ES2825524T3 - Separador de materiales granulares - Google Patents
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Abstract
Separador de aire dinámico para la separación de materiales constituidos por partículas de diferentes tamaños en fracciones granulométricas, comprendiendo dicho separador una jaula giratoria (1) por encima de la cual se alimenta el material a tratar (12) y una cámara (2) de recuperación de partículas finas prevista coaxialmente en la prolongación de la jaula giratoria (1), caracterizado por que: - dicho separador comprende una rueda (3) de ventilador colocada coaxialmente con la cámara (2) de recuperación de partículas finas; - dicha rueda (3) de ventilador se encuentra en el extremo de un conducto (4) de salida de aire purificado proveniente de la cámara (2) de recuperación de partículas finas para aspirar, en uso, este aire y enviarlo a la cámara (5) de distribución de aire alrededor de la jaula giratoria (1).
Description
DESCRIPCIÓN
Separador de materiales granulares
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un equipo industrial para la separación de materiales granulares y en particular a la clasificación de polvos o similares con ayuda de separadores de aire dinámicos.
Estado de la técnica
La separación de materiales en fracciones de partículas de diferentes tamaños se puede realizar mediante separadores de aire dinámicos. Los materiales en cuestión son polvos con tamaños de partículas de hasta 1000 gm, tales como cemento, piedra caliza o cal, mineral y carbón, entre otros.
Los separadores dinámicos han sufrido varias evoluciones importantes que permiten clasificarlos en 3 grandes familias. La primera, generalmente conocida con los nombres «turbo», «heyd» o «torbellino», ha sido mejorada por una segunda llamada de tipo «Wedag». Estos separadores pueden tener opcionalmente una jaula en lugar de las palas de selección.
El documento EP2266715A1 (Hosokawa) expone un separador en el que el material no se alimenta y dispersa por encima, sino muy por debajo de la jaula o las palas de selección. Por otra parte, el ventilador no se encuentra en la salida del conducto de aire purificado, sino que por el contrario recibe el aire cargado de material.
La última generación de separadores que se ha desarrollado es la más compacta y la más eficiente desde el punto de vista de la eficiencia de separación. El principio de funcionamiento de este tipo de separador se describe en particular en los documentos US 4.551.241 y EP 0023320 A1.
El documento DE 19743491 (Schmidt) expone tres tipos de separadores que se concentran en su jaula. Expone un separador llamado de primera generación (Kompaktsichter), un separador llamado de segunda generación (Zyklonumluftsichter) y un separador llamado de tercera generación. (Querstromsichter). En estos separadores, el ventilador y el ciclón son externos al separador. No hay investigación sobre la compacidad de la instalación.
El documento US 4.551.241 describe un separador de partículas provisto de un ciclón lateral en el que las partículas finas se envían con el aire a los ciclones para su recuperación. Las partículas finas que no han sido impulsadas por el ciclón se devuelven hacia la jaula giratoria del separador. El conjunto de la instalación resulta ser relativamente voluminoso y de diseño bastante complejo.
El documento WO 2005/075115 presenta un dispositivo para la clasificación de los materiales granulares que tiene la particularidad de tener una cámara para impulsar por ciclón la fracción fina en la prolongación del eje de la jaula giratoria. Esta cámara de recuperación, prevista coaxialmente con la jaula giratoria, forma parte del cuerpo del separador. Por lo tanto, este tipo de separador de aire no requiere un ciclón o filtro externo para separar el material fino del aire de separación. La cámara de recuperación aprovecha el vórtice de aire creado por la jaula para formar el ciclón. Sin embargo, el ventilador que aspira el aire en el lado de salida del separador y lo impulsa hacia la voluta de entrada de aire del separador está situado fuera de la instalación, lo que supone un volumen importante. Por otra parte, la distribución del aire debe realizarse mediante una voluta diseñada siempre para un caudal de aire determinado. Por tanto, no permite un funcionamiento óptimo cuando varía el caudal de aire.
Todos los tipos de separadores del estado de la técnica operan según el mismo principio que se muestra en las figuras 1 a 6. El núcleo del separador consta de una jaula de ardilla que gira alrededor de un eje vertical. Esta jaula está formada por planos o barras espaciados y está rodeada de lamas que permiten guiar el aire procedente de la cámara de distribución de aire del separador antes de entrar en la jaula. El material que se ha de separar desemboca en la zona de selección delimitada por el exterior de la jaula y los deflectores. El tamaño máximo de las partículas que entran en la jaula con el aire está determinado por la velocidad de rotación de la jaula y la cantidad de aire con la que se alimenta el separador. Las partículas más grandes permanecen fuera de la jaula y se recuperan en el fondo de la cámara de recuperación de la fracción gruesa. Las partículas finas entran en la jaula con el aire. Este aire cargado de partículas finas se dirige a continuación hacia medios de separación de aire/material para recoger el material. Estos pueden ser ciclones o filtros externos al separador o bien, como se describe en el documento WO 2005/075115, en una cámara de recuperación de las partículas finas integrada en el separador, adyacente y coaxial a la jaula. El aire impulsado por el ciclón o filtrado se aspira a continuación hacia un ventilador y se devuelve total o parcialmente a la cámara de distribución de aire del separador. En general, esta cámara de distribución de aire consta de una voluta en forma de espiral centrada en la jaula del separador. Sin embargo, es difícil distribuir el aire uniformemente 360° alrededor de la jaula. De hecho, la distribución del aire depende de la forma de la voluta, pero también de la velocidad y del caudal de aire. Además, pueden aparecer depósitos de material en la voluta lo que impide una distribución uniforme del aire y por tanto una buena eficiencia de separación.
Objetivos de la invención
La presente invención tiene como objetivo exponer un separador dinámico con jaula de aire giratoria que permita evitar el uso de un ventilador exterior. El ventilador está integrado en el cuerpo del separador, lo que permite mejorar la distribución del aire en el perímetro y la altura de la jaula y lograr así un flujo de aire homogéneo evitando la segregación de las partículas en las zonas muertas.
El separador de la presente invención también tiene como objetivo reducir el volumen total de la instalación y poder instalar un separador de alto rendimiento en espacios reducidos donde esto no era posible anteriormente.
Resumen de la invención
La presente invención expone un separador dinámico de aire para la separación de materiales constituidos por partículas de diferentes tamaños en fracciones granulométricas, comprendiendo dicho separador una jaula giratoria y una cámara de recuperación de las partículas finas prevista coaxialmente en la prolongación de la jaula giratoria, caracterizado por que: - dicho separador comprende una rueda de ventilador colocada coaxialmente con la cámara de recuperación de las partículas finas;
- dicha rueda de ventilador se encuentra al final del conducto de salida de aire purificado proveniente de la cámara de recuperación de las partículas finas para aspirar, en uso, este aire y enviarlo a la cámara de distribución de aire alrededor de la jaula giratoria.
Según modos de realización particulares, la invención incluye al menos una o una combinación adecuada de las siguientes características:
- la cámara de distribución de aire alrededor de la jaula giratoria tiene forma de revolución;
- la rueda del ventilador está rodeada por una envolvente que permite canalizar el aire;
- dicha envolvente que rodea la rueda del ventilador está colocada coaxialmente con el separador;
- la rueda del ventilador está ubicada por encima o por debajo de la jaula giratoria;
- dicha envolvente que rodea la rueda del ventilador está conectada a la cámara de distribución de aire alrededor de la jaula giratoria mediante una virola.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 representa el esquema de un separador según el estado de la técnica con un separador de jaula giratoria que funciona con ciclones y ventiladores exteriores.
La figura 2 representa una instalación completa según el estado de la técnica, cuyo funcionamiento se muestra esquemáticamente en la figura 1.
La figura 3 representa una vista en planta de la instalación de la figura 2. En este tipo de instalaciones, los ciclones y los ventiladores se encuentran fuera del separador.
La figura 4 representa el esquema del separador expuesto en el documento WO 2005/075115, el separador integra una jaula giratoria con impulsión por ciclón de las partículas finas dispuesto coaxialmente con la jaula.
La figura 5 representa una instalación completa según el estado de la técnica WO 2005/075115 con sus elementos exteriores.
La figura 6 representa una vista en planta de la instalación de la figura 5. En este tipo de instalación, la impulsión por ciclón se ha integrado en el separador y solo los ventiladores siguen fuera del separador.
Las figuras 7 y 8 representan una vista en corte del principio de funcionamiento de un separador según un primer y un segundo modo de ejecución de la invención. Aquí el ciclón y el ventilador se han integrado en el separador.
La figura 9 representa el primer modo de ejecución de la invención en su entorno inmediato con los conductos de recirculación de aire. El separador es muy compacto.
La figura 10 representa el primer modo de realización de la invención en tres dimensiones.
Descripción de la invención
El principio de separación de las partículas en la instalación según la invención se muestra esquemáticamente en las figuras 7 a 10.
El separador según la invención incluye una cámara 2 de recuperación de las partículas finas adyacente y prevista coaxialmente en la prolongación de la jaula giratoria 1, estando esta cámara 2 de recuperación provista en uno de sus extremos de un conducto 4 de salida coaxial de aire purificado, incluyendo dicho conducto en su extremo una rueda 3 de ventilador. Esta rueda 3 de ventilador se coloca coaxialmente con la jaula giratoria 1 y con la cámara 2 de recuperación de las partículas finas.
La rueda 3 de ventilador es accionada por un motor, cuya velocidad se adaptará a la pérdida de carga en el separador.
Entre la envolvente de recirculación del ventilador 6 y la cámara 5 de distribución de aire a la entrada del separador se puede instalar una pluralidad de conductos 7 (véase la figura 9) que permiten la recirculación del aire del ventilador hacia la cámara 5 de distribución de aire alrededor de la jaula giratoria 1 del separador. Estos conductos 7 estarán repartidos uniformemente en 360 ° alrededor del eje del separador.
Debido a la distribución uniforme de los conductos 7 de recirculación de aire en el perímetro de la cámara 5 de distribución de aire, el aire de recirculación se distribuye uniformemente alrededor de la jaula 1 del separador. Por lo tanto, la dimensión de corte (punto de separación de las granulometrías) del separador es constante en toda la circunferencia de la jaula del separador.
Una ejecución particular de la invención consiste en sustituir la pluralidad de conductos 7 por una única virola exterior 19 constituida por una superficie de revolución - de aspecto generalmente cilíndrico o cónico - cuyo diámetro está comprendido entre el diámetro de la envolvente del ventilador 6 y el diámetro exterior de la cámara 5 de distribución de aire alrededor de la jaula. En este caso, es preferible instalar en la zona de transición entre la envolvente del ventilador 6 y la virola 19 deflectores 8 que permitan transformar la velocidad tangencial del aire a la salida de la rueda 3 del ventilador en velocidad. vertical. Asimismo, puede ser útil instalar deflectores 9 en la unión entre la virola 19 y la cámara 5 de distribución de aire para dar la dirección deseada al aire en la cámara 5 de distribución de aire. Por este hecho, también se puede influir en la distribución del aire sobre la altura de la cámara de distribución de aire y la altura de la jaula. Esto, por tanto, permite obtener una dimensión de corte constante en toda la altura de la jaula, lo que es muy difícil de obtener con una voluta convencional.
La Fig. 8 muestra otra forma de ejecución posible de la invención. La rueda 3 de ventilador está colocada coaxialmente con el separador en el extremo del conducto de salida 4 del aire purificado como para el primer modo de ejecución de la invención, pero esta vez la rueda 3 de ventilador está colocada por encima de la jaula 1 del separador. La cámara de recuperación de partículas finas 2 se encuentra debajo de la jaula giratoria 1. Por el contrario, el conducto 4 de salida de aire purificado entra en la parte superior de la cámara de recuperación de las partículas finas y atraviesa la jaula giratoria 1. Ventajosamente, dicho conducto 4 está equipado con deflectores 13 anti-vórtice para reducir la velocidad de rotación del aire antes de desembocar en la rueda 3 del ventilador situada en su extremo.
En el modo de ejecución de la invención en la que la rueda 3 del ventilador está situada por encima de la jaula 1, se preferirá una recirculación a través de la virola 19. Dicha virola tendrá la forma de una superficie de revolución centrada en el eje del separador y conectará la envolvente del ventilador 6 a la cámara 5 de distribución de aire. En este mismo caso, el tamaño de la virola 19 podría ser muy reducido si la envolvente del ventilador 6 y la cámara 5 de distribución de aire están dispuestas una cerca de la otra.
Leyenda
1. Jaula giratoria
2. Cámara de recuperación de las partículas finas
3. Rueda de ventilador
4. Conducto de salida de aire purificado
5. Cámara de distribución del aire (en forma de voluta en la técnica anterior y en forma de revolución en el separador de la invención)
6. Envolvente del ventilador
7. Conducto de recirculación de aire
8. Deflector de salida del ventilador
9. Deflector de entrada en la cámara de distribución de aire
10. Fracción gruesa de material separada por gravedad
11. Fracción fina del material
Claims (6)
1. Separador de aire dinámico para la separación de materiales constituidos por partículas de diferentes tamaños en fracciones granulométricas, comprendiendo dicho separador una jaula giratoria (1) por encima de la cual se alimenta el material a tratar (12) y una cámara (2) de recuperación de partículas finas prevista coaxialmente en la prolongación de la jaula giratoria (1), caracterizado por que:
- dicho separador comprende una rueda (3) de ventilador colocada coaxialmente con la cámara (2) de recuperación de partículas finas;
- dicha rueda (3) de ventilador se encuentra en el extremo de un conducto (4) de salida de aire purificado proveniente de la cámara (2) de recuperación de partículas finas para aspirar, en uso, este aire y enviarlo a la cámara (5) de distribución de aire alrededor de la jaula giratoria (1).
2. Separador según la reivindicación 1, caracterizado por que la cámara (5) de distribución de aire alrededor de la jaula giratoria (1) tiene forma de revolución.
3. Separador según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dicha rueda (3) de ventilador está rodeada por una envolvente (6) que permite canalizar el aire.
4. Separador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la rueda (3) de ventilador está situada por encima de la jaula giratoria (1).
5. Separador según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la rueda (3) de ventilador se encuentra por debajo de la jaula giratoria (1).
6. Separador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha envolvente (6) que rodea la rueda (3) del ventilador está conectada a la cámara (5) de distribución de aire alrededor de la jaula giratoria mediante una virola (19).
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