ES2284428T3 - Dispositivo para el volteo y la traslación de un material pastoso o granuloso - Google Patents

Abstract

Dispositivo para el volteo y la traslación de un material (M) pastoso o granuloso esparcido en capa (C), en particular un lodo (1) procedente de estación depuradora de aguas residuales urbanas o industriales, que comprende un árbol rotativo (2) soportado por encima de la capa de material, transversalmente a la dirección de traslación del material, un medio de volteo (3) del material que se extiende al menos en parte radialmente con relación al árbol (2) y arrastrado en rotación por este árbol para penetrar en la capa, y un medio de corte (4) de la capa (C) de material, mantenido a distancia radial (g) del árbol rotativo (2) y arrastrado en rotación por este árbol, caracterizado porque el medio de corte (4) comprende al menos una hoja de corte (5) cuyo plano es sustancialmente tangente a una superficie cilíndrica que tiene el mismo eje geométrico que el árbol rotativo, y siendo adecuada para asegurar, en su penetración en la capa, la fragmentación de esta última, mientras que el medio de volteo hace granular y progresar el material cortado.

Description

Dispositivo para el volteo y traslación de un material pastoso o granuloso

La invención se refiere a un dispositivo para el volteo y traslación de un material pastoso o granuloso esparcido en capa, dispositivo del género de los que comprenden un árbol rotatorio soportado por encima de la capa de material, transversalmente a la dirección de traslación del material, y a un medio de volteo y de desplazamiento del material, arrastrado en rotación por el árbol.

La invención se refiere más particularmente, pero no exclusivamente, a un dispositivo de este tipo para lodos que proceden de estaciones de depuración de aguas residuales urbanas o industriales.

Se conoce, con los procedimientos mecánicos tales como los filtros de prensas, filtros de bandas o las centrifugadoras, que los lodos orgánicos húmedos, principalmente los lodos procedentes del tratamiento de las aguas usadas urbanas e industriales, solamente pueden ser deshidratados hasta un valor límite determinado. Así, la tasa de materia seca está comprendida generalmente entre 15 y 30 % de sequedad. Por consiguiente, la cantidad considerable de agua residual o bien es evacuado a coste elevado con los lodos, o eliminada térmicamente.

Se conocen diferentes procedimientos y dispositivos de secado de materias húmedas. Las secadoras térmicas por contacto, por convección, por radiación, o de capas finas y de lecho fluidizado son los procedimientos industriales más utilizados. Como estos procedimientos consumen grandes cantidades de energía, se han desarrollado progresivamente sistemas de secado solar y absorben una parte cada vez más importante del mercado de secado de lodos.

En las realizaciones de secado solar conocidas hasta ahora, por ejemplo de acuerdo con el documento DE 43 15 321 o de acuerdo con el documento WO 2004/020922, los lodos son esparcidos bajo un invernadero y un dispositivo asegura su volteo, o bien su transporte a dicho invernadero.

El documento FR 1008631 describe una máquina agrícola para voltear la tierra que recurre, por una parte, a un árbol transversal arrastrado por un motor y que lleva varias series de púas de horquilla o dientes curvados de tal manera que cortan y elevan terrones de tierra, asegurando el avance de la máquina.

En razón de la tixotropía y para contenidos de materias secas (MS) inferiores a 25 %, se ha constatado que los lodos, frecuentemente agitados y volteados, tienen tendencia a adherirse al medio de volteo del dispositivo y a volverse pastosos. Esta pasta presenta una resistencia al cizallamiento elevada que aumenta considerablemente la potencia necesaria para voltear los lodos; además, la aireación de la masa de lodos está perturbada por este espesamiento, lo que provoca la instalación de un proceso anaeróbico, generador de malos olores que pueden perturbar en gran medida la explotación de la instalación de secado.

La invención tiene por objeto sobre todo suministrar un dispositivo que no presenta ya, o en un grado reducido, los inconvenientes evocados anteriormente y que permite principalmente disminuir el carácter pastoso de los lodos y de esta manera reducir los esfuerzos necesarios y la energía consumida para arrastrar el dispositivo.

Según la invención, un dispositivo para el volteo de un material pastoso o granuloso esparcido en capa, en particular de lodos procedentes de estaciones de depuración de aguas residuales urbanas o industriales, del género definido anteriormente, se caracteriza porque comprende al menos un medio de corte de la capa de material, mantenido a distancia radial del árbol rotatorio y arrastrado en rotación por este árbol, estando situado este medio de corte sustancialmente sobre una superficie cilíndrica que tiene el mismo eje geométrico que el árbol rotativo, y siendo adecuada para asegurar, en su penetración en la capa, la fragmentación de esta última, mientras que el medio de volteo hace granular y progresar el material cortado.

La invención implica una reducción que puede alcanzar hasta el 20 % de los esfuerzos de rotación del árbol y permite una buena granulación del lodo.

El medio de corte comprende al menos una hoja de corte, cuyo plano está sustancialmente tangente a dicha superficie cilíndrica.

La hoja de corte presenta con preferencia un cortante sobre cada uno de sus bordes longitudinales sustancialmente paralelos al árbol rotatorio.

Generalmente, discos ortogonales al árbol rotatorio son solidarios de este árbol y están espaciados según la dirección del eje geométrico, y cada hoja de corte está fijada sobre el contorno de los discos tangencialmente a la superficie cilíndrica que envuelve estos discos. Cada hoja de corte puede comprende una sección transversal simétrica.

El medio de volteo puede comprender al menos un peine rascador. Con preferencia, el peine rascador está dispuesto detrás de la hoja de corte según el sentido de rotación del árbol rotatorio. El peine rascador puede estar montado perpendicularmente a la superficie cilíndrica o según un ángulo que puede variar hasta 90º. El peine rascador puede comprender un borde radial exterior dentado u ondulado según la granulación deseada y la superficie de intercambio de aire – material buscada.

La o las hojas de corte pueden estar dispuestas oblicuamente con relación al eje geométrico del árbol, lo mismo que los peines rascadores. Está prevista una simetría de montaje de las hojas y peines rascadores para asegurar una traslación rectilínea del material. Las hojas de corte y los peines rascadores previstos en segmentos sucesivos situados entre discos ortogonales al árbol rotatorio pueden están desviados angularmente los unos con relación a los otros.

El dispositivo puede comprender un autómata que controla principalmente la velocidad de rotación y de traslación de las hojas de corte y de los peines rascadores, y el espesor del material cortado por las hojas de corte es regulado por el autómata.

La invención consiste, puestas aparte las disposiciones expuestas anteriormente, en un cierto número de otras disposiciones, que se explicarán más explícitamente a continuación a propósito de ejemplos de realización descritos con referencia a los dibujos anexos, pero que no son en absoluto limitativos. En estos dibujos:

La figura 1 es un corte vertical esquemático de un dispositivo de volteo según la invención, en curso de trabajo sobre una capa de lodo.

La figura 2 es una vista esquemática en perspectiva de una variante de realización del dispositivo de volteo.

La figura 3 es una sección transversal a escala ampliada de una hoja de corte de dos cortantes.

Las figuras 4 y 5 son secciones transversales de variantes de realización de la hoja de corte.

La figura 6 es un esquema que ilustra diversas posiciones posibles del medio de volteo.

Las figuras 7 a 10 son vistas en planta de diversas realizaciones de peine rascador que constituyen el medio de volteo, y

La figura 11 es una vista esquemática en perspectiva de otra variante de realización del dispositivo, en la que no se representa el medio de volteo.

Con referencia a la figura 1 de los dibujos se puede ver un dispositivo D para el volteo y la traslación de un material pastoso M constituido por lodos 1 procedentes de estaciones de depuración de aguas residuales urbanas o industriales. Este ejemplo no es limitativo y otros materiales granulosos, pastosos, térreos o polvorientos pueden ser tratados con el dispositivo D de la invención.

Los lodos 1 son húmedos y debe sufrir un tratamiento de secado, ventajosamente un secado solar. Los lodos 1 están esparcidos y progresan en capa C horizontal, con preferencia bajo un invernadero no representado.

El dispositivo D comprende un árbol rotatorio 2 soportad por encima de la capa C por cojinetes, no representados. El árbol 2 está orientado transversalmente, en general ortogonalmente, a la orientación de traslación A del lado 1.

El dispositivo D comprende igualmente un medio de volteo 3 del lodo 1 que asegura así su desplazamiento. El medio de volteo 3 es arrastrado de la misma manera en rotación en el sentido anti-horario R por el árbol 2 con el fin de desplazar el lodo 1 desde la izquierda hacia la derecha según la flecha A en la figura 1. El sentido de rotación del medio de volteo 3 puede ser invertido ocasionalmente, en función de las características particulares de los lodos en curso de tratamiento.

El dispositivo D comprende, según la invención, al menos un medio de cote 4 de la capa C de material, siendo mantenido este medio 4 a distancia radial g del eje geométrico X del árbol rotatorio 2 y siendo arrastrado en rotación por este árbol. El medio de corte 4 está situado sustancialmente sobre la superficie cilíndrica de revolución que tiene el mismo eje geométrico X que el árbol 2. El medio de corte 4 es adecuado para asegurar, durante su rotación y su penetración en la capa C, la fragmentación de esta última, mientras que el medio de volteo 3 desplaza la loncha de lodo cortada y la hace granular.

El medio de corte 4 está formado de manera ventajosa por una hoja de cote 5, cuyo plano está sustancialmente tangente a una superficie cilíndrica de revolución de eje X-X.

Varias hojas 5 pueden estar distribuidas angularmente alrededor del eje geométrico X-X, permaneciendo tangentes a la superficie cilíndrica.

Con preferencia, los bordes de las hojas de corte están afilados en dos lados de la hoja. Una hoja de corte 5, como se ilustra en la figura 3, presenta entonces un cortante sobre cada uno de sus bordes longitudinales 6, 7 paralelos al eje X-X. Según el ejemplo de la figura 3, la sección transversal de la hoja 5 es rectangular y los dos bordes longitudinales 6, 7 tienen una sección transversal en forma de diedro, cuya arista constituye el cortante.

La figura 4 ilustra una variante según la cual la hoja presenta una sección trasversal en forma de triángulo isósceles, cuya base está vuelta radialmente hacia el exterior con relación al eje X-X. Los bordes 6a, 7a de la base constituyen los cortantes de la hoja 5a.

La figura 5 muestra otra variante según la cual, la hoja 5b presenta una cara plana vuelta hacia el exterior y dos caras cóncavas vueltas radialmente hacia el interior, simétricas con relación al plano medio de la cara plana. Los cortantes están formados por las aristas 6b, 7b.

Con hojas de corte 5, 5a, 5b que comprenden un cortante sobre cada lado, el dispositivo D puede ser trasladado y puede trabajar, tanto curso abajo como también curso arriba de la instalación, es decir, hacia la derecha o hacia la izquierda de la figura 1.

En general, el dispositivo D comprende discos 8 (figura 1) u 8a, 8b, 8c (figura 2) centrados sobre el eje geométrico X-X y ortogonales al árbol 2, del que son solidarios, principalmente por soldadura. Los discos 8, 8a, 8b, 8c están espaciados según la dirección del eje X-X. Dos discos sucesivos tales como 8a, 8b (figura 2) determinan entre sí un segmento. Cada hoja de corte 5 está fijada sobre el contorno de los discos, tangencialmente a la superficie cilíndrica que envuelve los discos 8, 8a-8c. La forma del dispositivo D con discos 8, 8a-8c se parece a la de un tambor, cuya pared cilíndrica está elevada, con la excepción de las zonas que corresponden a las hojas 5.

El dispositivo D puede ser monocasco correspondiente a un solo segmento, o puede estar compuesto de varios segmentos sucesivos. En la figura 2, dos segmentos están determinados por los tres discos 8a, 8b, 8c, con el fin de aumentar la resistencia mecánica del dispositivo y de suministrar puntos de fijación a las hojas de corte 5 y a los medios de volteo 3. Existe como mínimo una hoja de corte 5 y un medio de volteo 3 por monocasco o por segmento.

El medio de volteo 3 está formado de manera ventajosa por un peine rascador 9 generalmente orientado según la dirección radial con relación al eje X, es decir, perpendicularmente a la superficie cilíndrica tangente a las hojas 5. El peine 9 está constituido por una plaquita fijada en cada extremo a un disco tal como 8a, 8b, principalmente por soldadura. El borde radial exterior del peine 9 presenta dientes 10 d forma triangular según la figura 2 y la figura 7. La punta de los dientes 10 se encuentra a la distancia radial h (figura 1) del eje X. Según la figura 1, la distancia h es superiora la distancia g de las hojas 5 con respecto al eje X. Se podría prever montar las hojas 5 a una distancia g igual o superior a h.

Las figuras 8, 9 y 10 muestran variantes de realización de los peines rascadores 9a, 9b, 9c, respectivamente, con dientes 11 de forma sustancialmente cuadrada, 12 de forma rectangular alarmada, y 13 de forma redondeada.

La profundidad del espacio entre los dientes y el espaciamiento de los dientes están seleccionados en función del tipo de lodo 1 a tratar y de la superficie de contacto deseada entre el lodo y el aire.

En variante, los peines rascadores pueden estar montados como se ilustra en 9d en la figura 6, según un ángulo B con relación a la dirección radial. Este ángulo B puede alcanzar 90º.

Con preferencia, el medio de volteo 3, principalmente el peine rascador 9, está dispuesto detrás de la hoja de corte 5 según el sentido de rotación R del árbol rotatorio 2, como es visible en la figura 1. La desviación angular hacia atrás del peine rascador 9 con relación a la hoja 5 es generalmente inferior a 90º.

Las hojas de corte 5 pueden estar montadas oblicuamente con relación al eje X como se ilustra en la figura 11. Los peines rascadores 9-9a (no representados) pueden estar montados de la misma manera oblicuamente con relación al eje X. En este caso, con el fin de asegurar una traslación rectilínea del lodo, se prevé o bien una simetría de montaje alrededor del centro del segmento para los elementos tales como hojas de corte 5 y peines 9 soportados por el segmento, o bien una simetría de montaje de dos segmentos sucesivos con relación al plano de separación ortogonal al eje geométrico.

Para permitir una mejor distribución de los esfuerzos mecánicos a lo largo de un dispositivo D constituido de varios segmentos, las hojas 5 y los peines 9 de un segmento están desplazados angularmente con respecto a las del segmento adyacente, como se ilustra en la figura 2.

Los cojinetes del árbol 2 puede estar montados fijos con relación a un bastidor. Con preferencia, los cojinetes del árbol 2 están montados móviles en traslación, por ejemplo según el sentido de la flecha F de la figura 1, bajo la acción de medios de arrastre no representados; en estas condiciones, cuando la hoja 5 recupera una misma posición angular después de haber completado una vuelta, el árbol 2 se ha desplazado una distancia p, desde la posición representada en trazos en la figura 1 hasta la posición representada con línea continua. La distancia p corresponde a la separación entre las trayectorias de la hoja 5 después de una vuelta completa del árbol 2. Esta distancia p corresponde al espesor de la loncha de materia cortada por la hoja 5. Estas explicaciones son suministradas en el caso en el que una sola hoja 5 esté prevista por segmento; cuando varias hojas 5 están distribuidas sobre la periferia circular, el espesor de la loncha depende de la distancia angular entre dos hojas sucesivas.

Debido a que las hojas de corte 5 están montadas tangencialmente a la superficie cilíndrica del eje X, se toma una loncha de lodo sin experimentar un movimiento de traslación.

Habiendo dicho esto, el funcionamiento y la utilización del dispositivo son los siguientes.

Para asegurar el volteo y la traslación del lodo 1, se controla el arrastre en rotación del árbol 2 en el sentido antihorario R, por medios motores (no representados). Los medios de arrastre en traslación del árbol 2 según el sentido de la flecha F son igualmente puestos en acción.

5 Las hojas de corte 5 penetran en el lodo 1 y lo cortan pos capas sucesivas. A cada rotación del tambor, cada hoja de corte 5 corta el lodo sobre un espesor determinado p en función de la velocidad de rotación del árbol 2, de la velocidad de desplazamiento según la flecha F y del número de hojas 4 distribuidas sobre la periferia. El o los peines rascadores 9 que vienen detrás de la hoja 5 desplazan, en el sentido de la flecha A, la loncha de lodo cortada y la hacen granular. Los peines rascadores aseguran el volteo, la aireación, la progresión y la granulación del

10 material.

Un autómata está previsto ventajosamente para hacer varias las velocidades de rotación y de traslación, y de esta manera el espesor de capa p.

Tal dispositivo conviene particularmente para una instalación destinada al secado solar, al secado eólico, a la incorporación y a la mezcla de tierra o de estiércol a abonos o fertilizantes.

15 Según la invención, el lodo no es ya únicamente prensado hacia abajo por el medio de volteo 3, sino que es cortado y restablecido en superficie por el medio de corte 4. De esta manera, en lugar de formar una masa pastosa, el lodo se granula. Por aumento de la superficie de la sección de corte, se mejora la aireación del lodo, lo que evita la aparición de zonas anaeróbicas y, por lo tanto, de malos olores que las acompañan.

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Dispositivo para el volteo y la traslación de un material (M) pastoso o granuloso esparcido en capa (C), en particular un lodo (1) procedente de estación depuradora de aguas residuales urbanas o industriales, que comprende un árbol rotativo (2) soportado por encima de la capa de material, transversalmente a la dirección de traslación del material, un medio de volteo (3) del material que se extiende al menos en parte radialmente con relación al árbol (2) y arrastrado en rotación por este árbol para penetrar en la capa, y un medio de corte (4) de la capa (C) de material, mantenido a distancia radial (g) del árbol rotativo (2) y arrastrado en rotación por este árbol, caracterizado porque el medio de corte (4) comprende al menos una hoja de corte (5), cuyo plano es sustancialmente tangente a una superficie cilíndrica que tiene el mismo eje geométrico que el árbol rotativo, y siendo adecuada para asegurar, en su penetración en la capa, la fragmentación de esta última, mientras que el medio de volteo hace granular y progresar el material cortado.

2. 2.

   Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la hoja de corte (5, 5a, 5b) presenta un cortante en cada uno de sus bordes longitudinales sustancialmente paralelos al árbol rotativo.

3. 3.

   Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los discos (8; 8a, 8b; 8c) ortogonales al árbol rotativo (2) son solidarios de este árbol y están espaciados según la dirección del eje geométrico, y cada hoja de corte (5) está fijada sobre el contorno de los discos tangencialmente a la superficie cilíndrica que envuelve estos discos.

4. 4.

   Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque cada hoja de corte (5) comprende una sección transversal simétrica.

5. 5.

   Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de volteo (3) comprende al menos un peine rascador (9).

6. 6.

   Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el peine rascador (9) está situado en la parte posterior de la hoja de corte (5) según el sentido de giro (R) del árbol rotativo.

7. 7.

   Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el peine rascador (9) comprende un borde radial exterior dentado u ondulado según la granulación deseada y la superficie de intercambio de aire – material buscada.

8. 8.

   Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el peine rascador (9) está montado perpendicularmente a la superficie cilíndrica o según un ángulo (B) que puede variar hasta 90o.

9. 9.

   Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque las hojas de corte (5) y los peines rascadores (9) están dispuestos oblicuamente con relación al eje geométrico (X-X) del árbol (2).

10. 10.

    Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque una simetría de montaje de las hojas y peines rascadores está prevista para asegurar una traslación rectilínea del material (M).

11. 11.

    Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque las hojas de corte (5) y los peines rascadores (9) previstos en segmentos sucesivos situados entre discos (8a, 8b, 8c) ortogonales al árbol rotativo (2) están desplazados angularmente los unos con relación a los otros.

12. 12.

    Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende un autómata que acciona particularmente las velocidades de rotación y de traslación de las hojas de corte (5) y peines rascadores (9), y porque el espesor (p) del material cortado por las hojas de corte (5) es ajustado por el autómata.