ES2683225T3 - Máquina centrifugadora con sistema de evacuación perfeccionado - Google Patents
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Abstract
Máquina centrifugadora dotada de un sistema de evacuación, comprendiendo la máquina un recipiente (1) que gira alrededor de un eje, estando el recipiente delimitado por una pared exterior que encierra un volumen, comprendiendo el sistema de evacuación al menos una cámara de acumulación (2) que ocupa una parte del volumen del recipiente, al menos un orificio (3) colocado delante de cada cámara de acumulación a través de la pared (18) del recipiente, caracterizada por que el sistema de evacuación comprende un pistón (5) móvil en un alveolo (19) de la pared (18) del recipiente entre cada orificio (3) y la cámara de acumulación (2) respectiva; un medio (17) de desplazamiento del pistón (5), siendo dicho medio estacionario; por que cada pistón está provisto de una sección sólida y con una abertura transversal (16); y por que el orificio está situado desplazado de la cámara de acumulación, y la abertura transversal es colocada a su vez alternativamente delante del orificio y delante de la cámara de acumulación por el medio de desplazamiento.
Description
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DESCRIPCION
Maquina centrifugadora con sistema de evacuacion perfeccionado
El tema de esta invencion es una maquina centrifugadora, provista de un sistema de evacuacion perfeccionado.
Puede mejorar mucho cualquier maquina de este tipo, en particular, efectuando una decantacion de dos fases por centrifugacion donde una de las fases se dirige primero a una de las camaras de acumulacion, pudiendo esta dase ser fluida o, al contrario, compacta y casi solida, pudiendo las mezclas tratadas ser solido-lfquidas, lfquido-lfquidas o solido-gaseosas, por ejemplo.
Ciertas maquinas son ventajosas por que permiten un funcionamiento continuo mediante la extraccion permanente de las fases, incluso cuando una de entre ellas es solida. En este caso, la fase solida, que contiene una gran proporcion de lfquido residual, presenta la consistencia de una pasta o de un barro con un comportamiento pseudofluido que permite una circulacion. Por lo tanto, es posible producir este "solido" sin tener que detener la maquina para desmontar o abrir la camara de acumulacion y tambien puede practicarse una alimentacion continua. Un nuevo tipo de maquina centnfuga descrita en el documento de solicitud de patente francesa registrada con el numero 12 56276, se ha concebido para producir un solido altamente deshidratado (<20 % de lfquido residual). La presente invencion puede perfeccionar este equipo con el fin de permitir la produccion de un solido denso y compacto altamente deshidratado, a la vez que puede equipar otros, asf como se ha mencionado. Si principal ventaja es que permite controlar o detener a voluntad la extraccion de una fase que puede tener una consistencia compacta, casi solida. La tasa de extraccion se controla y se ajusta, lo que permite mantener la consistencia o la composicion del material extrafdo independientemente de las variaciones de composicion de la mezcla que alimenta la maquina. Esto no es posible para las maquinas centrifugadoras de recipientes giratorios de la tecnica anterior, donde la extraccion, cuando existe, se efectua a traves de un orificio que puede abrirse o cerrarse o, por desencadenamiento manual, pero que necesita, en general, la deteccion de la maquina para hacerla pasar de un estado al otro. Tambien existe una concepcion donde el orificio esta controlado por la presion hidraulica a partir de una bomba exterior mediante una junta giratoria, pasando el fluido presurizado por el eje de rotacion del recipiente, pero esta concepcion de orden de aberturas y de cierres del orificio es poco practico debido al fluido de control que debe que es necesario agregar; y no permite ajustar convenientemente la consistencia, ni la tasa de producto evacuado, debido a incertidumbres en las propiedades de circulacion fuera del recipiente giratorio y a la inercia del sistema de conmutacion hidraulica.
El documento FR-1 516 026-A describe un dispositivo de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion independiente, concebido para permitir la apertura automatica de una abertura periferica del recipiente giratorio cuando la fase solida alcanza un nivel determinado.
El objetivo principal de la invencion es controlar las caractensticas del producto extrafdo y, en particular, permitir la extraccion de una fase compacta densa y altamente deshidratada, si se desea, gracias al control de la tasa de circulacion, que permite evitar una extraccion excesiva de la fase ligera y, extraer la fase compacta a medir solo cuando esta suficientemente separada de la fase ligera. Otro objetivo de la invencion es hacerlo, mediante un sistema de orden que tenga las cualidades de ser simple, de necesitar muy poco mantenimiento y de tener una muy buena resistencia mecanica en el tiempo, y que tenga finalmente un tiempo de reaccion muy corto. Este sistema debe equipar un recipiente de centrifugacion sometido a grandes velocidades de rotacion y no comprometer la estanqueidad de este recipiente giratorio donde se efectua la decantacion centnfuga.
Un ultimo objetivo consiste en proponer un sistema de extraccion que no perturba la hidrodinamica de la maquina. La extraccion del solido en la parte periferica, a traves del piston, no modifica la interfaz lfquido-solida en el volumen del recipiente.
De manera general, la invencion se refiere asf a una maquina centrifugadora dotada de un sistema de evacuacion, comprendiendo la maquina un recipiente giratorio alrededor de un eje, estando el recipiente delimitado por una pared exterior que encierra un volumen, comprendiendo el sistema de evacuacion al menos una camara de acumulacion que ocupa una parte del volumen del recipiente, al menos un orificio colocado delante de cada camara de acumulacion a traves de la pared del recipiente, caracterizada por que el sistema de evacuacion comprende un piston movil en un alveolo de la pared del recipiente entre cada orificio y la camara de acumulacion respectiva y, un medio de desplazamiento del piston, siendo dicho medio estacionario; por que cada piston esta provisto de una seccion solida y con una abertura transversal; y por que el orificio esta situado desplazado de la camara de acumulacion, y la abertura transversal es colocada a su vez delante del orificio y delante de la camara de acumulacion por el medio de desplazamiento.
El orificio esta situado desplazado la camara de acumulacion y, la abertura transversal esta situada a su vez delante del orificio y delante de la camara de acumulacion, las conmutaciones de posicion del piston permiten llenar la abertura transversal despues de evacuarlo, para que se practique una evacuacion discontinua a traves de movimientos alternativos repetidos del piston. Un volumen invariable de material se evacua de este modo con cada ida y vuelta del piston, de modo que la tasa de extraccion ya no depende de un tiempo de apertura del orificio, pero
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del numero de estas idas y vueltas. Siendo la seccion de apertura perfectamente conocida y, siendo el cierre entonces completo, este sistema con pistones moviles, asociados a las aberturas distribuidas en la circunferencia y solidaros con el recipiente, ofrece un excelente control de la tasa administrada. Siendo el medio de desplazamiento normalmente mecanico o, posiblemente con levitacion magnetica, es muy fiable y preciso en sus desplazamientos.
El sistema de extraccion de solidos podra ser tambien un dispositivo unido por una fijacion adecuada a la pared del recipiente y, presentar modelos diferentes del presentado en el presente documento.
Los pistones podran moverse para evacuar los solidos entre la camara de acumulacion y el orificio de evacuacion, ya sea por movimientos de traslacion, de traslacion y rotacion o, simplemente, de rotacion.
Controlado de este modo la tasa de extraccion o de evacuacion, la fase extrafda puede extraerse solamente a medir como se ha formado en las camaras de acumulacion y, separarse de la fase ligera: la composicion y la capacidad del producto extrafdo pueden mantenerse de este modo, a pesar de las posibles variaciones de composicion de la mezcla introducida en el recipiente; la extraccion sera bastante regular y pseudocontinua, generalmente, compatible, normalmente, con el mantenimiento de una alimentacion continua y de un funcionamiento continuo de la maquina.
Segun una realizacion importante, el medio de desplazamiento comprende una corona coaxial al recipiente, estando el piston apoyado sobre la corona y, al menos un cilindro movil en direccion de dicho eje; estando la corona conectada al cilindro, o bien, al piston, mediante una conexion de cojinete o una repulsion magnetica. El punto importante de este sistema es que el control de los pistones incorporados en el dispositivo giratorio se efectua mediante cilindros fijos de una manera directa o indirecta, por medio de cojinetes de una repulsion magnetica, y de una corona de union giratoria o no con el recipiente, ejerciendo una friccion muy reducida, o incluso ninguna friccion en esta corona, eliminando, por lo tanto, completa o casi completamente el desgaste mecanico.
El sistema puede constar de un piston unico o, un numero cualquiera de pistones, asociados a tantos orificios de evacuacion. Los pistones pueden devolverse ventajosamente hacia la corona por medio de resortes contenidos en la pared del recipiente o cualquier otro mecanismo.
La camara de acumulacion puede tener formas variadas y, en particular, una seccion que se estrecha hacia el orificio y, por lo tanto, de forma convergente. El medio de desplazamiento puede consistir en un cfrculo de cilindros moviles de direccion del eje movil del recipiente, con el fin de procurar un bien soporte uniforme en la corona, si existe.
La invencion se describira ahora en con referencia a las siguientes figuras:
- la figura 1 representa el conjunto de la maquina;
- la figura 2, es una variante de realizacion del dispositivo de soporte de la corona;
- la figura 3, es el dispositivo de apertura y de cierre de los orificios;
- la figura 4, son los pistones;
- la figura 5, son las camaras de evacuacion y de acumulacion;
- y la figura 6, es el estado de evacuacion.
La figura 1 representa esquematicamente una maquina giratoria centrifugadora equipada con la invencion, que comprende un recipiente giratorio 1 que gira alrededor de un eje vertical y donde la fase pesada, fluida, pastosa, fangosa o casi solida, se centrifuga y se dirige hacia la parte inferior por medios conocidos, tales como placas conicas que se inclinan hacia la parte inferior en el centro del recipiente 1 y, cuchillas helicoidales establecidas en el interior de su pared, presentes, entre otros, en la solicitud de patente anteriormente mencionada. Se situan unas camaras de acumulacion 2 en la parte inferior del recipiente 1 y, cada una se comunica con el exterior mediante un orificio de evacuacion 3. Una corona 4 se extiende por debajo del recipiente 1 y acciona los pistones 5 mediante varillas 11. Cada uno de los pistones 5 (representados en detalle a continuacion) esta asociado a una camara de acumulacion 2 y varias de estas camaras pueden estar presentes alrededor del recipiente 1, a una misma altura, aunque este representado aqrn solamente uno. La corona 4 se acciona en rotacion con el recipiente 1; es solidaria con el recipiente 1. Unos cilindros 17 estacionarios, fijados en el suelo alrededor de un sistema 7 de accionamiento del recipiente 1 mediante un cojinete 8 (un rodillo de eje horizontal), comunican el movimiento vertical de la corona 4, permitiendo de este modo el movimiento de los pistones 5. Como variante, como se representa en la figura 2, pero quiza de una forma mas ventajosa, la varilla de cada cilindro 17 podra equiparse con un iman permanente 9 y, la cara inferior de la corona 4 con una capa de imanes permanentes 10, para ejercer una repulsion sin contacto y sin friccion. Como variante, los imanes permanentes 9 podnan disponerse en una segunda corona no representada, presentada debajo de la corona 4 y solidaria con los cilindros 17.
La figura 3 es una vista que representa aisladamente los pistones 5, la corona 4 y los cilindros 17 del dispositivo. Los pistones 5 poseen un cuerpo 12 sostenido por una de las varillas 11 solidaria con la corona 4 y, una varilla superior 13 que supera le cuerpo 12 y, sobre el cual se enhebra, por ejemplo, un resorte 14, empujando el piston 5 hacia abajo y manteniendo, por lo tanto, su contacto con la corona 4. La varilla superior 13 lleva tambien, asf como se ve bien en la figura 4, partes planas 15 para mantenerla en una orientacion determinada en (en el caso de una
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traslacion del piston 5, otros modos de realizacion del piston y de su movimiento son posibles). El cuerpo 12 es atravesado por una abertura 16 transversal, a la vez que tiene una seccion solida en otro lugar. Posee tambien cuatro gargantas 23, dos en ambos lados de la abertura 16, destinados a la recepcion de las juntas de estanqueidad 22. Otras configuraciones de estanqueidad son posibles.
Con referencia a la figura 5, las camaras de acumulacion 2 estan formadas en el espesor de la pared 18 del recipiente 1. Su forma es aqu conica y convergente hacia el exterior. Se abren en alveolos 19 cilmdricos que reciben los pistones 5 (representandose solo un piston 5). Un rebaje 20 superior de los alveolos 19 se apoya sobre las partes planas 15 e impide la rotacion de los pistones 5, a la vez que comprime los resortes 14. Los orificios de evacuacion 3 se extienden entre los alveolos 19 y el exterior. Las aberturas 21 de las camaras de acumulacion 2 en los alveolos 19 estan a un nivel inferior al de los orificios de evacuacion 3. Es ventajoso que el sistema que comprende el piston 5 y su proximidad, es decir, una porcion de la pared 18, sea extrafble y pertenezca a un modulo 24 conectada al resto del recipiente 1, que puede ensamblarse mediante atornillado, estando una junta 25 dispuesta en la conexion alrededor de la camara de acumulacion 2 para mantener la estanqueidad. Este modulo conectado permite reemplazar el piston 5, si, por ejemplo, una nueva composicion de la fase evacuada, dotada de propiedades hidrodinamicas diferentes, lo impone.
Este dispositivo posee dos posiciones principales de los pistones 5:
- en la primera de ellas, representada en la figura 5, las aberturas 16 extienden las aberturas 21 de las camaras de acumulacion 2 y se llenan, por lo tanto, como ellas, con la fase pesada centrifugada en el recipiente 1, las juntas de estanqueidad 22 presentes en las gargantas 23 le impiden introducirse alrededor del cuerpo 12 de los pistones 5; las secciones solidas del cuerpo 22 obstruyen los orificios de evacuacion 3; los pistones 5 estan, por lo tanto, apoyados sobre rebajes inferiores 6 de los alveolos 19 y, su apoyo sobre la corona 4 (mediante varillas 11) se interrumpe temporalmente;
- en la otra posicion principal, representada en la figura 6, la corona 4 y los pistones 5 se elevan por la extension de los cilindros 17 y las aberturas 16 vienen en extension de los orificios de evacuacion 3: las fuerzas centnfugas impulsan su contenido hacia el exterior, donde se recoge; las camaras de acumulacion 2, sin embargo, estan obstruidas por las secciones solidas del cuerpo 12. Los movimientos inversos de los pistones 5 procuran, por lo tanto, a su vez, el llenado y la evacuacion de las aberturas 16, con una dosificacion precisa, igual al volumen de las aberturas 16, de la cantidad de material retirado; la evacuacion se hace posible gracias a la accion poderosa del campo centnfugo que expulsa el solido. Las luces 16 constituyen, por lo tanto, camaras de evacuacion que definen el volumen de evacuacion de material en cada orden.
La corona 4 podna ser inmovil en rotacion y, los cojinetes 8 o los imanes permanentes 9 se llevanan, entonces, por los pistones 5 o, de nuevo, dispuestos sobre una segunda corona paralela a la corona 4. Estos podnan ordenar la apertura y el cierre de los orificios 3 desplazando una pieza intermedia. Tambien podnan desplazarse en rotacion en lugar de en traslacion. A pesar de sus inconvenientes, un accionamiento hidraulico y no mecanico sena posible. La abertura 16 podna formarse por un extremo o una muesca lateral del piston 5 o la pieza intermedia, en lugar de ser un agujero central. La invencion podna aplicarse a cualquier maquina giratoria que realice una centrifugacion: con recipiente cilmdrico, horizontal con tornillo, etc. para una deshidratacion de solido y/o una clarificacion de fluidos.
Claims (6)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Maquina centrifugadora dotada de un sistema de evacuacion, comprendiendo la maquina un recipiente (1) que gira alrededor de un eje, estando el recipiente delimitado por una pared exterior que encierra un volumen, comprendiendo el sistema de evacuacion al menos una camara de acumulacion (2) que ocupa una parte del volumen del recipiente, al menos un orificio (3) colocado delante de cada camara de acumulacion a traves de la pared (18) del recipiente, caracterizada por que el sistema de evacuacion comprende un piston (5) movil en un alveolo (19) de la pared (18) del recipiente entre cada orificio (3) y la camara de acumulacion (2) respectiva; un medio (17) de desplazamiento del piston (5), siendo dicho medio estacionario; por que cada piston esta provisto de una seccion solida y con una abertura transversal (16); y por que el orificio esta situado desplazado de la camara de acumulacion, y la abertura transversal es colocada a su vez alternativamente delante del orificio y delante de la camara de acumulacion por el medio de desplazamiento.
- 2. Maquina centrifugadora de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que el medio de desplazamiento comprende una corona (4) coaxial con el recipiente (1), estando el piston (5) apoyado sobre la corona (4) y, al menos un cilindro (17) movil en direccion de dicho eje; estando la corona (4) conectada al cilindro, o bien, al piston, mediante una conexion de cojinete (8) o una repulsion magnetica (9, 10).
- 3. Maquina centrifugadora de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada por que el piston es devuelto hacia la corona (4) por un resorte (14) contenido en la pared (18) del recipiente (1).
- 4. Maquina centrifugadora de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que la camara de acumulacion (2) tiene una seccion que se estrecha hacia el orificio (3).
- 5. Maquina centrifugadora de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que la camara de acumulacion esta empotrada en la pared (18) del recipiente.
- 6. Maquina centrifugadora de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que el piston (5) pertenece a un modulo (24) unido al recipiente (1) y que comprende tambien una porcion de la pared (18) del recipiente.
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