ES2299716T3 - Centrifuga de decantacion. - Google Patents
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Abstract
Centrífuga de decantación para la separación de un material suministrado en una fase ligera y una fase densa (13), que comprende un recipiente alargado (2) dispuesto para el giro alrededor de su eje longitudinal, presentando dicho recipiente una cámara de separación, estando previsto un transportador de tornillo (3) en la cámara de separación y siendo coaxial con el recipiente, comprendiendo dicho transportador de tornillo un cuerpo (4), que transporta un tornillo que comprende uno o varios pasos de rosca (7, 7¿) y presentando una velocidad nominal de transporte variable a lo largo del eje longitudinal (20), una entrada, por lo menos, con una abertura de entrada (6) en el transportador de tornillo para el suministro del material que se va a separar y, por lo menos, una abertura de descarga (14) en el recipiente para la fase densa en un extremo del transportador de tornillo, haciendo girar el transportador de tornillo con respecto al recipiente (2) para conducir la fase densa hacia las aberturas de descarga (14) para la fase densa, y estando provisto el transportador de tornillo de una placa de desviación dispuesta entre las aberturas de entrada (6) y las aberturas de descarga (14), dividiendo dicha placa de desviación la cámara de separación en una parte de separación sustancialmente cilíndrica (17) y, por lo menos, una parte de descarga parcialmente cónica (18), estando dispuestas las aberturas de descarga (14) para la fase densa en la parte de descarga (18), estando dispuestas las aberturas de entrada (6) en el lado opuesto de la placa de desviación (8) con respecto a dichas aberturas de descarga, caracterizado porque inmediatamente corriente arriba de la placa de desviación (8, 8¿), vista en relación con la dirección de transporte, está prevista una parte de transición (19) entre la parte de separación (17) y la parte de descarga (18), y porque el transportador de tornillo (3) presenta una velocidad nominal de transporte superior en la parte de transición (19) que en la parte de separación (17) inmediatamente delante de la parte de transición (19), estableciéndose el cambio de la velocidad nominal de transporte del tornillo, de la velocidad nominal de transporte, en la parte de separación inmediatamente delante de la parte de transición hasta la velocidad nominal de transporte más elevada, mediante un cambio (21) del paso del tornillo.
Description
Centrífuga de decantación.
La presente invención se refiere a una
centrífuga de decantación para la separación de un material
suministrado en una fase ligera y una fase densa, que comprende un
recipiente alargado dispuesto para el giro alrededor de su eje
longitudinal, presentando dicho recipiente una cámara de separación,
disponiéndose un transportador de tornillo en la cámara de
separación y siendo coaxial con el recipiente, comprendiendo dicho
transportador de tornillo un cuerpo que dispone de un tornillo que
comprende uno o varios pasos de rosca y que presenta una velocidad
nominal de transporte que varía a lo largo del eje longitudinal, una
entrada por lo menos con una abertura de entrada en el
transportador de tornillo para el suministro del material que debe
separarse y, por lo menos una abertura de descarga en el recipiente
para la fase densa en un extremo del transportador de tornillo, en
el que se gira el transportador de tornillo con respecto a la
recipiente con el objeto de transportar la fase densa hacia las
aberturas de descarga de la fase densa, y en el que el transportador
de tornillo comprende una placa de desviación situada entre las
aberturas de entrada y las aberturas de descarga, dividiendo dicha
placa de desviación la cámara de separación en una parte de
separación sustancialmente cilíndrica y una parte de descarga, por
lo menos parcialmente cónica, disponiéndose las aberturas de
descarga para la fase densa en la parte de descarga, disponiéndose
las aberturas de entrada en el lado opuesto de la placa de
desviación con respecto a dichas aberturas de
descarga.
descarga.
El documento de patente
WO-A-97/22411 describe una
centrífuga de decantación de este tipo, dando a conocer una
centrífuga de decantación que tiene una placa de desviación
conformada como un nervio que se extiende desde el lado de
corriente arriba de una vuelta del tornillo, como la parte de una
vuelta que tiene un paso superior al del tornillo, hasta el lado de
corriente abajo de una vuelta del tornillo, a una cierta distancia
axial de su punto inicial.
El documento
US-A-3 934 792 da a conocer una
centrífuga de decantación que presenta una placa de desviación que
se extiende axialmente desde el lado de corriente arriba de la
vuelta del tornillo, hasta el lado de corriente abajo de la vuelta
adyacente del tornillo. En el documento
US-A-5 653 673 se describe una placa
de desviación similar.
Los documentos
US-A-3 885 734,
US-A-4 245 777 y
US-A-4 381 849 dan a conocer unas
placas de desviación que se extienden tangencialmente alrededor del
transportador de tornillo.
El paso de rosca o pasos de rosca de un
transportador de tornillo define, o definen, un paso de comunicación
entre las vueltas adyacentes a través de las cuales fluye el
material durante el funcionamiento de la centrífuga de decantación.
En general, una placa de desviación es un medio que bloquea una
parte de la sección transversal del paso de comunicación, a una
cierta distancia de la pared interior del recipiente. Si solamente
se dispone de un paso de rosca, éste forma un único paso de
comunicación enrollado alrededor del cuerpo del transportador de
tornillo, y la placa de desviación comprenderá un único elemento. Si
están dispuestos varios pasos de rosca, se definirá un número
similar de pasos de comunicación entre las mismas y la placa de
desviación comprenderá por consiguiente, un elemento en cada paso
de comunicación.
En una centrífuga de decantación tiene lugar la
separación de la fase densa y de la fase ligera en la parte de
separación, por lo que la fase ligera puede ser agua y la fase densa
pueden ser lodos que deben ser evacuados. Los lodos descargados se
transportan mediante el tornillo, a lo largo del recipiente hasta la
placa de desviación, por debajo de la placa de desviación, es
decir, entre la placa de desviación y la pared interior del
recipiente y hacia las aberturas de descarga, donde los lodos
comparativamente secos abandonan la centrifugadora, impidiendo la
placa de desviación que el agua o la fase ligera lleguen a las
aberturas de descarga de la fase densa.
La parte de separación y la parte del tornillo
presente en la misma están diseñadas con el objetivo de obtener el
mayor rendimiento posible de la extracción. No obstante, puede
producirse una acumulación de la fase densa inmediatamente anterior
a la placa de desviación, en parte teniendo en cuenta el
estrangulamiento del área de fluencia de la fase densa provocado
por la placa de desviación, y en parte teniendo en cuenta el área
más reducida de la parte cónica de descarga que actúa en sentido
contrario, de tal modo que el proceso de separación no sigue el
curso previsto, lo que significa además una merma del rendimiento
del proceso y una descarga más deficiente.
El objetivo de la presente invención es reducir
este problema.
Según la presente invención, dicho objetivo se
alcanza porque inmediatamente corriente arriba de la placa de
desviación, observado en relación con la dirección del transporte,
se dispone una parte de transición entre la parte de separación y
la parte de descarga, y porque el transportador de tornillo presenta
una velocidad de transporte nominal más elevada en la parte de
transición que en la parte de separación inmediatamente anterior a
la parte de transición, habiéndose establecido el cambio en la
velocidad nominal de transporte del tornillo con respecto a la
velocidad nominal de transporte en la parte de separación
inmediatamente anterior a la parte de transición, hasta la
velocidad de transporte nominal más elevada en la parte de
transición, mediante un cambio del paso del tornillo.
Por velocidad nominal de transporte para el
tornillo se entiende la velocidad a la que una parte determinada
del tornillo conduciría la fase densa sin impedimentos por parte de
las partes próximas del tornillo tales como, por ejemplo, la
acumulación de la fase densa corriente abajo. La velocidad nominal
de transporte depende del paso del tornillo de un modo no lineal, y
la más elevada se alcanza con un ángulo del paso de 45º
aproximadamente con respecto a la dirección tangencial.
Mediante el diseño del tornillo según la
presente invención, se evita la acumulación de la fase densa en la
parte de descarga, en el mismo grado como se produciría en caso
contrario. Al permitir que el incremento de la velocidad de
transporte tenga lugar antes de la placa de desviación, se reduce el
riesgo de extraer la parte densa en fragmentos, que en este punto
presenta la configuración de un bloque cohesionado, lo que
significaría el riesgo de que la parte ligera penetre hacia la
parte de descarga, algo que debe evitarse ya que equivale a volver
a humedecer la fase densa acabada de descargar.
El cambio de paso del tornillo puede ser brusco,
lo que puede resultar conveniente desde un punto de vista
constructivo pero, como alternativa, el cambio de paso del tornillo
puede ser gradual.
En una forma de realización preferida, el ángulo
del paso del tornillo en la parte de separación es considerablemente
inferior a 45º con respecto a la dirección tangencial, y el cambio
del paso del tornillo desde la parte de separación hasta la parte
de transición creciente. Dicho incremento se encuentra comprendido
preferentemente entre el 40 y el 80%.
En otra forma de realización, el ángulo del paso
del tornillo de la parte de separación es considerablemente
superior a 45º con respecto a la dirección tangencial, y el cambio
del paso de tornillo disminuye desde la parte de separación hasta
la parte de transición.
Para obtener el efecto completo de la presente
invención, la fase densa que se conduce hacia la placa de desviación
debería conducirse con una velocidad superior en toda la extensión
periférica de la placa de desviación. Por consiguiente, el tornillo
presenta una velocidad nominal de transporte superior, por lo menos,
en 1/3 x 1/n de una vuelta anterior a la placa de desviación,
preferentemente superior aproximadamente a 2/3 x 1/n vueltas,
siendo n el número de pasos de rosca correspondientes a una longitud
axial de 1/3, y preferentemente de 2/3, respectivamente, del paso
en la parte de transición, si únicamente existe un paso de rosca, o
la distancia axial entre dos vueltas adyacentes si existen varios
pasos de rosca.
En una forma de realización, en la que la placa
de desviación presenta una prolongación axial, el límite entre la
parte de descarga y la parte de transición se considera que se
encuentra en el punto central de la prolongación axial de la placa
de desviación.
La entrada se dispone preferentemente corriente
arriba de la parte de transición, en la propia parte de separación.
De este modo, se elimina el riesgo de turbulencias que perturban el
flujo de entrada, teniendo en cuenta el cambio de velocidad.
El paso del tornillo puede incrementarse de un
modo gradual en la parte de separación en una dirección que se
aleja de la parte de transición. De este modo, conocido "de por
sí", se compensa una concentración decreciente de la fase densa
en la dirección que se aleja de la entrada y la parte de salida.
A continuación se explicará la presente
invención en detalle mediante algunos ejemplos de formas de
realización y haciendo referencia a los dibujos, en los que:
La Figura 1 muestra de un modo esquemático, una
sección longitudinal de una centrífuga de decantación conocida que
presenta un recipiente con un transportador de tornillo con un disco
de desviación anular, y
la Figura 2 muestra un transportador de tornillo
según una primera forma de realización de la presente invención,
la Figura 3 muestra un transportador de tornillo
según una segunda forma de realización, y
la Figura 4 muestra un transportador de tornillo
según una tercera forma de realización según la presente
invención.
La centrífuga de decantación 1 de la Figura 1
presenta un recipiente hueco 2 con una cámara de separación que
comprende un transportador de tornillo 3 que presenta un cuerpo 4,
con un tornillo con un paso de rosca 7 enrollado un cierto número
de vueltas. El cuerpo 4 es sustancialmente cilíndrico y presenta una
parte cónica 5 en un extremo. En el transportador de tornillo 3 se
disponen las aberturas de entrada 6 para el material que debe
separarse, y en el recipiente 2 están previstas unas aberturas de
descarga 14 para la fase densa separada. Tal como se indica en la
figura, la fase ligera 12 se dispondrá más próxima al cuerpo del
transportador de tornillo 4, mientras que la fase densa 13 se
dispone en el lado interior del recipiente 2. La fase ligera se
descarga a través de un borde de descarga 10 en el recipiente. La
fase densa se conduce mediante el giro del tornillo hacia las
aberturas de descarga 14 del recipiente en su extremo cónico. La
figura muestra una placa de desviación 8 que comprende un disco
anular perpendicular al eje longitudinal o a la dirección axial del
transportador de tornillo.
La Figura 2 muestra un transportador de tornillo
3, que al igual que el transportador de tornillo de la Figura 1
está provisto de una placa de desviación 8 en forma de disco anular
y de una abertura de entrada 6. La Figura 2 muestra mediante líneas
de trazos la superficie envolvente para las vueltas del tornillo del
paso de rosca 7. La superficie envolvente comprende una parte
cilíndrica 15 y una parte cónica 16. La superficie envolvente se
corresponde con un hueco adaptado a la forma del recipiente, en el
que se debe disponer el transportador de tornillo.
La placa de desviación 8 está dispuesta próxima
a la transición entre la parte cónica 16 y la parte cilíndrica 15,
y divide sustancialmente la centrifugadora o la cámara de separación
en una parte cilíndrica de separación 17 y una parte cónica de
descarga 18. En la forma de la realización, la parte de descarga 18
comprende, sin embargo, una pequeña parte de la parte cilíndrica
15.
El paso de las vueltas del tornillo varía a lo
largo del transportador de tornillo 3 en su dirección axial 20. De
este modo, en un punto o en una posición axial 21 se produce un
salto brusco del paso, aproximadamente del 58%. La posición 21
marca, teniendo en cuenta el cambio constituido por el salto, una
línea divisoria entre la parte de separación 17 y una parte de
transición 19 entre la parte de separación 17 y la parte de
descarga 18.
En la forma de realización, el paso es constante
desde la posición 21 hasta las aberturas de descarga para la fase
densa.
En este ejemplo, el paso de las vueltas del
tornillo en la parte de separación 17 disminuye en la dirección
axial 20 de tal modo que el paso es el más pequeño inmediatamente
anterior a la parte de transición 19. La entrada 6 se dispone en la
parte de separación 17 un poco delante de la parte de transición
19.
La Figura 3 muestra otra forma de realización
que presenta una placa de desviación 8 que se extiende en sentido
axial. El paso de rosca 7 del transportador de tornillo 3, presenta
un salto del paso en la posición 21 que en consecuencia es superior
en la parte de transición 19 que en la parte de separación 17. En la
parte de separación 17, el paso es constante. Teniendo en cuenta la
prolongación axial de la placa de desviación 8, se considera que la
línea divisoria entre la parte de transición 19 y la parte de
descarga 18 se encuentra en el punto central axial 23 de la placa
de desviación. Debido a que la posición 21 se encuentra un poco
corriente abajo con respecto al punto de inicio 24 de la placa de
desviación, la posición 21 se encontrará ligeramente más de medio
paso delante del punto central 23 de la placa de desviación. El paso
del paso de rosca 7 es, en los transportadores de tornillo
descritos hasta ahora, igual a la dimensión axial del paso 25
formado entre las vueltas adyacentes del paso de rosca 7, y el
ángulo del paso de rosca 7 en la parte de separación 17 es
sustancialmente inferior a 45º con respecto a la dirección
tangencial.
La Figura 4 muestra una forma de realización en
la que el tornillo del transportador de tornillo 3 tiene tres pasos
de rosca 7' que presenta un ángulo de paso sustancialmente superior
a 45º con respecto a la dirección tangencial en la parte de
separación 17. En una posición axial 21', el paso cambia, cambiando
el ángulo del paso en la dirección de los 45º, tras lo que se
incrementa la velocidad nominal de transporte.
En la posición 21', se extiende un elemento de
desviación 8' desde cada paso de rosca 7', extendiéndose dicho
elemento de desviación como parte de una vuelta que presente un paso
superior a los pasos de rosca 7' en la parte de transición 19 y en
la parte de descarga 18, pero con la misma dirección en el sentido
del giro, de tal modo que los elementos de desviación 8' se
extienden desde una superficie lateral 26 dispuesta corriente abajo
de un paso de rosca 7', hasta una superficie lateral 27 dispuesta
corriente arriba de un paso de rosca adyacente 7'. En la forma de
realización mostrada en la Figura 4, los elementos de desviación 8'
presentan el mismo paso que los pasos de rosca 7' en la parte de
separación, pero éste no es necesariamente el caso.
Los elementos de desviación 8' se extienden
desde la posición 21' y presentan un paso inferior a 90º (en
dirección axial), y está previsto que la línea divisoria entre la
parte de transición 19 la parte de descarga 18 se encuentre en el
punto central axial 23 de los elementos de desviación, produciéndose
el salto con respecto a la velocidad nominal de transporte, a más
de 1/6 (1/2 x 1/3 (siendo 3 el número de pasos de rosca)) de un
paso de rosca dispuesto corriente arriba de la parte de transición
correspondiente a más de la mitad de la extensión axial de un paso
de comunicación 25 entre dos pasos de rosca adyacentes 7' en la
parte de transición.
Una centrifugadora con un transportador de
tornillo según la presente invención, funciona del modo
siguiente.
El material que debe ser separado, por ejemplo
lodos acuosos, es conducido a la cámara de separación a través de
la entrada 6. Los lodos fluyen a través del paso de comunicación 25
establecido mediante el paso de rosca 7 de la vuelta del tornillo,
o de los pasos de comunicación 25, establecidos mediante los pasos
de rosca 7', hacia la parte izquierda de las figuras. En este
trayecto, tal como se indica en la Figura 1, se sedimenta la fase
densa, es decir los lodos.
El transportador de tornillo 3 arrastra los
lodos sedimentados, teniendo en cuenta su giro con respecto al
recipiente 2, hacia la derecha de las figuras (dirección
descendente). Los lodos se comprimen en la parte de separación 15,
hasta la posición axial 21. En este punto, los lodos forman un
bloque cohesionado, comparativamente seco.
Desde la posición 21, los lodos se aceleran
teniendo en cuenta el cambio del paso de rosca 7 o de los pasos de
rosca 7'. La posición 21 se dispone, en la forma de realización de
la Figura 2, aproximadamente 2/3 de vuelta delante del punto de
intersección 21 de la vuelta 7 del tornillo con la placa de
desviación 8, correspondiendo a una distancia axial entre la
posición 21 y el punto 22, de 2/3 del paso de la vuelta del tornillo
o la dimensión axial del paso de comunicación en este punto. En las
formas de realización de las Figuras 3 y 4, la posición 21 se
dispone algo más de la 1/2 de la dimensión axial del paso de
comunicación 25 más arriba del punto central axial 23 de la placa
de desviación 8 o de los elementos de desviación 8'. De este modo,
el punto de cambio de la velocidad de transporte se dispone
suficientemente alejado de las placas de desviación 8, 8' para
conducir los lodos a lo largo de la periferia de toda la placa de
desviación a la velocidad incrementada.
El espacio entre la periferia de la placa de
desviación 8 y la pared interior de la recipiente 2 es inferior al
espesor de los lodos en el punto 21. El incremento de velocidad en
la parte de transición 19 compensa hasta cierto punto dicha
diferencia. No obstante, la compensación es algo inferior al 100%,
dado que una compensación del 100% o superior implicaría el riesgo
de que el bloque de lodos pudiera fragmentarse a trozos, lo que
daría como resultado una penetración de la fase ligera por debajo y
más allá de la placa de desviación 8.
El incremento de velocidad compensa asimismo la
reducción de área de la sección transversal de la parte cónica del
recipiente 2 en la parte de descarga 18.
Aunque en la presente memoria se han descrito
diferentes formas de realización de transportadores de tornillo 3
según la presente invención, presentando dichas formas de
realización diferentes combinaciones de número de pasos de rosca y
de ángulos de paso y de tipos de placas de desviación, debería
comprenderse que dentro del alcance de la invención pueden
combinarse en cualquier forma, los ángulos de paso de los pasos de
rosca y los tipos de placas de desviación en particular.
Claims (10)
1. Centrífuga de decantación para la separación
de un material suministrado en una fase ligera y una fase densa
(13), que comprende un recipiente alargado (2) dispuesto para el
giro alrededor de su eje longitudinal, presentando dicho recipiente
una cámara de separación, estando previsto un transportador de
tornillo (3) en la cámara de separación y siendo coaxial con el
recipiente, comprendiendo dicho transportador de tornillo un cuerpo
(4), que transporta un tornillo que comprende uno o varios pasos de
rosca (7, 7') y presentando una velocidad nominal de transporte
variable a lo largo del eje longitudinal (20), una entrada, por lo
menos, con una abertura de entrada (6) en el transportador de
tornillo para el suministro del material que se va a separar y, por
lo menos, una abertura de descarga (14) en el recipiente para la
fase densa en un extremo del transportador de tornillo, haciendo
girar el transportador de tornillo con respecto al recipiente (2)
para conducir la fase densa hacia las aberturas de descarga (14)
para la fase densa, y estando provisto el transportador de tornillo
de una placa de desviación dispuesta entre las aberturas de entrada
(6) y las aberturas de descarga (14), dividiendo dicha placa de
desviación la cámara de separación en una parte de separación
sustancialmente cilíndrica (17) y, por lo menos, una parte de
descarga parcialmente cónica (18), estando dispuestas las aberturas
de descarga (14) para la fase densa en la parte de descarga (18),
estando dispuestas las aberturas de entrada (6) en el lado opuesto
de la placa de desviación (8) con respecto a dichas aberturas de
descarga, caracterizado porque inmediatamente corriente
arriba de la placa de desviación (8, 8'), vista en relación con la
dirección de transporte, está prevista una parte de transición (19)
entre la parte de separación (17) y la parte de descarga (18), y
porque el transportador de tornillo (3) presenta una velocidad
nominal de transporte superior en la parte de transición (19) que
en la parte de separación (17) inmediatamente delante de la parte
de transición (19), estableciéndose el cambio de la velocidad
nominal de transporte del tornillo, de la velocidad nominal de
transporte, en la parte de separación inmediatamente delante de la
parte de transición hasta la velocidad nominal de transporte más
elevada, mediante un cambio (21) del paso del tornillo.
2. Centrífuga de decantación según la
reivindicación 1, caracterizada porque el cambio (21) del
paso del tornillo es brusco.
3. Centrífuga de decantación según la
reivindicación 1, caracterizada porque el cambio del paso del
tornillo es gradual.
4. Centrífuga de decantación según las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el ángulo del
paso del tornillo en la parte de separación (17) es
considerablemente inferior a 45º con respecto a la dirección
tangencial y porque el cambio (21) del paso del tornillo es un
incremento.
5. Centrífuga de decantación según la
reivindicación 4, caracterizada porque dicho incremento se
encuentra comprendido entre el 40 y el 80%.
6. Centrífuga de decantación según las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el ángulo del
paso del tornillo en la parte de separación (17) es
considerablemente superior a 45º con respecto a la dirección
tangencial y porque el cambio (21) del paso del tornillo es una
disminución.
7. Centrífuga de decantación según las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el tornillo
presenta la velocidad nominal de transporte más elevada, superior
por lo menos a 1/3 x 1/n de una vuelta delante de la placa de
desviación (8), preferentemente superior aproximadamente a 2/3 x 1/n
de una vuelta, siendo n el número de pasos de rosca (7, 7').
8. Centrífuga de decantación según las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la entrada (6)
está dispuesta corriente arriba de la parte de transición (19) en
la parte de separación (17).
9. Centrífuga de decantación según las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la placa de
desviación (8) presenta una prolongación axial, estando dispuesto
el límite entre la parte de descarga y la parte de transición, en
el punto central (23) de la prolongación axial de la placa de
desviación.
10. Centrífuga de decantación según las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el paso del
tornillo se incrementa desde la parte de separación (17) en una
dirección alejada de la parte de transición (19).
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