ES2787014T3 - Centrifugadora decantadora - Google Patents

Abstract

Una centrifugadora decantadora que comprende: - un tambor centrífugo (1) rotativo alrededor de un eje de rotación preferentemente horizontal (11) que incluya al menos una salida de descarga de fase líquida (6) en un extremo y al menos una abertura de descarga de sólidos (7) en el otro extremo; - un transportador en espiral (2) montado sustancialmente de forma concéntrica en el interior del tambor (1) para la rotación sobre el citado eje de rotación del mencionado tambor centrífugo (1) a una velocidad ligeramente diferente en relación con el tambor (1) para transportar la fase sólida hacia la citada abertura de descarga de sólidos (7); - la citada descarga en fase líquida (6) es habilitada por medio de los miembros del puerto, caracterizado porque - se proporciona un juego de casquillos (10) para la descarga de sólidos para ajustar el diámetro de la descarga de sólidos (15) dentro del recipiente (1).

Description

DESCRIPCIÓN

Centrifugadora decantadora

La presente invención se relaciona con una centrifugadora decantadora que comprende un tambor centrífugo que rota alrededor de un eje de rotación preferentemente horizontal que incluye al menos una salida de descarga de líquidos en un extremo y al menos una abertura de descarga de sólidos en el otro extremo, y un transportador en espiral montado sustancialmente de forma concéntrica en el interior del tambor para la rotación del citado tambor centrífugo a una velocidad ligeramente diferente en relación con el tambor para transportar la fase sólida hacia las citadas aber­ turas de descarga de los citados sólidos.

Entre los factores que afectan a la humedad de la torta se encuentran el largo tiempo de residencia y la presión de compactación sobre la torta. Una parte de la presión de compactación puede ser generada por la diferencia de la presión hidráulica de la columna de líquido entre las descargas de sólido y líquido que se utilizan para compactar la torta en el deflector / cono y para soportar el transporte de la espiral hacia la sección cónica. Además de la velocidad de rotación, la velocidad diferencial entre el deflector y el cono y el control del par del transportador en espiral, la profundidad relativa de la balsa (diferencia entre los diámetros de descarga de líquidos y sólidos) representa un pará­ metro importante para el funcionamiento de un decantador. En el extremo del tubo de alimentación, los lodos entran en la centrifugadora del decantador a través de los puertos de alimentación de la cámara de alimentación. Los citados lodos se separan en al menos un líquido clarificado que se desplaza a través de las salidas de líquido y un sólido separado (torta) que es transportado por la espiral hacia y a través de las aberturas de descarga de sólidos.

Se han propuesto diferentes conceptos para cambiar la profundidad relativa de la balsa. La forma más común de variar la presión hidráulica generada por la profundidad relativa de la balsa es la placa de rebosadero o miembro de puerto instalado en la descarga de líquido, en la que se puede ajustar radialmente para cambiar el diámetro de la descarga de líquido al mismo tiempo que se mantiene fijo el diámetro de la descarga de sólidos. Esta forma de cambiar el nivel relativo de la balsa, sin embargo, tiene algunos límites para los decantadores de balsas profundas en las que hay muy poco espacio para ajustar la profundidad de la balsa radialmente en el lado de la descarga de líquidos. Además, este ajuste en un radio pequeño tiene un efecto menor sobre la presión hidráulica que el ajuste en las aberturas de descarga de sólidos.

La presente invención se refiere a los casquillos ajustables radialmente en las aberturas de descarga de sólidos por los cuales el nivel de la torta interna puede ser ajustado para lograr la humedad óptima de la torta o puede ser usado como un parámetro adicional para controlar el decantador. Los casquillos pueden ser ajustados de tal forma que se reduzca el consumo de energía total del decantador, utilizando la diferencia de presión hidráulica como soporte de transporte de la espiral.

En la presente invención la profundidad relativa de la balsa se genera variando el diámetro de descarga de los sólidos y manteniendo fijo el diámetro de descarga de los líquidos. Esta variación es posible mediante el uso de casquillos intercambiables o ajustables que mueven la entrada del casquillo en dirección radial junto con una forma especial del tramo de la espiral o del tambor en el extremo de la sección cónica. Los casquillos pueden roscarse o fijarse con cualquier sistema que permita el movimiento radial o mediante casquillos intercambiables de diferentes longitudes. Los citados casquillos están orientados con respecto al plano perpendicular al eje de rotación con un ángulo (a) en el rango de 1° a 90°, preferentemente de 30° a 60°.

En el documento EP 0 747 127 A2 se propone una compuerta ajustable montada en la boca de conexión del trans­ portador en espiral con un mecanismo de bloqueo que puede controlar la compactación de la torta en las aberturas de descarga de los sólidos. Este sistema se utiliza para mejorar la humedad de la torta o es un procedimiento adicional para operar una centrifugadora decantadora.

En el documento EP 0 798 045 A1 se presenta un sistema para controlar el flujo de descarga de sólidos variando el área de la sección transversal de las aberturas de descarga de sólidos con un manguito que puede ayudar a mejorar el contenido de humedad en la torta y puede ser usado como un procedimiento adicional para operar una centrifuga­ dora decantadora.

Otro sistema para controlar las aberturas de flujo de descarga de sólidos se muestra en el documento US 7 311 654 B2 en el que el ajuste de la sección transversal se realiza mediante un disco ajustable en la dirección axial.

La solicitud de patente WO 2012/003407 A2 presenta un decantador sin cono con un deflector en el que el sólido se eleva desde la pared del tambor de manera radial hacia adentro a lo largo de una pala y es bombeado a un flujo de descarga de fase pesada en el que se vuelve a suspender y sale de la máquina con ese flujo. No hay diferencia de nivel en los dos lados del deflector. Para ajustar el flujo de fase sólida a través del deflector, se utiliza la inyección de aire para cambiar la densidad en un lado del deflector y así generar un flujo a través de la separación del deflector.

En el documento US 9 393 574 B1 se presentan insertos de desgaste intercambiables para las aberturas de descarga de sólidos de una centrifugadora decantadora con un soporte fijado con tomillos desde el exterior. El diámetro de descarga no varía en este caso.

El documento FR778407A revela una clarificadora y separadora centrífuga con evacuación de líquido en la parte inferior a través de boquillas y con evacuación de sedimentos en la parte superior. La descripción explica que el líquido clarificado es forzado a salir por la base inferior a través de las boquillas, que son accesibles para cambiar o ajustar las boquillas. Se revela que las boquillas tienen su longitud determinada de manera que su extremo interior, con respecto al grosor de la capa de líquido, es tal que una cantidad deseada de agua es eliminada por ellas; lo que al mismo tiempo regula la consistencia del sedimento. El documento DE3345400A revela una máquina centrifugadora de tornillo de cuba sólida con boquillas de descarga de lodo con un dispositivo de control que permite la abertura o cierre periódico de las boquillas de lodos. De acuerdo con esta revelación, el dispositivo de control es un rotor que funciona como un "Schleusenorgan" en el área periférica y que mide volumétricamente la descarga de los lodos a través de las boquillas disponibles. El diámetro de las aberturas de las boquillas no influye en el volumen de lodo descargado por unidad de tiempo. La boquilla puede fijarse con tornillos y para sellar el cuerpo de la boquilla contra el recipiente se puede utilizar un cuerpo de sellado, cuyo grosor se puede reducir con el fin de mover el cuerpo de la boquilla hacia dentro con el fin de compensar el desgaste.

Ninguna de estas patentes presenta soluciones que incorporen casquillos intercambiables o ajustables de forma radial sin cambiar la sección transversal de salida para cambiar el diámetro de descarga de los sólidos, reduciendo de esta manera la capacidad de flujo de sólidos.

La invención será descrita a continuación con más detalles basados en realizaciones ejemplares, pero no limitativos, con referencia a los dibujos. En los dibujos,

la figura 1 muestra una vista transversal esquemática de una centrifugadora decantadora, de acuerdo con la técnica anterior ,

la figura 2a muestra un procedimiento estándar para cambiar el nivel relativo de la balsa de una centrifugadora decantadora con placas de rebosadero deslizantes en la descarga de la fase líquida, de acuerdo con la técnica anterior,

la figura 2b muestra el procedimiento para cambiar el nivel relativo de la balsa de acuerdo con la invención, la figura 3 muestra una vista transversal esquemática en un plano paralelo al eje de rotación de una centrifu­ gadora decantadora en el lado de las aberturas de descarga de sólidos con casquillos ajustables radialmente montados en el diámetro máximo de descarga de acuerdo con una realización de la invención,

la figura 4 muestra una vista transversal esquemática en un plano paralelo al eje de rotación de un decantador en las aberturas de descarga de sólidos con casquillos ajustables radialmente de acuerdo con la realización de la figura 3 dispuesta con el diámetro mínimo de descarga,

la figura 5a muestra una vista transversal esquemática en un plano perpendicular al eje de rotación en el centro de las aberturas de descarga de sólidos con casquillos intercambiables de acuerdo con otra realización de la invención que permite el cambio de diámetro de la descarga de sólidos,

la figura 5b muestra una vista transversal esquemática en un plano perpendicular al eje de rotación en el centro de las aberturas de descarga de sólidos con casquillos intercambiables de acuerdo con otra realización de la invención,

la figura 5c muestra una vista transversal esquemática en un plano perpendicular al eje de rotación en el centro de las aberturas de descarga de sólidos con casquillos de acuerdo con una realización adicional de la invención,

la figura 5d muestra una vista en sección transversal esquemática en un plano perpendicular al eje de rotación en el centro de las aberturas de descarga de sólidos con casquillos intercambiables de acuerdo con otra realización de la invención,

la figura 5e muestra una vista transversal esquemática en un plano perpendicular al eje de rotación en el centro de las aberturas de descarga de sólidos con casquillos intercambiables de acuerdo con una realización adicional de la invención,

la figura 5f muestra un esquema de la abertura de descarga de los sólidos de acuerdo con otra realización de la invención,

la figura 6a muestra un ejemplo en 3D de un casquillo ajustable radialmente con un sistema de mecanismo de bloqueo de acuerdo con una realización de este invento,

la figura 6b muestra una vista transversal en las aberturas de descarga de sólidos de un casquillo ajustable roscado en el tambor de acuerdo con una realización de esta invención.

La figura 1 muestra una centrifugadora decantadora de acuerdo con el estado de la técnica con un tambor rotativo 1 y un transportador en espiral 2 que rota coaxialmente con el eje de rotación del tambor 1, una alimentación axial 3, una cámara de alimentación 4, una salida de lodos 5, una salida de descarga de fase líquida 6 para la fase líquida clarificada y una abertura de descarga de sólidos 7 para la recuperación de la fase sólida.

La figura 2a muestra un dibujo esquemático de una centrifugadora decantadora de acuerdo con el estado de la técnica. Aquí la profundidad de la balsa 14 está definida por el rebosadero 13 en la salida de descarga de la fase líquida 6 y produce el diámetro de descarga del líquido. En los decantadores estándar la profundidad relativa de la balsa 12 se genera variando el diámetro de descarga de líquido 14 con placas de rebosadero deslizantes o intercambiables 13 o miembros de puerto de descarga mientras que el diámetro de descarga de sólidos 15 en la salida de descarga de sólidos 7 es fijo. De esta manera se puede variar la profundidad relativa de la balsa 12.

La figura 2b presenta una realización de la invención en la que el diámetro de descarga de sólidos 15 puede ser cambiado de manera sencilla y barata, intercambiando o ajustando el casquillo 10 en la abertura de descarga de sólidos 7. Aquí la profundidad relativa de la balsa 12 se ajusta variando el diámetro de descarga de sólidos 15 mediante casquillos ajustables radialmente o casquillos intercambiables 10 con diferentes longitudes, mientras que el diámetro de descarga de líquidos 14 es fijo.

En otra realización de de la invención, la profundidad relativa de la balsa 12 se establece cambiando ambos diámetros de descarga al mismo tiempo: placas de rebosadero ajustables o intercambiables 13 o miembros de puerto de des­ carga para la descarga de líquidos y casquillos ajustables o intercambiables radialmente 10 para las aberturas de descarga de sólidos. Esta invención también puede ser implementada en un decantador de 3 fases y sirve para mejorar el rendimiento del decantador.

Las figuras 3 y 4 muestran una variante de de la invención en el extremo de las aberturas de descarga de sólidos. Los sólidos 17 son transportados por los tramos de la espiral a las aberturas de descarga de sólidos 7. El tramo de la espiral 16 se reduce en relación con el diámetro interior del tambor en la posición de la abertura de descarga de sólidos 7 con el fin de no tocar el casquillo 10 cuando se mueve radialmente hacia adentro. Esta modificación de la espiral no influirá en el transporte de la torta dentro del decantador, porque al final de la sección cónica (cerca de la sección plana) el nivel de la torta es bajo y, tal como es transportada por la espiral, se colapsa y es empujado por la torta que fluye hasta el nivel de los bordes de los casquillos. Cuando los casquillos 10 se establecen en el diámetro máximo de descarga (cerca del diámetro interior del tambor en las aberturas de descarga de los sólidos) como se muestra esque­ máticamente en la figura 3, se genera una cresta en los bordes de los casquillos de manera similar a la de la descarga de los líquidos. El tamaño de la cresta depende de la sequedad de la torta, la reología del producto, la velocidad del tambor, el paso y la velocidad de desplazamiento, la superficie de salida y la forma. En el caso de la cresta hacia el interior del casquillo 10 que se presenta en la figura 4, se crea un flujo de torta de estancamiento principalmente delante de la parte interior del casquillo 10 generando un cono adicional de torta que ayuda a transportar el producto en la descarga de sólidos de menor diámetro 15.

Más realizaciones de este invento se presentan en la figura 5a - 5f en la que los casquillos intercambiables 10 con diferentes longitudes se insertan en un soporte con un tipo diferente de mecanismo de fijación. La variación del diá­ metro de descarga de los sólidos se puede realizar sin cambiar el casquillo 10 añadiendo diferentes espaciadores 21 con diferente grosor entre el tambor 1 y el casquillo 10 (figura 5c). El soporte del casquillo permite cambiar la orienta­ ción de la abertura de descarga de los sólidos con respecto a la rotación del tambor y a un plano perpendicular al eje de rotación. La descarga de la torta en la dirección opuesta a la rotación del tambor es un estado de la técnica conocido en la patente EP 0 798 045 A1, en la que el cambio de dirección del flujo se logra fabricando la abertura de la pared del tambor en forma de canales inclinados en ángulo hacia atrás con respecto a la dirección de rotación del tambor. En la presente realización de la invención, las aberturas del tambor se fabrican en la dirección radial estándar y el cambio del flujo de la torta se realiza en el soporte del casquillo como se muestra en la figura 5b. La modificación de la dirección del flujo de torta en relación con la dirección de velocidad del tambor mejora el consumo de energía total y reduce el desgaste de la tolva. Otra realización para mejorar el consumo de energía se presenta en la figura 5c, en la que el casquillo del soporte está provisto de un reborde para descargar los sólidos en un diámetro menor en relación con el grosor del casquillo. El desgaste de la tolva también se puede reducir modificando la dirección del flujo de la torta a la salida del decantador en relación con un plano perpendicular al eje de rotación, como se presenta en la figura 5d. El casquillo intercambiable 10 puede estar orientado en la dirección opuesta a la rotación del decantador con un ángulo a en el rango de 1° - 85°, más preferiblemente con vistas a una fabricación más fácil. También es posible tener un ángulo a de 90° con un casquillo específico 10 como se muestra en la figura 5e. Con una orientación de este tipo en contra de la dirección de rotación del recipiente se puede lograr la máxima recuperación de energía. Otra realización de la invención se muestra en la figura 5f, en la que la descarga se logra con un ángulo p en el rango de - 45° a 45°, más preferentemente entre -15° y 15°. Esto ayuda a evitar que el producto impacte en el mismo plano desde todos los casquillos 10, reduciendo así el desgaste de la tolva.

En la figura 6a se presenta un ejemplo tridimensional de un casquillo ajustable radialmente 10 de acuerdo con una realización de esta invención. Está provisto de un mecanismo de bloqueo 18 para evitar que el casquillo se afloje durante la rotación del decantador. La figura 6b muestra una vista transversal de un casquillo ajustable montado en el tambor 1. El soporte del casquillo 19 se enrosca en la rosca del recipiente y retiene el inserto resistente al desgaste 20. El dibujo muestra una forma redonda de la sección transversal del inserto, pero puede ser fabricado con cualquier otra forma y montarse en el soporte 19.

El ejemplo de la figura 6 muestra pero no limita el mecanismo de fijación de los casquillos ajustables o intercambiables radialmente 10 utilizados para ajustar el diámetro de rebose de la descarga de sólidos 15.

La invención no se limita a los ejemplos que se han mostrado en los dibujos. Puede ser utilizada para cualquier tipo de decantador en el que se ajuste la descarga de líquidos y sólidos y, por tanto, la separación.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Una centrifugadora decantadora que comprende:

- un tambor centrífugo (1) rotativo alrededor de un eje de rotación preferentemente horizontal (11) que incluya al menos una salida de descarga de fase líquida (6) en un extremo y al menos una abertura de descarga de sólidos (7) en el otro extremo;

- un transportador en espiral (2) montado sustancialmente de forma concéntrica en el interior del tambor (1) para la rotación sobre el citado eje de rotación del mencionado tambor centrífugo (1) a una velocidad ligeramente diferente en relación con el tambor (1) para transportar la fase sólida hacia la citada abertura de descarga de sólidos (7);

- la citada descarga en fase líquida (6) es habilitada por medio de los miembros del puerto, carac­ terizado porque

- se proporciona un juego de casquillos (10) para la descarga de sólidos para ajustar el diámetro de la descarga de sólidos (15) dentro del recipiente (1).

2. La centrifugadora decantadora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los citados casquillos (10) son intercambiables.

3. La centrifugadora decantadora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los citados casquillos (10) son ajustables radialmente.

4. La centrifugadora decantadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que los citados casquillos (10) están atornillados, fijados o provistos de un espaciador (21).

5. La centrifugadora decantadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que los citados casquillos (10) se montan con cualquier sistema que permita el cambio de diámetro de la descarga de sólidos (15) en el interior del tambor (1).

6. La centrifugadora decantadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que los citados casquillos (10) están fabricados con material resistente al desgaste.

7. La centrifugadora decantadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que los citados casquillos (10) están orientados en la dirección opuesta a la rotación del tambor.

8. La centrifugadora decantadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que los citados casquillos (10) están provistos de un reborde.

9. La centrifugadora decantadora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en las que los citados casquillos (10) están orientados con respecto al plano perpendicular al eje de rotación (11) con un ángulo (a) en el rango de 1° a 90°, preferentemente de 30° a 60°.

10. El decantador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que los citados casquillos (10) están orientados de tal manera que la descarga de sólidos se logra en un ángulo (P) en el rango de -45° a 45°, preferentemente de -15° a 15°.

11. El decantador de acuerdo con la reclamación 1, en el que la citada salida de descarga de líquido (6) está provista de placas de rebosadero (13).