado del conjunto filtro prensa y se extiende a lo largo de toda la longitud del filtro prensa. Una parte asa a cada lado de las placas filtrantes se apoya sobre una superficie superior de la barra de soporte. En consecuencia, la barra de soporte debe ser lo suficientemente fuerte para sostener todo el peso de todas las placas filtrantes. Como resultado del gran número de placas filtrantes individuales que han de ser sostenidas, resultan necesarios tanto el conjunto de cierre hidráulico como la estructura de barra de soporte. Esto resulta en una construcción compleja y pesada que resulta en un filtro prensa con un coste de fabricación elevado. Mediante la disposición de un recipiente 12 que es autosostenible, el filtro 10 ilustrado elimina la necesidad de dicho soporte externo.

De manera ventajosa, el dispositivo de filtración 10 ilustrado presenta un único sellado a mantener entre el recipiente 12 y la tapa 18. Además, en el dispositivo de filtración 10 ilustrado, el área de la tapa 18 es preferentemente pequeña, en comparación al área superficial interior del recipiente 12, lo que resulta en la necesidad de una fuerza de cierre relativamente pequeña para mantener un sellado considerablemente hermético entre el recipiente 12 y la tapa 18, debido a que la fuerza que tiende a separar la tapa 18 del recipiente 12 es proporcional al área superficial de la tapa 18. En consecuencia, con el presente dispositivo de filtración 10 no resultan necesarios una gran estructura de soporte y un sistema de cierre hidráulico.

Por el contrario, en un conjunto filtro prensa, debe mantenerse un sellado entre cada par de placas filtrantes. Pueden proporcionarse hasta 100 placas filtrantes individuales o más en un único conjunto filtro prensa. Típicamente, las placas presentan una forma cuadrada y el sellado entre las mismas se sitúa a lo largo de un borde exterior de las placas. Por lo tanto, la presión generada durante el proceso de filtración por desplazamiento actúa considerablemente sobre toda la placa. El área superficial de las placas, relativamente grande, produce una gran fuerza que tiende a separar las placas entre sí. Como resultado, resulta necesario un sistema de cierre, típicamente un sistema hidráulico, para sujetar la serie de placas juntas con la suficiente fuerza para mantener un sellado entre las placas. Además, esta fuerza debe ser aplicada a las placas durante todo el proceso de filtración. Además, la estructura de soporte, o armazón, que sostiene tanto el conjunto de las placas filtrantes como el sistema de cierre hidráulico debe ser lo suficientemente rígido para resistir la fuerza de cierre necesaria producida por el sistema de cierre sin doblarse considerablemente, con el fin de mantener el sellado entre las placas filtrantes. Tanto el sistema de cierre como la estructura de soporte, o armazón, presentan un coste de fabricación elevado.

También, en el caso de las formas de realización preferentes del presente filtro 10, la descarga de la torta de partículas y la limpieza de los medios filtrantes pueden llevarse a cabo con mucha mayor rapidez que en el caso de un filtro prensa. Debido a que preferentemente se proporciona un único volumen de recogida de partículas 36, el material formado de partículas del interior del volumen de recogida 36, al final del ciclo de filtración puede descargarse con rapidez y convenientemente. Incluso en el caso de que se proporcionen múltiples volúmenes de recogida 36, preferentemente, la torta de partículas puede descargarse a través de una única abertura en el filtro 10, lo que facilita una descarga de la torta de partículas relativamente rápida. Por el contrario, en el caso de un filtro prensa, el espacio formado entre cada par de placas filtrantes debe limpiarse del material formado de partículas. De esta manera, las formas de realización preferentes del presente filtro de desplazamiento reducen los costes totales de filtración (por ejemplo los costes de la mano de obra y los costes en equipamiento) y permiten que las ventajas de un proceso de filtración por desplazamiento resulten rentables incluso en aplicaciones de bajo volumen.

Las Figuras 4 y 5 ilustran una forma de realización alternativa del dispositivo de filtración 10. El dispositivo de filtración 10 de las Figuras 4 y 5 es construido y funciona de una manera considerablemente similar al dispositivo de filtración 10 descrito anteriormente. Por lo tanto, se utilizarán números de referencia equivalentes para describir componentes equivalentes. El filtro 10 de las Figuras 4 y 5 se dispone de manera que el eje longitudinal del filtro 10 se dispone horizontalmente.

La tapa 18 se coloca en el extremo abierto del recipiente 12, que se encuentra situado en el extremo de salida del espacio cerrado 14. La tapa 18 puede fijarse al recipiente 12 mediante cualquier medio adecuado, tal como se ha descrito con relación a la forma de realización descrita anteriormente. Con relación a la Figura 5, un sellado opcional 70 acopla el extremo abierto del filtro interior 32 para prevenir considerablemente que la suspensión se introduzca en el espacio interior 42 sin pasar a través del filtro interior 32. El sellado 70 puede fijarse al extremo cerrado del recipiente 12, o de manera alternativa, puede fijarse a una parte extrema cerrada del filtro exterior 34. Preferentemente, el sellado 70 presenta una forma considerablemente anular y hace contacto con una parte extrema del filtro interior 32 para crear un sellado considerablemente hermético entre los mismos. De manera alternativa, pueden utilizarse otras disposiciones de sellado adecuadas para prevenir considerablemente que la suspensión se introduzca en el espacio interior 42 sin pasar a través del filtro interior 32.

Al igual que con la forma de realización descrita anteriormente, la suspensión es bombeada hasta el interior del volumen de recogida 36 a través de la entrada 24. Sin embargo, en la forma de realización de las Figuras 4 y 5, la entrada 24 se abre directamente hasta el interior del volumen de recogida 36, eliminando de esa manera la necesidad de la placa 38 (Figura 1) de la forma de realización descrita anteriormente. La suspensión es filtrada a medida que se mueve a través del filtro interior 32 o a través del filtro exterior 34, tal como se ilustra mediante las flechas de la Figura 4. El filtrado líquido que pasa a través del filtro interior 32 al espacio interior 42 pasa a través de los canales 48 del conjunto de transferencia 46 para converger con el filtrado líquido que pasa a través del filtro exterior 34 y hasta el interior del espacio exterior 44. A continuación el filtrado líquido sale del dispositivo de filtración 10 a través de la salida 26.

El dispositivo de filtración 10 ilustrado en las Figuras 4 y 5 incluye varias características que ayudan en la limpieza del dispositivo de filtración 10 una vez completado el ciclo de filtración. Estas características preferentemente incluyen un sistema de purga de aire, un sistema de reflujo y una rasqueta 57. El sistema de purga de aire comprende principalmente una entrada de aire 72 conectada a una fuente de aire presurizado 74. Al final de un ciclo de filtración, se introduce aire presurizado desde la fuente de aire 74 en el interior del espacio cerrado 14 del recipiente 12 para dirigir cualquier filtrado líquido remanente hasta la salida 26.

La rasqueta 57 presenta una forma considerablemente anular y se fija al extremo del filtro interior 32 opuesto al conjunto de transferencia 46. La rasqueta 57 se extiende considerablemente radialmente desde el filtro interior 32 hasta un borde exterior, que preferentemente se coloca cerca de, o en contacto con, la superficie interior del filtro exterior 34. Aunque la rasqueta 57 ilustrada presenta una forma generalmente convexa, también pueden utilizarse otras configuraciones adecuadas de la raqueta 57 con el fin de realizar la función deseada. La rasqueta 57 se construye preferentemente a partir de cualquier material rígido adecuado, tal como metal o plástico. Sin embargo, también pueden utilizarse otros materiales adecuados. La rasqueta 57 puede fijarse al filtro interior 32 por medio de cualquier medio adecuado, tal como elementos de fijación con rosca, remaches, adhesivos, o similares.

Al final del ciclo de filtración, cuando se retira el filtro interior 32 del filtro exterior 34, la rasqueta 57 ayuda de manera ventajosa a retirar la torta de partículas del volumen de recogida 36. Específicamente, el filtro exterior 34 permanece preferentemente fijado en el interior del recipiente 12. El filtro interior 32 se retira preferentemente del dispositivo de filtración 10 a través del extremo abierto del recipiente 12 y la rasqueta 57 se mueve de manera ventajosa en una dirección longitudinal respecto al filtro exterior 34. A medida que la rasqueta 57 se mueve en relación al filtro exterior 34, retira por lo menos una parte considerable del material formado de partículas que se ha acumulado en el interior del volumen de recogida 36 durante el ciclo de filtración. Esta característica reduce el tiempo requerido para preparar el filtro 10 para un ciclo de filtración posterior. Según otra disposición, el filtro interior 32 puede permanecer fijado en el interior del recipiente 12 y la rasqueta 57 puede fijarse al filtro exterior 34 para retirar el material formado de partículas del volumen de recogida 36 una vez retirado el filtro exterior 34 del recipiente 12. Todavía según otra disposición, tanto el filtro interior 32 como el filtro exterior 34 pueden permanecer en el interior del recipiente 12 retirándose solamente la rasqueta 57 durante la limpieza del dispositivo de filtración 10.

El sistema de reflujo comprende principalmente una entrada para el líquido de reflujo 76 conectada a una fuente de líquido de reflujo 78. Una vez que se ha retirado la torta de partículas del volumen de recogida 36 (por ejemplo, mediante la rasqueta 57), el filtro interior 32 vuelve a colocarse en su posición normal en el interior del filtro exterior 34. A continuación se introduce un fluido de reflujo, preferentemente agua presurizada, en el interior del espacio cerrado 14 del recipiente 12. El fluido de reflujo se desplaza a través del filtro interior 32 y a través del filtro exterior 34 en dirección opuesta a la ruta normal del flujo durante un ciclo de filtración (es decir, en dirección opuesta a la dirección de las flechas en la Figura 4). De esta manera, el líquido de reflujo fluye desde el espacio interior 42 y desde el espacio exterior 44 pasando a través del filtro interior 32 y a través del filtro exterior 34, respectivamente, y hasta el interior del volumen de recogida 36. El flujo inverso del líquido de reflujo preferentemente retira el material formado de partículas que permanece en los medios filtrantes del filtro interior 32 y del filtro exterior 34. Un conjunto de válvulas 80 preferentemente cierra la fuente de presión 28 y abre una salida para el líquido de reflujo 82 por la que pueden evacuarse el líquido de reflujo y el material formado de partículas del dispositivo de filtración 10.

La Figura 6 es una vista en sección transversal de un dispositivo de filtración 10 que ilustra una disposición alternativa de un conjunto filtro 30. Tanto el filtro interior 32 como el filtro exterior 34 del conjunto filtro 30 presentan una forma anular, sin embargo, cada uno de los filtros 32 y 34 posee también una disposición corrugada o plegada. La forma corrugada resulta capaz de incrementar tanto el volumen del volumen de recogida 36 como el área superficial del medio filtrante interior 56 y del medio filtrante exterior 62 en el interior de un recipiente a presión de un tamaño dado. Esto permite que se puedan recoger más partículas en el interior del volumen de recogida 36, y de esta manera, que pueda procesarse una mayor cantidad de suspensión, que de otra manera resulta posible procesar con un filtro 10 de tamaño similar que utiliza un conjunto filtro circular de sección transversal 30. El conjunto filtro también puede tomar formas de sección transversal o tamaños deseados, diferentes a los dados a conocer en la presente memoria.

La Figura 6B es una vista esquemática en sección transversal de un dispositivo de filtración 10 alternativo que utiliza múltiples conjuntos filtro, o células filtrantes 30. Tal como se ilustra en la Figura 6B, se colocan varias células filtrantes 30 separadas de forma concéntrica entre sí en el interior del recipiente 12. Preferentemente, cada célula filtrante 30 incluye una pared exterior 43, que preferentemente encierra la célula filtrante 30 y separa las células filtrantes 30 entre sí. Según algunas disposiciones, la pared exterior 43 puede estar perforada para permitir que el filtrado pase a través de la misma, tal como se describe más adelante. Preferentemente, cada conjunto filtro 30 es considerablemente similar a los conjuntos filtros 30 descritos anteriormente con relación a las Figuras 1 a 5. En consecuencia, cada conjunto filtro 30 de la Figura 6B incluye un filtro interior 32 y un filtro exterior 34. Se define un volumen de recogida de partículas 36 entre cada uno de los filtros interiores 32 y exteriores 34. De manera similar a las formas de realización descritas anteriormente, se define un espacio interior 42 entre el filtro interior 32 y la pared exterior 43 de la célula filtrante 30. De manera similar, se define un espacio exterior 44 entre el filtro exterior 34 y la pared exterior 43 de la célula filtrante 30.

Los filtros interiores 32 y exteriores 34 pueden construirse considerablemente tal como se ha descrito anteriormente con relación a la Figura 2. Preferentemente, cada uno de dichos filtros incluye una pared de soporte perforada y un medio filtrante adecuado, tal como se ha descrito anteriormente. En dicha disposición, el espacio interior 42 comprende un espacio de salida, que se comunica con una salida del recipiente 12, tal como se ha descrito anteriormente. De manera alternativa, uno o ambos filtros 32 y 34, pueden incluir adicionalmente un conjunto de prensado mecánico en el que se coloca preferentemente una lámina o membrana flexible a un lado del medio filtrante opuesto al volumen de recogida 36. Más adelante se describe un conjunto de prensado mecánico ejemplar con relación a las Figuras 7 a 11. La lámina flexible se dispone para proporcionar una fuerza de prensado sobre la torta de partículas al final del ciclo de filtración para secar adicionalmente la torta. Según la disposición de las Figuras 6B a 6D, se ilustra el filtro interior 32, que incluye un conjunto de prensado mecánico. En dicha configuración, el espacio interior 42 preferentemente comprende una cavidad para fluidos hidráulicos y se definiría un espacio de salida (no mostrado) entre la membrana y el medio filtrante, tal como se describe más adelante con relación a la Figura 8. Entonces puede presurizarse el fluido hidráulico del interior de la cavidad para expandir la lámina flexible y proporcionar una fuerza de prensado sobre la torta de partículas.

En funcionamiento, el dispositivo de filtración 10 de la Figura 6B funciona de manera similar a las formas de realización descritas anteriormente. La suspensión es introducida en el interior del volumen de recogida de partículas 36 de cada célula filtrante 30, se incrementa la presión, y el componente líquido de la suspensión se mueve a través de los filtros 32 y 34, mientras que las partículas sólidas son retenidas en el interior del volumen de recogida 36. El componente líquido de la suspensión es forzado a través de los filtros interior 32 y exterior 34 y hasta el espacio interior 42 y hasta el espacio exterior 44, respectivamente, suponiendo que no se encuentra presente ningún conjunto de prensado mecánico. Los espacios interior 42 y exterior 44 tienen una comunicación fluida con una o más salidas (no mostradas) del dispositivo de filtración 10. Las salidas pueden encontrarse en forma de un conjunto de transferencia 46 (Figuras 1 a 5) que interconectan el espacio interior 42 con el espacio exterior 44 de una manera similar a las formas de realización descritas anteriormente, por ejemplo. También pueden utilizarse otras disposiciones adecuadas para suministrar la suspensión hasta los volúmenes de recogida de partículas 36 y para evacuar el componente líquido filtrado del recipiente 12.

Proporcionando múltiples conjuntos filtro 30 se incrementa el volumen total del volumen de recogida de partículas 36 del dispositivo de filtración 10 mientras que se mantiene una distancia deseable entre el filtro interior 32 y el filtro exterior 34, y por lo tanto, se incrementa la cantidad de suspensión que puede ser procesada durante un único ciclo de filtración. Tal como resultará evidente para un experto en la materia, el número de conjuntos filtro proporcionados puede ser variado para ajustarse a una aplicación particular.

La Figura 6C es una vista esquemática en sección transversal de todavía otra disposición de un conjunto filtro. El conjunto filtro de la Figura 6C incluye varias células filtrantes lineales 30 que generalmente se extienden en dirección radial desde el centro del dispositivo de filtración 10. Al igual que en el conjunto filtro 10 de la Figura 6B, cada célula filtrante 30 incluye una pared exterior 43 que encierra la célula filtrante 30 y separa las células filtrantes 30 entre sí. Debido, por lo menos en parte, a que las células 30 no se encuentran en contacto entre sí, la pared exterior 43 puede ser perforada para permitir que el filtrado pase a través de la pared exterior 43 y hasta el interior del espacio entre las células 30. Por supuesto, en caso de que se incorporara un conjunto de prensado mecánico en el interior de una célula 30 particular, la pared exterior adyacente a la membrana, o lámina, no se perforaría con el fin de definir una cavidad hidráulica para retener el fluido hidráulico. Además, cada célula filtrante 30 incluye un primer filtro 32 y un segundo filtro 34, que cooperan para definir un volumen de recogida de partículas 36 entre los mismos. De esta manera, el primer filtro 32 y el segundo filtro 34 funcionan como el filtro interior y el filtro exterior de las formas de realización descritas anteriormente.

En funcionamiento, la suspensión es introducida en el interior del conjunto filtro 30. El componente líquido de la suspensión es forzado tanto a través del primer filtro 32 como a través del segundo filtro 34 de cada célula filtrante 30 y hasta el interior de los espacios interior 42 y exterior 44. Tal como en las formas de realización anteriormente descritas, el componente sólido de la suspensión es retenido en el interior del volumen de recogida de partículas 36. De manera similar a la forma de realización de la Figura 6B, esta disposición también incrementa el volumen del volumen de recogida de partículas 36 en el interior del dispositivo de filtración 10, y de esta manera, el volumen de una suspensión que puede ser procesado en un único ciclo de filtración.

La Figura 6D es una vista esquemática en sección transversal de todavía otra disposición de un dispositivo de filtración 10. El filtro 10 de la Figura 6D incluye varias células filtrantes lineales individuales 30, cada una con un primer filtro 32 y con un segundo filtro 34. El primer filtro 32 y el segundo filtro 34 definen un volumen de recogida de partículas 36 en el interior de cada una de las células filtrantes individuales 30. De nuevo, el primer filtro 32 y el segundo filtro 34 del conjunto filtro 30 de la Figura 6D funcionan de una manera similar a los filtros interior y exterior de las formas de realización descritas anteriormente con relación a las Figuras 1 a 5. Si se desea, también puede incorporarse un conjunto de prensado mecánico en el interior de las células filtrantes 30 de la Figura 6D.

Tal como se ilustra en la Figura 6D, se proporcionan varias longitudes de células filtrantes 30 para llenar considerablemente el espacio disponible en el interior del recipiente 12. De manera alternativa, los filtros 35 pueden presentar una única longitud (por ejemplo, una longitud similar a la de las células filtrantes 30 ilustradas más cortas) y pueden ser dispuestas de manera simple para utilizar de la manera más eficaz el espacio del interior del recipiente 12. Según otra disposición, las células filtrantes individuales 30 pueden conectarse entre sí para formar un único volumen de recogida de partículas 36. Por ejemplo, cada célula filtrante 30 puede conectarse al filtro 35 adyacente, conectando de esa manera los volúmenes de recogida de partículas 36 definidos por cada uno de los filtros 35.

Tal como en las disposiciones de las Figuras 6A a 6C, la suspensión es introducida en el interior del volumen de recogida de partículas 36 de cada una de las células filtrantes 30 de la Figura 6D. El componente líquido de la suspensión es forzado a través del primer filtro 32 y a través del segundo filtro 34 y hasta el espacio interior 42 y hasta el espacio exterior 44, respectivamente. Desde los espacios interior 42 y exterior 44, el componente líquido es evacuado del recipiente 12 de una forma adecuada, tal como las formas descritas anteriormente.

Tal como podrá determinar fácilmente un experto en la materia, los conjuntos filtro 30 descritos anteriormente con relación a las Figuras 6A a 6D son disposiciones meramente ejemplares. En consecuencia, el conjunto filtro 30 puede modificarse con respecto a los conjuntos ilustrados para ajustarse a una aplicación particular. Además, pueden utilizarse diversos procedimientos adecuados para la introducción de la suspensión en el interior del volumen de recogida de partículas 36, incluyendo, aunque no limitándose a ellos, los procedimientos descritos anteriormente con relación a las Figuras 1 a 5. Además, cada una de las disposiciones de conjuntos filtro 30 ilustradas pueden utilizar otras características descritas con relación a las Figuras 1 a 5, así como las características automáticas que se describen más adelante, tal como puede determinar un experto en la materia. De manera ventajosa, cualquiera de las formas de realización ilustradas en las Figuras 6A a 6D puede incluir una rasqueta para permitir la retirada automática de la torta de partículas del interior del volumen de recogida de partículas, tal como podrá determinar fácilmente un experto en la materia.

La Figura 7 ilustra una forma de realización automática de un dispositivo de filtración 100. El filtro automático 100 está construido de una manera similar a las formas de realización descritas anteriormente con relación a las Figuras 1 a 5 y actúa para filtrar un material formado de partículas de una suspensión de una manera similar. Sin embargo, el filtro 100 incluye de manera ventajosa características que permiten al filtro 100 descargar automáticamente por lo menos una parte considerable de la torta de partículas y preparar el medio filtrante para usos sucesivos. De esta manera, el filtro automático 100 resulta más eficaz y requiere un tiempo de operario menor para la descarga de la torta y para la limpieza en comparación a las formas de realización descritas anteriormente y, como resultado, su funcionamiento resulta menos costoso.

El filtro 100 ilustrado incluye un recipiente 102 con forma cilíndrica que se encuentra cerrado en su extremo superior y abierto en su extremo inferior. El extremo inferior del recipiente 102 termina en un reborde 104, que se extiende en una dirección hacia fuera, generalmente transversal a la pared cilíndrica del recipiente 102. El recipiente 102 define un espacio cerrado, generalmente identificado por el número de referencia 106. Tal como en las formas de realización anteriormente descritas, el recipiente 102 incluye una entrada 108 y una salida 110, que permiten que un líquido entre y salga del espacio cerrado 106 del recipiente 102, respectivamente.

Un conjunto filtro 112 es colocado en el interior del espacio cerrado 106 entre la entrada 108 y la salida 110. El conjunto filtro 112 incluye un filtro interior 114 rodeado por un filtro exterior 116. En la forma de realización ilustrada tanto el filtro interior 114 como el filtro exterior 116 presentan una forma considerablemente cilíndrica, aunque pueden utilizarse otras formas adecuadas. Se define un espacio interior 118 en el interior del filtro interior 114 y se define un espacio exterior 120 entre el filtro exterior 116 y la superficie interior del recipiente 102. El filtro interior 114 y el filtro exterior 116 definen un volumen de recogida anular 112 entre los mismos.

Se fija una tapa 124 al extremo superior del filtro interior 114 para cerrar el extremo superior del espacio interior 118. De manera similar a las formas de realización anteriormente descritas, se fija un conjunto de transferencia 126 al extremo inferior del filtro interior 114. Varios canales 128 conectan el espacio interior 118 y el espacio exterior 120 para permitir que pasen los fluidos desde el espacio interior 118 hasta el espacio exterior 120. Una tapa, o parte base 130, del conjunto de transferencia 126 cierra el extremo inferior del volumen de recogida 122. De manera opcional, la tapa 130 puede ser una pieza separada del conjunto de transferencia 126. Se conecta una base del filtro interior 132 al extremo inferior del conjunto de transferencia 126 y cierra el extremo inferior abierto del recipiente 102. La base del filtro interior 132 incluye una superficie sellante 134 que acopla la superficie interior del recipiente 102 para crear un sellado considerablemente hermético entre los mismos. De manera opcional, puede utilizarse un elemento sellante, tal como una junta tórica, para crear un sellado entre la base del filtro interior 132 y el recipiente 102. De manera alternativa pueden utilizarse otras disposiciones para prevenir que un fluido entre o salga del espacio cerrado 106, excepto a través de la entrada 108 o a través de la salida 110.

Preferentemente, el filtro exterior 116 incluye un reborde 136 fijado a su extremo superior. Un extremo superior del reborde 136 se extiende generalmente de manera transversal al filtro exterior 116 y se acopla a la superficie interior del recipiente 102 en una posición por debajo de la entrada 108. El reborde 136 cierra el extremo superior del espacio exterior 120 y preferentemente crea un sellado hermético entre el filtro exterior 116 y la superficie interior del recipiente 102. De manera alternativa, puede colocarse un elemento sellante entre el reborde 136 y el recipiente 102 para proporcionar un sellado entre el filtro exterior 116 y el recipiente 102.

De manera similar a las formas de realización descritas anteriormente, una suspensión es introducida en el interior del espacio cerrado 106 del recipiente 102 a través de la entrada 108. Se previene que la suspensión entre en el espacio interior 118 o en el espacio exterior 120 por la tapa 124 y el reborde 136, respectivamente, y por lo tanto entra en un conducto 138, definido entre la tapa 124 y el reborde 136. La suspensión pasa a través del conducto 138 hasta el interior del volumen de recogida 122. Una vez que el volumen de recogida 122 se encuentra considerablemente lleno, se incrementa gradualmente la presión de suministro de la suspensión, tal como se ha descrito anteriormente con relación a la forma de realización de las Figuras 1 a 5. En respuesta a este incremento de presión, se fuerza un componente líquido de la suspensión a través de los filtros interior 114 y exterior 116, mientras que el componente de partículas sólidas es retenido en el interior del volumen de recogida 122. El líquido que pasa a través del filtro interior 114 entra en el espacio interior 118 y pasa a través de los canales 128 del conjunto de transferencia 126 y hasta el espacio exterior 120. El líquido que se mueve a través del filtro exterior 116 se mueve directamente hasta el interior del espacio exterior 120. A continuación, el líquido del espacio exterior 120 sale del filtro 100 a través de la salida 110. El ciclo de filtración continúa preferentemente hasta que el volumen de recogida 122 se encuentra considerablemente lleno con un material formado de partículas sólidas, o
torta.

Con referencia adicional a las Figuras 8 y 9, el filtro 100 preferentemente incluye un conjunto de prensado mecánico 140 para aplicar una presión de prensado a la torta de partículas para retirar adicionalmente el líquido del volumen de recogida 122 al final del ciclo de filtración. En la forma de realización ilustrada, el conjunto de prensado mecánico 140 incluye una lámina flexible 141 y un elemento soporte 142 colocados en el interior del filtro interior anular 114. La lámina 141 y el elemento soporte 142 definen una cámara para fluidos 143 entre los mismos. Se conecta una fuente de presión de prensado 144 para tener una comunicación fluida con la cámara 143 mediante un canal de distribución adecuado 145 (Figura 7). La fuente de presión 144 se configura para proporcionar un flujo de fluido presurizado a la cámara 143 para expandir la lámina 141 y de esta manera prensar la torta de partículas. La posición relativa del conjunto de prensado 140, es decir la lámina 141 y el elemento soporte 142, es ilustrada por líneas discontinuas en la Figura 7.

El elemento soporte 142 presenta una forma considerablemente cilíndrica y generalmente se coloca de forma concéntrica en el interior del filtro interior 114. Preferentemente, el elemento soporte 142 se extiende considerablemente a lo largo de la longitud completa del filtro interior 114. El elemento soporte 142 preferentemente se construye a partir de un material rígido adecuado para resistir las presiones generadas por el conjunto de prensado 140. Por ejemplo, el elemento soporte 142 puede estar fabricado a partir de cualquier tipo de acero, aleación, plástico o material compuesto adecuado. También pueden utilizarse otros materiales o combinaciones de materiales adecuados.

El elemento soporte 142 incluye un reborde estriado 146 que generalmente se extiende transversalmente a la pared cilíndrica del elemento soporte 142. El reborde 146 preferentemente se coloca cerca del extremo inferior del filtro interior 114. La lámina 141 presenta también una forma cilíndrica y rodea el elemento soporte 142. El reborde estriado 146 recibe un extremo inferior de la lámina 141 y ésta puede ser fijada en su sitio mediante cualquier medio adecuado, como por ejemplo elementos de fijación mecánicos, adhesivos, o similares. A pesar de que no se muestra, puede fijarse un extremo superior de la lámina 141 al elemento soporte 142 de manera similar. De manera alternativa, también pueden utilizarse otros procedimientos adecuados para la fijación de la lámina 141 al elemento soporte 142, o para crear de otra manera una cámara 143 entre los mismos.

Una superficie exterior de la lámina 141 preferentemente incluye varias partes elevadas, o proyecciones 147. En la forma de realización ilustrada, las proyecciones 147 presentan una forma considerablemente cilíndrica y se extienden radialmente hacia fuera desde la superficie exterior de la lámina 141. Las proyecciones 147 definen un espacio entre el medio filtrante interior 115 y la pared cilíndrica de la lámina 141. El líquido que pasa a través del medio filtrante interior 115 puede fluir en sentido descendente en el espacio definido entre las proyecciones 147 (ilustrados por las flechas en la Figura 9) y hasta el interior de los canales 128 del conjunto de transferencia. De esta manera, en los casos en los que se utiliza un conjunto de transferencia 140, el espacio interior 118 del filtro interior 114 es definido principalmente por el espacio entre las proyecciones 147 y presenta una forma considerablemente anular, en vez de cilíndrica, tal como ocurre en las formas de realización de las Figuras 1 a 6.

Con referencia adicional a la Figura 7, el canal de distribución 145 para el suministro del fluido presurizado a la cámara 143, pasa preferentemente a través del conducto interno 180 del tornillo 142. Un tubo de transferencia 148 define una parte del canal de distribución 145 entre el conducto interno 180 y la cámara 143 (Figura 8). Preferentemente, la cámara se encuentra considerablemente sellada a excepción del canal de distribución 145. Esto puede realizarse por la disposición del reborde estriado, tal como se ha descrito anteriormente, o mediante otras construcciones o procedimientos adecuados.

Una vez completado un ciclo de filtración, la fuente de presión de prensado 144 se activa preferentemente de manera automática para suministrar una fluido presurizado a la cámara 143. Debido a la naturaleza rígida del elemento soporte 142, la lámina flexible 141 se expande de manera ventajosa en respuesta al fluido presurizado que es introducido en el interior de la cámara 143 (tal como se ilustra con líneas discontinuas en la Figura 8). La lámina 141 aplica una presión de prensado a la torta de partículas frente a la resistencia del filtro exterior, rígido, 116, reduciendo de esa manera el volumen del volumen de partículas 122. Este procedimiento de prensado mecánico de la torta de partículas retira una parte considerable del líquido que de otra manera permanece en el interior de la torta de partículas tras el proceso de filtración por desplazamiento. Por ejemplo, un filtro 100 que utiliza un conjunto de prensado mecánico 140 puede producir típicamente una torta de partículas con un índice de sequedad de entre 50% y 70% en un ciclo de filtración de un tiempo igual o inferior al de un proceso de filtración por desplazamiento sin una etapa de prensado mecánico.

Preferentemente, el conjunto de prensado mecánico 140 utiliza un fluido relativamente no comprimible, tal como un fluido hidráulico o agua y la fuente de presión de prensado 144 comprende una bomba de desplazamiento positivo. Sin embargo, también puede utilizarse un conjunto de prensado neumático u otros fluidos y/o fuentes de presión adecuados. Preferentemente, la fuente de presión de prensado 144 resulta capaz de crear una presión en el interior de la cámara 143 de entre aproximadamente 68.947,573 Pa y 103.421.359,35 Pa (de entre 10 psi y 15.000 psi). Preferentemente, la fuente de presión de prensado 144 resulta capaz de crear una presión en el interior de la cámara 143 de entre aproximadamente 172.368,93 Pa y 68.947.572,89 Pa (de entre 25 psi y 10.000 psi) y más preferentemente de aproximadamente 2.068.427,187 Pa (300 psi). Además, el conjunto de prensado mecánico 140 puede configurarse para la utilización con cualquiera de las formas de realización de los dispositivos de filtración dadas a conocer en la presente memoria.

Pueden utilizarse otras técnicas conjuntamente con, o de manera alternativa al conjunto de prensado mecánico 140. Por ejemplo, puede aplicarse un efecto de vacío durante el proceso de filtración para ayudar adicionalmente a retirar el líquido del volumen de recogida de partículas 122, lo que resulta en una torta de partículas C más seca al final del ciclo de filtración. De manera similar, puede aplicarse calor al volumen de recogida de partículas 122 para ayudar a evaporar el líquido que se encuentra en su interior, e incrementar de esta manera el índice de sequedad de la torta C. Además, puede proporcionarse un sistema de purga de aire (u otro medio gaseoso) para introducir aire (o gas) en el volumen de recogida de partículas 122 una vez terminado el ciclo de filtración, para ayudar a secar adicionalmente la torta de partículas C. Tal como resultará evidente para un experto en la materia, pueden utilizarse cualquiera de las técnicas o sistemas de secado de la torta descritos anteriormente de manera individual o de manera conjunta, para conseguir un porcentaje de sequedad de la torta de partículas C deseado.

Tal como se ha indicado anteriormente, el filtro 100 también incluye preferentemente características que permiten la limpieza y la preparación del filtro 100 para usos sucesivos automáticamente al final de un ciclo de filtración. Preferentemente, el filtro 100 incluye un conjunto de cierre del filtro 150, o accionamiento, que puede ponerse en marcha para mover el filtro interior 114 con respecto al filtro exterior 116 y con respecto al recipiente 102 a lo largo de un eje longitudinal A del filtro 100 para permitir que las partículas se descarguen del volumen de recogida 122. En la forma de realización ilustrada, el conjunto de cierre del filtro 150 incluye un tornillo roscado 152 acoplado de forma rotatoria al filtro interior 114. El tornillo 152 se extiende en una dirección ascendente desde el filtro interior 114 a través de una abertura 154 en el extremo cerrado del recipiente 102. En la forma de realización ilustrada, la abertura 154 se define mediante un casquillo roscado 156. La rosca externa del tornillo 152 coincide con la rosca interna del casquillo 156 de manera que la rotación del tornillo 152 provoca que el tornillo se desplace axialmente con respecto al recipiente 102, y de esa manera, desplaza el filtro interior 114 a lo largo del eje longitudinal A. Preferentemente, el tornillo 152 resulta capaz de rotar con respecto al filtro interior 114 de manera que la rotación del tornillo 152 resulta solamente en un movimiento axial del filtro interior 114 sin provocar la rotación del filtro interior 114. Preferentemente, se conecta un dispositivo de accionamiento, o motor 158, al tornillo 152 para proporcionar de manera selectiva un movimiento rotatorio al tornillo. De manera alternativa, pueden utilizarse otros conjuntos de accionamiento adecuados, tales como conjuntos con brazos telescópicos, tal como se describe más adelante con relación a la Figura 12, por ejemplo.

El filtro 100 también incluye preferentemente una rasqueta superior 160 fijada al filtro interior 114 en una posición cercana al extremo superior del volumen de recogida 122. Preferentemente, la rasqueta superior 160 presenta una forma considerablemente anular e incluye un borde periférico espaciado, por lo menos ligeramente, de la superficie interior del filtro exterior 116 con el fin de permitir que la suspensión pase desde el conducto 138, pase por la rasqueta superior 160 y hasta el interior del volumen de recogida 122. Preferentemente, el conjunto filtro 112 también incluye una rasqueta inferior 162 conectada a un extremo inferior del filtro exterior 116, de manera que se coloca en un extremo inferior del volumen de recogida 122. La rasqueta inferior 162 también presenta preferentemente una forma anular e incluye varios conductos 164 que se extienden axialmente a través de la rasqueta 162. El borde periférico interior de la rasqueta inferior 162 puede colocarse cerca de la superficie exterior del filtro interior 114 o tocando dicha superficie. De esta manera, el material formado de partículas, o torta, que se encuentra en el interior del volumen de recogida 122 puede ser descargado a través de los conductos 164 de la rasqueta inferior 162. De manera alternativa, la rasqueta superior 160 puede incluir uno o más conductos, similares a los conductos 164 de la rasqueta inferior 162, para permitir que la suspensión pase hasta el interior del volumen de recogida 122, y el borde periférico exterior puede colocarse cerca del filtro exterior 16 o tocando el mismo.

De manera ventajosa, el filtro 100 también incluye un conjunto de limpieza del filtro por pulverización para pulverizar un fluido, como por ejemplo agua u otro tipo de limpiador, en las superficies de los filtros interior 114 y exterior 116. El conjunto de limpieza por pulverización incluye un conjunto de pulverización superior 166 y un conjunto de pulverización inferior 168. El conjunto de pulverización superior 166 incluye una o más boquillas de pulverización 170 fijadas a la circunferencia de la tapa 124 y espaciadas a lo largo de dicha circunferencia. De esta manera, las boquillas superiores 170 se fijan para moverse junto con el filtro interior 114. Cada una de las boquillas superiores 170 incluye una salida 172 dispuesta para pulverizar un líquido en una dirección radial hacia el filtro exterior 116. Las boquillas de pulverización superiores 170 se encuentran interconectadas mediante un canal de alimentación superior 174, definido por lo menos en parte por un tubo 176.

De manera similar, el conjunto de pulverización inferior 168 incluye una o más boquillas inferiores 178 que se encuentran conectadas a la superficie interior del recipiente 102 y dispuestas alrededor de la circunferencia de dicha superficie. Cada una de las boquillas inferiores 178 incluye una salida 180 dispuesta para pulverizar un líquido de limpieza en una dirección radial hacia el filtro interior 114. Las boquillas 178 se encuentran interconectadas mediante un canal de alimentación de boquillas inferior 182, definido por lo menos en parte por un tubo 184. De manera ventajosa, tanto las boquillas de pulverización superiores 170 como las boquillas de pulverización inferiores 178 se encuentran dispuestas de manera que sus respectivas salidas 172 y 180 se encuentran cubiertas mientras se filtra la suspensión. Esta característica previene que las partículas de la suspensión bloqueen o si no dañen las salidas 172 y 180. Tal como se ilustra, las salidas 172 de las boquillas de pulverización superiores 170 son cubiertas mediante una superficie interior 183, o cubierta, de la parte reborde 136 del filtro exterior 116. De manera similar, las salidas 180 de las boquillas de pulverización inferiores 178 son cubiertas mediante una superficie exterior 185, o cubierta, de la parte base 130 del filtro interior 114. De manera alternativa, pueden utilizarse otras disposiciones adecuadas para cubrir, o si no proteger, las salidas 172 y 180, mientras el filtro 100 se encuentra en posición cerrada y en modo de filtración.

Tanto el conjunto de pulverización superior 166 como el conjunto de pulverización inferior 168 se encuentran conectados a una fuente de presión de líquidos de limpieza 186. La fuente de presión 186 suministra un líquido de limpieza presurizado, tal como agua, una mezcla de agua y detergente, un limpiador ácido, u otro fluido de limpieza adecuado, a una presión suficiente para retirar el material formado de partículas del filtro interior 114 y del filtro exterior 116. Un canal de distribución superior 188 conecta la fuente de presión 186 al canal de alimentación de boquillas superior 174. Preferentemente, el canal de distribución superior 188 pasa a través de un conducto interno 190 definido por el interior hueco del tornillo 152. Un tubo de transferencia 192 define una parte del canal de distribución superior que se extiende desde el conducto interno 190 hasta el canal de alimentación de boquillas superior 174. Preferentemente, el tubo de transferencia 192 termina en una de las boquillas superiores 170 donde una abertura 194 define una parte del canal de distribución superior 188 que se abre en el interior del canal de alimentación de boquillas superior 174. Un canal de distribución inferior 196 conecta la fuente de presión 186 al conjunto de pulverización inferior 168. Una abertura 198 pasa a través del recipiente 102 y a través de una de las boquillas inferiores 178 para conectar el canal de distribución inferior 196 al canal de alimentación de boquillas inferior 182.

Preferentemente, el dispositivo de filtración 100 incluye un controlador 199 conectado a uno o más componentes o sistemas del filtro 100 para controlar de manera selectiva por lo menos una parte de la secuencia operacional del filtro 100. Preferentemente, tal como se ilustra en la Figura 7, el controlador 199 se conecta al motor 158 para actuar de manera selectiva el motor 158 para controlar el movimiento del filtro interior 114 entre las posiciones abierta y cerrada. Aunque no se muestra, el controlador 199 puede también estar conectado a la fuente de presión de prensado 144 y a la fuente de presión para líquidos de limpieza 186 para controlar el funcionamiento de dichos componentes, tal como se procede a describir más adelante. El controlador 199 puede comprender cualquier tipo de controlador adecuado, incluyendo un controlador dedicado o un controlador configurado para procesar código software, por ejemplo, y preferentemente comprende un componente de memoria. De manera alternativa, el controlador 199 puede comprender varios controladores individuales conectados a componentes específicos del filtro 100. El controlador 199 puede también incluir cualquier número de sensores adecuados, tal como sensores de posición o sensores de presión, para ayudar en el control operacional del filtro 100, tal como puede determinar un experto en la materia.

Tal como se ha descrito anteriormente, al final de un ciclo de filtración, el volumen de recogida 122 se encuentra considerablemente lleno con material formado de partículas. Durante el ciclo de filtración, el filtro 100 se encuentra en posición considerablemente cerrada, tal como se ilustra en la Figura 7. Con relación a la Figura 10, una vez finalizado un ciclo de filtración, el conjunto de cierre del filtro 150 actúa para abrir el filtro 100 de manera que el material formado de partículas que se encuentra en el interior del volumen de recogida 122 pueda ser descargado. Específicamente, el motor 158 actúa para girar el tornillo 152 que resulta en el descenso del filtro interior 114 con respecto al recipiente 102 (y con respecto al filtro exterior 116), a lo largo del eje longitudinal A del filtro 100, tal como lo demuestra la flecha O_{D} de la Figura 10. A pesar de que el filtro 100 es considerablemente simétrico alrededor del eje longitudinal A, también pueden utilizarse otras formas de filtro no simétricas mientras se siga definiendo un eje longitudinal A. Es decir, el eje longitudinal A es una línea que generalmente se extiende longitudinalmente a lo largo del dispositivo de filtración y la simetría no resulta necesaria para que una forma de realización específica defina un eje longitudinal A.

A medida de que el filtro interior 114 desciende con respecto al filtro exterior 116 la rasqueta superior 160 y la rasqueta inferior 162 ayudan a retirar la torta de partículas C del volumen de recogida 122. Una superficie inferior de la rasqueta superior 160 se acopla a la torta de partículas C y la fuerza en sentido descendente a través de los conductos 164 de la rasqueta inferior. A continuación la torta de partículas sale del filtro 100 con la ayuda de la gravedad a través del extremo inferior abierto del recipiente 102. De manera ventajosa, un borde periférico exterior de la rasqueta superior 160 ayuda a retirar la torta de partículas C de la superficie interior o de una zona próxima a la superficie interior del filtro exterior 116. De manera similar, una superficie periférica interior de la rasqueta inferior 162 ayuda a retirar la torta de partículas de la superficie exterior o de una zona próxima a la superficie exterior del filtro interior 114. De esta manera, puede retirarse automáticamente una parte considerable de la torta de partículas C del volumen de recogida 122.

Una vez que se ha descargado considerablemente la torta de partículas C del volumen de recogida 122, el motor 158 se invierte para girar el tornillo 152 en dirección opuesta moviendo de esa manera el filtro interior 114 en dirección ascendente, devolviéndolo a una posición en el interior del recipiente 102. Preferentemente, el filtro interior 114 es devuelto considerablemente a su posición cerrada, tal como se ilustra en la Figura 7. Preferentemente, el filtro interior 114 se mueve en sentido ascendente hasta por lo menos una posición en la que las salidas 172 de las boquillas superiores 170 se encuentran considerablemente alineadas con la parte más superior del filtro de salida 116.

Con relación a la Figura 11, el filtro 100 preferentemente inicia un modo de limpieza del filtro una vez que se ha descargado la torta de partículas C mediante el procedimiento descrito anteriormente. Preferentemente, se mueve un recipiente de recogida 200 y se coloca debajo del filtro 100. Preferentemente, el recipiente de recogida 200 se dimensiona y se conforma para hacer contacto con el reborde 104 del recipiente 102 alrededor de toda su circunferencia. En una forma de realización alternativa, el recipiente de recogida 200 puede permanecer en una posición fija debajo del filtro 100, o puede estar formado de forma unitaria con el recipiente 102. En dicha forma de realización, preferentemente, se proporciona una válvula 201 en una superficie inferior del recipiente de recogida 200 para permitir, de manera selectiva, que se descargue la torta de partículas C del recipiente 200 y, de otra manera, retener el líquido de limpieza de manera que pase a la salida 202.

La fuente de presión del líquido de limpieza 186 se activa para suministrar un líquido de limpieza presurizado a los conjuntos de pulverización superior 166 e inferior 168, a través de los canales de distribución superiores 188 e inferiores 196, respectivamente. Se descarga agua presurizada desde las boquillas superiores 170 del conjunto de pulverización superior 166 hacia la superficie interior del filtro exterior 116. Preferentemente, las boquillas superiores 170 y las salidas de las boquillas 172 se disponen de manera que el líquido de limpieza hace contacto considerablemente con toda la circunferencia del filtro exterior 116. De manera similar, se pulveriza líquido de limpieza desde las salidas 180 de las boquillas de pulverización inferiores 178 hacia la superficie exterior del filtro interior 114. Preferentemente, el líquido de limpieza emitido desde las boquillas de pulverización inferiores 178 hace contacto considerablemente con toda la circunferencia del filtro interior 114. Preferentemente, la fuente de presión del líquido de limpieza 186 suministra líquido de limpieza a una presión suficiente para retirar considerablemente el material formado de partículas de los filtros 114 y 116. Preferentemente, la fuente de presión 186 proporciona líquido de limpieza a una presión de entre aproximadamente 34.473,786 Pa y 68.947.572,89 Pa (de entre 5 psi y 10.000 psi). Preferentemente, la fuente de presión 186 proporciona líquido de limpieza a una presión de entre aproximadamente 68.947,573 y 34.473.786,45 Pa (de entre 10 psi y 5.000 psi) y, más preferentemente, de aproximadamente 8.273.708,748 Pa (1.200 psi).

Una vez de haber activado la fuente de presión 186 y de haber pulverizado el líquido de limpieza desde los conjuntos de pulverización superior 166 e inferior 168, actúa el conjunto de cierre del filtro 150 para descender el filtro interior 114, tal como se indica mediante la flecha O_{W} en la Figura 11. A medida que el filtro interior 114 se mueve en sentido descendente, el líquido de limpieza pulverizado desde el conjunto de pulverización superior 166 retira de manera ventajosa considerablemente cualquier material formado de partículas que permanece en el filtro exterior 116. A continuación el líquido de limpieza y las partículas se mueven en sentido descendente a través de un hueco que se forma entre la rasqueta superior 160 y el filtro exterior 116. De manera alternativa, la rasqueta superior 160 puede colocarse por encima de las boquillas de pulverización 170.

El líquido de limpieza y las partículas continúan moviéndose en sentido descendente a través de los conductos 164 de la rasqueta inferior 162 y hasta el interior del recipiente de recogida 200. Asimismo, el líquido de limpieza pulverizado desde el conjunto de pulverización inferior 168 limpia considerablemente cualquier partícula que permanece en el filtro interior 114 y el líquido de limpieza y las partículas se mueven en sentido descendente hasta el recipiente de recogida 200. Del recipiente de recogida, el líquido de limpieza y las partículas son evacuados preferentemente desde el recipiente de recogida a través de la salida 202 y retornados al sistema por vía de la línea de retorno 204. El líquido de limpieza es seguidamente readmitido en el filtro 100 conjuntamente con otra suspensión no filtrada proveniente de la fuente de presión de la suspensión 205 a través de la línea de suministro 207. De manera alternativa, el líquido de limpieza puede ser dirigido a una línea de desagüe 209.

La Figura 12 ilustra una forma de realización alternativa compuesta por un par de filtros 100 conectados a un canal de suministro común definido por lo menos parcialmente por un tubo 210, que suministra de manera selectiva una suspensión a uno de los filtros 100a o 100b o a ambos. La línea de suministro 210 se divide en un primer ramal 212 que suministra la suspensión al primer filtro 100a y en un segundo ramal 214 que suministra la suspensión al segundo filtro 100b. Una primera válvula 216 y una segunda válvula 218 actúan para controlar el suministro de la suspensión al primer ramal 212 y al segundo ramal 214, respectivamente. A pesar de que se ilustran dos filtros 100, pueden proporcionarse cualquier número de filtros adecuado.

Los filtros 100a y 100b de la Figura 12 se disponen de manera que el filtro interior 114 permanece estacionario y el conjunto de cierre del filtro 150 actúa para elevar el recipiente 102 en sentido ascendente con respeto al conjunto filtro interior 114. El conjunto de cierre del filtro 150 de los filtros 100a y 100b comprende un conjunto brazo telescópico 220. El brazo puede ser hidráulico o neumático y es suministrado con un fluido desde una fuente de suministro de fluidos 222 a través de la primera línea de suministro 224 y a través de la segunda línea de suministro 226, respectivamente. Los filtros individuales 100a y 100b preferentemente funcionan de una manera similar a las formas de realización de los filtros descritos anteriormente. Los filtros 100a y 100b son preferentemente automáticos, similares a la forma de realización de las Figuras 7 a 11, pero pueden incluir, de manera alternativa, cualquier combinación deseada de características automáticas descritas anteriormente.

Con relación a la Figura 13, el recipiente 102 y el filtro interior 114 son fijados de manera selectiva, y son preferentemente sellados entre sí mediante un reborde segmentado y un conjunto con forma de anillo, tal como es conocido en el estado de la técnica. Específicamente, la base del filtro interior 132 de los filtros 100a y 100b incluye un reborde 228, que se dimensiona y se conforma para coincidir con el reborde 104 del recipiente 102. Preferentemente, por lo menos el reborde 104 incluye varias zonas interrumpidas espaciadas alrededor de su circunferencia. Un elemento de sujeción 232, o anillo abrazadera, actúa para ejercer una presión de cierre sobre los rebordes 104 y 228, prensándolos de esta manera el uno contra el otro. Preferentemente, el anillo abrazadera 232 incluye varios segmentos alrededor de su circunferencia, dimensionados y conformados para pasar a través de las zonas interrumpidas del reborde 104. De esta manera, cuando los segmentos del anillo abrazadera 232 se alinean con las zonas interrumpidas del reborde 104, el recipiente 102 puede elevarse en sentido ascendente y fuera del filtro interior 114 para abrir el conjunto filtro 100a, 100b. Preferentemente, el reborde 104 y/o el anillo abrazadera 232 incluyen una superficie de leva 234 de manera que la rotación del anillo abrazadera 232 incrementa la fuerza de prensado de los rebordes 104 y 228. Preferentemente, se coloca un elemento sellante 230, tal como una junta tórica, entre las dos superficies coincidentes del reborde 228 y del reborde 104 para crear un sellado entre los mismos. Según esta forma de realización ilustrada, el elemento sellante 230 es retenido en una ranura definida por el reborde 104 del recipiente 102. Sin embargo, el elemento sellante 230 puede fijarse de manera alternativa al reborde 228 de la base del filtro interior 132. De manera alternativa, pueden utilizarse otras disposiciones adecuadas de sellado.

La Figura 14 ilustra un conjunto filtro alternativo en el que, de manera similar a la forma de realización de la Figura 12, el recipiente 102 y el filtro exterior 116 se mueven en dirección ascendente con respecto al filtro interior 114 para permitir que las partículas sean retiradas del volumen de recogida 122. Según la disposición de la Figura 14, los recipientes 102 respectivos de los pares de filtros 100a y 100b son interconectados mediante el conjunto de elevación del recipiente de filtración 150. El conjunto de elevación 150 incluye un brazo elevador 240 al cual se acoplan de manera rotatoria los respectivos recipientes 102 de los filtros 100a y 100b en extremos opuestos. El brazo elevador 240 se acopla de forma rotatoria a un soporte vertical 242 aproximadamente en el punto medio del brazo elevador 240, de manera que la rotación del brazo elevador 240 alrededor del eje M provoca que el recipiente 102 de uno de los filtros, 100a o 100b, se mueva en dirección ascendente, mientras que el recipiente 102 del filtro opuesto, 100b o 100a, se mueve en dirección descendente. De esta manera, la rotación del brazo elevador 240 cierra uno de los filtros (100b en la Figura 12), mientras que abre el otro filtro (100a en la Figura 12). De manera alternativa, el conjunto de elevación 150 puede disponerse para permitir movimientos independientes de los recipientes 102.

En la forma de realización ilustrada, los filtros 100a y 100b se montan sobre una estructura de soporte, tal como una plataforma o un banco 244. Preferentemente, la parte horizontal del banco 244 incluye uno o más conductos 246 que permiten vaciar la torta de partículas de los filtros 100a y 100b, y que pase al interior de un receptáculo, tal como un cubo o una carretilla contenedora 248, colocada debajo del banco 244.De manera opcional, una rampa 250 puede dirigir la torta de partículas hasta el interior de la carretilla contenedora 248.

Según esta forma de realización, el filtro 100a es ilustrado en modo de filtración y el filtro 100b es ilustrado en modo de limpieza. Cuando el filtro 100a se llena considerablemente con un material formado de partículas, se rotará el elevador 240 alrededor del eje M de manera que se abre el filtro 100a y se cierra el filtro 100b. A continuación pueden vaciarse las partículas del filtro 100a mientras tiene lugar la filtración de una suspensión en el filtro 100b. De esta manera, si se conectan a una única fuente de suspensión, los filtros 100a y 100b son dispuestos de manera que la suspensión puede ser filtrada de manera continua.

La Figura 15 ilustra una forma de realización de un filtro 100 que utiliza un conjunto de elevación 150 alternativo. El conjunto de elevación 150 incluye un armazón 252 que rodea el filtro 100. El armazón 252 presenta preferentemente una forma cuadrada en sección transversal horizontal e incluye cuatro columnas de soporte verticales 254 (mostradas solamente tres), estando una columna 254 colocada en cada esquina. Con referencia adicional a la Figura 16, se conecta una rueda dentada 256 al recipiente 102 del filtro 100 y se acciona mediante un motor 258. Los dientes 260 de la rueda dentada 256 engranan con los dientes 262 de la columna 254 correspondiente. Con referencia adicional a la Figura 17, se fija una rueda loca 264 al recipiente 102 en cada una de las tres columnas 245. Una superficie lisa 266 de la rueda loca 264, rueda contra una superficie lisa 268 de la columna 245 y ayuda a mantener una orientación vertical del recipiente 102. De esta manera, el motor 258 hace girar la rueda dentada 256 para mover el recipiente 102 (y el filtro exterior) de forma axial con respecto al filtro interior 114, tal como e ilustrado por la flecha de la Figura 13, para mover el filtro entre una posición abierta y una posición cerrada. De manera alternativa, pueden proporcionarse más de una rueda dentada 256.

Tanto el recipiente como el conjunto filtro pueden tomar otras formas. Además, cualquiera o todas las características automáticas de ayuda a los procesos de filtración o de limpieza pueden ser incorporadas en cualquiera de las formas de realización dadas a conocer en la presente memoria, o en otras variaciones adecuadas del dispositivo de filtración. Además, la secuencia de operaciones del dispositivo de filtración puede variar con respecto al orden descrito en la presente memoria. También pueden realizarse otras modificaciones que resultan evidentes para un experto en la materia. En consecuencia, el alcance de la presente invención lo definen solamente las reivindicaciones anejas.

Claims

1. Dispositivo de filtración (10) que comprende:

- un recipiente a presión (12) que presenta un primer extremo, un segundo extremo y una parte de pared lateral anular, de una sola pieza, presentando dicha parte de pared lateral una superficie interna que define un espacio interno, y una abertura para permitir el acceso a dicho espacio interno;

- un cierre (18) dimensionado y conformado para cerrar de manera selectiva dicha abertura;

- por lo menos un conjunto filtro (30) que comprende un primer soporte filtro (52) y un segundo soporte filtro (58), definiendo dicho primer soporte filtro una primera superficie y definiendo por lo menos parcialmente un primer espacio de salida (42), definiendo dicho segundo soporte filtro una segunda superficie frente a dicha primera superficie, definiendo dicho segundo soporte filtro por lo menos parcialmente un segundo espacio de salida (44), definiendo dicho primer soporte filtro y dicho segundo soporte filtro un volumen de recogida de partículas sellable (36) entre los mismos, en el que dicho primer soporte filtro comprende un primer medio filtrante (56) y dicho segundo soporte filtro comprende un segundo medio filtrante (62), y en el que dicho primer soporte filtro y dicho primer medio filtrante pueden moverse axialmente con respecto a dicho segundo soporte filtro y dicho segundo medio filtrante;

- una entrada (24) que se comunica con dicho volumen de recogida de partículas;

- un salida (26) que se comunica con dicho primer espacio de salida y dicho segundo espacio de salida;

- estando dicho dispositivo de filtración caracterizado por el hecho de que el primer medio filtrante es considerablemente paralelo al segundo medio filtrante, en el que dicho primer soporte filtro y dicho primer medio filtrante pueden ser retirados de dicho dispositivo de filtración de manera separada a dicho segundo soporte filtro y dicho segundo medio filtrante.

2. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un conjunto rasqueta (57) que puede moverse axialmente en el interior de dicho volumen de recogida de partículas para retirar la torta de partículas de dicho volumen de recogida de partículas.

3. Dispositivo de filtración según la reivindicación 2, en el que dicho conjunto rasqueta generalmente se ajusta a una forma en sección transversal de dicho volumen de recogida de partículas.

4. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, en el que dicho primer soporte filtro y dicho segundo soporte filtro presentan una forma corrugada complementaria.

5. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, en el que por lo menos un conjunto filtro comprende varios conjuntos filtros.

6. Dispositivo de filtración según al reivindicación 1, que comprende adicionalmente por lo menos un conjunto de pulverización de líquidos (166) portado por uno de entre dicho primer soporte filtro y dicho segundo soporte filtro y que incluye una boquilla de pulverización (170) para pulverizar un líquido de limpieza hacia el otro soporte filtro de entre dicho primer soporte filtro y dicho segundo soporte filtro.

7. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un primer conjunto rasqueta (160) portado por dicho primer soporte filtro y un segundo conjunto rasqueta (162) portado por dicho segundo soporte filtro, estando dicho primer conjunto rasqueta y dicho segundo conjunto rasqueta dispuestos en extremos opuestos de dicho volumen de recogida de partículas e incluyendo uno de entre dicho primer conjunto rasqueta y dicho segundo conjunto rasqueta varios conductos (164) que permiten el paso de las partículas a través de los mismos.

8. Procedimiento de separación de un material formado de partículas de una suspensión, que comprende:

- la disposición de un dispositivo de filtración (10) que comprende un primer filtro (32) y un segundo filtro (34) que generalmente presentan una forma anular, siendo una primera superficie de dicho primer filtro considerablemente paralela con respecto a una segunda superficie de dicho segundo filtro y estando en frente de la misma, definiendo dicho primer filtro y dicho segundo filtro un volumen de recogida de partículas sellado (36) entre los mismos;

- la conducción del flujo de una suspensión hasta el interior de dicho volumen de recogida de partículas bajo suficiente presión para forzar el fluido a través de dicho primer filtro y a través de dicho segundo filtro y para forzar que cualquier parte de dicho material formado de partículas que bloquea una superficie filtrante de dicho primer filtro y de dicho segundo filtro llene considerablemente dicho volumen de recogida de partículas con un material formado de partículas;

- el desplazamiento de dicho primer filtro, incluyendo un primer medio filtrante (56), axialmente con respecto a dicho segundo filtro, incluyendo un segundo medio filtrante (62), de manera que dicho primer filtro es retirado completamente de dicho dispositivo de filtración;

- la retirada de dicho material formado de partículas de dicho dispositivo de filtración.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende adicionalmente el desplazamiento de un conjunto rasqueta (57) desde un extremo de dicho volumen de recogida de partículas hacia un segundo extremo de dicho volumen de recogida de partículas para completar dicha retirada de dicho material formado de partículas.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, que comprende adicionalmente la utilización de dicho conjunto rasqueta para retirar considerablemente de forma completa dicho material formado de partículas de dicho volumen de recogida de partículas.

11. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende adicionalmente la conducción de una pulverización de un líquido de limpieza hacia por lo menos uno de entre dicho primer filtro y dicho segundo filtro.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, que comprende adicionalmente el desplazamiento de un conjunto de pulverización (166) que conduce dicha pulverización del líquido de limpieza conjuntamente con el desplazamiento de dicho primer filtro.

13. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende adicionalmente la utilización de un mecanismo de transmisión (256) para mover dicho primer filtro.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, que comprende adicionalmente el arranque de dicho mecanismo de transmisión con un controlador (199).

15. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende adicionalmente la introducción de una condición de efecto vacío en dicho volumen de recogida de partículas.

16. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende adicionalmente la aplicación de una fuente de calor para dicho volumen de recogida de partículas.