ES2909128T3 - Separador - Google Patents

Abstract

Un separador (1) para eliminar contaminantes de un líquido, el separador que comprende una cámara montada de manera rotatoria (2) dispuesta para rotar alrededor de un eje de rotación, la cámara comprende múltiples superficies de accionamiento (22a, 24, 29a) dispuestas, que cuando son impactadas por el líquido entrante, imparten un momento de giro y por lo tanto rotan hacia la cámara, y el separador que comprende múltiples separadores de discos o conos (10), dispuestos en la cámara (2), y el separador que comprende además una entrada (23) para que el líquido entre en la cámara (2) y una salida (33) para que el líquido salga de la cámara, y en donde la entrada (23) está en una posición radial mayor desde el eje de rotación en comparación con la salida (33), y en uso un espesor de lodo contaminante que se acumula en una pared interna (2a) de la cámara, y el separador comprende además un componente poroso líquido (110) que está ubicado en la vía de flujo (28) de líquido desde la cámara (2) hasta la salida (35) del separador, el componente poroso (110) está dispuesto en uso para bloquearse progresivamente con el tiempo y, por lo tanto, reducir el área de flujo disponible para que fluya el líquido y provocar así una reducción en la velocidad de rotación a la que la cámara (2) es accionada por el flujo de líquido.

Description

DESCRIPCIÓN

Separador

Campo Técnico

La presente invención se refiere a separadores de líquidos, y en particular, aunque no exclusivamente, a separadores de aceite.

Antecedentes

Los separadores de aceite son conocidos para los sistemas o maquinaria en los que se fuerza una cantidad de aceite alrededor de las piezas móviles. Se conoce un ejemplo del documento SU986506.

Inevitablemente, al cumplir su propósito de lubricar las partes móviles, varios desechos y contaminantes quedarán atrapados en el aceite. Es importante que el aceite haga su trabajo y asegure condiciones operativas óptimas, que se elimine la mayor cantidad posible de contaminantes. Los separadores de aceite conocidos realizan esta tarea mediante la aplicación que somete el aceite a una fuerza centrífuga dentro de un recipiente, el material no deseado se mantiene dentro del recipiente del separador y el aceite limpio sale para devolverlo al sistema principal. Sin embargo, nos hemos dado cuenta de que los separadores de aceite conocidos no son tan eficaces en la eliminación de contaminantes como se preferiría. Además, con los separadores de aceite conocidos, cuando se recoge un cierto nivel de contaminante, la eficiencia de separación disminuye significativamente. Sin embargo, es difícil saber cuándo se ha producido esta condición de "saturación" o casi saturación, sin desmontar el separador e inspeccionar la calidad del contaminante recogido en él.

Buscamos proporcionar un separador de líquidos mejorado.

Resumen

De acuerdo con la invención, se proporciona un separador para eliminar contaminantes de un líquido como se define en las reivindicaciones adjuntas.

El separador puede comprender un sensor de velocidad de rotación que está dispuesto para detectar la velocidad de rotación de la cámara. El separador puede comprender un generador de señales de alerta, dispuesto para emitir una señal de alerta si se determina que la velocidad de rotación de la cámara ha caído (o alcanzado o superado un valor umbral) por debajo de una velocidad umbral predeterminada. La velocidad umbral es preferiblemente indicativa de un espesor predeterminado de lodo que se ha acumulado en la pared interna.

El sensor de velocidad puede comprender una parte unida al eje u otra superficie de soporte que comparte el mismo bastidor de referencia inercial que el eje, y una segunda parte que está unida a la cámara.

La pared interior de la cámara es preferiblemente sustancialmente cilíndrica.

La entrada de la cámara es preferiblemente la o aquellas regiones por donde el líquido entra en la cámara. La salida de la cámara es preferiblemente la o aquellas regiones por donde el líquido sale de la cámara.

La entrada puede comprender una pluralidad de canales en la cámara.

La cámara comprende múltiples superficies de accionamiento dispuestas, cuando son impactadas por el líquido entrante, para impartir un momento de giro y, por lo tanto, rotar hacia la cámara. Las superficies de accionamiento pueden denominarse impulsor o accionador de turbina. Las superficies de accionamiento pueden comprender múltiples aletas o álabes.

Cada superficie de accionamiento es preferiblemente curva o de pendiente variable, o de múltiples radios, cuando se ve en planta. Las superficies de accionamiento pueden tener una forma sustancialmente (parcial) de espiral. Las superficies de accionamiento están espaciadas circunferencialmente, de manera preferible a intervalos angulares sustancialmente iguales o regulares.

Las superficies de accionamiento pueden estar dispuestas en una superficie basal o en una región inferior de la cámara.

Cada una de las superficies de accionamiento operativas puede estar alineada con uno o más canales de entrada respectivos.

La entrada y la salida pueden estar separadas en la dirección de la longitud/altura de la cámara.

La entrada puede estar ubicada en una región inferior de la cámara y la salida puede estar ubicada en una región superior de la cámara, o viceversa.

Las superficies de accionamiento pueden estar separadas radialmente del eje de rotación de la cámara.

Las superficies de accionamiento pueden proporcionarse en formaciones de álabes respectivos. El separador puede comprender una formación de álabes que comprenda una superficie delantera y una superficie trasera, una de las superficies comprende una superficie de accionamiento.

La entrada a la cámara puede estar en comunicación de fluidos con un conducto en el eje, en donde el líquido entrante está dispuesto para fluir a través del conducto y hacia la cámara a través de la entrada.

El separador comprende múltiples separadores cónicos. Los separadores cónicos pueden comprender múltiples formaciones troncocónicas dispuestas en una pila. Las formaciones troncocónicas pueden tener un ángulo de cono de entre 30 y 50 grados. Los separadores cónicos están preferiblemente separados verticalmente de su vecino adyacente para proporcionar un canal de fluido. Los separadores cónicos se proporcionan preferiblemente en una región central de la cámara. Una región periférica radialmente más externa de la pila de separadores cónicos está separada de la pared interna de la cámara. Los separadores cónicos están preferentemente dispuestos con los extremos más anchos hacia abajo y los extremos más estrechos hacia arriba.

La salida puede proporcionarse en una posición radial más pequeña en comparación con la entrada.

La disposición de los discos separadores evita preferentemente que el líquido tome el camino más corto evitando la contaminación cruzada y fuerza el líquido hacia la cámara interior (2a), a través de la cual pasa el campo centrífugo donde la fuerza es mayor.

La salida de la cámara puede estar en comunicación de fluidos con múltiples superficies de accionamiento de salida que están dispuestas para ser impactadas por el líquido saliente para proporcionar un impulso giratorio a la cámara.

Las superficies de accionamiento de salida pueden proporcionarse en una subcámara. La subcámara puede estar situada encima de la cámara. Se puede proporcionar una salida de líquido separador aguas abajo de la salida. La salida del líquido del separador puede proporcionarse en una posición radial mayor (desde el eje central longitudinal de la cámara) que la salida de la cámara. La salida de líquido del separador puede proporcionar una salida para líquido en la subcámara. La salida del separador puede comprender múltiples aberturas separadas o boquillas dispuestas para dirigir el líquido (procesado) al exterior del separador.

La invención puede comprender una o más características como se describe en la descripción y/o como se muestra en las figuras.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, se describirán diversas modalidades de la invención, solo a modo de ejemplo, con referencia a los siguientes dibujos:

La Figura 1 es una vista en sección transversal longitudinal de un separador de aceite,

La Figura 2 es una vista en planta en sección hacia abajo, dentro de la cámara del separador de la Figura 1,

La Figura 3 es una vista en perspectiva de un distribuidor de álabes del separador de aceite,

La Figura 4 es una elevación lateral de un cono separador, una pila de los cuales están presentes en la cámara del separador de la figura 1,

La Figura 5 es una vista en planta del cono separador de la Figura 4,

La Figura 6 es una vista en perspectiva del disco distribuidor provisto de una tapa,

La Figura 7 es una vista inferior de la porción superior del separador de la figura 1,

La Figura 8 es una vista en sección transversal longitudinal de una segunda realización de un separador de aceite,

Las figuras 9A y 9B son vistas en perspectiva de los subconjuntos superiores del separador de la figura 8,

La Figura 10A es una vista en planta del componente del disco distribuidor y del conjunto inferior del separador de la figura 8, y

La Figura 10B es una vista en perspectiva del subconjunto del disco distribuidor y el separador inferior.

Descripción Detallada

Ahora se describe un separador de aceite 1, como se muestra en la Figura 1. Como se describirá a continuación, el separador 1 permite características operativas de separación mejoradas en relación con la separación de contaminantes en el aceite. Los contaminantes pueden incluir hollín, suciedad y partículas metálicas, que deben eliminarse de un sistema de aceite para garantizar un rendimiento óptimo del sistema.

El separador 1 comprende una cámara 2 generalmente cilíndrica, a la que se proporciona una entrada y una salida. Como se describirá con detalle a continuación, la entrada está situada en la base de la cámara, mientras que la salida está situada en la parte superior de la cámara. De esta forma, todo el aceite contaminado pasa por el máximo espacio en el campo centrífugo generado antes de salir. La cámara 2 está montada de manera rotatoria alrededor de un eje o vástago 5 por medio de un casquillo de cojinete superior e inferior (referenciados 8 y 9 en la Figura 1). Un manguito 15 encierra el eje 5. En términos generales, durante el uso, el flujo de aceite en la cámara 2 a través de la entrada hace que se aplique una fuerza de accionamiento a la cámara, para hacer girar la cámara. El movimiento de rotación de la cámara produce un efecto centrífugo en el líquido dentro de la cámara, de modo que los contaminantes son forzados hacia una superficie interior 2a de la cámara 2. Se forma un anillo o corona circular de lodo en la superficie interior.

Situado dentro de la cámara 2 se proporciona una pila de separadores de cono o disco 10. La pila 10 está situada en el centro alrededor del eje longitudinal de la cámara 2, y cada disco separador se mantiene separado verticalmente de su vecino. Esta separación de discos adyacentes permite que los contaminantes fluyan radialmente (visto en planta) hacia fuera, hacia la superficie interior 2a de la cámara. Este espacio entre pilas se logra por medio de características formadas integralmente (referencia 10f, como se muestra en la Figura 4) en un lado de cada uno de los discos que se apoya en un disco adyacente y sirve para soportar y mantener los discos adyacentes separados. Las Figuras 4 y 5 muestran vistas de un disco separador individual 10a, que comprende una pared troncocónica 10c y múltiples miembros de puente 10e separados que se conectan a un borde superior 10d. Las aberturas entre los miembros de puente 10b sirven, en uso, para permitir que el aceite procesado/limpio fluya hacia arriba hacia la salida dentro de la cámara. Más detalladamente, las formaciones de separación entre pilas 10f están distribuidas circunferencialmente alrededor de los discos 10a. Las porciones de los extremos redondeadas de las formaciones 10f sirven para ayudar a contribuir al efecto centrífugo, por medio del impacto del aceite sobre las formaciones 10f. La pila 10 de discos se sujeta con respecto al bastidor de referencia inercial de la cámara 2.

Ahora se describen los detalles de la porción de entrada del separador, con referencia en particular a las Figuras 1 y 2. Una porción basal de la cámara comprende el distribuidor 20 (que puede denominarse anillo distribuidor). En términos generales, el distribuidor 20 sirve para distribuir líquido entrante (sin procesar) en la cámara, así como para proporcionar superficies de accionamiento que provocan la rotación de la cámara. Se proporciona una porción de cubo 21 que define en ella múltiples canales (de alimentación) 21a, separados entre sí. Los canales 21a están situados sustancialmente de forma radial. El líquido llega a los orificios fluyendo a través de un conducto 13 que se proporciona en una porción inferior del eje 5. Una porción superior del conducto 13 está provista de múltiples puertos 23. Los puertos 23 están conectados por fluidos a un espacio anular 24, que a su vez está conectado por fluidos a los canales 21a. Cada canal conduce a una superficie de accionamiento respectiva 22a, como se ve mejor en la Figura 2. Cada superficie de accionamiento 22a, cuando se ve en planta, tiene una forma curva o de múltiples radios. Además, la forma puede verse como parte de una espiral. La forma de las superficies de accionamiento es tal que cuando el líquido impacta sobre la superficie, provoca que se aplique un momento de giro a la cámara. Las superficies de accionamiento 22a pueden considerarse de este modo como álabes similares a las de un accionamiento de turbina. Cada superficie de accionamiento 22a es una superficie de una formación de nervaduras o álabes 22. Las formaciones 22 están igualmente separadas angularmente entre sí y forman canales entre ellas. Las formaciones 22 se proporcionan en una superficie basal de la cámara 2.

La conformación y configuración de las formaciones de álabes 22 también ayuda a que el líquido se acerque a la pared interior 2a de la cámara y, por lo tanto, mejora el efecto centrífugo. Las formaciones 22 se pueden ver más claramente en la Figura 3. Como puede verse, se puede considerar que cada formación de álabes 22 proporciona una superficie delantera y una superficie trasera. La superficie de accionamiento 22a es la superficie trasera. La superficie 22b es similarmente curvada/(de múltiples) radios como la superficie de accionamiento. En uso, la forma de la superficie 22b sirve para guiar el aceite radialmente hacia fuera. Se apreciará que el aceite está restringido dentro de un espacio definido entre formaciones de álabes adyacentes 22.

Situada encima de las formaciones 22 se proporciona una cubierta 25. La cubierta tiene una forma sustancialmente troncocónica y comprende una abertura central dispuesta para recibir el manguito 15. La cubierta 25 sirve en parte para soportar la pila 10, y en parte para proporcionar y establecer el tamaño y la posición del orificio de salida requerido (referenciado con 23) para el aceite que sale de las superficies de accionamiento 24 hacia la cámara. La cubierta se ve mejor en la Figura 6.

En uso, el aceite alimentado a la cámara 2 es forzado hacia la pared interior 2a. A medida que la cámara se llena progresivamente de aceite, éste es forzado hacia arriba a través de los discos separadores 10a. Los discos 10a proporcionan una separación centrífuga mejorada al hacer que las partículas se dirijan radialmente hacia fuera dentro de las separaciones entre los discos adyacentes 10a. Esas partículas se acumulan con la torta de lodo en la superficie interior 2a. El aceite que llega a la parte superior de la cámara 2 llega a la salida de la cámara, que está provista de una abertura sustancialmente anular. Debe notarse que esta abertura ocupa una posición radial más pequeña en comparación con las regiones de salida adyacentes a las superficies de accionamiento 24 en las que el aceite entra en la cámara. Esto asegura ventajosamente que el aceite se desplace por la región de la cámara en la que la fuerza centrífuga es máxima, asegurando así una separación óptima. En particular, la mayor superficie creada por los discos separadores a la que se expone el líquido contaminado provoca una separación más rápida.

A medida que continúa el proceso de separación, se acumula una torta de lodo anular 30 en la pared interior 2a. El espesor radial de este lodo aumenta durante un ciclo operativo. Mientras lo hace, la inercia de la cámara aumenta gradualmente, lo que, para el mismo caudal de aceite en la cámara, da como resultado una disminución en la velocidad de rotación de la cámara 2. Esta disminución de la velocidad es aproximadamente inversamente proporcional al aumento del espesor de la torta de lodo 30. Se proporciona un sensor 50a que está en un bastidor de referencia estacionario en comparación con la cámara 2. Se proporciona un imán 50b unido a la cámara, y el sensor detecta la proximidad del imán. En uso, se puede determinar una medida de la velocidad de rotación de la cámara. También se proporcionan un procesador de datos y una memoria, o subconjuntos y/o circuitos electrónicos equivalentes, que están configurados para determinar a partir de una salida del sensor 50a cuándo la velocidad de la cámara alcanza o cae por debajo de un valor umbral predeterminado (almacenado). Este valor se selecciona para que corresponda a un espesor de lodo que requiere una operación de servicio del separador en el que el separador se desmonta parcialmente para permitir que se elimine el lodo. El procesador de datos está conectado a un dispositivo de señalización visual y/o de audio, que está dispuesto para emitir una señal de alerta cuando se cumplen los criterios de umbral. Por ejemplo, esto puede comprender una luz verde, una luz ámbar y una luz roja. La luz ámbar se activa cuando el separador requiere servicio debido a la acumulación de sedimentos. Una luz roja indica encendido.

Con referencia a la Figura 8, se muestra otra realización de la invención. El separador 100 es funcionalmente idéntico al separador 1, excepto por algunos cambios estructurales. Se utilizan los mismos números de referencia para indicar características sustancialmente iguales o idénticas. Uno de tales cambios estructurales es el de la inclusión de un componente de malla 110, dispuesto en forma de anillo, ubicado entre la salida de la cámara y las boquillas que expulsan aceite limpio de la misma. De manera más general, la malla se ubica en la vía del fluido 28 entre el orificio 33 de la cámara y las boquillas 35. La malla puede comprender un componente de metal expandido o perforado de plástico, que comprende un conjunto de aberturas/brechas definidas por la estructura en forma de red del material.

Se proporcionaría un sensor de velocidad rotacional (tal como 50a y 50b) con el separador 100 (pero no se muestra en la Figura 8).

Se apreciará que el separador 1 incluye un material de malla similar con la vía 28.

En uso, el componente de malla 110 permite que el líquido de la cámara de separación lo atraviese y salga por las boquillas. Sin embargo, con el tiempo, las aberturas se bloquearán gradualmente con partículas pequeñas y, por lo tanto, se reducirá progresivamente el área de flujo disponible para que fluya el fluido. Esto, a su vez, tiene el efecto de ralentizar el flujo de fluido a través del separador, y el sensor de velocidad puede detectar la reducción de la velocidad. Por lo tanto, el componente de malla proporciona una mejora para proporcionar un indicador de que el separador está saturado con torta de lodo y necesita limpieza. El componente de malla, ventajosamente, puede ser desmontable de modo que pueda retirarse del conjunto, limpiarse y reemplazarse, o alternativamente, reemplazarse con una malla nueva/sin usar. La indicación del nivel de saturación se hace así más precisa.

En las Figuras 9A y 9B, y las Figuras 10A y 10B, se muestran los respectivos subconjuntos superior e inferior. Como puede verse, estos son en gran parte idénticos a los del separador 1. En la Figura 9B, el número de referencia 50 indica la cubierta superior 50, que incorpora las boquillas 35.

Cuando el aceite (procesado) sale de la cámara, entra en una subcámara 28, prevista en una parte superior 27 del separador. Un orificio anular 33 conecta fluidamente la cámara 2 a la subcámara 28. Provistas dentro de la subcámara 28 se proporcionan aletas/álabes de accionamiento 29 de múltiples radios que, al ser impactado por el aceite con una superficie de accionamiento respectiva 29a, proporcionan una fuerza motriz rotatoria a la cámara. Al fluir a través de la subcámara 28, el aceite se dirige a una de las múltiples boquillas de salida 35 en virtud de que el aceite está restringido y compartimentado entre álabes vecinos 29, como se ve mejor en la Figura 4. A continuación, el aceite se devuelve al sistema anfitrión a través de las boquillas 35, tal como un sumidero de aceite en un motor diésel. La parte superior 27 comprende además formaciones de álabes 26 que generalmente tienen un perfil curvo y están ubicadas en el medio de los álabes 29.

Ventajosamente, el separador 1 es capaz de ser accionado a altas velocidades de rotación. Esto da como resultado una separación altamente efectiva de los contaminantes. Esto resulta de la posición de las boquillas 35 en un diámetro mayor que la pared interior de la cámara 2a. El momento incrementado también resulta del diseño y configuración del distribuidor 20 así como también de la turbina superior 27. El sensor rotacional y la señal de alerta significan ventajosamente que el separador puede ser reparado oportunamente solo cuando sea necesario. Se apreciará que el crecimiento continuo de la torta de lodo daría como resultado la oclusión parcial o total de la entrada de aceite a la cámara, dando como resultado un flujo de aceite restringido a su través.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Un separador (1) para eliminar contaminantes de un líquido,

el separador que comprende una cámara montada de manera rotatoria (2) dispuesta para rotar alrededor de un eje de rotación, la cámara comprende múltiples superficies de accionamiento (22a, 24, 29a) dispuestas, que cuando son impactadas por el líquido entrante, imparten un momento de giro y por lo tanto rotan hacia la cámara,

y el separador que comprende múltiples separadores de discos o conos (10), dispuestos en la cámara (2), y el separador que comprende además una entrada (23) para que el líquido entre en la cámara (2) y una salida (33) para que el líquido salga de la cámara,

y en donde la entrada (23) está en una posición radial mayor desde el eje de rotación en comparación con la salida (33),

y en uso un espesor de lodo contaminante que se acumula en una pared interna (2a) de la cámara, y el separador comprende además un componente poroso líquido (110) que está ubicado en la vía de flujo (28) de líquido desde la cámara (2) hasta la salida (35) del separador, el componente poroso (110) está dispuesto en uso para bloquearse progresivamente con el tiempo y, por lo tanto, reducir el área de flujo disponible para que fluya el líquido y provocar así una reducción en la velocidad de rotación a la que la cámara (2) es accionada por el flujo de líquido.

2. Un separador como se reivindicó en la reivindicación 1, que comprende un sensor de velocidad de rotación que está dispuesto para detectar la velocidad de rotación de la cámara.

3. Un separador como se reivindicó en la reivindicación 2, que comprende un generador de señales de alerta dispuesto para emitir una señal de alerta si se determina que la velocidad de rotación de la cámara ha caído por debajo de una velocidad umbral predeterminada.

4. Un separador como se reivindicó en la reivindicación 3, en el que la velocidad umbral es indicativa de un espesor predeterminado de lodo que se ha acumulado en la pared interior.

5. Un separador como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pared interior de la cámara es sustancialmente cilíndrica.

6. Un separador como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la entrada comprende una pluralidad de canales en la cámara.

7. Un separador como se reivindicó en la reivindicación 6, en el que cada superficie de accionamiento es curva o de gradiente variable, o de múltiples radios, cuando se ve en planta.

8. Un separador como se reivindicó en la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que las superficies de accionamiento tienen una forma sustancialmente (parcialmente) de espiral.

9. Un separador como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que las superficies de accionamiento están separadas circunferencialmente, de manera preferible a intervalos angulares sustancialmente iguales o regulares.

10. Un separador como se reivindicó en la reivindicación 6, en el que las superficies de accionamiento están dispuestas sobre o adyacente a una superficie basal o en una región inferior de la cámara.

11. Un separador como se reivindicó en la reivindicación 6, en el que cada una de las superficies de accionamiento operativas está alineada o asociada con uno o más canales de entrada respectivos.

12. Un separador como se reivindicó en la reivindicación 6, en el que las superficies de accionamiento están separadas radialmente del eje de rotación de la cámara.

13. Un separador como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la entrada a la cámara está en comunicación de fluidos con un conducto en un eje en el que la cámara está montada de manera rotatoria, en donde el líquido entrante se dispone para que fluya a través del conducto y hacia la cámara a través de la entrada.

14. Un separador como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la salida comprende un orificio de salida que se comunica con una salida del separador y la entrada comprende un orificio de entrada que se comunica con una entrada del separador.

15. Un separador como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la salida está en comunicación de fluidos con múltiples superficies de accionamiento de salida que están dispuestas para ser impactadas por el líquido saliente para proporcionar un accionamiento de rotación a la cámara.

16. Un separador como se reivindicó en la reivindicación 15, en el que las superficies de accionamiento de salida se proporcionan en una subcámara situada encima de la cámara.

17. Un separador como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende múltiples formaciones de álabes, dispuestas en uso, para proporcionar una fuerza de accionamiento de rotación a la cámara.