ES2862848A1 - Dispositivo de descarga para sistemas de transporte de solidos por medio de fluidos - Google Patents

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Abstract

Dispositivo de descarga para sistemas de transporte de sólidos por medio de fluidos, que se intercala entre dos conductos del sistema. Se compone de un depósito (2) con forma de sólido de revolución, engendrado por un rotor de tres o más palas radiales (1) que gira en el interior del depósito (2) y lo divide en compartimentos estancos, donde se recepcionan los sólidos transportados. El depósito (2) está conectado al sistema a través de unas aberturas de entrada (3) y de salida (4) del fluido que están situadas de forma que siempre queden dentro de un mismo compartimento. En el extremo opuesto se encuentra una abertura de descarga (5) situada de forma que siempre quede en otro compartimento distinto a las otras aberturas. Por tanto, la abertura de descarga (5) no comunica directamente con el sistema, y la descarga no afecta directamente a la presión del sistema.

Description

DESCRIPCIÓN
DISPOSITIVO DE DESCARGA PARA SISTEMAS DE TRANSPORTE DE SÓLIDOS POR MEDIO DE FLUIDOS
OBJETO DEL INVENTO
Con el fin de dotar a un sistema de transporte de sólidos mediante fluidos (gases o líquidos), de una forma de recepción y descarga que no interrumpa el flujo transportador, se presenta un dispositivo con un depósito compartimentado interiormente por un elemento giratorio. Este depósito se intercala en los conductos por los que fluye un fluido transportador, y en él se van recepcionando los sólidos transportados.
El depósito contiene un rotor de palas radiales, que divide su interior en compartimentos estancos. Al girar el rotor se desplazan los compartimentos estancos dentro del depósito. De este modo, mientras un compartimento es atravesado por la corriente del fluido transportador y recepciona los sólidos transportados, otro compartimento aislado del anterior y de la corriente del fluido, descarga los sólidos previamente recepcionados. En cada descarga de un compartimento estanco se puede perder parte o la totalidad del fluido transportador que queda alojado en él, pero nunca hay una comunicación directa entre la zona de descarga y el sistema de transporte por medio de fluidos, y por tanto sin que el sistema tenga un escape directo por el que se pierda toda la presión.
Este dispositivo, convenientemente regulado en su velocidad de giro, y en combinación con una regulación del flujo de los sólidos transportados, se constituye también en un mecanismo dosificador, al acumular y posteriormente descargar cantidades controladas de dichos sólidos.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención da solución al problema de cómo extraer sólidos transportados por un sistema que utiliza un fluido (gas o líquido) a través de canalizaciones, sin necesidad de interrumpir el flujo y perturbándolo lo menos posible. Esta solución consiste en introducir en el sistema un depósito compartimentado interiormente por un elemento giratorio, para la recepción y descarga de los sólidos. El depósito se intercala entre un conducto primario por el que se desplaza la mezcla del fluido junto con los sólidos que transporta (en adelante "Mezcla”), y otro conducto secundario por el que sale del depósito el fluido sin los sólidos que hayan sido recepcionados. Por último, el depósito cuenta con una zona de descarga por donde se descargan los sólidos recepcionados.
El depósito, descrito de forma amplia, es un cuerpo hueco que tiene forma de sólido de revolución engendrado por el giro de un rotor de tres o más palas radiales (en adelante "Rotor”) contenido en su interior. La forma concreta de construcción del depósito (cilíndrico, cónico, troncocónico, esférico, etc.) puede variar para adaptarse al tipo de productos al que está destinado a tratar. Las palas del Rotor están unidas a un eje de rotación central, y se sitúan en dirección radial y orientadas paralelamente respecto al eje de rotación. Las palas pueden presentar cierta inclinación en dirección y orientación, así como ser planas o presentar alguna curvatura, todo ello con el fin de adaptarse mejor a diferentes circunstancias. El Rotor calza ajustadamente en el interior del depósito, de manera que las palas, sin huecos ni vanos, dividen el interior del depósito en compartimentos estancos dispuestos radialmente al eje.
Para comunicarse con el sistema de transporte de fluidos, y para descargar los sólidos recepcionados, el depósito presenta al menos tres aberturas:
1. Al menos una abertura de entrada, conectada a un conducto primario, y por donde entra al depósito la Mezcla.
2. Al menos una abertura de salida, conectada a un conducto secundario, y por donde sale del depósito el fluido, tras haberse liberado de los sólidos que hayan sido recepcionados en el depósito.
3. Al menos una abertura de descarga, por donde se descargan los sólidos que se han recepcionado en el depósito.
La abertura de entrada y la abertura de salida deben de estar situadas de forma que ambas coincidan en el mismo compartimento estanco. La abertura de descarga se situará preferentemente en el lado opuesto del depósito a las otras dos aberturas de entrada y salida, o al menos a una distancia suficiente para que siempre quede situada en un compartimento estanco distinto. De esta forma, nunca está directamente comunicada la abertura de descarga con las otras aberturas (entrada y salida), y por tanto nunca entra en comunicación directa el sistema de transporte de sólidos por medio de fluidos con la abertura de descarga del dispositivo.
Cuando los sólidos son más pesados que el fluido que los transporta, al entrar al depósito se acumulan en la parte inferior de cada compartimento estanco del Rotor. La abertura de descarga se sitúa en la parte inferior del depósito, para que los sólidos se descarguen por la acción conjunta de la fuerza de la gravedad y el barrido de las palas del Rotor.
Cuando los sólidos son más ligeros que el fluido que los transporta, los sólidos flotan en el fluido y por tanto discurren próximos a la parte superior de los conductos y de los compartimentos estancos del depósito. En este caso, la abertura de descarga se sitúa en la parte superior del depósito, preferentemente un poco retrasada del punto superior, para que los sólidos rebosen por la abertura de descarga ayudados por el barrido de las palas del Rotor.
La recepción y descarga de sólidos por parte del dispositivo, se realiza mediante las siguientes dos fases principales por la que cada uno de los compartimentos estancos se desplaza dentro del depósito en cada ciclo que realiza el Rotor:
1. Fase de llenado. Por el compartimento que coincide en ese momento con las aberturas de entrada y salida fluye la Mezcla proveniente del conducto primario, y se van recepcionando sólidos transportados.
2. Fase de descarga. Al continuar el giro, este compartimento sale de la fase de llenado hasta que alcanza otra zona del depósito donde coincide con la abertura de descarga, y se produce la descarga de los sólidos previamente recepcionados.
Tras la descarga, el compartimento continúa su recorrido sin los sólidos que han sido descargados, para acabar completando el ciclo y volver a alcanzar la posición de llenado inicial.
Durante la descarga se puede perder parte o la totalidad del fluido en cada compartimento estanco. Esto hace que en la siguiente fase de llenado se deba recuperar ese fluido perdido, afectando parcialmente a la presión del sistema. Pero gracias a la estanqueidad de los compartimentos en ningún momento entra en comunicación directa la abertura de descarga del dispositivo con el sistema de transporte de sólidos por medio de fluidos, y por tanto nunca se escapa directamente la presión del sistema por la abertura de descarga.
El movimiento del Rotor dentro del depósito puede ser:
1. Continuo, a una velocidad constante o con aceleraciones y deceleraciones. En este caso los compartimentos estancos van pasando sin detenerse por las distintas zonas del depósito donde se encuentran las aberturas. Durante unos instantes la abertura que va al conducto principal está en comunicación con dos compartimentos estancos distintos, pero dado que ninguno de éstos están en comunicación directa con la abertura de descarga, no se produce pérdida de la presión del sistema.
2. Discontinuo. El Rotor gira a pulsos deteniéndose en las posiciones concretas en las que los compartimentos se sitúan enfrentados con las aberturas, de forma que en cada pulso los compartimentos estancos avanzan hasta la siguiente posición. 3. Una combinación de las anteriores, con el fin de adaptarse a diferentes condiciones.
De forma adicional, para mejorar la estanqueidad de los compartimentos creados por las palas dentro del depósito, y para disminuir la posibilidad de que los sólidos transportados por el fluido puedan atascarse e interferir en el movimiento del Rotor, éste puede incorporar dos superficies perpendiculares a su eje de rotación y unidas a los bordes laterales de las palas. De esta forma, las palas y estas dos superficies perpendiculares, forman un único cuerpo entero que mejora la estanqueidad de los compartimentos dentro del depósito. Las dos superficies perpendiculares preferentemente se ajustan a la superficie interna del depósito.
El giro del rotor puede ser inducido por el movimiento del fluido dentro del sistema, o de forma adicional ser producido y controlado por un motor o medio equivalente.
De forma adicional, la cara interior del depósito puede incorporar unos resaltes que coincidan con los bordes exteriores de las palas del Rotor, en las posiciones concretas descritas anteriormente en el movimiento discontinuo del Rotor. Esto permite un mejor acoplamiento entre dichos bordes y los resaltes, lo cual mejora la estanqueidad de los compartimentos formados en el interior del depósito.
De forma adicional, algunos bordes del Rotor pueden estar realizados en material flexible, por ejemplo goma, consiguiendo una triple mejora:
1. Reforzar la estanqueidad de los compartimentos que forma el Rotor dentro del depósito
2. Reducir el rozamiento entre el Rotor y el depósito
3. En caso de que un objeto sólido se quedara atrapado entre el Rotor y el depósito, el material flexible cedería sin que se interrumpa el giro del Rotor
De forma adicional, los bordes de las palas pueden ser basculantes, con un mecanismo, como por ejemplo un resorte, que los mantenga preferentemente extendidos para que se ajusten a la cara interior del depósito. De esta forma, en caso de que un cuerpo pudiera atascar el funcionamiento del dispositivo, los bordes basculantes cederían y permitirían que el Rotor pueda continuar girando.
De forma adicional, la proximidad de las aberturas de entrada y de salida, así como sus ángulos de incidencia al acceder al depósito pueden variar con el fin de beneficiar que unos determinados tipos de sólidos no deseados, por ejemplo los más ligeros o de un tamaño menor, salgan directamente por el conducto secundario, mientras que el resto de sólidos entre los que se encuentran los que sí se desean extraer del sistema, se recepcionan en los compartimentos del depósito. Este efecto de barrido de sólidos no deseados en algunos casos puede incrementarse haciendo que el conducto primario y el secundario se unan en una sola abertura mixta. Esta unión del conducto primario y secundario puede producirse también fuera del depósito, quedando un conducto mixto que comunica esta unión exterior con la abertura mixta.
De forma adicional, el dispositivo puede incorporar los siguientes sensores:
• Sensores que detectan posibles atascos del Rotor, y que actúan como mecanismo de seguridad deteniendo el giro del Rotor y/o la corriente del fluido transportador • Sensores que miden la cantidad de sólidos transportados que contiene la Mezcla que accede desde la abertura de entrada
• Sensores que miden la cantidad de sólidos recepcionados que se van acumulando en los compartimentos estancos. Estos sensores pueden encargarse de regular automáticamente la velocidad de giro del Rotor, para que, por ejemplo, no se saturen dichos compartimentos.
De forma adicional, el dispositivo puede incorporar los siguientes controles:
• Controles que permiten regular la velocidad de giro del Rotor.
• Controles que permiten regular la corriente del flujo que discurre por el conducto primario y el secundario. Estos controles permiten, por ejemplo, adaptar dicho flujo a una determinada cantidad deseada de sólidos transportados.
La coordinación de los sensores y controles descritos permiten regular el flujo del sistema y los sólidos que son recepcionados por los compartimentos, de manera que el dispositivo es capaz de descargar cantidades controladas de dichos sólidos.
De forma adicional, algunas superficies del interior del depósito y del Rotor, especialmente las que están en contacto con los sólidos recepcionados, pueden estar recubiertas de un material flexible absorbente de impactos, como por ejemplo caucho. Este recubrimiento flexible absorbería parte de la energía de los golpes que pueden recibir por parte de los sólidos transportados, reduciendo el ruido y los daños que puedan sufrir tanto el dispositivo como dichos sólidos.
Por último, de forma adicional la abertura de salida puede incorporar un filtro de protección que evita que algunos materiales puedan introducirse en el conducto secundario.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con el objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se presenta un juego de figuras y dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se representa lo siguiente:
Figura 1.- Vista oblicua del despiece de la realización preferente de la invención.
Figura 2.- Vista oblicua de la realización preferente de la invención.
Figura 3.- Vista lateral del despiece de la realización preferente de la invención.
Figura 4.- Vista cenital del despiece de la realización preferente de la invención.
Figura 5.- Vista inferior de la realización preferente de la invención.
Figura 6.- Vista oblicua de una realización alternativa del rotor de palas radiales que incorpora dos superficies laterales perpendiculares a su eje de rotación.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede apreciar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, pero no exclusiva ni limitativa, la cual comprende las partes y elementos que se describen con detalle a continuación.
Partimos de un depósito (2) construido en material sólido, por ejemplo PVC o metal, con forma de tambor o cilindro, con su eje en posición horizontal. Contiene en su interior un rotor de palas radiales (1) compuesto por tres palas planas rectangulares, sin huecos ni vanos, dispuestas radialmente en torno a un eje al que están soldadas, distribuidas de forma uniforme. El rotor (1) calza ajustadamente en el interior del depósito (2), por lo que éste queda dividido interiormente en tres compartimentos estancos, que giran a medida que gira el rotor (1). Los bordes exteriores de las palas son basculantes, en combinación con unos resortes internos que los mantienen extendidos para que se ajusten a la cara interior del depósito. De esta forma, en caso de que un cuerpo pudiera atascar el funcionamiento del dispositivo, los bordes basculantes cederían y permitirían que el Rotor pueda continuar girando.
En otro ejemplo de realización preferente del rotor de palas radiales (1), éste puede incorporar dos superficies laterales circulares, perpendiculares al eje de rotación, unidas a los bordes laterales de la palas. De esta forma, las palas y estas dos superficies perpendiculares, forman un único cuerpo entero que mejora la estanqueidad de los compartimentos dentro del depósito.
En su parte superior, el depósito cuenta con dos aberturas troncocónicas gemelas y alineadas en la dirección del eje del rotor (1). Estas aberturas comunican el depósito (2) con un sistema de transporte de sólidos por medio de fluidos, y son:
• La abertura de entrada (3), que conecta con el conducto primario (6) del sistema, y por donde entra al depósito la Mezcla.
• La abertura de salida (4), que conecta con el conducto secundario (7), y por donde sale del depósito el fluido, tras haberse liberado de los sólidos que hayan sido recepcionados en el depósito.
En la parte inferior del depósito (2) se encuentra una abertura de descarga (5) con forma rectangular que ocupa todo el ancho del tambor, de forma que todos los sólidos que hayan sido acumulados en el depósito (2) se descarguen fácilmente por gravedad y ayudados por el barrido de las palas.
El rotor (1) se mueve dentro del depósito (2) de forma continua, a velocidad constante y normalmente lenta. El fluido del sistema, junto con los materiales sólidos que transporta, se va introduciendo en el depósito (2) a través de la abertura de entrada (3). A continuación el fluido sale del depósito (2) por la abertura de salida (4), pero algunos materiales sólidos se quedan en el depósito (2) dentro de los compartimentos estancos. A medida que el rotor (1) gira, los compartimentos estancos alcanzan la abertura de descarga (5) y vacían su contenido.
La abertura de descarga (5) se encuentra situada en el lado opuesto del depósito respecto a las aberturas de entrada (3) y de salida (4), por tanto nunca van a estar las tres a la vez en comunicación con un mismo compartimento estanco.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. - Dispositivo de descarga para sistemas de transporte de sólidos por medio de fluidos, de los que cuentan con al menos un conducto primario (6) de entrada al dispositivo y al menos un conducto secundario (7) de salida del dispositivo, por los que transcurre un fluido que transporta sólidos, caracterizado por comprender:
• Un rotor de palas radiales (1) con tres o más palas sin huecos ni vanos, unidas en un eje central sobre el que giran. Las palas se sitúan en dirección radial y orientadas paralelamente respecto al eje de rotación. Las palas pueden presentar cierta inclinación en dirección y orientación, así como ser planas o presentar alguna curvatura.
• Un depósito (2) hueco con forma de sólido de revolución engendrado por el giro del rotor de palas radiales (1) que se aloja en el interior de depósito (2). Está interpuesto entre el al menos un conducto primario (6) y el al menos un conducto secundario (7). Las palas del rotor de palas radiales (1) dividen el interior del depósito (2) en compartimentos estancos dispuestos radialmente al eje.
• Al menos una abertura de entrada (3), por donde se conecta el conducto primario (6) al depósito (2), y por la que entra el fluido junto con los materiales que transporta.
• Al menos una abertura de salida (4), por donde se conecta el conducto secundario (7) al depósito (2), y por la que sale el fluido, libre de los sólidos que han sido recepcionados en el depósito (2). Esta al menos una abertura de salida (4) y la al menos una abertura de entrada (3) se encuentran situadas de forma que coincidan en un mismo compartimento estanco formado por el rotor de palas radiales (1). • Al menos una abertura de descarga (5) del depósito (2), por donde se descargan los sólidos transportados que se han ido recepcionado en el depósito (2). Esta al menos una abertura de descarga (5) se sitúa a una distancia suficiente de la al menos una abertura de entrada (3) y de la al menos una abertura de salida (4), de tal forma que se encuentre siempre en otro compartimento estanco distinto.
2. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por que el movimiento del rotor de palas radiales (1) es continuo.
3. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por que el movimiento del rotor de palas radiales (1) es discontinuo, deteniéndose en las posiciones concretas en las que por por un lado la al menos una abertura de entrada (3) y la al menos una abertura de salida (4) quedan enfrentadas a un único compartimento estanco, y por otro lado la al menos una abertura de descarga (5) queda enfrentada a otro compartimento estanco distinto.
4. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 3, caracterizado por incorporar unos resaltes (9) en la cara interna del depósito (2) que permiten un mejor acoplamiento entre los bordes exteriores de la palas del rotor de palas radiales (1) y la cara interna del depósito (2) en dichos resaltes (9).
5. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por que el rotor de palas radiales (1) incorpora dos superficies perpendiculares a su eje de rotación unidas a los bordes laterales de las palas, formando un único cuerpo entero, sin huecos ni vanos, que crea compartimentos estancos dentro del depósito (2).
6. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por que incorpora un motor (8) o medio equivalente para producir el giro del rotor de palas radiales (1).
7. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por que incorpora unos elementos de material flexible, como por ejemplo goma, en los bordes del rotor de palas radiales (1), que permiten optimizar la estanqueidad de los compartimentos estancos que se forman dentro del depósito (2).
8. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por que las palas del rotor de palas radiales (1) comprenden unos bordes basculantes que pueden ceder ante un cuerpo que pudiera situarse entre alguna de las aberturas y los mencionados bordes de las palas del rotor de palas radiales (1), obstruyendo su giro.
9. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por comprender que el al menos un conducto primario (6) y el al menos un conducto secundario (7) convergen en al menos un punto fuera del depósito (2). Por tanto, las aberturas de entrada (3) y de salida (4) se sustituyen por al menos una sola abertura mixta, que resulta de la unión de las anteriores.
10. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por que incorpora un mecanismo de seguridad que cuando detecta un posible atasco detiene el giro del rotor de palas radiales (1) y/o la corriente del fluido transportador.
11. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por que incorpora sensores de medición de la cantidad de materiales transportados en el al menos un conducto primario (6), y de la cantidad de materiales recepcionados que se van acumulando en los compartimentos formados el interior del depósito (2) por las palas del rotor de palas radiales (1).
12. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por que incorpora controles que permiten regular la velocidad de giro del rotor de palas radiales (1) y el flujo que transcurre por el al menos un conducto primario (6) y el al menos un conducto secundario (7).
13. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por que el depósito (2) y el rotor de palas radiales (1), en algunas partes o en su totalidad, incorporan un material flexible absorbente de impactos que los recubre.
14. - Dispositivo de descarga según la reivindicación 1, caracterizado por comprender al menos un filtro de protección situado en la al menos una abertura de salida (4).
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