ES2635420T3

ES2635420T3 - Elemento de desviación de flujo para hidrociclón

Info

Publication number: ES2635420T3
Application number: ES12779482.4T
Authority: ES
Inventors: Jan Backman; Valentina Kucher; Björn TIDBECK
Original assignee: GL&V Luxemburg SARL
Current assignee: GL&V Luxemburg SARL
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2017-10-03
Anticipated expiration: 2032-05-03
Also published as: WO2012150901A1; CA2836184A1; CA2836184C; NO20131509A1; US20140124437A1; EP2704842A4; CN103648656A; SE535756C2; EP2704842A1; EP2704842B1; SE1150397A1; FI20130366A; FI126232B; US8789709B2; CN103648656B

Abstract

Un hidrociclón (1) para separar una mezcla líquida en una fracción pesada incluyendo partículas pesadas y una fracción ligera, incluyendo un alojamiento (2) que forma una cámara de separación alargada (3) que tiene una pared circunferencial (4), un extremo de base (5), un extremo de vértice (6), al menos un elemento de entrada (7) para suministrar una mezcla líquida a la cámara de separación (3), estando colocado al menos uno del elemento o elementos de entrada (7) en el extremo de base (5), un primer elemento de salida (8) para descargar la fracción ligera separada de la cámara de separación (3) en el extremo de base (5), un segundo elemento de salida (9) para descargar la fracción pesada separada de la cámara de separación (3) en el extremo de vértice (6), un medio (10) para suministrar la mezcla líquida a la cámara de separación (3) mediante el al menos único elemento de entrada (7), de modo que, durante la operación, se genere una corriente de líquido como un torbellino helicoidal (11) alrededor de un eje central (12) en la cámara de separación (3), extendiéndose dicho torbellino helicoidal (11) desde el extremo de base (5) al extremo de vértice (6), y un primer medio de desviación de flujo dispuesto en la pared circunferencial (4), caracterizado porque el primer medio de desviación de flujo incluye al menos un elemento (14) en el recorrido (13) de la corriente de líquido que representa una disminución del radio de la cámara de separación, seguida de un aumento del radio de la cámara de separación, incluyendo el al menos único elemento (14) una porción curva redondeada (14a) para transportar las partículas pesadas.

Description

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DESCRIPCION

Elemento de desviacion de flujo para hidrociclon Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un hidrociclon con un medio de desviacion de flujo para crear una turbulencia controlada y evitar la remezcla de partfculas pesadas separadas en una corriente de aceptacion de fibras de aceptacion ligeras. Con mas detalle, un hidrociclon para separar una mezcla lfquida en una fraccion pesada y una fraccion ligera, incluyendo un alojamiento que forma una camara de separacion alargada que tiene una pared circunferencial, un extremo de base y un extremo de vertice. El alojamiento tiene al menos un elemento de entrada para suministrar una mezcla lfquida en la camara de separacion donde al menos uno de los elementos de entrada esta colocado en el extremo de base, al menos un primer elemento de salida para descargar la fraccion ligera separada de la camara de separacion en el extremo de base, y un segundo elemento de salida para descargar la fraccion pesada separada de la camara de separacion en el extremo de vertice.

Tambien se facilita un medio para suministrar la mezcla lfquida a la camara de separacion mediante al menos un elemento de entrada, de modo que durante la operacion se genera una corriente de lfquido como un torbellino helicoidal alrededor de un eje central en la camara de separacion, extendiendose dicho torbellino helicoidal desde el extremo de base al extremo de vertice. Al menos un medio de desviacion de flujo para crear turbulencia controlada y evitar la remezcla de partfculas pesadas separadas en una corriente de aceptacion de fibras de aceptacion ligeras esta dispuesto en la pared circunferencial lisa al menos sobre una porcion de la camara de separacion, que incluye al menos un elemento en el recorrido de la corriente de lfquido en la pared circunferencial, que representa una disminucion del radio de la camara de separacion, seguido de un aumento del radio de la camara de separacion, donde el al menos unico elemento incluye una porcion curva redondeada, una porcion de soporte y una porcion de reborde.

Antecedentes de la invencion

En las industrias de pasta y papel se usan ampliamente hidrociclones para limpiar suspensiones de fibra de partfculas indeseadas y contaminantes, muy comunmente partfculas pesadas. Asf, la suspension de fibra se separa en una fraccion pesada conteniendo dichas partfculas pesadas indeseadas y una fraccion ligera que contiene fibras.

En la definicion de partfculas pesadas indeseadas, estas incluyen partfculas que tienen mayor densidad en comparacion con las fibras aceptadas, tales como arena, grava, metal, copos de recubrimiento y plasticos de alta densidad. Peso las partfculas indeseadas tambien podnan ser partfculas organicas originadas a partir de fuentes de madera, por ejemplo, varias partfculas de corteza, astillas, trozos, partfculas de resina, recipientes y fibras bastas de pared gruesa. Estas ultimas podnan tener igual densidad que las fibras aceptadas, pero se separan debido a su superficie inferior espedfica.

Una planta de hidrociclon tfpica para esta finalidad tiene hidrociclones dispuestos en etapas de realimentacion en cascada.

Con el fin de mantener bajo el numero de etapas de realimentacion es importante separar con la mayor selectividad posible dentro de cada hidrociclon, es decir, minimizar la porcion de fibra separada y descargada a traves de una salida de fraccion pesada de cada hidrociclon, sin reducir la parte de partfculas indeseadas. Tambien es importante reducir la concentracion de fibra en la salida de fraccion pesada con el fin de evitar una obstruccion de la salida de fraccion pesada en el vertice y obtener condiciones operativas seguras. Una superficie interior lisa del hidrociclon puede usarse para obtener una buena eliminacion de la suciedad, dado que esto permite a las partfculas migrar a la pared del hidrociclon con la turbulencia perturbadora mas moderada posible. Sin embargo, esto aumentara al mismo tiempo la cantidad de fibras rechazadas que se fijan a la pared del hidrociclon. Asf el factor de espesamiento Tf,

Tf=Rm/Rv

donde Rm es la parte de rechazo por masa (relacion de fibras) y Rv es la parte de rechazo por volumen (relacion del flujo) extrafdas en la salida de fraccion pesada, es grande para hidrociclones con superficies interiores lisas. Un Tf alto no es deseable dado que incrementa en gran medida el riesgo de problemas operativos incluyendo fibras que bloquean la salida de rechazo, elevadas perdidas de fibra hacia la salida de rechazo, consistencias de fibra localmente mas elevadas que dan lugar a redes o copos de fibra que atrapan las partfculas pesadas que han de separarse. Un Tf alto tambien dara lugar a costos mas elevados debido a las perdidas de rechazo de fibra o alternativamente, en un intento para resolver el problema, debido a mayores costos de energfa e inversion usando hidrociclones acoplados en cascada para recuperacion de fibra. En consecuencia, una finalidad es minimizar el factor de espesamiento Tf.

Con el fin de minimizar el factor de espesamiento de un hidrociclon, puede disponerse en la camara de separacion un medio para crear turbulencia. Tales ejemplos se describen, por ejemplo, en EP 615469B1. Tal medio para crear

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turbulencia puede ser un escalon donde el radio de la pared interior de la camara de separacion se incrementa de repente, lo que provoca un flujo turbulento que expande las agrupaciones de fibras y libera las partfculas indeseadas de la red de fibra que a menudo se forman cerca de la pared de la camara de separacion. Los escalones son paralelos al eje central del hidrociclon.

Sin embargo, se necesita un equilibrio de modo que la creacion de un flujo turbulento que expanda las agrupaciones de fibra no perturbe el torbellino helicoidal que separa las partfculas indeseadas de modo que no se reduzca la eficiencia de separacion del hidrociclon a causa, por ejemplo, de una porcion mayor de remezcla de partfculas pesadas no separadas o remezcladas de las ya separadas en el flujo de aceptacion del hidrociclon de fibras de aceptacion ligeras. Debido al aumento repentino del radio, en EP615469 hay un riesgo sustancial de que las partfculas pesadas ya separadas se mezclen de nuevo con la fraccion ligera.

Otro hidrociclon conocido provisto de un medio para crear turbulencia es el Celleco Cleanpac 130 fabricado y vendido por GL&V Sweden AB. Tiene un recorrido helicoidal en la pared circunferencial de la camara de separacion, a lo largo de una porcion de la camara de separacion, en la misma direccion que un torbellino helicoidal de la corriente de lfquido cuando esta en uso. El medio para crear turbulencia es similar al de EP 615469 B1, es decir, el recorrido helicoidal muestra un aumento repentino del radio de la camara de separacion, uno por revolucion del recorrido helicoidal y paralelo al eje central.

En US4153558 se describe otro hidrociclon conocido que tiene barras de grna orientadas axialmente. Aunque estas barras de grna tienen un radio en disminucion en la camara de separacion, sus amplias longitudes en una direccion axial perturban el torbellino helicoidal y disminuyen la eficiencia de separacion. Adicionalmente, el hecho de que las barras de grna estan orientadas axialmente y carecen de todo componente en la direccion de la corriente de lfquido tambien evita la capacidad de que los hidrociclones transporten las partfculas pesadas hacia la salida de rechazo.

EP 0 493 950 A2 describe un hidrociclon para separar una mezcla lfquida en una fraccion pesada incluyendo partfculas pesadas y una fraccion ligera, incluyendo un alojamiento que forma una camara de separacion alargada que tiene una pared circunferencial, un extremo de base, un extremo de vertice, al menos un elemento de entrada para suministrar una mezcla lfquida a la camara de separacion, estando situado al menos uno del elemento o elementos de entrada en el extremo de base, un primer elemento de salida para descargar fraccion ligera separada de la camara de separacion en el extremo de base, un segundo elemento de salida para descargar la fraccion pesada separada de la camara de separacion en el extremo de vertice, un medio para suministrar la mezcla lfquida a la camara de separacion mediante al menos un elemento de entrada, de modo que durante la operacion se genera una corriente de lfquido como un torbellino helicoidal alrededor de un eje central en la camara de separacion, extendiendose dicho torbellino helicoidal desde el extremo de base hasta el extremo de vertice. En el extremo de vertice se dispone una chapa que tiene una abertura. Encima de la chapa se dispone un inserto que tiene una pared interior inclinada. La configuracion de la pared es una simulacion de una parabola tridimensional que termina en su parte inferior en la abertura.

Un objeto de la presente invencion es mitigar las desventajas de la tecnica anterior y proporcionar un hidrociclon mejorado para separar una mezcla lfquida en una fraccion pesada incluyendo partfculas pesadas, y una fraccion ligera.

Segun una realizacion de la invencion, el hidrociclon incluye un alojamiento que forma una camara de separacion alargada que tiene una pared circunferencial, un extremo de base, un extremo de vertice, al menos un elemento de entrada para suministrar una mezcla lfquida a la camara de separacion, estando colocado al menos uno de los elementos de entrada en el extremo de base, un primer elemento de salida para descargar la fraccion ligera separada de la camara de separacion en el extremo de base, un segundo elemento de salida para descargar la fraccion pesada separada de la camara de separacion en el extremo de vertice, un medio para suministrar la mezcla lfquida a la camara de separacion mediante al menos un elemento de entrada, de modo que durante la operacion se genere una corriente de lfquido como un torbellino helicoidal alrededor de un eje central en la camara de separacion, extendiendose dicho torbellino helicoidal desde el extremo de base hasta el extremo de vertice, y un primer medio de desviacion de flujo dispuesto en la pared circunferencial que incluye al menos un elemento en el recorrido de la corriente de lfquido que muestra una disminucion del radio de la camara de separacion, seguido de un aumento del radio de la camara de separacion, donde al menos un elemento incluye una porcion curva redondeada para transportar las partfculas pesadas.

Segun una realizacion, la porcion curva redondeada se define por un radio r, correspondiente al radio de la curva redondeada en un punto espedfico a lo largo de la porcion curva redondeada, donde el radio r esta preferiblemente en el intervalo de 0,1 Do<r<Do donde Do es el diametro del alojamiento de hidrociclon en la posicion donde esta dispuesto el medio de desviacion de flujo.

Segun una realizacion, la porcion curva redondeada esta conectada a una porcion de soporte que se extiende esencialmente en la direccion del recorrido de la corriente de lfquido.

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Segun una realizacion, la porcion curva redondeada esta definida por un angulo |j, correspondiente al angulo entre los radios definidos en el punto de inicio de la curva redondeada en el extremo de la porcion de soporte y el punto de terminacion de la porcion curva redondeada al inicio de la porcion de reborde, donde el angulo j esta en el intervalo de 0°< j <120, preferiblemente en el intervalo de 15°< j <120°, mas preferiblemente en el intervalo de 30°< j <90°.

Segun una realizacion, la porcion curva redondeada esta conectada a una porcion de reborde que se extiende esencialmente en una direccion hacia el extremo de vertice del hidrociclon.

Segun una realizacion, un angulo a entre la tangente del extremo de la porcion de soporte y un plano normal al eje central esta en el intervalo de -15°<a<80°.

Segun una realizacion, un angulo p entre la tangente del extremo de la porcion de reborde y un plano que se extiende a traves del eje central esta en el intervalo de -15°< p < 60.

Segun una realizacion, el primer medio de desviacion de flujo incluye una pluralidad de elementos dispuestos al mismo nivel en el alojamiento y conectados por una porcion superficial lisa de la pared circunferencial.

Segun una realizacion, cada elemento tiene una longitud de extension a lo largo de la pared circunferencial que es menos que 1/4 de la circunferencia total de la pared circunferencial medida en la posicion axial del elemento.

Segun una realizacion, el primer medio de desviacion de flujo esta dispuesto en el extremo de vertice.

Segun una realizacion, un segundo medio de desviacion de flujo esta dispuesto a una distancia L1 del primer medio medida a lo largo del eje central, donde la distancia L1 esta en el intervalo de 0,8D1 < L1 < 4D1, donde D1 es el diametro del alojamiento de hidrociclon en la posicion donde esta dispuesto el segundo medio para desviacion de flujo.

Segun una realizacion, la porcion de reborde tiene una curvatura correspondiente a un radio R de un cfrculo, donde el radio R es preferiblemente mayor que r.

Segun una realizacion, la porcion de reborde esta definida por tres radios R1-R3 segun se ve desde una direccion axial, donde R1 < D/2, donde D es el diametro del alojamiento de hidrociclon 2 en la posicion donde esta dispuesto el medio de desviacion de flujo, y R2<R1 y R3<R2.

Segun una realizacion, la porcion de reborde esta definida por un radio R1 segun se ve desde una direccion axial, donde R1 < D/2, donde D es el diametro del alojamiento de hidrociclon en la posicion donde esta dispuesto el medio de desviacion de flujo, donde un borde interconecta el radio R1 con una porcion esencialmente plana que esta conectada a la pared circunferencial, y donde un angulo Q se define como la direccion de extension de la porcion a una lmea radial imaginaria que se extiende desde el centro del alojamiento a traves del borde, donde Q esta preferiblemente en el intervalo -45°< Q <45°.

Breve descripcion de los dibujos

A continuacion, se describe la invencion, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos acompanantes, en los que: La figura 1 representa una vista en seccion de un hidrociclon segun una realizacion.

La figura 2 muestra caractensticas funcionales en una realizacion de la invencion.

La figura 3a representa una vista en seccion de un hidrociclon segun una realizacion incluyendo una pluralidad de elementos.

La figura 3b es una vista en seccion transversal tomada en la lmea A-A de la figura 3a.

La figura 3c representa una vista en seccion de un hidrociclon segun una realizacion incluyendo una pluralidad de elementos dispuestos de forma alterna en el alojamiento.

La figura 4a representa una vista en seccion de un hidrociclon segun una realizacion donde al menos un elemento esta dispuesto en el extremo de vertice.

La figura 4b es una vista en seccion transversal tomada en la lmea B-B de la figura 4a.

La figura 5 es una vista en seccion de un hidrociclon segun una realizacion incluyendo varios medios de desviacion de flujo con zonas de sedimentacion entremedias.

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La figura 6 es una vista en seccion de un hidrociclon segun una realizacion donde varios elementos arbitrarios estan dispuestos en el extremo de vertice.

Las figuras 7a-c muestran varios angulos de entrada y liberacion a y p de un elemento en un hidrociclon segun la invencion.

La figura 8a representa una vista en seccion de un hidrociclon segun una realizacion que tiene un elemento con una porcion curvada de reborde.

La figura 8b es una vista en seccion transversal tomada en la lmea C-C de la figura 8a.

La figura 8c es otra realizacion tomada desde la misma lmea C-C de la figura 8a.

Descripcion de realizaciones

A continuacion, se presenta una descripcion detallada de la invencion.

La figura 1 representa un hidrociclon 1 para separar una mezcla lfquida en una fraccion pesada y una fraccion ligera en una vista en seccion a lo largo de un eje central 12. El hidrociclon 1 incluye un alojamiento 2 que forma una camara de separacion alargada 3 que tiene una pared circunferencial lisa 4. Ademas, como se representa en la figura 1, el alojamiento 2 puede constar de una porcion con forma cilmdrica 2a, y una porcion conica 2b. El hidrociclon 1 tiene un extremo de base 5 donde esta dispuesto un elemento de entrada 7 mediante el que una mezcla lfquida a separar se suministrara preferiblemente de modo tangencial a la camara de separacion 3 por un medio 10 para esta finalidad, tal como una bomba, con el fin de generar una corriente de lfquido en forma de un torbellino helicoidal 11 alrededor del eje central 12. Si se desea, pueden disponerse varios elementos de entrada, por ejemplo, uno dispuesto aproximadamente en la mitad de la longitud del hidrociclon 1 (no representado).

El hidrociclon 1 incluye un extremo de vertice 6 enfrente del extremo de base 5. Se disponen al menos dos elementos de salida diferentes. En una realizacion de la presente invencion, vease la figura 1, se dispone un primer elemento de salida 8 para descargar la fraccion ligera separada de la camara de separacion 3 en el extremo de base 5 y se dispone un segundo elemento de salida 9 para descargar la fraccion pesada separada de la camara de separacion 3 en el extremo de vertice 6. El torbellino helicoidal 11 se extiende desde el extremo de base 5 hacia el extremo de vertice 6.

En el hidrociclon 1 de la invencion hay al menos un medio de desviacion de flujo, que incluye al menos un elemento 14 en el recorrido 13 del torbellino helicoidal de la corriente de lfquido 11 en la pared circunferencial lisa 4, que muestra una disminucion del radio de la camara de separacion 3, seguido de un aumento del radio de la camara de separacion 3. El al menos unico elemento 14, puede incluir ademas una porcion curva redondeada 14a, una porcion de soporte 14b y una porcion de reborde 14c. La porcion curva redondeada 14a esta definida preferiblemente por r, correspondiente al radio de la curva redondeada en un punto espedfico a lo largo de la porcion curva redondeada 14a, y el angulo p, correspondiente al angulo entre los radios definidos en el punto de inicio de la curva redondeada en el extremo de la porcion de soporte 14b y el punto de terminacion de la porcion curva redondeada al inicio de la porcion de reborde 14c, como puede verse mejor en la figura 7a. El radio r esta preferiblemente en el intervalo de 0,1 Do<r<Do, pero mas preferiblemente en el intervalo de 0,12Do<r<0,5Do, donde Do es el diametro del alojamiento del hidrociclon en la posicion donde esta dispuesto el medio de desviacion de flujo. El radio r puede tener valores constantes a lo largo de la porcion curva redondeada 14a. El radio r puede tambien no ser constante a lo largo de la porcion curva redondeada, correspondiendo asf a una funcion continua de la posicion a lo largo de la porcion curva redondeada 14a. El angulo p esta en el intervalo de o°< p<12o, preferiblemente en el intervalo de 15°< p <12o°, mas preferiblemente en el intervalo de 3o°< p <9o°. Como se representa en la figura 1, la porcion curva redondeada 14b esta conectada suavemente a la porcion de soporte 14b, que se extiende esencialmente en la direccion del recorrido 13 de la corriente de lfquido, es decir, el torbellino helicoidal 11, en un extremo, y conectada suavemente a la porcion de reborde 14c que se extiende esencialmente en una direccion hacia el extremo de vertice 6, en el otro extremo. El medio de desviacion de flujo puede disponerse a cualquier nivel, es decir, distancia desde el extremo de vertice 6, en la pared circunferencial lisa 4 a lo largo del eje central 12 del hidrociclon 1, incluyendo la porcion cilmdrica 2a y la porcion conica 2b del alojamiento de hidrociclon 2. Preferiblemente, el medio de desviacion de flujo esta dispuesto al inicio de la porcion conica 2b del alojamiento de hidrociclon 2. Esta posicion corresponde esencialmente a una posicion media del hidrociclon, es decir, la distancia desde el medio de desviacion de flujo al elemento de entrada 7 y al extremo de vertice 6 son esencialmente iguales.

Cuando el torbellino helicoidal 11 fluya a lo largo de la pared circunferencial 4 de la camara de separacion 3 alcanzara el elemento inclinado 14, y se forma un torbellino secundario 15 debido a una cafda de presion que tiene lugar detras del elemento 14, vease la figura 2. El torbellino secundario 15 tiene un componente de flujo radialmente hacia fuera y un componente de flujo hacia el extremo de vertice 6 que transporta las partmulas relativamente mas pesadas 25 en la pared circunferencial 4 de la camara de separacion 3 radialmente hacia fuera y hacia la salida de fraccion pesada 9 en el extremo de vertice 6. Se genera un tercer torbellino (no representado) a lo largo de la porcion curva redondeada; cuando el flujo pase por el elemento inclinado 14, el tercer torbellino se movera en espiral

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hacia abajo en una direccion axial hacia el extremo de vertice 6 y transportara mas lejos las partfculas relativamente mas pesadas 25 en esta direccion.

Las partfculas pesadas rechazadas 25, mas proximas a la pared circunferencial 4, caeran sobre la porcion de soporte 14b, y, debido a la porcion curva redondeada, las partfculas pesadas percibiran la fuerza de arrastre de succion del componente axial del torbellino secundario 15. Este arrastre de succion transportara las parrtculas pesadas rechazadas a lo largo de la porcion de soporte 14b, a lo largo de la porcion curvada 14a y a lo largo de la porcion de reborde 14c. Dado que el torbellino helicoidal 11 se mueve en espiral hacia abajo y fluye sobre la porcion de reborde 14c y por lo tanto sobre un radio decreciente de la pared circunferencial, se logran dos resultados positivos. En primer lugar, la conservacion del momento angular implicara un aumento de la velocidad de flujo que inducira una turbulencia controlada que minimiza las perdidas de fibra y manipula la elongacion de las fibras de modo que los aglomerados de fibras/parrtculas se rompen y liberan partfculas previamente unidas a las fibras. En segundo lugar, se evita la remezcla de las partfculas pesadas ya separadas debido a que la corriente del torbellino helicoidal 11 se desvfa alejandose de las parrtculas, incrementando asf la eficiencia de separacion.

Segun otra realizacion preferida de la invencion representada en la figura 3a, una pluralidad de elementos 14, identicos o con formas variadas estan dispuestos en uno e identico nivel en una direccion axial del eje central 12, por ejemplo, teniendo la misma distancia al extremo de vertice 6. Las figuras 3a-3b representan una realizacion con tres elementos 14, aunque la figura 3b solo representa explfcitamente el tercer elemento 14. Son posibles otras realizaciones incluyendo tanto mas como menos elementos 14. Los elementos 14 no estan dispuestos en conexion directa entre ellos, sino que los conecta una porcion superficial lisa 16 de la pared circunferencial 4 entre los elementos 14. La superficie lisa entre los elementos funcionara como una zona de sedimentacion para el tercer torbellino que limitara aun mas la perturbacion, es decir, el impacto negativo, que un elemento posterior dispuesto directamente tendna en la forma del tercer torbellino, y por ello su capacidad para transportar partfculas mas pesadas hacia el extremo de vertice 6. Ademas, en la figura 2 puede apreciarse que los elementos 14 son de dimensiones relativamente pequenas y, con el fin de limitar la consecuencia negativa en la eficiencia de separacion, estos elementos 14 debenan tener una longitud de extension a lo largo de la pared circunferencial 4 que sea inferior al % de la circunferencia total de la pared circunferencial 4 medida en la posicion axial del elemento 14 a lo largo del eje central 12. Segun se ve en la figura 3c, segun otra realizacion, la pluralidad de elementos puede disponerse esencialmente en uno e identico nivel en una direccion axial del eje central 12, pero estando dispuestos todavfa los elementos en un nivel alterno en la direccion axial del eje central 12, por lo que cada segundo elemento esta ligeramente mas proximo al extremo de vertice por lo que todavfa se solapan entre ellos en una direccion circunferencial.

Segun otra realizacion representada en las figuras 4a-b al menos un elemento 14, pero preferiblemente varios elementos 14, estan dispuestos proximos al extremo de vertice 6 del hidrociclon 1, preferiblemente en el extremo de vertice 6. Esta posicion del al menos unico elemento 14 aumenta la velocidad del material o la mezcla lfquida debido a la conservacion del momento angular y por lo tanto crean una fuerza extra de movimiento para que el material salga a traves del extremo de vertice. Esto reducira aun mas el riesgo de obturacion, ademas de reducir la cantidad de fibra rechazada.

Segun otra realizacion, como se representa en la figura 5, un segundo medio de desviacion de flujo incluyendo al menos un elemento 14 esta dispuesto a una distancia L1 del primer medio de desviacion de flujo incluyendo al menos un elemento 14 dispuesto proximo al extremo de vertice 6, preferiblemente en el extremo de vertice 6 en una direccion axial que se extiende entre el extremo de vertice 6 y el extremo de base 5 a lo largo del eje central 12. L1 esta preferiblemente en el intervalo de 0,8D1 <L1 <4D1, donde D1 es el diametro del alojamiento de hidrociclon 2 en la posicion donde esta dispuesto el segundo medio de desviacion de flujo. En una realizacion preferida, la distancia entre dos elementos es al menos 2 veces la extension axial del segundo elemento. Este segundo medio de desviacion de flujo puede disponerse entre el primer medio de desviacion de flujo y un tercer medio de desviacion de flujo incluyendo al menos un elemento 14 dispuesto proximo al elemento de entrada 7 del hidrociclon 1, o al inicio de la porcion conica, y situado a una segunda distancia L2 del tercer medio de desviacion de flujo medida a lo largo del eje central 12. L1 y L2 pueden ser iguales, pero preferiblemente L2 esta en el intervalo de 0,8D2<L2<4D2, donde D2 es el diametro del alojamiento de hidrociclon en la posicion axial donde esta dispuesto el tercer medio de desviacion de flujo, o al menos 2 veces la extension axial del tercer elemento. La superficie lisa de la pared circunferencial 4, a lo largo de la distancia L1 o L2, es una zona de sedimentacion 18 de menos turbulencia entre el medio de desviacion de flujo, con la finalidad de dar tiempo residual para que sedimenten las partfculas que se han separado de las fibras sobre los elementos 14 y evitar por ello que se mezclen con la fraccion ligera. Para facilitar aun mas la salida de la pulpa rechazada, la altura relativa de los elementos hacia el eje central 12, en relacion con el radio del alojamiento 2, es mayor para el elemento dispuesto en el extremo de vertice que para los elementos dispuestos mas lejos del extremo de vertice 6.

Segun otra realizacion, como se representa en la figura 6, varios elementos 14 de forma arbitraria estan dispuestos en el extremo de vertice 6 de un hidrociclon 1, conectados por una porcion de superficie lisa 16 de la pared circunferencial 4.

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Las figuras 7a-c representan realizaciones adicionales de la invencion, incluyendo varios angulos de entrada a y angulos de liberacion p del elemento 14. El angulo de entrada a se define como el angulo entre la tangente de la porcion de extremo de soporte 14b y un plano normal al eje central 12. El angulo de liberacion p se define como el angulo entre la tangente del extremo de la porcion de reborde y un plano que se extiende a traves del eje central 12. El angulo de entrada a esta preferiblemente en el intervalo de -15°<a<80°, mas preferiblemente en el intervalo de 0°<a<45°, y el angulo de liberacion p esta preferiblemente en el intervalo de -15°<p< 60°, mas preferiblemente en el intervalo de 0°<a<45°. En la figura 7a, los angulos a y p son de 0°. En la figura 7b, los angulos a y p son >0°. En la figura 7c, los angulos a y p son <0°. Un menor valor de a aumenta la superficie hacia el flujo de las partfculas mas pesadas 25, lo que aumenta el numero de partfculas mas pesadas que caeran en la porcion de soporte 14b. Sin embargo, esto debe equilibrarse contra el efecto de que sera necesaria una mayor fuerza de arrastre para transportar las partfculas mas pesadas a lo largo de la porcion de soporte y mas alla. Debido a la disminucion de velocidad del torbellino helicoidal 11 mas abajo en el hidrociclon, y la consecuente menor fuerza de arrastre generada, es preferible disponer elementos con a mayor mas proximos al extremo de vertice 6 que los elementos mas alejados del extremo de vertice 6.

La figura 8a representa un elemento 14 que tiene una porcion de reborde 14c con una curvatura 17 correspondiente a un radio R de un drculo. Este radio R es preferiblemente mayor que r de la porcion curva redondeada, es decir, R>r. La curvatura prolonga la longitud de la porcion de soporte 14c, y por ello la distancia a lo largo de la que los torbellinos segundo y tercero pueden girar en espiral y generar una fuerza de arrastre para el transporte de las partfculas pesadas sin el acortamiento de las longitudes L1, L2 de las superficies lisas entre los elementos de desviacion de flujo. La figura 8b representa la curvatura de un elemento 14 segun se ve desde una direccion axial. Se definen tres radios adicionales, R1 define un radio decreciente de la camara de separacion, R2 define el elemento suavemente redondeado que sigue al radio decreciente R1, y R3 representa la curvatura de un elemento 14 segun se ve desde una direccion axial correspondiente a una porcion de un tubo a lo largo de la porcion de soporte 14c. Un elemento suavemente redondeado en combinacion con un radio decreciente de la camara de separacion reducira el riesgo de que la turbulencia generada sea demasiado fuerte y de que las partfculas pesadas se mezclen de nuevo con la fraccion ligera. La porcion de un tubo crea un recorrido en espiral para el tercer torbellino helicoidal y las partfculas pesadas 25, y crea un efecto de blindaje contra el torbellino helicoidal, lo que evita aun mas la remezcla de partfculas pesadas separadas con la fraccion de aceptacion ligera. Los radios pueden tener varias longitudes; sin embargo, en una realizacion preferida, R1<D/2, donde D es el diametro del alojamiento de hidrociclon 2 en la posicion donde esta dispuesto el medio de desviacion de flujo, y R2<R1 y R3<R2. La figura 8c representa otra realizacion de la invencion, donde R2 y R3 son sustituidos por un borde 26 que interconecta el radio R1 con una porcion esencialmente plana 27 que esta conectada a la pared circunferencial 4. Un angulo Q se define como la direccion de extension de la porcion 27 a una lmea radial imaginaria que se extiende desde el centro del alojamiento 2 a traves del borde 26. Preferiblemente Q esta en el intervalo -45°<Q<45°.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un hidrociclon (1) para separar una mezcla Ifquida en una fraccion pesada incluyendo partfculas pesadas y una fraccion ligera, incluyendo un alojamiento (2) que forma una camara de separacion alargada (3) que tiene una pared circunferencial (4), un extremo de base (5), un extremo de vertice (6), al menos un elemento de entrada (7) para suministrar una mezcla lfquida a la camara de separacion (3), estando colocado al menos uno del elemento o elementos de entrada (7) en el extremo de base (5), un primer elemento de salida (8) para descargar la fraccion ligera separada de la camara de separacion (3) en el extremo de base (5), un segundo elemento de salida (9) para descargar la fraccion pesada separada de la camara de separacion (3) en el extremo de vertice (6), un medio (10) para suministrar la mezcla lfquida a la camara de separacion (3) mediante el al menos unico elemento de entrada (7), de modo que, durante la operacion, se genere una corriente de lfquido como un torbellino helicoidal (11) alrededor de un eje central (12) en la camara de separacion (3), extendiendose dicho torbellino helicoidal (11) desde el extremo de base (5) al extremo de vertice (6), y un primer medio de desviacion de flujo dispuesto en la pared circunferencial (4), caracterizado porque el primer medio de desviacion de flujo incluye al menos un elemento (14) en el recorrido (13) de la corriente de lfquido que representa una disminucion del radio de la camara de separacion, seguida de un aumento del radio de la camara de separacion, incluyendo el al menos unico elemento (14) una porcion curva redondeada (14a) para transportar las partfculas pesadas.
2. Un hidrociclon (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la porcion curva redondeada (14a) se define por un radio r, correspondiente al radio de la curva redondeada en un punto espedfico a lo largo de la porcion curva redondeada 14a, donde el radio r esta preferiblemente en el intervalo de 0,1 Do<r<Do, donde Do es el diametro del alojamiento de hidrociclon en la posicion donde esta dispuesto el medio de desviacion de flujo.
3. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la porcion curva redondeada (14a) esta conectada a una porcion de soporte (14b) que se extiende esencialmente en la direccion del recorrido (13) de la corriente de lfquido.
4. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones 1, 2 o 3, caracterizado porque la porcion curva redondeada (14a) esta conectada a una porcion de reborde (14c) que se extiende esencialmente en una direccion hacia el extremo de vertice (6) del hidrociclon (1).
5. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque la porcion curva redondeada (14a) se define por un angulo p, correspondiente al angulo entre los radios definidos en el punto de inicio de la curva redondeada en el extremo de la porcion de soporte (14b) y el punto final de la porcion curva redondeada en el inicio de la porcion de reborde (14c), donde el angulo p esta en el intervalo 0°<p<120°, preferiblemente en el intervalo 15°<p<120°, mas preferiblemente en el intervalo 30°<p<90°.
6. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones 3 - 5, caracterizado porque un angulo a entre la tangente del extremo de porcion de soporte (14b) y un plano normal al eje central (12) esta en el intervalo -15°< a<80°.
7. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones 4 - 6, caracterizado porque un angulo p entre la tangente del extremo de la porcion de reborde (14c) y un plano que se extiende a traves del eje central (12) esta en el intervalo -15°< p< 60.
8. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer medio de desviacion de flujo incluye una pluralidad de elementos (14) dispuestos al mismo nivel en el alojamiento y conectados por una porcion superficial lisa (16) de la pared circunferencial (4).
9. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada elemento (14) tiene una longitud de extension a lo largo de la pared circunferencial (4) que es menor que 1/4 de la circunferencia total de la pared circunferencial (4) medida en la posicion axial del elemento (14).
10. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer medio de desviacion de flujo esta dispuesto en el extremo de vertice (6).
11. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un segundo medio de desviacion de flujo esta dispuesto a una distancia L1 del primer medio de desviacion de flujo medida a lo largo del eje central (12), donde la distancia L1 esta en el intervalo 0,8D1<L1<4D1, donde D1 es el diametro del alojamiento (2) en la posicion donde esta dispuesto el segundo medio de desviacion de flujo.
12. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones anteriores 4- 11, caracterizado porque la porcion de reborde (14c) tiene una curvatura (17) correspondiente a un radio R de un drculo, donde el radio R es preferiblemente mayor que r.
13. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones anteriores 4-12, caracterizado porque la porcion de reborde (14c) se define por tres radios R1-R3 segun se ve desde una direccion axial, donde R1<D/2, donde D es el diametro del alojamiento (2) en la posicion donde esta dispuesto el medio de desviacion de flujo, y R2<R1 y R3<R2.

5 14. Un hidrociclon (1) segun alguna de las reivindicaciones anteriores 4-13, caracterizado porque la porcion de

reborde (14c) se define por un radio R1 segun se ve desde una direccion axial, donde R1<D/2, donde D es el diametro del alojamiento (2) en la posicion donde esta dispuesto el medio de desviacion de flujo, donde un borde (26) interconecta el radio R1 con una porcion esencialmente plana (27) que esta conectada a la pared circunferencial (4), y donde un angulo Q se define como la direccion de extension de la porcion (27) a una lmea 10 imaginaria radial que se extiende desde el centro del alojamiento (2) a traves del borde (26), donde Q esta preferiblemente en el intervalo -45°<Q<45°.
15. Un hidrociclon (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el primer medio de desviacion de flujo incluye una pluralidad de elementos (14) dispuestos cerca del extremo de vertice (6).

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