ES2865513T3 - Dispositivo de colado y separación - flujo de rotación central - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de colado y separación que comprende una carcasa exterior (1) dotada con construcciones para sujetar directa o indirectamente todas las piezas, definiendo un compartimento (2), un flotador (5) configurado para crear la función de colado del dispositivo, el flotador está unido en su lado inferior a un fuelle (4) dispuesto esencialmente verticalmente que permite que el flotador adapte el flujo a un volumen sustancialmente circunferencial y que permite que el flotador se mueva desde una posición superior esencialmente sin flujo hacia el compartimento (2) a una posición inferior que permite que el flujo de agua y los detritos sigan los contornos del flotador (3) en una dirección hacia abajo en el dispositivo, un dispositivo de potencia (8) con una hélice (7), en donde dicho dispositivo de potencia está configurado para ser controlado por una unidad de control de manera que se puedan generar diversos tipos de flujos y presiones para controlar el flujo de entrada y salida del dispositivo, en donde el dispositivo comprende además un tubo central (c) dispuesto a lo largo de un eje central vertical del compartimento y configurado para recibir dicho flujo de agua y detritos, y al menos un miembro de rotación central que está estructurado para generar un flujo de rotación dirigido hacia abajo y central de dicha agua y detritos dentro de dicho tubo central (c), caracterizado por que dicho al menos un miembro de rotación central comprende miembros de deflexión, por ejemplo, alas inclinadas (cw), proporcionadas dentro de dicho tubo central vertical (c).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de colado y separación - flujo de rotación central

Campo de la invención

La presente descripción se refiere a un dispositivo de colado y separación según el preámbulo de la reivindicación independiente.

Antecedentes de la invención

En la presente memoria se describe un dispositivo de colado y separación para recoger material flotante en la superficie, que se puede aplicar para recoger diferentes tipos de contaminantes, como sólidos, espuma de maleza, algas y petróleos, flotando en el agua. La técnica aplicada por el dispositivo básicamente se basa en métodos de separación gravimétrica, lo que significa que contaminantes que tienen una densidad más baja que el agua flotarán en la parte superior del nivel del agua. La velocidad de la flotación no es dependiente solamente de las diferencias en las fuerzas de densidad, sino también en gran medida dependiente de las estructuras, formas, áreas, etc. de los contaminantes.

Hay muchos ejemplos de dispositivos de colado y separación que se describen como adecuados para recoger petróleo derramado sobre una superficie de agua, incluyendo petróleo mezclado con material sólido.

La flotación no es dependiente solamente de las diferencias en las fuerzas de densidad, sino también de gran medida dependiendo de las estructuras, formas, y áreas, etc. de los contaminantes.

Hay muchos ejemplos de dispositivos de colado y separación que se describen como adecuados para recoger petróleo derramado en una superficie de agua, incluyendo petróleo mezclado con detritos.

En los documentos WO-97/07292 y WO-99/22078 se describen varios ejemplos de sistemas de la técnica anterior. Además, los documentos US-6743358, US-7807059 y WO-2014/168577 describen sistemas y dispositivos relacionados con el dispositivo de colado y separación a ser descrito en la presente solicitud (véase, por ejemplo, la figura 1).

Estos sistemas y aparatos conocidos comprenden un recipiente de recogida dotado con una pared lateral que comprende una parte de pared superior, un flotador, que tiene alguna flotabilidad. El flotador está unido en su lado inferior a un fuelle dispuesto esencialmente verticalmente que permite que el flotador se mueva desde una posición superior donde ningún flujo puede entrar en el aparato a una posición inferior formando un dique de colado que permite que el flujo de agua y detritos siga los contornos del flotador y choque con un compartimento de agua circular abierto, el compartimento de colado, con un nivel de agua que se determina por la velocidad de una hélice, las fuerzas de flotación del flotador y los gradientes de fuerza que actúan sobre el fuelle en relación con el nivel del agua en el compartimento de colado.

En un dispositivo conocido descrito en el documento US-6743358, el compartimento de agua de colado circular está en su extremo superior en contacto abierto con la presión atmosférica y en su extremo inferior delimitado por una pared que sostiene la entrada del recipiente de recogida desde el compartimento de colado.

En el documento WO-2014/168577, cuyo documento se ve como que forma la tecnología de vanguardia más cercana, se describe un dispositivo de colado y separación dotado con boquillas en ángulo (véase la figura 2), dispuestas para lograr un flujo desde el compartimento de colado al compartimento de separación y recogida cerrado. Las boquillas en ángulo hacen que el fluido, incluyendo los contaminantes, obtenga un movimiento de rotación horizontal lento dentro del compartimento de separación y descarga. La rotación lenta del fluido en el compartimento de separación y descarga crea una gran área horizontal sin serpentinas que puede poner en peligro la velocidad vertical homogénea en el compartimento proporcionada por los medios de descarga (hélice) en el fondo del compartimento de separación. De este modo, la descarga de fluido en el fondo del compartimento de separación generará una velocidad orientada verticalmente. Esta velocidad se puede ajustar para que sea más baja que la velocidad a la que se generan las fuerzas de separación gravitacionales para llevar los contaminantes hacia el volumen de descarga y el área del compartimento de separación y recogida.

El compartimento de separación y recogida está delimitado hacia arriba por una pared superior con una válvula y una abertura de descarga a través de la cual se puede expulsar el petróleo y otros contaminantes, mediante un intercambio equitativo de agua y/o contaminantes que entran en el compartimento de separación y recogida.

El agua se puede alimentar al compartimento de separación y recogida cerrado a través del recipiente de recogida abierto al compartimento de colado y devolver al mar a través de una abertura en la pared inferior del recipiente de recogida, donde están dispuestos un motor y una hélice.

Los detritos recogidos se descargan del compartimento de recogida de los dispositivos en las patentes y solicitudes de patente referidas invirtiendo la hélice y alimentando agua al compartimento de separación y recogida. Esto conduce a un reflujo a través de los recipientes de recogida que hace que el flotador del dique de colado se presione contra una placa superpuesta conduciendo a un cierre y aumento de presión en el compartimento de colado y recogida. Esto dará como resultado además un aumento de presión en el compartimento de separación y recogida, dando como resultado que el petróleo recopilado en el compartimento de recogida se presurice y se expulse a través de la válvula y la abertura de descarga a un recipiente adecuado (véase la figura 1). La rotación generada de agua y contaminantes descrita en el documento WO-2014/168577 es ventajosa en muchos aspectos. No obstante, en algunas situaciones, los objetos sólidos de diversos tipos se llevan consigo, por ejemplo, por petróleo y espuma, y podrían iniciar la obstrucción del volumen de descarga mientras que se espera la fase de descarga.

Básicamente, se pueden describir los patrones de flujo de colado y separación a través del dispositivo en la medida que se siguen dos patrones de flujo básicos principales hacia abajo al compartimento de separación y recogida. El primer patrón de flujo básico se describe en la figura 1 como una plataforma de tecnología de flujo vertical central (cvF) con realizaciones conocidas. Según este patrón de flujo, se proporciona un flujo de contaminantes concentrados desde el compartimento de concentración hacia abajo a lo largo de un camino vertical central hacia el compartimento de separación y recogida donde se usan disposiciones de deflectores para reducir las serpentinas de flujo que pueden perturbar la fase de separación.

El segundo patrón de flujo básico se describe en la figura 2 como una plataforma de tecnología de flujo vertical periférico (pvF). Según este patrón de flujo, se proporciona un flujo de contaminantes concentrados desde el compartimento de concentración hacia abajo del compartimento de separación y recogida en una ubicación periférica del compartimento. Esto se puede lograr, por ejemplo, por una pluralidad de tubos periféricos verticales y donde estos tubos están dotados con aberturas de flujo de salida angulares para generar un movimiento de rotación horizontal lento en un plano horizontal para reducir las serpentinas de flujo que pueden perturbar la fase de separación.

Lo común de estos patrones de flujo básico (cvF) y (pvF) es que invirtiendo el flujo (invirtiendo la dirección de rotación de la hélice) a través del compartimento separador y de almacenamiento, se crea una sobrepresión y se genera un flujo de manera que los contaminantes recogidos se fuerzan fuera del compartimento a contenedores de almacenamiento externos adecuados.

Los dispositivos con patrón de flujo vertical central (cvF) tienen un compartimento de almacenamiento interno y durante la fase de vaciado, por medio de la sobrepresión aplicada, se abre una válvula en la parte superior del compartimento de almacenamiento que permite que el contaminante almacenado fluya hacia el compartimento de concentración de colado para ser presurizado además a través de un tramo de salida que está formado por el desgaste de colado cerrado hidráulicamente y el tramo de salida en la tapa superior del dispositivo de colado y separación. Con el fin de aumentar la presión sobre los contaminantes recogidos en el compartimento de separación y recogida, una función de válvula es cerrar un flujo de retorno a través de la cuba de transporte central durante la fase de vaciado (véase la figura 1).

Los dispositivos con el patrón de flujo vertical periférico (pvF) tienen todo el tiempo durante sus funciones de colado y separación en curso, una comunicación directa con el tramo de salida del aparato de colado y separación que durante la fase de recogida se cierra a la presión atmosférica mediante una válvula (vf3) (véase la figura 2). Durante la fase de vaciado con el flujo inverso a través de la hélice, todo el compartimento del separador se presurizará debido al cierre hidráulico del desgaste de colado, lo que significa que la válvula de salida se abrirá para el transporte de los contaminantes recogidos a un tanque de almacenamiento adecuado.

En todos los dispositivos referidos, los contaminantes sólidos tales como, por ejemplo, tapones de botellas, trozos de plástico, trozos de corteza y madera, hojas u otros detritos de plantas, así como los contaminantes líquidos, se permite que entren en el compartimento de separación y recogida principal. Los contaminantes con formas irregulares y grandes áreas, etc., adquirirán una resistencia tan fuerte en su flotación hacia el área de superficie que necesitan un tiempo muy largo para entrar en la zona de descarga, lo que significa que la velocidad de funcionamiento vertical en el compartimento de separación y recogida tiene que ser muy baja, dando como resultado una baja capacidad global del dispositivo. Además, este tipo de contaminantes no se funden en los filtros, en lugar de que más bien los obstruyan. Además, tienen una tendencia a añadirse tela como masas durante su almacenamiento en el compartimento de recogida.

En otras ocasiones, los detritos flotantes pueden transportar detritos más pesados como, por ejemplo, arena que durante la fase de colado y/o separación se separa y, de este modo, se sedimentará en los deflectores dispuestos horizontales y en el fondo del separador, lo que puede dar como resultado distribuciones de flujo desiguales y mal funcionamiento del separador.

Además, en algunas ocasiones las fases de descarga intermitentes aplicadas, por ejemplo, en el sistema del documento WO-2014/168577 puede influir en el transporte de contaminantes desde el separador a un tanque de recogida adecuado. Además, las fases de descarga intermitentes consumen mucho tiempo y pueden reducir la capacidad total del dispositivo de colado y separación.

De este modo, el objeto general de la presente invención es lograr un dispositivo de colado y separación mejorado que elimina, o al menos mitiga, los inconvenientes expuestos anteriormente. La presente invención está relacionada en particular con lograr un dispositivo de colado y separación mejorado de la plataforma de flujo vertical central conocida anteriormente transformándola en una nueva plataforma de flujo vertical y horizontal de rotación central (crvhF) y además en un nuevo patrón de flujo de recogida centrífuga (ccF).

Compendio de la invención

Al menos los objetos mencionados anteriormente se logran mediante la presente invención según la reivindicación independiente. Las realizaciones preferidas se exponen en las reivindicaciones dependientes.

El dispositivo de colado y separación según la presente invención está dirigido a proporcionar nuevas construcciones relacionadas con la plataforma de flujo vertical central (cvF) conocida anteriormente transformándola en una nueva plataforma de flujo vertical y horizontal de rotación central (crvhF) y además en un nuevo patrón de flujo de recogida centrifuga (ccF), con el fin de generar nuevas realizaciones que paso a paso, en el orden correcto, sin perturbar funciones entre sí, optimizan las condiciones para una purificación gravimétrica y centrifuga eficaz y transporte de líquidos y/o sólidos que flotan en el nivel del agua a, por ejemplo, un tanque de almacenamiento o una bolsa de almacenamiento.

Aplicando el dispositivo de colado y separación, se pueden lograr una serie de pasos de purificación y diferentes tipos de disposiciones para optimizar el proceso de separación y vaciado de los contaminantes que se van a separar, recolectar localmente y almacenar en un tanque de almacenamiento externo o, por ejemplo, una bolsa de almacenamiento flotante.

Esta es una lista breve, no exhaustiva, de pasos de purificación que se consiguen mediante las realizaciones descritas en la presente memoria

1. Eliminar contaminantes flotantes sólidos toscos en un paso de separación tosco.

2. Generar fuerzas de rotación para facilitar el transporte y la agregación de contaminantes dentro del separador.

3. Evitar que los detritos flotantes más grandes no entren en el compartimento de separación principal.

4. Crear un flujo de rotación horizontal lento que se pueda usar en toda su área para generar un flujo vertical uniforme durante el período de separación, por ejemplo, controlado por la velocidad de rotación de una hélice. 5. Eliminar contaminantes sólidos con formas irregulares y grandes áreas delgadas, tales como hojas, láminas de plástico delgadas, etc.

6. Crear funciones óptimas para filtros coalescentes que no se obstruyen.

7. Optimizar la separación gravimétrica y centrifuga en tal medida que, por ejemplo, se puedan usar filtros de carbón activado para mejorar aún más la calidad del agua.

8. Crear un proceso de vaciado y transporte que puede ser parte de un circuito cerrado o abierto entre el separador y sus tanques de almacenamiento/bolsa flotante externos en relación con el agua que lo rodea.

Según la presente invención, se define un dispositivo de colado y separación, que aplica la nueva plataforma de flujo vertical y horizontal de rotación central (crvhF) definida para incluir al menos un miembro de deflexión de flujo periférico dispuesto esencialmente por debajo de una periferia interna del flotador y/o dentro o fuera del tubo vertical, o sobre la disposición de la válvula de entrada, estructurada para lograr al menos un flujo de rotación horizontal y fuerzas de agua y detritos en el compartimento de separación principal del separador.

Según otra realización, una unidad de válvula (vu) está dotada con aletas de deflexión configuradas para transformar un flujo vertical o de rotación en el tubo central en un flujo de rotación horizontal lento en el compartimento de separación principal y además está estructurada para evitar el reflujo a través del tubo central durante la fase de vaciado del dispositivo.

El dispositivo de colado y separación mejorado consume menos tiempo de uso, tiene una mayor capacidad y tiene la capacidad de un manejo mejorado de contaminantes sólidos especialmente con formas irregulares y áreas grandes, tales como, por ejemplo, tapones de botellas, trozos de plástico, trozos de corteza y madera, hojas u otros detritos de plantas. Además, este dispositivo mejorado es adecuado para recoger contaminantes líquidos, detritos sólidos flotantes, proteínas en una mezcla de combinaciones.

Breve descripción de los dibujos adjuntos

Las figuras 1a-1c ilustran vistas en sección transversal de un dispositivo de colado y separación conocido, que funciona según la plataforma de tecnología de flujo vertical central (cvF).

Las figuras 2a-2c ilustran diversas vistas de un dispositivo de colado y separación conocido, que funciona según la plataforma de tecnología de flujo vertical periférico (pvF).

Las figuras 3a y 3b ilustran vistas en sección transversal de un dispositivo de colado y separación conocido, que funciona según la plataforma de tecnología de flujo vertical periférico (pvF).

Las figuras 4a-4d ilustran diversas vistas de realizaciones del dispositivo de colado y separación según la presente invención, que funciona según la nueva plataforma de flujo vertical y horizontal de rotación central (crvhF) y la nueva plataforma de flujo de recogida centrífuga (ccf).

Las figuras 5a-5c ilustran diversas vistas de realizaciones adicionales del dispositivo de colado y separación según la presente invención, que funcionan según la nueva plataforma de flujo vertical y horizontal de rotación central (crvhF) y la nueva plataforma de flujo de recogida centrifuga (ccf).

Las figuras 6a-6f ilustran diversas vistas de otras realizaciones más del dispositivo de colado y separación según la presente invención, que funcionan según la nueva plataforma de flujo vertical y horizontal de rotación central (crvhF) pero no necesariamente según la plataforma (ccF).

Las figuras 7a-7d ilustran diversas vistas de la parte intermedia del dispositivo de colado y separación ilustrado en las figuras 6a-6f.

Descripción detallada de realizaciones preferidas de la invención

El dispositivo de colado y separación se describirá ahora en detalle con referencias a las figuras adjuntas. En todas las figuras, los mismos elementos, o similares, tienen los mismos signos de referencia. Además, los elementos y las figuras no están necesariamente a escala, siendo puesto en su lugar el énfasis en ilustrar los principios de la invención.

Con el fin de apreciar completamente la presente invención en relación con los dispositivos conocidos de la técnica anterior, éstos se describirán con referencias a las figuras 1-3.

De este modo, las figuras 1a y b ilustran un dispositivo de colado y separación conocido que está en una fase de recogida y que funciona según el patrón de flujo vertical central (cvF) básico. El dispositivo comprende una carcasa ensamblada externa 1 dotada con construcciones a las que se unen partes directa o indirectamente, incluyendo flotadores (no mostrados). La carcasa externa 1 define una pared externa de un compartimento 2 que se usa para la separación y acumulación de detritos.

Se proporciona un flotador 5 que está configurado para crear el dique de colado del dispositivo. El flotador está unido en su lado inferior a un fuelle 4 dispuesto esencialmente verticalmente con una parte plana hacia la carcasa 1 que permite que el flotador se mueva desde una posición neutra (no mostrada) en cuya posición esencialmente ningún flujo entrará en el dispositivo, a una posición más baja que se ilustra en las figuras 1a y 1b. En esta posición, un flujo de agua y detritos (wd) seguirá los contornos del flotador 5 y fluirá hacia abajo al nivel del agua 9 en el compartimento de colado (sC). El nivel del agua 9 se determina por la velocidad de la hélice 8, las fuerzas de flotación del flotador 5 y por los gradientes de fuerza que actúan sobre el fuelle 4 en relación con el nivel del agua 9 en el compartimento de colado (sC) y el nivel del agua exterior (wd).

La capa de contaminantes durante la fase de recogida (véanse las figuras 1a y 1b), deslizando sobre el borde de colado, adquirirán energía y generarán fuerzas radiales que comprimirán y aumentarán el grosor de la capa contaminante en la parte superior de la capa de superficie 9 en el compartimento de colado (sC). El flujo de agua a través del nivel del agua 9 en el compartimento de colado (sC) genera turbulencias que forman gotas de, por ejemplo, petróleo y/o espuma que con un caudal adecuado después de pasar la función de válvula (vf2) se transportará a través del tubo central (c) en el compartimento de separación y recogida 2 que durante la fase de recogida se cierra a la presión atmosférica mediante la función de válvula (vf1) generada por el área plana del fuelle 4.

Después de pasar la función de válvula (vf2), que evita el reflujo durante la fase de expulsión (ilustrada en la figura 1c), el flujo de agua y las contaminaciones entrarán en el compartimento 2 a través del tubo central vertical (c). El flujo, mediante la función de varios deflectores 2a, 2b, 2c dispuestos para reducir las líneas de corriente, y luego mostrará un patrón de flujo que se expande horizontalmente y que disminuye rápidamente el caudal horizontal, permitiendo que los contaminantes diverjan hacia la parte superior del compartimento cerrado 2. El flujo de agua purificada pasará el borde periférico del deflector grande 2a (véase la flecha en la figura 1b) y más allá del compartimento 2 por medio de la hélice 8 accionada por el motor 7.

La figura 1c ilustra el dispositivo que está en fase de vaciado. La hélice 8 ahora está rotando en la otra dirección llenando el compartimento 2 con agua y aumentando de este modo la presión para que llegue a ser más alta que la presión atmosférica. La válvula vf2 se cerrará y la válvula vf1 se abrirá. Las fuerzas de flotación del flotador 5 y los gradientes de fuerza que actúan sobre el fuelle 4 en relación con el nivel del agua (wd) y el nivel del agua 9 en el compartimento de colado (sC) generarán ahora fuerzas que empujarán el flotador hacia la tapa 26 y crearán una tercera función de válvula (vf3) para dirigir los contaminantes recogidos a través del compartimento de colado (sC) hacia un tubo de salida 6 para transportes adicionales a un compartimento de almacenamiento (no mostrado).

Las figuras 2a y 2b ilustran un dispositivo de colado y separación conocido que está en una fase de recogida y que funciona según el patrón de flujo vertical periférico (pvF) básico. En general, el dispositivo de colado y separación consta de una carcasa externa 1 que hace posible sujetar directa o indirectamente todas las demás partes.

En la figura 2a se ilustra una carcasa externa 1 que es una pared externa de un compartimento cerrado 2 usado para la separación y recogida de detritos. La carcasa 1 está dotada con una serie de tubos 15 que entran en el compartimento cerrado 2, que se divide en al menos dos partes, una parte de carcasa superior 1a y una parte de carcasa inferior 1b. Un flotador 5 con un fuelle 4, sin una parte plana como se describe en la figura 1, se une a la parte de carcasa superior 1a a través de una pared circular (cw2). Estas estructuras rodean el volumen cerrado superior del compartimento 2 siendo una parte del volumen de almacenamiento interno por encima del extremo en ángulo de los tubos 15 del dispositivo (véase la figura 2c) y definen un compartimento de colado (sC) en forma de toroide alrededor de la pared circular (cw1) que es parte de la parte de carcasa superior 1a.

El tramo de salida 21 del compartimento 2 está dotado con una válvula (vf3) que evita el reflujo de contaminantes y aire que entran al compartimento 2 durante la fase de recogida del dispositivo ilustrado en la figura 2a, y se abre durante la fase de descarga ilustrada en la figura 2c.

El flotador está unido en su lado inferior a un fuelle 4 dispuesto esencialmente verticalmente que permite que el flotador se mueva desde una posición neutra (no mostrada) en cuya posición esencialmente, no entrará flujo en el dispositivo, a una posición inferior que se ilustra en la figura 2a. En esta posición, el nivel de agua (wd) con agua y detritos seguirá los contornos del flotador 5 y fluirá hacia abajo hasta el nivel del agua 9 en el compartimento de colado (sC). El nivel del agua 9 se determina por la velocidad de la hélice 8, las fuerzas de flotación del flotador 5 y por los gradientes de fuerza que actúan sobre el fuelle 4 en relación con el nivel del agua (wl) y el nivel del agua 9 en el compartimento de colado (sC).

La capa de contaminantes durante la fase de recogida (véase la figura 2a), al deslizarse sobre el borde de colado, adquirirá energía y generará fuerzas radiales que comprimirán y aumentarán el grosor de la capa de contaminante en la parte superior de la capa de superficie 9 en el compartimento de colado (sC). El flujo de agua a través del nivel del agua 9 en el compartimento de colado (sC) generará turbulencias que, como se describe en relación con el patrón de flujo vertical central (cvF, fig. 1), forman gotas de, por ejemplo, petróleo y/o espuma que, con un caudal adecuado, generarán, después de pasar los extremos en ángulo de los tubos 15, un giro lento del fluido dentro del compartimento 2.

El área del compartimento de colado (sC) se determina según el flujo decidido a través del dispositivo separador y también en dependencia de los diámetros de los tubos 15 de manera que no se obstruyan.

La figura 2b describe una vista en sección transversal desde arriba a través de la parte inferior del dispositivo de separación ilustrado en la figura 2a donde los tubos de transporte 15 comprenden una parte de tubo inferior en ángulo, una unidad de deflexión 16 configurada para dirigir el flujo de líquido de los tubos en una dirección hacia fuera esencialmente horizontal dentro del compartimento 2 de manera que la dirección del flujo de líquido esté en una dirección oblicua en relación con la pared vertical externa de la carcasa 1. Todas las unidades de deflexión 16, por ejemplo, cinco, están dispuestos esencialmente en el mismo ángulo (v) en relación con la pared, por ejemplo, en una dirección que está en el intervalo de 20-60 grados a la pared del separador, por ello, el flujo de líquido de todos los tubos generarán juntos un movimiento de rotación de agua y contaminantes ilustrado por las flechas 16a dentro del compartimento de separación 2.

Los tubos en ángulo generarán una rotación lenta del agua y los contaminantes en el compartimento cerrado 2 que reducen eficazmente el riesgo de serpentinas y dan como resultado además que toda el área del compartimento 2 se pueda usar para crear un flujo vertical uniforme hacia la salida a través de la hélice 8 que es menor que los movimientos gravitacionales de los contaminantes hacia el compartimento cerrado 2.

El flujo vertical se establece mediante la velocidad de rotación de la hélice 8. Si las densidades de los contaminantes están cerca de las del agua y/o los contaminantes son sólidos de formas irregulares, la velocidad vertical se tiene que establecer muy baja. Esto disminuirá en gran medida la capacidad de separación del dispositivo.

Los tubos en ángulo necesitan algún espacio extra tanto en diámetro como en altura del compartimento 2 con el fin de generar el movimiento vertical suave sobre toda el área de separación del compartimento 2.

La figura 2c describe una fase de descarga del dispositivo de colado y separación según el patrón de flujo vertical periférico (pvF) básico. Una rotación inversa de la hélice 8 aumenta la presión en el compartimento 2, dando como resultado que el flotador 5 sea forzado hacia la tapa 26 y cierre el reflujo sobre los tubos periféricos 15, lo que además da como resultado que la función de válvula (vf3) se abra y el flujo de los detritos acumulados se pueda forzar a través de la salida 6 hacia un tanque de almacenamiento adecuado (no mostrado).

Además, en las figuras 3a y 3b se ilustran dos variaciones conocidas para crear una eliminación continua de los detritos recogidos en un dispositivo de colado y separación según el patrón de flujo vertical periférico (pvF) añadiendo fuerzas de succión (sf) generadas externamente al volumen de los contaminantes recogidos a través de la salida 6. Las fuerzas de succión generadas externamente, además del transporte de detritos a un tanque de vacío adecuado, también tendrán un impacto sobre la presión dentro del compartimento 2 y de este modo también tendrán impactos en las funciones de colado y separación del dispositivo. Los signos de referencia de las figuras 3a y 3b designan los mismos elementos o similares que en las figuras 2a-2c.

Aplicando los conceptos de la presente invención se presentan pasos de separación adaptativa con el fin de optimizar las condiciones para una purificación gravimétrica eficaz y acumulación de contaminantes, con o sin filtraciones. Se logra por ello un transporte adecuado eficaz de los contaminantes recogidos, tales como líquido, espuma, algas y/o sólidos, a un tanque de almacenamiento o, por ejemplo, una bolsa de almacenamiento flotante (SB), cuyo transporte está adaptado para ser parte de un circuito abierto o cerrado al entorno.

Esto se ha logrado:

1. Modificando el dispositivo de colado y separación que aplica el patrón de flujo vertical central (cvF) conocido en una plataforma de flujo vertical y horizontal de rotación central (crvhF), que se incorpora mediante diferentes realizaciones de la presente invención.

2. Modificando el dispositivo de colado y separación que convierte el patrón de flujo vertical central (cvF) conocido en una plataforma de flujo vertical y horizontal de rotación central (crvhF) y una plataforma de flujo de recogida centrífuga (ccF), que se incorpora mediante diferentes realizaciones de la presente invención.

Diversas realizaciones diferentes de la presente invención se tratarán en detalle en lo siguiente. Estas realizaciones describen diversos aspectos del dispositivo de colado y separación donde el flujo hacia dentro y hacia fuera del dispositivo de separación es de manera que los contaminantes estén sujetos a gradientes de presión, o bien del flujo de líquido inverso y/o bien de las fuerzas de succión aplicadas en el tramo de salida del separador.

El dispositivo de colado y separación estructurado para implementar la plataforma vertical y horizontal de rotación central (crvhF) y la plataforma de flujo de recogida centrifuga (ccF), según la presente invención, se describirá en detalle con referencias a las figuras 4-7, que ilustran diversas realizaciones.

No obstante, en primer lugar, se describirán en general el dispositivo de colado y separación según la presente invención, y algunas realizaciones, a partir de entonces seguirá una descripción detallada de las realizaciones ilustradas en las figuras.

De este modo, se proporciona un dispositivo de colado y separación, que comprende una carcasa externa 1 dotada con construcciones para sujetar directa o indirectamente todas las partes, definiendo un compartimento abierto 2. Se dispone un flotador 5 configurado para crear la función de colado del dispositivo, y el flotador está unido en su lado inferior a un fuelle 4 dispuesto esencialmente verticalmente que permite que el flotador adapte el flujo a un volumen sustancialmente circunferencial y que permite que el flotador se mueva desde una posición superior esencialmente sin flujo hacia el compartimento 2 a una posición inferior que permite que el flujo de agua y detritos sigan los contornos del flotador 3 en una dirección hacia abajo dentro del dispositivo. Un dispositivo de potencia 8 con una hélice 7 se dispone en una parte inferior del dispositivo, en donde el dispositivo de potencia está configurado para ser controlado por una unidad de control de manera que diversos tipos de flujos y presiones se puedan generar para controlar el flujo de entrada y de salida del dispositivo.

El dispositivo comprende además un tubo central (c) dispuesto a lo largo de un eje central vertical del compartimento y configurado para recibir el flujo de agua y detritos. Se proporciona al menos un miembro de rotación central que está estructurado para generar un flujo de rotación dirigido hacia abajo y central del agua y de los detritos dentro del tubo central (c), véanse, por ejemplo, las figuras 4a, 4c, 4d, 5b, 5c, 6c, 6d y 7b-7d.

Preferiblemente, el al menos un miembro de rotación central comprende miembros de deflexión, por ejemplo, alas retorcidas (tw), dispuestas por debajo y a lo largo de la periferia interna de dicho flotador. El al menos un miembro de rotación central comprende miembros de deflexión, por ejemplo, alas inclinadas (cw), proporcionadas dentro de dicho tubo central vertical (c).

Ventajosamente, el tubo central (c) está dotado en el extremo inferior con una unidad de válvula (vu), que está configurada para realizar su función de válvula para cerrar el tubo central (c) durante una fase de expulsión del dispositivo, en donde la unidad de válvula (vu) puede estar dotada con miembros de deflexión, por ejemplo, alas (dw), que con el flujo y las fuerzas de rotación horizontal cuando el agua y los detritos están entrando en el compartimento 2, durante una fase de recogida del dispositivo, logra por ello la plataforma de flujo de recogida centrífuga (ccF). La unidad de válvula (vu) se ilustra, por ejemplo, en las figuras 4a, 4c, 4d, 5b, 5c, 6c, 6d y 7b-7d. La unidad de válvula (vu) sin alas, aún puede, si el tubo central verticalmente central (c) está dotado con alas inclinadas (cw), lograr la plataforma de flujo de recogida centrifuga (ccF).

En otra realización más, el dispositivo comprende un filtro coalescente (CF) esencialmente plano y en forma de disco que está dispuesto en un plano horizontal en la parte inferior del compartimento 2, véanse, por ejemplo, las figuras 4a-4d, 5b y 5c.

En otra realización, el dispositivo comprende un filtro coalescente (CF) esencialmente plano y en forma de disco (figura 4b) que está dispuesto en un plano horizontal en la parte inferior del compartimento 2 (véanse, por ejemplo, las figuras 4a, b y 5a-5c), que además, por ejemplo, en la fig. 6a, b, se suministra con una red delgada (no mostrada) para evitar que, por ejemplo, hojas y láminas de plástico delgadas se queden apiladas en el filtro coalescente durante el proceso de recogida (ccF).

Generalmente se ha demostrado que, por ejemplo, cubriendo las laminillas en la parte superior del filtro coalescente (CF) en la fig. 4b, con una red delgada (no mostrada), o que es parte del filtro coalescente (Cf) en la fig. 5b, c, que la red evitará que contaminantes delgados, como láminas de plástico y hojas, se apilen o pasen a través del filtro coalescente. El fluido de rotación horizontal por encima de la disposición coalescente no solamente crea una distribución vertical uniforme de flujo a través de la disposición coalescente, sino que también genera fuerzas centrífugas horizontales que generan un patrón de flujo de recogida centrifuga (ccF) con un efecto de recogida de tipo tornado. Los contaminantes simplemente continúan girando hasta que pasan al volumen de recogida del compartimento 2 o simplemente siguen girando si tienen densidades más bajas que el agua, hasta que los compartimentos de recogida y de separación estén listos para la fase de vaciado. Esto evita que las hojas, láminas de plástico y otros contaminantes delgados pero de gran área no reduzcan el flujo de agua y contaminantes líquidos como petróleo a través del filtro coalescente.

El inicio de la fase de vaciado se puede controlar por el resistente a través de la red yo el filtro coalescente que en algunas realizaciones solo pueden servir como soporte de la red si solamente están siendo recogidos detritos sólidos como hojas, láminas de plástico. Además, se ha demostrado que cuando las fuerzas de rotación horizontal generadas están actuando más cerca de un filtro coalescente resistente bajo adecuado o una red delgada, estas fuerzas llegan a ser más eficaces para evitar la obstrucción de la red y la disposición coalescente como se ha mencionado anteriormente. No obstante, las gotas de petróleo se funden contra las laminillas, aumentan de tamaño y, finalmente, como gotas de petróleo más grandes terminan en el volumen de recogida del compartimento 2.

En una realización, el dispositivo comprende una parte superior (UP), una parte de separación y recogida intermedia (MP) y parte de unidad de accionamiento inferior (DP), (véanse las figuras 6 y 7). Estas partes están estructuradas para ser ensambladas de tal forma que el dispositivo tenga una forma cilíndrica esencialmente circular, en donde la parte superior (UP) está estructurada para proporcionar la fijación del fuelle 4 y el flotador 5. La parte intermedia (MP) tiene la forma de un cilindro que tiene una sección transversal circular y comprende el tubo central vertical (c) y un recinto externo que define un compartimento de separación y recogida (d2) y que una unidad de filtro orientada verticalmente (vF) está dispuesta dentro de dicho compartimento (d2). La unidad de filtro (vF) tiene una forma cilíndrica circular hueca general donde el tubo vertical central (c) está dispuesto dentro y a lo largo de un eje longitudinal de la unidad de filtro. Preferiblemente, la unidad de filtro comprende un filtro plegado.

El dispositivo de colado y separación comprende preferiblemente una unidad de control que está configurada para recibir una señal de medición del dispositivo de potencia 8 que indica el consumo de energía del dispositivo de potencia, y si el consumo de energía está por encima de un umbral predeterminado, se varía la velocidad de rotación de la hélice. y/o se ve alterada la dirección de rotación según las reglas de control preestablecidas. Las reglas de control comprenden una regla que incluye instrucciones de control para aumentar y luego disminuir de manera continua y repetitiva la velocidad de rotación y para alterar la dirección de rotación.

Ahora se tratarán además las diversas realizaciones en relación con las figuras.

La figura 4a muestra una vista en sección transversal del dispositivo de colado y separación según la invención que ilustra una realización que está en una fase de recogida. Durante esta fase, la rotación de la hélice 8 disminuye la presión en el compartimento 2, lo que cierra la unidad de válvula (vf1) y abre la unidad de válvula (vu).

La capa de agua (wd) con contaminantes, durante la fase de recogida, como se ha descrito en la figura 1a, deslizándose sobre el dique de colado, adquirirá energía y generará fuerzas radiales que comprimirán y aumentarán el grosor de la capa contaminante en la parte superior de la capa de superficie 9 en el compartimento de colado (sC). Eso se mejorará por el flujo de rotación horizontal y las fuerzas generarán las alas de deflexión (tw).

Según esta realización, el compartimento de colado (sC) está dotado con un filtro en espiral (sf) que sirve a dos propósitos. En primer lugar, comprende un primer filtro tosco que evita que los contaminantes sólidos más grandes entren en el compartimento de separación y recogida 2 y, en segundo lugar, soportará los movimientos de rotación al líquido en el compartimento de colado (sC) generados por un miembro de rotación central, incorporado en la presente memoria como alas inclinadas (tw) unidas al flotador 5 y/o alas inclinadas (cw) proporcionadas en el tubo central vertical (c).

El giro en el compartimento de colado (sC) y además en el tubo central vertical (c) genera formaciones de vórtice que facilitan el transporte de contaminantes añadidos en la superficie del nivel del agua 9 en el compartimento de colado y concentración (sC) al compartimento de separación 2. Se permite que la formación de vórtice pase a través de un orificio central en el filtro de faldón en espiral (sf). Eso facilitará el transporte de contaminantes añadidos desde el área de superficie 9 en el compartimento de colado y concentración (sC) al compartimento de separación principal 2 sin romper estas agregaciones, lo que mejora la velocidad de la separación gravimétrica y centrifuga en el compartimento de separación principal 2. El tubo central (c) está en el extremo inferior dotado con una unidad de válvula (vu). La unidad de válvula (vu) está configurada para realizar su función de válvula para cerrar el tubo central (c) durante la fase de expulsión. La unidad de válvula (vu) también puede estar dotada con alas (dw) que forzarán que el agua y las contaminaciones que pasan entren en el compartimento de separación y recogida 2 continúen en movimientos de rotación lentos que de una forma muy eficiente evitarán las líneas de corriente. El movimiento de giro en espiral horizontal lento da como resultado que toda el área del compartimento 2, se pueda usar para crear un flujo vertical uniforme hacia la salida a través de la hélice 8. Los movimientos giratorios en espiral y el caudal vertical bajo que se establece mediante la velocidad de rotación de la hélice también son muy adecuados para pasar un filtro coalescente (CF) y, finalmente, dotado opcionalmente con un filtro de carbón activado. El filtro coalescente es esencialmente plano y en forma de disco y está dispuesto en un plano horizontal en la parte inferior del compartimento 2.

La figura 4b es una vista superior que ilustra un ejemplo de una unidad de guía que no se obstruye incorporada por el filtro de coalescencia (CF). La coalescencia es el proceso mediante el cual dos o más gotas, burbujas o partículas se fusionan durante el contacto para formar una sola gota, burbuja o partícula secundaria. El filtro comprende laminillas delgadas 31 unidas a ganchos 32 que se asientan sobre radios 33 que a su vez se fijan a un buje central 34. Las laminillas 31 aseguran tanto que se pueda lograr la coalición como que tamaños decididos de detritos sólidos no flotantes puedan pasar a través del filtro. Se pueden enrollar en una dirección contraria a la dirección de rotación del flujo de rotación central. El objeto es crear turbulencias que faciliten que las pequeñas gotas de petróleo restantes se fundan contra las laminillas, aumenten de tamaño y finalmente como gotas de petróleo más grandes terminen en el volumen de recogida del compartimento 2.

En aplicaciones donde hojas, tiras de plástico u otros contaminantes que son grandes en área pero delgados en volumen, se puede colocar una red extra delgada en la parte superior del filtro de coalescencia (CF) o que sea parte del filtro de coalescencia (Cf) en la fig. 5b, c para evitar que estos tipos de contaminantes no se apilen en el filtro de coalición durante la fase de recogida cuando está teniendo lugar el patrón de flujo de recogida centrifuga (ccF) (el efecto tornado) descrito anteriormente.

La figura 4c es una vista en sección transversal del dispositivo de colado y separación que ilustra una realización del dispositivo durante la fase de expulsión. Una rotación inversa de la hélice 8 aumenta la presión en el compartimento 2, que cierra la unidad de válvula (vu) y abre la función de la válvula (vf1). Los contaminantes acumulados luego se fuerzan a entrar en el compartimento de colado (sC) dando como resultado que el flotador 5 se forzará hacia la tapa 26 y por ello proporcionará un tramo de salida sellado para el transporte presurizado de contaminantes hacia un tanque de almacenamiento adecuado (no mostrado).

Finalmente, según el dispositivo ilustrado, se proporciona una boquilla (sn) que se puede aplicar a alto flujo para limpiar el fondo de, por ejemplo, arena. La boquilla (sn), así como los radios 33, pueden evitar que se generen formaciones de vórtice por la rotación de la hélice 8.

La figura 4d es una vista en perspectiva del dispositivo de colado y separación dotado con un motor más grande 8x cubierto con una boquilla de succión más grande (snx) y una unidad de válvula más grande (vux) con un orificio central para deslizarse sobre la boquilla de succión con el fin de realizar las mismas funciones que se han descrito anteriormente en relación con las figuras 4a-4c.

Las figuras 5a-5c ilustran diversos aspectos de una realización del dispositivo de colado y separación según la invención.

Esta realización es especialmente adecuada para ser usada para limpiar áreas de superficie de agua contaminadas con petróleo con una cantidad baja de detritos sólidos flotantes.

La figura 5a es una vista en perspectiva del dispositivo de colado y separación dotado con una bolsa de almacenamiento flotante (SB). También dotado con un ventilador de maniobra (mf) que puede girar todo el separador alrededor de su eje vertical central. La salida del motor está dotada con un deflector (no mostrado) que puede dirigir el flujo de salida de la hélice (8) fig. 4c en una cierta dirección y forzar al separador a moverse en la dirección opuesta. Los ventiladores de maniobra (mf) puede girar el separador con un consumo de energía bajo y por ello hacer que el separador siga, por ejemplo, señales de GPS manejadas por la unidad de control (no mostrada) para limpiar áreas decididas. Todo el separador también es muy adecuado para ser alimentado por paneles solares. La figura 5b describe una vista en perspectiva en sección transversal de la realización que está en la fase de recogida donde los pasos de separación progresiva adaptativa son esencialmente los mismos que se han descrito en relación con las figuras 4a-4d.

El agua y los contaminantes (wd), como se ha descrito en relación con las figuras 4a-4d, se colarán sobre el flotador 5 hacia el compartimento de colado (sC). Para evitar que los sólidos flotantes más grandes, como, por ejemplo, malezas marinas, entren en el compartimento de colado (sC), una unidad de filtro de entrada (fu) se proporciona y estructura para ser colocada sobre el flotador 5.

La capa de contaminantes, que en este ejemplo es petróleo, durante la fase de recogida como se ha descrito en relación con las figuras 1a y 4a, deslizando sobre el borde de colado, adquirirá energía y generará fuerzas radiales que comprimirán y aumentarán el grosor de la capa de petróleo en la parte superior de la capa de superficie 9 en el compartimento de colado (sC). Eso se mejorará además cuando el flotador esté dotado con unidades de deflexión (tw) como se ha descrito con referencias a la figura 4a.

El filtro en espiral (sf) en el compartimento de colado (sC) descrito en la figura 4a se puede evitar en esta realización, en la medida que la filtración se realiza ahora por la unidad de filtro de entrada (fu).

El miembro de rotación central dotado con alas retorcidas (tw) dentro del tubo central vertical (c) creará movimientos de rotación de agua y detritos en el compartimento de colado así como en el tubo central vertical (c). Se generan por ello vórtices que facilitarán el transporte de contaminantes añadidos en la parte superior del nivel del agua 9 en el compartimento de colado (sC) al compartimento 2.

El tubo central (c) está dotado en su extremo con una unidad de válvula (vu) que en esta realización está en una posición abierta equipada con aletas de deflexión (dw). La unidad de válvula puede estar fija o estar funcionando en un modo de rotación lenta. La unidad de válvula también está dotada con alas que pueden mejorar el flujo de rotación horizontal y las fuerzas cuando el agua y los contaminantes están pasándola durante la fase de recogida para conseguir la plataforma (ccF) como se ha descrito anteriormente. El movimiento de giro en espiral horizontal lento da como resultado que toda el área del compartimento 2 se puede usar para crear un flujo vertical uniforme hacia la salida a través de la hélice 8. Los movimientos giratorios en espiral y la tasa de flujo vertical baja que se establece mediante la velocidad de rotación de la hélice también son muy adecuados cuando se aplica un filtro coalescente (CF) que no obstruye descrito anteriormente en relación con la figura 4b, o como en esta realización se puede sustituir por un filtro coalescente (Cf) simple y desechable hecho de un material similar a una espuma polimérica.

Con referencia a las figuras 5a-5c, el compartimento de separación y recogida 2 está conectado en su parte superior a un tramo de salida preferiblemente ovalado (ot) que a su vez es el sitio de conexión para una manguera ovalada moldeable delgada (oh) que se conecta además a un bolsa de almacenamiento flotante (SB). El tipo de bolsa que se usa es, por ejemplo, dependiente de los contaminantes recolectados. En este ejemplo, se puede usar una bolsa cerrada a prueba de petróleo y, de este modo, forma un circuito de almacenamiento cerrado al entorno. En este u otros ejemplos, se puede usar una bolsa de almacenamiento a prueba de semilíquidos que permitirá que el agua penetre fuera de la bolsa, pero mantendrá los contaminantes dentro, por ejemplo, unidos a un absorbente adecuado dentro de la bolsa de almacenamiento, y de este modo formará un circuito abierto a los sondeos.

Durante la fase de recogida habrá una presión negativa en el compartimento 2. Los gradientes de presión formados por la presión del agua exterior y la presión negativa dentro del compartimento 2 durante la fase de recogida cerrarán la manguera como una válvula (oh).

En la figura 5c se describe un transporte pasivo de los contaminantes recogidos a la bolsa de almacenamiento de recogida (SB). Una vez que se apaga la hélice, la presión negativa en el compartimento cesará y los contaminantes, mediante fuerzas de flotación y rotación, entrarán en la manguera y además entrarán en la bolsa de almacenamiento. Una vez que la fase de recogida comienza de nuevo habrá una reentrada de agua a través de la manguera hacia el compartimento 2 hasta que se genere una presión negativa debido a que el contaminante descargado con densidad más baja comienza a reentrar en el compartimento 2. Los gradientes de presión junto con las fuerzas de flotación en la construcción de bolsa de almacenamiento cerrarán entonces la manguera ovalada (oh). Las distancias más grandes entre el nivel del agua y el tramo de salida (oh) en el compartimento (2) aumentarán las fuerzas de cierre. Un transporte pasivo de contaminantes hacia la bolsa de almacenamiento (SB) como se ha descrito puede agrandar el volumen de recogida del compartimento 2.

La obstrucción de la unidad de filtro (fu) en esta realización con un llenado pasivo en una bolsa flotante no se puede manejar fácilmente mediante una rotación inversa de la hélice con una sobrepresión positiva en el compartimento 2, en la medida que llenaría la bolsa de almacenamiento (SB) con agua. No obstante, esto se puede manejar de la siguiente forma.

La obstrucción de la unidad de filtro de entrada (fu) dará como resultado un flujo de entrada menor al compartimento total 2. Eso a su vez daría como resultado una presión negativa más alta en el interior de la carcasa 1 y, en consecuencia, como se ha descrito anteriormente, daría como resultado que la distancia entre el nivel del agua 9 y el nivel del agua externa (wd) aumentará, lo que a su vez da como resultado que el flotador 5 tendrá una posición más profunda en relación con el nivel del agua externa (wd). Eso aumentará el consumo de energía de la unidad de motor. El consumo de energía se mide y si es más alto que un nivel preestablecido, una unidad de control (no mostrada) está configurada para aplicar un procedimiento de control a medida para controlar la velocidad de rotación del motor. En esta situación específica, la unidad de control generará señales de control para controlar el motor para aumentar y disminuir de manera continua y alterna la velocidad de rotación de la hélice 8. Eso generará interferir movimientos arriba y abajo (arr) entre las fuerzas flotantes generadas por el desplazamiento del volumen encerrado total del flotador 5 y el fuelle 4 y las fuerzas de flotación de los pontones (p). Estas fuerzas de interferencia, mediante estos movimientos arriba y abajo, eliminarán los contaminantes que obstruyen en la parte superior de la unidad de filtro (fu). Cuando se detecta un consumo de energía normal predeterminado, la velocidad variable del motor se sustituye por una operación normal.

Las realizaciones descritas con referencias a las figuras 4 y 5, como se ha descrito anteriormente, se pueden adaptar con una red fina para manejar, por ejemplo, hojas y láminas de plástico delgadas según la plataforma de flujo de recogida centrifuga (ccF).

Las figuras 6a-6f ilustran vistas en perspectiva y en algunas figuras también en sección transversal del dispositivo de colado y separación según una realización de la presente invención relacionada con la plataforma de flujo vertical y horizontal de rotación central (crvhF) y, cuando sea necesario, una plataforma de flujo de recogida centrífuga (ccF). Esta realización es especialmente útil para separar el brillo de petróleo delgado en superficies de agua. Otro uso ventajoso es separar, por ejemplo, capas de proteínas que flotan en los niveles de agua móviles, por ejemplo, en torres de agua para evitar que estas capas sean cónicas sobre las paredes durante los movimientos arriba y abajo del agua.

Primero, con referencia a la figura 6a, el dispositivo de colado y separación comprende una parte superior (UP), una parte de separación y recogida (de combustible) desechable intermedia (MP) y una parte de unidad de accionamiento inferior (DP).

La parte superior (UP) está estructurada para proporcionar la fijación de un fuelle 4 y un flotador 5. Puede ser además la parte de fijación para una construcción de flotador (FC). El flotador preferiblemente está dotado además con un primer filtro de faldón (fu) superior para evitar que las partículas sólidas más grandes no entren en el proceso de limpieza progresiva del dispositivo.

En la figura 6b se muestra el dispositivo donde se ha quitado la parte intermedia desechable (MP). La parte de unidad de accionamiento (DP) con la unidad de motor (m7) es claramente visible y se puede ajustar fácilmente en la parte intermedia desechable (MP) con su forma cónica. La parte superior (UP) y la parte de unidad de accionamiento (DP) se fijan entre sí y a la parte intermedia (MP), por ejemplo, mediante pernos de pasador (pb) para lograr el dispositivo de limpieza ensamblado completo.

La figura 6c es una vista en sección transversal que describe que la parte superior (UP) en contacto con la parte intermedia (MP) define un compartimento de colado de concentración (sC) que tiene la función correspondiente como el descrito en relación con las figuras 4 y 5. Se proporciona un miembro de rotación central y se dispone en relación con el flotador 5. Preferiblemente, el miembro de rotación tiene una forma circular en un plano horizontal y que está dispuesto a lo largo de la periferia interior del flotador 5. El miembro de rotación, por ejemplo, está dotado con alas inclinadas (tw) para generar movimientos giratorios en el compartimento de colado y concentración (sC). El flotador 5 también se puede equipar con el filtro de faldón (fu) para evitar que contaminantes sólidos más grandes, como, por ejemplo, malezas marinas, entren en el compartimento cuando se usa el dispositivo, por ejemplo, para la recuperación de petróleo en los lechos marinos. En ese caso, se puede dispensar con el filtro en espiral (sf) mostrado en la figura 6d. El tubo vertical central (c) con las alas inclinadas (cw) es preferiblemente una parte de la parte intermedia desechable (MP) que se describirá además con referencias a las figuras 7a-d.

La figura 6d es una vista en sección transversal que describe que la parte superior (UP) en contacto con la parte intermedia (MP) define el compartimento de colado de concentración (sC). El flotador 5 está dotado con el miembro de rotación central, incorporado aquí con alas inclinadas (tw) para generar movimientos de rotación en el flujo de líquido hacia el compartimento de colado y concentración (sC). Se proporciona un filtro de faldón en espiral (sf) que, en esta realización, está dispuesto en el compartimento (sC). El filtro de faldón en espiral (sf) está estructurado para recoger contaminantes más grandes con el fin de evitarles que entren en el tubo vertical central (c), por ejemplo, cuando el dispositivo se usa en torres de agua para recoger, por ejemplo, capas de proteínas flotantes.

La figura 6e muestra el dispositivo colocado en un nivel del agua a ser usado para la recuperación de petróleo. Está equipado con un primer filtro de faldón superior (fu) para evitar que las partículas sólidas más grandes como malezas marinas, etc. entren en el compartimento de separación progresiva.

Aplicando el procedimiento de control tratado en relación con la figura 5, la velocidad de rotación del motor se puede aumentar y disminuir alternativamente con el fin de eliminar automáticamente los detritos sólidos que podrían obstruir el filtro (fu).

La figura 6f muestra una vista en perspectiva del dispositivo sin filtro de faldón (fu). Se proporciona una construcción de flotador (FC) que incluye elementos flotantes y se une al dispositivo de colado y separación. En alguna aplicación, por ejemplo, cuando el dispositivo se ha de usar en una torre de agua, es necesario adaptar el diámetro máximo del dispositivo a una abertura de arqueta para tener acceso al agua. La construcción flotante se proporciona entonces con varillas de soporte plegables conectadas a los elementos flotantes. Por ello, los elementos flotantes se pueden colocar de manera que se minimice el diámetro total del dispositivo.

Las figuras 7a-7d muestran diversas vistas de la parte intermedia desechable (MP) del dispositivo de colado y separación tratado en relación con las figuras 6a-6f.

La figura 7a es una vista en perspectiva de la parte intermedia desechable (MP). En esta variación, la parte intermedia está dotada con un filtro de faldón en espiral (sf) para evitar que partículas sólidas más grandes, como sólidos flotantes en torres de agua, entren en el tubo central (c). La parte intermedia desechable (MP) está dotada con una serie de hendiduras (id), por ejemplo, cuatro, dispuestas a lo largo de la periferia de la parte inferior de la parte intermedia. Las hendiduras están estructuradas para crear una función de válvula de la unidad de filtro que se tratará además en lo siguiente.

La figura 7b es una vista en perspectiva en sección transversal de la parte intermedia (MP). La parte intermedia (MP) tiene la forma de un cilindro que tiene una sección circular y comprende una carcasa desechable (d1) hecha a partir de un recinto externo delgado, que preferiblemente es transparente. Se define un compartimento de separación y recogida (d2) que está implicado en el proceso de limpieza progresiva realizado por el dispositivo. Un tubo vertical central (c) se proporciona a lo largo de un eje longitudinal de la parte intermedia. En la parte superior del tubo se puede disponer un miembro de rotación central, en esta realización en forma de alas inclinadas (cw). Comprende además una unidad de válvula (vu) (que se describe en detalle en relación con la figura 4a) que en esta realización está unida a una disposición inferior (ba) de una unidad de filtro orientada vertical (vF). La unidad de filtro (vF) tiene una forma cilíndrica circular hueca general donde el tubo vertical central (c) se dispone a lo largo del eje longitudinal de la unidad de filtro y el compartimento de separación y recogida (d2) se define en el espacio entre la superficie interna de la unidad de filtro y la superficie externa del tubo central. Preferiblemente, la unidad de filtro comprende un filtro orientado verticalmente y plegado. La unidad de filtrado es capaz de dejar atravesar el fluido de transporte, que normalmente es agua y, en el caso de los filtros coalescentes, también los contaminantes, por ejemplo, petróleo. La unidad de válvula (vu) también puede estar dotada con alas que forzarán el paso del agua y las contaminaciones que entran en el compartimento de separación y recogida (d2) para continuar hacia movimientos de rotación lentos. En esta realización, estos movimientos se dirigen a un área periférica muy grande del filtros/filtros plegados orientados verticalmente (vF), y/o los filtros coalescentes desechables poliméricos, cuando el petróleo es el contaminante.

Existe una distancia entre la superficie interna de la carcasa (d1) y la superficie externa de la unidad de filtro que define los canales de recogida verticales circunferenciales (ch) que continúan como canales debajo de la unidad de filtro flotante y su disposición inferior (ba) hacia el área de salida de motor (m7), véanse las flechas en la figura 7b. La velocidad a través de los filtros será muy baja debido a la disposición periférica. Si se aumenta el diámetro del filtro y/o se aumenta la longitud vertical del filtro, eso impactará a la velocidad a través del filtro que disminuirá. La corriente a través de la unidad de motor se puede medir con el fin de que sirva como indicador para indicar cuándo la resistencia a través de los filtros es demasiado alta y generar señales para sustituir los filtros y/o detener la recogida o iniciar un proceso de limpieza del filtro de faldón (fu) que se une al flotador 5 como se ha descrito en relación con la figura 5b.

En las figuras 7c y 7d se ilustran específicamente las capacidades de la disposición de filtro flotante vertical (vF) en el compartimento de separación y recogida (d2) de ser parte de una función de válvula en relación con la carcasa desechable (d1). Cuando el filtro comienza a estar lleno de contaminantes y cuando todo el dispositivo de colado y separación se levanta fuera del agua, se proporcionan medidas para evitar que los contaminantes recogidos se filtren a través del tramo de salida de la unidad de motor (m7).

En la figura 7c se muestra que la unidad de filtro vertical (vF) está dispuesta en una condición flotante dentro de la carcasa (d1). El agua, o una mezcla de agua y contaminantes, tiene una densidad más alta que la densidad total de la disposición de filtro vertical (vF). Eso conducirá a que la unidad de filtro flotará y chocará con la parte superior del contenedor desechable (d1) y el flujo del agua limpia puede pasar a través de los canales de flujo periférico (ch) y seguir los canales horizontales hacia fuera a través del área de salida de motor (m7).

Las fuerzas de flotación de la unidad de filtro móvil vertical (vF) se ilustran además en la figura 7d. Esas fuerzas de flotación de la unidad de filtro móvil vertical (vF) se pueden ajustar con medios de flotación (fm) y la disposición del fondo (ba) se aplica como una función de válvula para bloquear el flujo de agua y/o contaminantes de los canales de flujo periféricos (ch) al tramo de salida (m7). Eso puede ocurrir cuando una mezcla de agua y contaminantes tiene una densidad menor que la densidad total de la disposición de filtro vertical (vF). También puede ocurrir cuando el aire a través de los respiraderos de aire en la unión a la parte superior (UP) (no mostrada) entra en el contenedor desechable (d1) cuando el dispositivo de limpieza se está levantando fuera del agua y se sustituirá la unidad de filtro.

Toda la unidad de filtro con sus contaminantes recogidos se puede manejar entonces de formas adecuadas.

En esta realización descrita con referencias a las figuras 6 y 7, dotada con canales de flujo periféricos, los pasos finales de purificación se hacen mediante filtros plegados orientados verticalmente y/o filtros de coalición dispuestos dentro de la carcasa (d1). El dispositivo dotado con canales de flujo vertical y filtros se puede ampliar, por supuesto, para un sistema no desechable con diferentes procesos de vaciado que se describen en la presente solicitud.

Además, esta realización permite crear condiciones optimizadas para una purificación y acumulación gravimétrica y centrífuga eficaces de contaminantes, con o sin filtraciones, con el fin de conseguir una recogida a largo plazo de capas muy delgadas de contaminantes como petróleo, proteínas flotantes y algas pero con moderación de sólidos, que flotan en el agua.

En todas las realizaciones anteriores, la hélice 8 del motor puede ser de tipo cortante para evitar que los detritos se enrollen alrededor de la hélice. Las realizaciones mencionadas anteriormente también se pueden usar para construir unidades y plataformas más grandes para, por ejemplo, uso en alta mar, limpieza de un lago y río donde, por ejemplo, se pueden aplicar generadores eléctricos, generadores de vapor, equipos para cortar maleza, bombas de tornillo, etc. para mejorar el transporte de contaminantes a una unidad de almacenamiento adecuada.

La presente invención no se limita a las realizaciones preferidas descritas anteriormente. Se pueden usar diversas alternativas, modificaciones y equivalentes. Por lo tanto, las realizaciones anteriores no se deberían tomar como limitantes del alcance de la invención, que se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de colado y separación que comprende

una carcasa exterior (1) dotada con construcciones para sujetar directa o indirectamente todas las piezas, definiendo un compartimento (2),

un flotador (5) configurado para crear la función de colado del dispositivo, el flotador está unido en su lado inferior a un fuelle (4) dispuesto esencialmente verticalmente que permite que el flotador adapte el flujo a un volumen sustancialmente circunferencial y que permite que el flotador se mueva desde una posición superior esencialmente sin flujo hacia el compartimento (2) a una posición inferior que permite que el flujo de agua y los detritos sigan los contornos del flotador (3) en una dirección hacia abajo en el dispositivo,

un dispositivo de potencia (8) con una hélice (7), en donde dicho dispositivo de potencia está configurado para ser controlado por una unidad de control de manera que se puedan generar diversos tipos de flujos y presiones para controlar el flujo de entrada y salida del dispositivo,

en donde el dispositivo comprende además

un tubo central (c) dispuesto a lo largo de un eje central vertical del compartimento y configurado para recibir dicho flujo de agua y detritos, y al menos un miembro de rotación central que está estructurado para generar un flujo de rotación dirigido hacia abajo y central de dicha agua y detritos dentro de dicho tubo central (c), caracterizado por que dicho al menos un miembro de rotación central comprende miembros de deflexión, por ejemplo, alas inclinadas (cw), proporcionadas dentro de dicho tubo central vertical (c).

2. El dispositivo de colado y separación según la reivindicación 1, en donde dicho al menos un miembro de rotación central comprende miembros de deflexión, por ejemplo, alas retorcidas (tw), dispuestas por debajo y a lo largo de la periferia interna de dicho flotador.

3. El dispositivo de colado y separación según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde el tubo central (c) está en el extremo inferior dotado con una unidad de válvula (vu), que está configurada para realizar su función de válvula para cerrar el tubo central (c) durante una fase de expulsión del dispositivo.

4. El dispositivo de colado y separación según la reivindicación 3, en donde la unidad de válvula (vu) está dotada con miembros de deflexión, por ejemplo, alas que dirigirán agua y detritos que pasan que entran en el compartimento (2) para continuar un movimiento de rotación, durante una fase de recogida del dispositivo.

5. El dispositivo de colado y separación según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el dispositivo comprende un filtro coalescente (CF) esencialmente plano y en forma de disco que está dispuesto en un plano horizontal en la parte inferior del compartimento (2).

6. El dispositivo de colado y separación según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el dispositivo comprende una parte superior (UP), una parte de separación y recogida intermedia (MP) y una parte de unidad de accionamiento inferior (DP), en donde estas partes están estructuradas para ser ensambladas de manera que el dispositivo tenga una forma cilíndrica esencialmente circular, en donde la parte superior (UP) está estructurada para proporcionar la fijación de dicho fuelle (4), y dicho flotador (5), y en donde la parte intermedia (MP) tiene la forma de un cilindro que tiene una sección transversal circular y comprende dicho tubo central vertical (c) y un recinto externo que define un compartimento de separación y recogida (d2) y que una unidad de filtro orientada verticalmente (vF) está dispuesta dentro de dicho compartimento (d2).

7. El dispositivo de colado y separación según la reivindicación 6, en donde la unidad de filtro (vF) tiene una forma cilíndrica circular hueca general donde el tubo vertical central (c) está dispuesto dentro y a lo largo de un eje longitudinal de la unidad de filtro.

8. El dispositivo de colado y separación según la reivindicación 7, en donde se proporciona una distancia (d1) entre la superficie interna de la carcasa y la superficie externa de la unidad de filtrado (vF) definiendo canales de recogida verticales circunferenciales (ch) que continúan como canales debajo de la unidad de filtro y su disposición inferior (ba) a un área de salida del motor (m7).

9. El dispositivo de colado y separación según la reivindicación 7 u 8, en donde la unidad de filtro es un filtro plegado dispuesto verticalmente y/o un filtro coalescente.

10. El dispositivo de colado y separación según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde dicha unidad de control está configurada para recibir una señal de medición del dispositivo de potencia (8) que indica el consumo de energía del dispositivo de potencia, y si el consumo de energía está por encima de un umbral predeterminado, se varía la velocidad de rotación de la hélice y/o se altera la dirección de rotación según reglas de control preestablecidas.

11. El dispositivo de colado y separación según la reivindicación 10, en donde dichas reglas comprenden una regla que incluye instrucciones de control para aumentar y luego disminuir continua y repetidamente la velocidad de rotación y para alterar la dirección de rotación.

12. El dispositivo de colado y separación según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde el dispositivo de colado y separación comprende al menos un ventilador de maniobra (mf) montado en el dispositivo de manera que el dispositivo se pueda girar alrededor de su eje vertical central, y en donde dicha unidad de control está configurada para recibir datos de posicionamiento, por ejemplo, datos de GPS, y para controlar dicho ventilador o ventiladores de maniobra en dependencia de dichos datos de posicionamiento.