ES2282067T3 - Procedimiento y dispositivo para la medicion de la altura de llenado en una centrifuga de filtracion. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la medicion de la altura de llenado en una centrifuga de filtracion. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para la medición de la altura de llenado en el tambor (1) de centrífuga de una centrífuga de filtración mediante un sensor ultrasónico (8) cuyos impulsos ultrasónicos se dirigen en lo esencial de forma perpendicular a la superficie (13) de llenado del tambor (1) de centrífuga, determinándose la altura de llenado en base a la distancia del sensor ultrasónico de la superficie (13) de llenado que puede determinarse por el tiempo de transmisión del eco del impulso ultrasónico, caracterizado porque además de la medición del tiempo de transmisión del eco entre el sensor ultrasónico (8) y la superficie (13) de llenado del tambor (1) de centrífuga se llevan a cabo mediciones de referencia entre el u otro sensor ultrasónico (8¿, 80, 81, 82, 83, 84, 85) y una superficie reflectora (10¿, 10¿, 101) de referencia que origina una reflexión del sonido y se encuentra a una determinada distancia ¿R¿ del o de los sensores ultrasónicos (8¿, 80, 81, 82, 83, 84, 85).
Description
Procedimiento y dispositivo para la medición de
la altura de llenado en una centrífuga de filtración.
La invención se refiere a un procedimiento para
la medición de la altura de llenado en el tambor de centrífuga de
una centrífuga de filtración conforme a la reivindicación 1, así
como a un dispositivo para poner en práctica el procedimiento.
Un procedimiento genérico y un dispositivo para
poner en práctica este procedimiento se desprenden del documento DE
197 16 129. En esta centrífuga de filtración conocida, la altura de
llenado se mide mediante sensores ultrasónicos que funcionan como
sistemas de medición de distancia sin contacto. El principio de
medición se basa en la medición del tiempo que transcurre entre la
emisión de un sonido y la recepción del sonido reflejado (tiempo de
transmisión del eco). Un requisito para una medición exacta de la
distancia es una velocidad del sonido constante en el medio entre
el sensor ultrasónico y la superficie a medir.
Las sustancias que deben separarse mediante
centrífugas de filtración contienen frecuentemente líquidos de los
cuales se evapora cierta parte en el espacio de proceso de la
centrífuga. Si estos líquidos forman vapores sensibles a la
explosión, como es el caso por ejemplo de disolventes, el espacio en
la centrífuga se llena con nitrógeno durante todo el periodo de
servicio de la centrífuga para evitar la formación de una mezcla
inflamable. Para la medición del nivel de llenado con ultrasonidos
existe ahora el problema de que durante el proceso de llenado, en
especial en centrífugas de filtración discontinuas, varía la
composición del gas en el espacio de proceso. Cuando por ejemplo se
precipita una sustancia sólida de un disolvente, el espacio de
proceso de la centrífuga se llena con nitrógeno antes de iniciar el
proceso. Al introducir la suspensión en el tambor de centrífuga se
evapora una parte del disolvente. De esta manera se modifica la
composición del gas en el espacio de proceso y de este modo también
la velocidad del sonido en este gas. Debido a que en esta
modificación de la mezcla de gas (nitrógeno y vapor de disolvente)
influye gran número de factores, como las temperaturas del
nitrógeno y del disolvente, así como las turbulencias durante la
carga de la suspensión en el tambor, la composición exacta del gas
en el espacio de proceso no puede determinarse de antemano. A causa
de la modificación de la velocidad del sonido en el espacio de
proceso, la medición mediante ultrasonidos se vuelve inexacta, es
decir, del tiempo de transmisión del sonido entre el sensor
ultrasónico y la superficie interior del tambor de centrífuga no
puede determinarse un nivel de llenado exacto en el tambor de
centrífuga.
El objetivo de la invención consiste por lo
tanto en especificar para dispositivos de medición ultrasónicos del
tipo mencionado un procedimiento y un dispositivo mediante el cual
sea posible aumentar la exactitud de las mediciones del nivel de
llenado en el tambor de centrífuga.
Este objetivo se consigue mediante las
características indicadas en las reivindicaciones 1 y 2, las
reivindicaciones dependientes se refieren a variantes ventajosas de
la invención.
En el dibujo se representan formas de
realización de la invención que se explican a continuación con más
detalle. En las figuras se muestran esquemáticamente:
Fig. 1 Vista en corte a través de una centrífuga
de filtración.
Fig. 2 Detalle de la centrífuga de filtración
según la figura 1 con un cono reflector recto.
Fig. 3 Detalle de la centrífuga de filtración
según la figura 1 con un cono reflector cóncavo.
Fig. 4 Vista en corte a través de un tambor de
filtro con dos sensores ultrasónicos y con un fondo de tambor
configurado en forma de cono truncado plano.
Fig. 5 El tambor de filtro según la figura 4 con
un sensor ultrasónico.
Fig. 6 Vista en corte a través del tambor de
filtro de una centrífuga con filtro envolvente.
Fig. 7 Centrífuga de filtración con un eje hueco
a través de cuyo conducto hueco los impulsos ultrasónicos se emiten
desde fuera al espacio interior del tambor de centrífuga.
Fig. 8 Vista en corte a través de una centrífuga
de filtración según la figura 1, pero sólo con un sensor ultrasónico
combinado dirigido a la superficie reflectora de referencia.
Fig. 9 La centrífuga de filtración según la
figura 8 con el sensor ultrasónico dirigido a la superficie de
llenado del tambor de centrífuga.
Fig. 10 La centrífuga de filtración según la
figura 1, pero sólo con un sensor ultrasónico y con una superficie
reflectora de referencia firmemente unida con el mismo.
Fig. 11 Vista en corte de un detalle de la
centrífuga de filtración según la figura 10 a escala aumentada.
Fig. 12 La centrífuga de filtración según la
figura 1, pero sólo con un sensor ultrasónico dirigido directamente
a la superficie de llenado y con una superficie reflectora de
referencia firmemente unida con el sensor ultrasónico.
En las figuras 1 y 2 se muestra una centrífuga
de filtración con un tambor 1 de centrífuga compuesto de eje 2 de
tambor, fondo 3 de tambor, superficie lateral 4 perforada y borde 5
de tambor. El eje 2 de tambor está apoyado en una carcasa 6 de
centrífuga que encierra el tambor de filtración 1. En la tapa 7 de
carcasa están dispuestos un sensor ultrasónico 8, un sensor
ultrasónico 8' de referencia y un tubo 9 de llenado de suspensión
que penetra en el espacio de proceso en el interior del tambor de
filtración 1. En el lado interior del fondo 3 de tambor está
dispuesto en el centro un cono deflector 10 que presenta una
superficie reflectora. La superficie anular restante del fondo de
tambor es una superficie reflectora 10' de referencia plana.
El tambor 1 de centrífuga está llenado con una
suspensión cuyos componentes sólidos se han depositado en una capa
de material sólido o en una torta 11 de material sólido por encima
de la que se encuentra la capa 12 de líquido, compuesta de
filtrado, con la superficie 13 de llenado. El filtrado atraviesa en
servicio de la centrífuga de filtración la torta 11 de material
sólido y es expulsado a través de la superficie 4 lateral perforada
y sale por la abertura 14 de salida en la carcasa 6 de centrífuga.
Las sustancias sólidas de la torta 11 de material sólido restante
se extraen en intervalos por medio de un dispositivo rascador (no
representado).
En la figura 2 se muestra la señal sónica 15
emitida por el sensor ultrasónico 8 (flecha con línea continua) que
se desvía en 90º en el cono deflector 10. La señal sónica 15 se
refleja en la superficie 13 de llenado y vuelve en forma de señal
de eco 16 (flecha con línea discontinua) al sensor ultrasónico donde
se registra mediante su unidad receptora. Del tiempo de transmisión
del eco de la señal sónica 15 y de la señal de eco 16 se determina
la distancia entre el sensor ultrasónico y la superficie 13 de
llenado y se determina a continuación el grosor de la capa de
llenado.
En la figura 2 se muestra además la señal sónica
15' de referencia (flecha con línea continua) emitida por el sensor
ultrasónico 8' de referencia que se refleja en la superficie
reflectora 10' de referencia plana, dispuesta a una distancia de
referencia "R" fija, y vuelve en forma de señal de eco 16' de
referencia (flecha con línea discontinua) al sensor ultrasónico 8'
de referencia. Del tiempo de transmisión de eco de los haces
sónicos 15' y 16' es posible determinar, debido a la distancia de
referencia "R" fija, variaciones de la composición del gas y
las modificaciones de las velocidades del sonido originadas por
estas variaciones y tenerlas en cuenta para corregir el resultado
de medición obtenido mediante el sensor ultrasónico.
En la figura 3 se muestra otra configuración del
cono deflector 10a cuya superficie cónica, que sirve como
superficie deflectora del haz de medición, está configurada de forma
cóncava. Según la figura 4, la superficie deflectora puede estar
configurada también como cono 10b truncado plano en el cual la
superficie lateral 10b' sirve como superficie deflectora del haz de
medición y la superficie 10b'' plana del cono truncado sirve como
superficie reflectora de referencia. En la forma de realización
según la figura 4, a la superficie deflectora del haz de medición y
a la superficie reflectora de referencia se emiten señales por
separado del sensor ultrasónico 8 y del sensor ultrasónico 8' de
referencia.
En la forma de realización según la figura 5
está previsto un sensor ultrasónico 80 combinado que cumple tanto
la función de la medición de la altura de llenado como la función de
la medición de referencia a lo largo del recorrido de referencia
"R" constante. El haz sónico del sensor ultrasónico 80
combinado está dirigido tanto a la superficie reflectora de
referencia como a la superficie deflectora del haz de medición. En
el sensor ultrasónico 80 combinado se registran tanto los tiempos
de transmisión del eco del haz sónico dirigido a la superficie de
llenado como los tiempos de transmisión del eco del haz sónico
dirigido a la superficie reflectora de referencia, dispuesta a una
distancia de referencia fija, y se evalúan en un circuito de
comparación intercalado a continuación (no representado).
Como se muestra en la figura 6, un sensor
ultrasónico 81 combinado puede estar dispuesto también en el extremo
del tubo 109 de llenado que penetra en el espacio de proceso de una
centrífuga de filtro envolvente. La superficie reflectora 10c'' de
referencia y la superficie 10c' deflectora del haz de medición están
dispuestas en un cono truncado 10c, situado en el centro del fondo
3a de tambor, en el cual incide en la superficie central plana del
cono truncado la zona central del haz sónico y en la superficie
lateral del cono truncado 10c inciden las zonas exteriores del
haz
sónico.
sónico.
Conforme a la figura 7, el cono truncado 10d,
que lleva la superficie reflectora 10d'' de referencia y la
superficie deflectora 10d' del haz de medición, está fijado en la
tapa 7 de carcasa de la centrífuga de filtración y penetra en el
espacio de proceso en el interior del tambor de filtración 1. Un
sensor ultrasónico 82 combinado dispuesto fuera de la centrífuga de
filtración, y por lo tanto no expuesto a ningún riesgo de ensuciarse
por las partículas de suspensión arremolinadas en el espacio de
proceso, emite haces sónicos a través del eje 2a hueco del tambor
de filtración 1 a la superficie reflectora 10d'' de referencia y a
la superficie deflectora 10d' del haz de medición. Por lo demás, la
centrífuga de filtración representada en la figura 7 corresponde a
la forma de realización según la figura 1.
Los dispositivos de medición ultrasónicos
anteriormente descritos para medir la altura de llenado en el tambor
de centrífuga de una centrífuga de filtración están equipados con
superficies deflectoras de haces de medición que garantizan la
observación de las distancias mínimas entre el sensor ultrasónico y
la superficie de llenado requeridas para una medición correcta con
ultrasonidos. Por lo tanto, la disposición de superficies
deflectoras del haz de medición puede ser necesaria en centrífugas
de filtración con espacios de proceso relativamente pequeños, o en
centrífugas en cuyos espacios de proceso se encuentran piezas
montadas (por ejemplo los pernos distanciadores 107 en el tambor de
una centrífuga de filtro envolvente) que afectan a una transmisión
directa del haz sónico del sensor ultrasónico a la superficie de
llenado.
No obstante, la presente invención no se limita
a centrífugas en las que la medición de la altura de llenado debe
llevarse a cabo por medio de superficies deflectoras del haz de
medición.
Asimismo, la invención se ha explicado en base a
recorridos de medición de referencia con una distancia "R"
fija. También para estos recorridos de medición de referencia puede
ser necesario intercalar en los mismos superficies deflectoras
hacia superficies reflectoras de referencia cuando por motivos de la
técnica de medición se requieren recorridos más largos para los
haces sónicos.
En las figuras 8 y 9 se muestra una centrífuga
de filtración en la que los haces sónicos del sensor ultrasónico 83
combinado pueden dirigirse alternativamente de forma directa sin
superficies deflectoras del haz de medición a la superficie 13 de
llenado y a la superficie reflectora 10'' de referencia dispuesta a
la distancia de referencia "R" fija. El sensor ultrasónico 83
combinado está dispuesto de forma orientable en un brazo 7a de
sujeción fijado en la tapa 7 de carcasa, llevándose a cabo la
orientación por medio de un cilindro 7b de control hidráulico. En
la posición según la figura 8, el sensor ultrasónico está dirigido a
la superficie reflectora 10'' de referencia, dispuesta a la
distancia de referencia "R", y en la posición según la figura
9 está dirigido directamente a la superficie 13 de llenado. La
centrífuga de filtración representada en las figuras 8 y 9
corresponde por lo demás a la forma de realización según la figura
1.
En las figuras 10 y 11 se muestra una vista en
corte a través de una centrífuga de filtración, que corresponde en
gran medida a la centrífuga de filtración según la figura 1, en la
que en vez de un sensor ultrasónico por separado para las señales
ultrasónicas de referencia está dispuesto un sensor ultrasónico 84
combinado que emite señales sónicas a través de una superficie
deflectora 10d del haz de medición a la superficie 13 de llenado y
registra las respectivas señales de eco, y emite también señales de
referencia y registra las señales de eco de estas. La superficie
reflectora 100 de referencia está firmemente unida con el sensor
ultrasónico 84 combinado por medio de un brazo 100a de
sujeción.
En la figura 12 se muestra una centrífuga de
filtración, que corresponde también en gran medida a la centrífuga
de filtración según la figura 1, en la que la función de un sensor
ultrasónico por separado para señales de referencia la asume un
sensor ultrasónico 85 combinado cuyas señales ultrasónicas están
dirigidas por una parte directamente a la superficie 13 de llenado
y se reflejan por otra parte en la superficie reflectora 101 de
referencia firmemente sujeta en un brazo 101a de sujeción a una
distancia de referencia "R" constante.
- 1
- Tambor de centrífuga
- 2
- Eje de tambor
- 3
- Fondo de tambor
- 4
- Superficie lateral perforada
- 5
- Borde de tambor
- 6
- Carcasa de centrífuga
- 7
- Tapa de carcasa
- 7a
- Brazo de sujeción (figuras 8, 9)
- 8
- Sensor ultrasónico
- 8'
- Sensor ultrasónico de referencia 8', 80, 81, 82, 83, 84, 85 sensores ultrasónicos combinados
- 9
- Tubo de llenado de suspensión
- 10
- Cono deflector 10a; 10b; 10c; 10d; 10', 10'' superficie reflectora 100 de referencia
- 11
- Torta de material sólido
- 12
- Capa de líquido
- 13
- Superficie de llenado
- 14
- Abertura de salida
- 15
- Señal sónica emitida
- 15'
- Haz sónico de referencia
- 16
- Señal de eco
- 16'
- Haz sónico de eco de referencia
Claims (12)
1. Procedimiento para la medición de la altura
de llenado en el tambor (1) de centrífuga de una centrífuga de
filtración mediante un sensor ultrasónico (8) cuyos impulsos
ultrasónicos se dirigen en lo esencial de forma perpendicular a la
superficie (13) de llenado del tambor (1) de centrífuga,
determinándose la altura de llenado en base a la distancia del
sensor ultrasónico de la superficie (13) de llenado que puede
determinarse por el tiempo de transmisión del eco del impulso
ultrasónico, caracterizado porque además de la medición del
tiempo de transmisión del eco entre el sensor ultrasónico (8) y la
superficie (13) de llenado del tambor (1) de centrífuga se llevan a
cabo mediciones de referencia entre el u otro sensor ultrasónico
(8', 80, 81, 82, 83, 84, 85) y una superficie reflectora (10',
10'', 101) de referencia que origina una reflexión del sonido y se
encuentra a una determinada distancia "R" del o de los sensores
ultrasónicos (8', 80, 81, 82, 83, 84, 85).
2. Dispositivo para poner en práctica el
procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, con un sensor
ultrasónico para la medición de la altura de llenado, siendo el
sensor ultrasónico un sensor ultrasónico (80 - 85) combinado para
llevar a cabo la medición de la altura de llenado y de la medición
de referencia, o estando previsto un sensor ultrasónico (8') por
separado para llevar a cabo una medición de referencia, y con una
superficie reflectora (10', 10'', 101) de referencia que origina una
reflexión del sonido, estando dispuesto dentro del tambor (1) de
centrífuga un recorrido de referencia "R" entre el respectivo
sensor ultrasónico (8', 80 - 85) y la superficie reflectora de
referencia para llevar a cabo las mediciones de referencia con una
distancia fija entre la superficie reflectora de referencia y el
respectivo sensor ultrasónico.
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
2 caracterizado porque el recorrido de referencia "R"
se encuentra entre el sensor ultrasónico (8', 80 - 85) fijado en la
carcasa (6) de la centrífuga de filtración y la superficie
reflectora (10', 10b'', 10c'', 10) de referencia dispuesta en el
tambor (1) de centrífuga.
4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
3 caracterizado porque están dispuestos la superficie
reflectora de referencia en el fondo de tambor del tambor de
centrífuga y el sensor ultrasónico en la pared de la carcasa de
centrífuga opuesta al fondo de tambor.
5. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 2 a 4 caracterizado porque la superficie
reflectora de referencia y una superficie deflectora del haz de
medición se encuentran en la zona del haz del sensor ultrasónico
combinado (80, 81, 82, 83, 84, 85).
6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
5 caracterizado porque la superficie interior del fondo de
tambor del tambor de centrífuga presenta la forma de un cono
truncado (10b, 10c, 10d) cuya superficie lateral representa la
superficie deflectora del haz de medición y cuya superficie plana de
cono truncado representa la superficie reflectora de referencia.
7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
2 caracterizado porque al espacio interior del tambor de
centrífuga penetra un cono truncado (10d) fijo en la carcasa cuya
superficie lateral es la superficie deflectora (10d') del haz de
medición y cuya superficie plana (10d'') de cono truncado es la
superficie reflectora de referencia, estando posicionado el sensor
ultrasónico (82) fuera de la centrífuga de filtración y el haz
sónico está dirigido a través del eje de tambor, configurado como
eje hueco (2a), a la superficie deflectora (10d') del haz de
medición y a la superficie reflectora (10d'') de referencia.
8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
2 caracterizado porque el sensor ultrasónico (83) está
dispuesto de forma orientable en la centrífuga de filtración y es
orientable entre una posición en la que el haz sónico está dirigido
a la superficie (13) de llenado y una posición en la que el haz
sónico está dirigido a la superficie reflectora (10'') de
referencia.
9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
2 caracterizado porque la superficie reflectora (100, 101)
de referencia está firmemente unida con el sensor ultrasónico (84,
85), estando dirigida una parte del haz sónico a la superficie
reflectora (100, 101) de referencia y una parte del haz sónico a la
superficie (13) de llenado del tambor de centrífuga.
10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
9 caracterizado porque la parte del haz sónico que está
dirigida a la superficie (13) de llenado del tambor de centrífuga lo
hace a través de una superficie deflectora (10d) del haz de
medición.
11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
2 caracterizado porque en una centrífuga de filtración en la
forma de realización como centrífuga de filtro envolvente el sensor
ultrasónico (81) está dispuesto en el extremo del tubo (109) de
llenado que penetra por la tapa (7) de cierre al interior del tambor
de centrífuga, pudiendo dirigirse el haz sónico del sensor
ultrasónico (81) en el interior del tambor de centrífuga a una
superficie reflectora de referencia y a la superficie de llenado del
tambor de centrífuga.
12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
11 caracterizado porque en el fondo de tambor del tambor de
centrífuga de la centrífuga de filtro envolvente está dispuesta una
superficie reflectora (10c'') de referencia, a la que puede
dirigirse el haz sónico del sensor ultrasónico (81), y una
superficie deflectora (10c') del haz de medición en forma de un
cono truncado (10c) cuya superficie lateral forma la superficie
deflectora (10c') del haz de medición y cuya superficie plana forma
la superficie reflectora (10c'') de referencia.
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