ES2563328T3 - Aparato y procedimiento de dirección de un flujo de mezclador - Google Patents

Aparato y procedimiento de dirección de un flujo de mezclador Download PDF

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ES2563328T3 ES11162901.0T ES11162901T ES2563328T3 ES 2563328 T3 ES2563328 T3 ES 2563328T3 ES 11162901 T ES11162901 T ES 11162901T ES 2563328 T3 ES2563328 T3 ES 2563328T3
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Abstract

Un conjunto de mezcla (10) para mezclar sólidos depositados en un líquido o similar, que tiene un eje longitudinal, que comprende: un recipiente de mezcla (12) que comprende: una primera pared superior que se extiende generalmente paralela al eje longitudinal; una segunda pared superior que se extiende generalmente paralela al eje longitudinal y se opone a la citada primera pared superior; una primera pared inferior que se extiende desde la citada primera pared superior que se extiende hacia el eje longitudinal desde la citada primera pared superior; una segunda pared inferior que se extiende desde la citada segunda pared superior que se extiende hacia el eje longitudinal alejándose de la citada segunda pared superior, en el que las citadas paredes inferiores primera y segunda se unen en un vértice (24), y crean una estructura con una forma cónica en su parte inferior ; un tubo de dirección (14), situado en una ubicación central dentro del recipiente de mezcla (12), que tiene un primer extremo y un segundo extremo, tocando al menos una parte de un contorno del citado segundo extremo sustancialmente la citada primera pared inferior y la citada segunda pared inferior, en el que el citado tubo de dirección (14) comprende además al menos una ranura (26) situada próxima al citado segundo extremo, en el que la citada al menos una ranura se extiende generalmente normal al eje longitudinal; un primer impulsor (20) dispuesto dentro del citado tubo de dirección (14), conectado a un árbol rotativo (18), siendo accionable el citado árbol rotativo (18) para impartir una rotación del primer impulsor (20) en: i) una primera dirección para bombear el líquido en sentido descendente del tubo de dirección (14), y ii) una segunda dirección para bombear el líquido en sentido ascendente del tubo de dirección (14); y un segundo impulsor (16) conectado al citado árbol rotativo (18) en una posición exterior al tubo de dirección (14).

Description

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DESCRIPCION
Aparato y procedimiento de direccion de un flujo de mezclador Campo de la invencion
La presente invencion se refiere en general a un procedimiento y aparato para sistemas de mezcla, para la mejora de flujo profundo en tanques con geometna conica o de cono, por ejemplo. Mas en particular, la presente invencion se refiere, por ejemplo, a un sistema mejorado de tubo de direccion o de aspiracion o similares, para su uso en con- diciones de mezcla que utilizan recipientes que tienen geometnas de cono, por ejemplo.
Antecedentes de la invencion
Las disposiciones de tanques de mezcla para el procesamiento de lfquidos y materiales solidos a veces utilizan aparatos de tubo de aspiracion o de tubo de direccion, o similares, para ayudar al flujo de la mezcla de suspension solida. Las disposiciones de tanque de mezcla tfpicamente emplean un impulsor de bombeo en sentido descendente cerca de la parte superior del tubo de aspiracion junto con alabes de control de flujo cerca del impulsor de bombeo en sentido descendente. Los disenos de tubo de aspiracion tfpicos utilizados en la tecnica tambien pueden incluir ranuras verticales que se extienden desde la parte inferior o borde inferior del tubo de aspiracion hasta encima del nivel en el que se pueden depositar los solidos. Las ranuras verticales funcionan para permitir la puesta en marcha del tanque de mezcla bajo condiciones en las que los solidos se han depositado al permitir que los solidos que se han depositado en el tanque de mezcla debido a la inactividad del tanque de mezcla pasen a traves de las partes superiores de las ranuras verticales. El flujo de los solidos depositados a traves de las partes superiores de las ranuras verticales por lo general funciona para arrastrar y volver a suspender el material solido depositado en el tanque en la region adyacente a las ranuras verticales.
Muchos procesos requieren la suspension de partfculas solidas en un lfquido dentro de un tanque. Las disposiciones de tanque de mezcla, utilizando un tubo de aspiracion se utilizan comunmente para llevar a cabo la suspension que se ha mencionado mas arriba como se ha explicado previamente. A menudo surgen circunstancias que requieren que estos procesos de mezcla se interrumpan o se detengan por varias razones y largos penodos de tiempo. Durante estos tiempos de interrupcion o periodos de inactividad, los solidos suspendidos en la mezcla lfquida comienzan a depositarse en la parte inferior del tanque de mezcla. Como se ha explicado previamente, los tubos de aspiracion a menudo se extienden dentro del recipiente de mezcla en el que estan dispuestos de manera que sus extremos infe- riores estan sumergidos en, o se extienden dentro de los solidos depositados. Esta orientacion o el posicionamiento del tubo de aspiracion en el que el extremo inferior del tubo de aspiracion esta sumergido, a menudo produce dificul- tades durante la puesta en marcha del recipiente de mezcla. Esta dificultad a menudo es el resultado de que los solidos depositados obstruyen el extremo inferior del tubo de aspiracion, evitando que el impulsor se ponga en mar- cha.
Los procedimientos empleados actualmente en la tecnica que aborda el problema de puesta en marcha que se ha mencionado mas arriba incluyen en primer lugar, el drenaje del recipiente de mezcla y retirar o quitar con palas el material solido depositado separandolo de la parte inferior del tubo de aspiracion para limpiar la abertura en la parte inferior del tubo de aspiracion. Una vez que la abertura del tubo de aspiracion esta libre, el recipiente de mezcla se vuelve a llenar con el ifquido y se pone en marcha el impulsor y los solidos son anadidos de nuevo entonces al recipiente de mezcla.
Otro procedimiento empleado actualmente en la tecnica es configurar y disponer tubos que se extienden hasta la parte inferior del recipiente de mezcla. Estos tubos proceden a extenderse dentro del recipiente y dentro de la region del fondo del tubo de aspiracion. A continuacion, aire a presion o comprimido es proporcionado o forzado a traves de las tubenas para agitar y aflojar los solidos depositados. El aire comprimido permite que el lfquido se mueva a traves de material solido y empiece a arrastrar y a suspender y / o resuspender las partfculas de los solidos depositados.
Todavfa otro procedimiento actualmente utilizado en los conjuntos de mezcla o aparatos de mezcla es limitar la longitud del tubo de aspiracion y no extender el tubo de aspiracion una distancia especificada. Por ejemplo, en estas disposiciones, el tubo de aspiracion se extiende dentro del recipiente de mezcla, sin embargo no se extiende dentro de o por debajo del nivel de los solidos depositados.
Sin embargo, los procedimientos y aparatos para resuspender los solidos que se han mencionado mas arriba tienen inconvenientes. Algunos procedimientos y aparatos, como se ha explicado previamente, requieren un equipo auxiliar caro que incrementa el coste mientras que otros requieren tiempos de parada lo cual tambien anade coste a la ope- racion del recipiente de mezcla. Por otra parte, cuando se aumenta la carga de solidos del recipiente de mezcla, a menudo el impulsor es incapaz de proporcionar la carga necesaria para superar la resistencia del sistema de mezcla. En estas condiciones de carga de solidos incrementada, la resuspension puede hacer que los requisitos de potencia del sistema de mezcla aumenten hasta que se produce una posible sobrecarga del motor de accionamiento del impulsor. Por otra parte, en los sistemas de tubos de aspiracion similares a los que se han descrito previamente,
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las sobrecargas del motor y los fallos posteriores en los procesos pueden ser experimentados en las condiciones de la puesta en marcha que tiene una alta concentracion de solidos depositados. Esto es debido a menudo a los siste- mas de mezcla que carecen de suficiente carga de velocidad significativa para romper la interfase entre el lfquido y los solidos depositados, sin sobrecargar o poner en cortocircuito el patron de flujo del sistema de mezcla.
Otro inconveniente de las disposiciones de tubos de aspiracion que se han explicado mas arriba es que son utiliza- das a menudo en recipientes de mezcla de fondo plano y no son propicias para ser empleadas en recipientes con forma de cono o de forma conica. Los recipientes con forma de cono o de forma conica se prefieren a menudo en aplicaciones de mezcla tales como aplicaciones farmaceuticas y / o aplicaciones de lodos de minena en las que es ventajoso poder drenar facilmente el contenido del recipiente de mezcla.
Los dispositivos de la tecnica anterior son desvelados por los documentos US 3 741 530, GB 939 624, CH 369 749, EP 0 216 702, EP 0 299 597 y GB 690 855.
Por consiguiente, existe una necesidad en la tecnica de proporcionar un aparato y un procedimiento de tubo de direccion para la mezcla de solidos y lodos o similares, en recipientes que no tienen fondos de recipiente planos. Mas espedficamente, es deseable proporcionar un aparato de tubo de direccion para su uso en recipientes de mezcla con forma de cono y de forma conica.
Sumario de la invencion
Las necesidades anteriores se consiguen, en gran medida, por la presente invencion, en la que se proporcionan los aspectos de un procedimiento de puesta en marcha del conjunto de mezcla.
De acuerdo con la presente invencion, se propone un conjunto de mezcla de acuerdo con la reivindicacion 1.
Tambien se propone un procedimiento para suspender o mezclar solidos en un lfquido usando un conjunto de mezcla de acuerdo con la reivindicacion 1.
Por lo tanto se han perfilado, con cierta amplitud, algunas realizaciones de la invencion con el fin de que la descrip- cion detallada de la misma en la presente memoria descriptiva se pueda entender mejor, y con el fin de que la presente contribucion a la tecnica se pueda apreciar mejor. Por supuesto, hay realizaciones adicionales de la invencion que se describiran mas adelante y que formaran la materia objeto de las reivindicaciones adjuntas a la misma.
En lo que a esto se refiere, antes de explicar en detalle al menos una realizacion de la invencion, se debe entender que la invencion no esta limitada en su aplicacion a los detalles de construccion y a las disposiciones de los compo- nentes que se exponen en la descripcion que sigue o que esta ilustrada en los dibujos. La invencion puede tener realizaciones ademas de las descritas y ser practicada y realizada de varias maneras. Ademas, se debe entender que la fraseologfa y la terminologfa empleada en la presente memoria descriptiva, asf como el resumen, son con el proposito de descripcion y no se deben considerar como limitantes.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista en seccion transversal esquematica de un conjunto de mezcla que tiene un tubo de direccion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
La figura 2 es una vista esquematica del conjunto de mezcla representado en la figura 1 durante el funcio- namiento de acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion.
Descripcion detallada
Varias realizaciones preferidas de la presente invencion proporcionan una resuspension de solidos depositados, tales como alumina, en sistemas de mezcla o similares. Se debe entender, sin embargo, que la presente invencion no esta limita en su aplicacion a los sistemas de mezclas o la suspension de alumina, sino que, por ejemplo, se puede utilizar con otros procesos y / o aparatos que requieran la suspension o resuspension de solidos. Las realizaciones preferidas de la invencion se describiran adicionalmente con referencia a las figuras de los dibujos, en los que los numeros de referencia iguales se refieren a partes iguales.
Haciendo referencia a continuacion a la figura 1, se representa un conjunto de mezcla, designado en general con 10, para la mezcla de un lfquido en el que un material solido esta suspendido. El conjunto de mezcla 10 incluye un recipiente de mezcla 12 y un tubo de direccion o tubo de aspiracion 14 posicionado en una ubicacion central dentro del recipiente de mezcla 12. El conjunto de mezcla 10 tambien incluye un impulsor superior (o segundo impulsor) 16 que esta dimensionado para el proceso para el cual se esta utilizando el conjunto. Este impulsor superior (o segundo impulsor) 16 puede ser un impulsor radial, un impulsor de bombeo en sentido ascendente, un impulsor de bombeo en sentido descendente o cualquier combinacion de los mismos. Como se ilustra en la figura 1, el impulsor 16 esta conectado a un arbol rotativo 18 que esta conectado a su vez a una transmision de engranajes que es accionada por
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un motor (no se representa cada uno de ellos). El motor y la transmision de engranajes operan para rotar o girar para accionar el arbol.
Como se ilustra en la figura 1, el conjunto 10 comprende ademas un impulsor inferior (o primer impulsor) 20 unido al arbol 18. Como se ilustra, el impulsor 20 esta dispuesto dentro del tubo de direccion o de aspiracion 14. En una realizacion de la presente invencion, el impulsor 20 es preferiblemente un impulsor axial de bombeo en sentido des- cendente; sin embargo dependiendo del proceso en el que se utiliza el conjunto 10, se pueden emplear impulsores alternativos. Como ha explicado previamente, el impulsor 20 esta montado en el arbol 18, sin embargo, un cojinete intermedio 22 puede estar provisto para ayudar a soportar y estabilizar el citado arbol 18 e impulsor 20.
El motor y mecanismo de accionamiento que se han mencionado mas arriba operan de manera que puedan impul- sar el arbol 18 en una primera direccion, de manera que el impulsor inferior (o primer impulsor) 20 bombea, o bom- bea en sentido descendente, material lfquido en sentido descendente a traves del tubo de direccion o de aspiracion 14. El mecanismo de motor y de transmision tambien puede funcionar en un modo alternativo para hacer rotar o girar el arbol 18 en una segunda direccion opuesta, de manera que el impulsor inferior (o primer impulsor) 20 bombea, o bombea en sentido ascendente, el material lfquido en sentido ascendente a traves del tubo de direccion o de aspiracion 14.
Volviendo ahora mas espedficamente al tubo de direccion o de aspiracion 14, el tubo de direccion o de aspiracion 14 es el conducto unido o montado en el recipiente 12. Preferiblemente, el tubo de direccion o de aspiracion 14 esta montado en el recipiente 14 de tal manera que se extiende verticalmente por encima del vertice 24 del recipiente 14. Como se ilustra en la figura 1, el recipiente 14 tiene un diametro "T", mientras que el conducto tiene un diametro Dt. En una realizacion preferida de la presente invencion, Dt/ T es mayor que o igual a 0,03 e igual a 0,7. En otra realizacion de la presente invencion, Dt/ T esta comprendido entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 0,3.
Como se muestra en la figura 1, el tubo de direccion o de aspiracion 14 tiene una serie de recortes o ranuras radia- les 26 que perforan la porcion inferior de la pared del tubo de direccion o de aspiracion 14. Preferiblemente, las cita- das ranuras 26 estan posicionadas en las proximidades o adyacentes al vertice del recipiente 12. Dependiendo de la aplicacion, el tubo de direccion o de aspiracion 14 puede emplear a mas o menos ranuras 26. Por otra parte, dependiendo de la aplicacion, las ranuras pueden variar en tamano y geometna.
Por ejemplo, las ranuras pueden tener una geometna estrechada progresivamente. Esta geometna ejemplar de las ranuras 26 puede proporcionar menos resistencia al flujo de lfquido. Las ranuras 26 que se han descrito mas arriba permiten tfpicamente que el area del vertice 24 del recipiente 12 sea mezclada suficientemente durante el funciona- miento. Esta orientacion tambien permite el deseado arrastre y limpieza de los solidos depositados en la parte inferior del recipiente de mezcla 12.
Volviendo a continuacion a la figura 2, durante el funcionamiento normal del conjunto de mezcla 10, el recipiente de mezcla 12 es cargado con el citado lfquido tal como un licor y material solido tal como alumina y el impulsor 20 es accionado en la primera direccion que se ha mencionado mas arriba. Durante el funcionamiento normal, la rotacion del impulsor 20 bombea en sentido descendente, forzando una corriente de chorro de lfquido hacia abajo por el interior del tubo de direccion o de aspiracion 14 hacia la parte inferior del recipiente de mezcla 12 como se indica por la flecha. A medida que el lfquido es forzado hacia abajo a traves del tubo de direccion o de aspiracion 14, el flujo o corriente de chorro se aproxima a la parte inferior del recipiente de mezcla 12 en el que es girado y desviado hacia arriba y hacia fuera, como se indica por las flechas, creando un flujo ascendente alrededor del vertice 24 del recipiente de mezcla 12.
El patron de flujo que se ha descrito mas arriba que existe durante el funcionamiento normal del conjunto de mezcla 10 funciona para arrastrar y mantener la suspension lfquida de los materiales solidos que tienden a depositarse en los recipientes de mezcla conicos o de forma de cono. A medida que el flujo de lfquido se aproxima a la parte superior del tubo de direccion o de aspiracion 14, el lfquido con material solido suspendido en el misma, puede fluir hacia el interior del tubo de direccion o de aspiracion 14 separandose de las paredes exteriores del recipiente 12. De nuevo se bombea hacia abajo a traves del tubo de direccion o de aspiracion 14, como se ha descrito previamente, en una circulacion continua en el interior del recipiente de mezcla 12.
El conjunto 10 se puede hacer funcionar alternativamente en un modo alternativo como se ha explicado previamente. Por modo alternativo se entendera que el impulsor 20 es accionado u operado en sentido inverso o en la direccion opuesta a la que tiene durante el funcionamiento normal del conjunto de mezcla 10. El impulsor 20 se hace rotar en la direccion inversa, provocando el flujo ascendente de la carga de aspiracion en el interior del tubo de direccion o de aspiracion 14. Esta accion crea un diferencial de carga. El flujo resultante se descargara como un area en remolino de licor (flujo) en el tanque y el licor del tubo de aspiracion inicialmente comienza a resuspender los solidos depositados. La resuspension de los solidos depositados que se ha mencionado mas arriba proporciona un licor de mayor densidad que es capaz de penetrar la interfaz lfquido - solido del sistema de mezcla 10 que se produce por el deposito de los solidos. La resuspension de los solidos depositados que se ha mencionado mas arriba
tambien funciona para resuspender una porcion de los solidos depositados con el fin de descubrir las ranuras 26 del tubo de direccion o de aspiracion 14.
La operacion que se ha descrito mas arriba del conjunto de mezcla 10 en el modo alternativo, es decir, estando el impulsor 20 accionado u operado en sentido inverso o en la direccion opuesta a la rotacion durante el funcionamien- 5 to normal, permite que el conjunto de mezcla 10 se ponga en marcha en condiciones en las que tiene una alta con- centracion de solidos depositados. La operacion que se ha descrito mas arriba del conjunto de mezcla 10 en el modo alternativo tambien impide la probabilidad de sobrecarga del motor durante la puesta en marcha del conjunto de mezcla 10 producida por las condiciones de carga elevadas, que pueden ser causadas por la carga alta del sistema como resultado de la alta concentracion de los solidos depositados.
10 Las muchas caractensticas y ventajas de la invencion son evidentes de la memoria descriptiva detallada. Ademas, puesto que numerosas modificaciones y variaciones se les ocurriran facilmente a los expertos en la tecnica, no se desea limitar la invencion a la construccion y funcionamiento exactos que se han ilustrado y descrito; y, en conse- cuencia, se puede recurrir a todas las modificaciones y equivalentes adecuados, que se encuentran dentro del al- cance de la invencion, siempre que se encuentren dentro del alcance de las reivindicaciones, puesto que pueden ser 15 interpretadas por un experto en la tecnica de los sistemas de mezcla en vista de la presente descripcion.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un conjunto de mezcla (10) para mezclar solidos depositados en un Ifquido o similar, que tiene un eje longitudinal, que comprende:
    un recipiente de mezcla (12) que comprende:
    una primera pared superior que se extiende generalmente paralela al eje longitudinal;
    una segunda pared superior que se extiende generalmente paralela al eje longitudinal y se opone a la citada primera pared superior;
    una primera pared inferior que se extiende desde la citada primera pared superior que se extiende hacia el eje longitudinal desde la citada primera pared superior;
    una segunda pared inferior que se extiende desde la citada segunda pared superior que se extiende hacia el eje longitudinal alejandose de la citada segunda pared superior, en el que las citadas paredes inferiores primera y segunda se unen en un vertice (24), y crean una estructura con una forma conica en su parte inferior ;
    un tubo de direccion (14), situado en una ubicacion central dentro del recipiente de mezcla (12), que tiene un primer extremo y un segundo extremo, tocando al menos una parte de un contorno del citado segundo extremo sustancialmente la citada primera pared inferior y la citada segunda pared inferior, en el que el citado tubo de direccion (14) comprende ademas al menos una ranura (26) situada proxima al citado segundo extremo, en el que la citada al menos una ranura se extiende generalmente normal al eje longitudinal;
    un primer impulsor (20) dispuesto dentro del citado tubo de direccion (14), conectado a un arbol rotativo (18), siendo accionable el citado arbol rotativo (18) para impartir una rotacion del primer impulsor (20) en: i) una primera direccion para bombear el lfquido en sentido descendente del tubo de direccion (14), y ii) una segunda direccion para bombear el lfquido en sentido ascendente del tubo de direccion (14); y
    un segundo impulsor (16) conectado al citado arbol rotativo (18) en una posicion exterior al tubo de direc- cion (14).
  2. 2. El conjunto de mezcla de acuerdo con la reivindicacion 1, que se caracteriza porque el citado segundo impulsor (16) es un impulsor radial.
  3. 3. El conjunto de mezcla de acuerdo con la reivindicacion 1, que se caracteriza porque el citado segundo impulsor (16) es un impulsor axial.
  4. 4. El conjunto de mezcla de acuerdo con la reivindicacion 1, que se caracteriza porque el citado segundo impulsor (16) es un impulsor de bombeo en sentido descendente.
  5. 5. El conjunto de mezcla de acuerdo con la reivindicacion 1, que se caracteriza porque el citado segundo impulsor (16) es un impulsor de bombeo en sentido ascendente.
  6. 6. El conjunto de mezcla de acuerdo con la reivindicacion 1, que se caracteriza porque el citado primer impulsor (20) es un impulsor axial.
  7. 7. El conjunto de mezcla de acuerdo con la reivindicacion 1, que se caracteriza porque el citado recipiente de mezcla (12) tiene un diametro T y el citado tubo direccional (14) tiene un diametro Djy en el que Dt/T esta comprendido entre 0,03 y 0, 7.
  8. 8. El conjunto de mezcla de acuerdo con la reivindicacion 7, que se caracteriza porque el citado recipiente de mezcla (12) tiene un diametro T y el citado tubo direccional (14) tiene un diametro DTy en el que Dt/ T esta comprendido entre 0,2 y 0,3.
  9. 9. El conjunto de mezcla de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende, ademas, un cojinete intermedio (22) colocado alrededor el eje rotativo entre el citado primer impulsor (20) y el citado segundo impulsor (16).
  10. 10. Un procedimiento para la suspension o la mezcla de solidos en un lfquido usando un conjunto de mezcla (10) que tiene un eje longitudinal, que comprende un conjunto de mezcla de acuerdo con la reivindicacion 1,
    comprendiendo el citado procedimiento las etapas de::
    rotar el primer impulsor (20) en una primera direccion de rotacion durante un primer periodo de tiempo, en el que la citada rotacion del impulsor en la primera direccion de rotacion hace que el
    Kquido fluya en una primera direccion axial a lo largo del eje longitudinal a traves del tubo de direccion (14 ) separandose del primer extremo y saliendo a traves de la al menos una ranura (26); y
    forzar el fluido para que entre en contacto con el vertice (24) a medida que sale de la al menos una ranura.
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