ES2936838B2 - Dispositivo estabilizador del movimiento longitudinal del sistema de limpieza de filtros - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo estabilizador del movimiento longitudinal del sistema de limpieza de filtros

Campo técnico de la invención

La presente invención corresponde al campo técnico de la gestión de fluidos con materia en suspensión, en concreto a los equipos de filtrado de la misma que presentan un filtro automático hidráulico de malla y a los medios de autolimpieza del mismo.

Antecedentes de la invención

En la actualidad los equipos de filtrado con filtros automáticos hidráulicos de mallas son ampliamente utilizados, para aplicaciones tanto agrícolas como industriales, que generan grandes cantidades de fluidos con mucha materia en suspensión que deben ser filtrados por motivos ambientales, económicos u otros.

Estos filtros tienen la función de retener el material suspendido en el agua, y en su interior disponen de un medio filtrante formado por una malla, a través del cual el fluido circula a presión.

Las partículas en suspensión existentes en el fluido circulan a través de los filtros por los que pasan y aquellas que presentan un tamaño superior al grado de filtrado de la malla quedan retenidas formando una torta de filtrado que termina por obturar el interior de dicha malla impidiendo la circulación del agua. Para que el filtro siga trabajando requiere de unos medios de limpieza que actúen sobre el mismo cada vez que resulte necesario.

En este tipo de filtros la operación de limpieza se realiza de manera automática, es decir, sin necesidad de manipulación por parte del usuario, mediante un mecanismo de limpieza hidráulico que succiona la torta de filtrado y la dirige hacia el exterior. Su limpieza se consigue con un barrido por succión de las partículas retenidas, mediante unas boquillas conectadas a un escáner o eje principal, que tiene acoplado en su extremo una turbina o motor hidráulico. Las boquillas realizan un desplazamiento helicoidal para recorrer toda la superficie interior de la malla y las partículas retenidas se expulsan al exterior por una válvula de drenaje durante la maniobra de limpieza del filtro.

Como ejemplo del estado de la técnica puede mencionarse el documento de referencia ES1056495, en el que se define un filtro autolimpiante perfeccionado, que incluye un colector de succión axial para la limpieza del elemento filtrante, del que salen ortogonalmente unos brazos radiales equipados con boquillas regulables de succión que se extienden hasta la proximidad del elemento filtrante, y donde dicho colector está dispuesto de forma desplazable y giratoria mediante accionamiento con un conjunto motor hidráulico o eléctrico comandado por un correspondiente controlador.

En este caso como en el resto de filtros hidráulicos de malla, dicho movimiento helicoidal es la suma de un movimiento de rotación del escáner generado por la turbina y un movimiento longitudinal del mismo generado por un pistón hidráulico.

El aumento de partículas retenidas por la malla produce un incremento de la diferencia de presión entre la entrada y la salida del filtro. Cuando este diferencial de presión alcanza un valor preestablecido, se activa la limpieza automática del filtro. Para ello se comunican la válvula de drenaje y el pistón hidráulico con la presión atmosférica. Con ello se inician los movimientos de rotación y longitudinal, que producen en conjunto el movimiento helicoidal de las boquillas.

Cada una de las boquillas del escáner realiza la limpieza de un tramo de la malla. Para que la limpieza sea efectiva, el barrido helicoidal de cada boquilla debe pasar por todos los puntos del interior del tramo de malla que le corresponde, logrando de este modo que el movimiento de barrido sea completo y el conjunto de las boquillas succione la suciedad de toda la malla.

La duración de la limpieza es un parámetro configurable en un programador que comanda el filtro, y se corresponde con el tiempo que está abierta la válvula de drenaje.

Para que la limpieza de la malla sea adecuada, el tiempo de limpieza programado debe ser igual al tiempo de vaciado del pistón hidráulico. Así pues, cuando el filtro está en fase de filtración, la válvula de drenaje se encuentra cerrada y el interior del pistón hidráulico se encuentra lleno de agua a la presión de entrada de ésta en el filtro, con lo que el émbolo mantiene al conjunto escáner con boquillas/turbina en la posición inicial.

Cuando se inicia la fase de limpieza, la válvula hidráulica se abre y se comunica el interior del pistón hidráulico con la presión atmosférica, por lo que el agua existente en el interior del pistón hidráulico se vacía. En el instante en que se comienza a vaciar desaparece la fuerza sobre el émbolo, permitiendo al conjunto escáner más boquillas/turbina desplazarse hasta su posición final.

Una vez transcurrido el tiempo de limpieza programado, la válvula de drenaje se cierra y tanto el pistón hidráulico como el conjunto escáner más boquillas/turbina vuelven a su posición inicial.

Dependiendo del tamaño de la abertura de salida y de la presión a la que se encuentre el agua en el interior del pistón hidráulico, el vaciado resulta más o menos rápido, por lo que el tiempo de vaciado no es constante dentro del rango de presiones de trabajo del filtro, sino que depende de la presión a la que esté trabajando. De este modo, a mayor presión, mayor velocidad de vaciado, es decir, menor tiempo para el desplazamiento del pistón hidráulico, y en consecuencia, un menor tiempo para que el conjunto escáner con boquillas/turbina realice el recorrido de limpieza desde una posición inicial a la posición final.

Esta relación existente entre el tiempo de vaciado del pistón hidráulico y la presión de trabajo, genera unos inconvenientes en el proceso de limpieza.

El primero de ellos ocurre cuando en el filtro se tienen presiones demasiado elevadas. En este caso, el pistón hidráulico se vacía demasiado rápido, de manera que el movimiento helicoidal de las boquillas no es capaz de pasar por todos los puntos de la malla ya que las boquillas describen una espiral con un paso demasiado grande, es decir, la espiral que dibujan se estira y en el interior de la malla quedan franjas sin limpiar, generando un efecto cebra debido a que las boquillas no pasan por todos los puntos. Esto provoca que queden zonas sin limpiar, cegadas al paso de agua por la acumulación de suciedad.

Las consecuencias derivadas de esta situación son, por un lado, un mayor consumo de agua, pues la malla, al no estar completamente limpia, se va a volver a ensuciar más rápido, y provoca que la necesidad de limpieza sea más frecuente y por tanto exista un mayor consumo de agua.

Igualmente, en las zonas en las que la suciedad se queda acumulada, puede darse el caso de que pasado un tiempo esta suciedad compacte, cegando parte de la superficie filtrante y dando lugar a una capa de suciedad difícil de eliminar incluso con una limpieza manual de la malla.

Además, las zonas por donde no pasan las boquillas debido a un movimiento helicoidal demasiado rápido, son zonas de acumulación de suciedad. Como hay poca distancia entre las boquillas y la malla, esta acumulación puede obstaculizar y detener el movimiento del conjunto escáner con boquillas/turbina, con lo que el mecanismo de limpieza automática no funciona correctamente y la malla colmatada no permitirá la circulación de agua.

Esta acumulación de suciedad debida a la limpieza insuficiente puede a su vez trabar la boquilla y generar la rotura de la misma, del conjunto escáner con boquillas/turbina e incluso de la malla.

Un segundo inconveniente de la relación entre la presión y el tiempo de vaciado es la dependencia del usuario para fijar el tiempo de limpieza programado. La duración de la limpieza es un parámetro configurable en el programador, mientras que el tiempo de vaciado del pistón hidráulico depende de la presión de funcionamiento, pudiendo trabajar el filtro en un amplio rango de presiones.

De este modo, la primera acción del usuario antes de poner en marcha el filtro es configurar el tiempo de limpieza programado, comprobando visualmente el tiempo que tarda en vaciarse el pistón hidráulico. Para que el filtro funcione correctamente, el usuario debe realizar la tarea de averiguar el tiempo de vaciado del pistón hidráulico e introducirlo en el programador como valor del parámetro "tiempo de limpieza”. Si posteriormente el tiempo de vaciado aumenta o disminuye por distintos factores, el tiempo de limpieza programado deja de ser el adecuado.

De esta manera, en el caso en que la presión de la instalación se reduzca, el pistón hidráulico se vacía más despacio, con lo cual no le da tiempo a vaciarse del todo, y el conjunto escáner con boquillas/turbina va a volver a la posición inicial antes de completar su recorrido. Con esto, las boquillas no recorren el tramo de malla que les corresponde y el final de cada tramo de malla queda sin limpiar.

Los problemas generados en el caso en el que la presión de la instalación se reduzca son los mismos descritos para el caso en que se tienen presiones demasiado elevadas.

Por otro lado, si la presión de la instalación es mayor y en consecuencia el pistón hidráulico se vacía más rápido que el parámetro que se había fijado inicialmente en el programador y por tanto, el tiempo de vaciado del pistón hidráulico es inferior al tiempo de limpieza programado, el problema existente es que las boquillas del escáner realizan su recorrido más rápido, llegando antes a su posición final. El resto del tiempo hasta que transcurra el tiempo de limpieza programado van a estar girando en esta posición final innecesariamente.

Esta situación puede generar una rotura de las boquillas, del escáner y/o de la malla, pues las boquillas quedan girando en su posición final el tiempo de exceso, y puede darse el caso de quedar cualquier elemento grueso atrapado en la entrada de la boquilla, con lo que debido al giro continuado en el mismo punto, este elemento grueso puede rasgar la malla y llegar a romper a su vez la boquilla e incluso el escáner.

Otra posible consecuencia debido a esta situación planteada es que exista una rotura de la malla por exceso de succión, pues la propia fuerza de succión continuada de la boquilla en un mismo punto, puede terminar rompiendo la malla y dejando pasar partículas de tamaño indeseado.

Así mismo, existe un mayor gasto de agua de limpieza debido a que la válvula de drenaje sigue abierta durante todo el tiempo de limpieza programado. Si el pistón hidráulico se ha vaciado muy rápido, el tiempo que falta hasta que termine la maniobra de limpieza se sigue evacuando un caudal de drenaje innecesario, ya que las boquillas se encuentran girando en un punto fijo de la malla, en concreto su posición final del tramo, que se encuentra limpio desde el primer giro.

Todos estos problemas existentes en estos filtros hidráulicos de malla, se deben a que el vaciado del pistón hidráulico está condicionado a la presión existente en el mismo, que es variable. Es necesario por tanto encontrar un modo de eliminar esta dependencia, para que el tiempo de vaciado del pistón hidráulico y por tanto el tiempo que tardan las boquillas en realizar la trayectoria helicoidal sea siempre el mismo sin verse afectado por los niveles de presión.

Descripción de la invención

El dispositivo estabilizador del movimiento longitudinal del sistema de limpieza de filtros que aquí se presenta, es para filtros automáticos hidráulicos de malla que comprenden un pistón hidráulico para realizar un movimiento lineal del mecanismo de limpieza, donde dicho pistón hidráulico presenta una abertura de salida en un primer extremo.

Este dispositivo de estabilización comprende un cuerpo adecuado para acoplarse en el primer extremo del pistón hidráulico, que presenta una primera cara orientada hacia la abertura de salida y una segunda cara opuesta.

Esta segunda cara presenta un primer entrante centrado, un segundo entrante concéntrico con el anterior, de menor dimensión y remetido respecto a éste y, un tercer entrante concéntrico con el segundo, de menor dimensión y remetido respecto al mismo.

El cuerpo presenta además un primer orificio central de comunicación de la primera cara con dicho tercer entrante.

El dispositivo comprende a su vez, una membrana de espesor menor que la profundidad del segundo entrante, adecuada para acoplarse en el extremo del mismo más próximo al tercer entrante, tal que dicho tercer entrante configura una primera cámara para deformación de la membrana en función de la presión.

Así mismo, el dispositivo presenta un elemento de cierre adecuado para acoplarse en el primer entrante del cuerpo, con una primera cara orientada hacia éste y una segunda cara opuesta.

La primera cara de este elemento de cierre presenta un cuarto entrante centrado, tal que configura una segunda cámara entre el mismo y la membrana. Además, presenta un segundo orificio pasante de comunicación entre la segunda cara y dicha segunda cámara.

Por otra parte, el cuerpo comprende una ranura de conexión de la segunda cámara con la primera cámara, situada en la pared lateral del segundo entrante, y un canal de conexión de dicha ranura con el primer orificio, dispuesto en el fondo del tercer entrante para circulación de un caudal de agua constante desde la segunda cámara hasta el exterior.

Con el dispositivo estabilizador del movimiento longitudinal del sistema de limpieza de filtros que aquí se propone se obtiene una mejora significativa del estado de la técnica.

Esto es así pues se consigue un modo sencillo de controlar el vaciado del pistón hidráulico y por tanto, el desplazamiento longitudinal del conjunto del escáner con las boquillas más la turbina.

Con este dispositivo es posible mantener el caudal de evacuación constante e independiente de la presión, con lo que se logra una velocidad de vaciado del pistón hidráulico invariable, sin que la trayectoria helicoidal de las boquillas y el tiempo de vaciado se vean afectados por la presión de funcionamiento.

El dispositivo sólo funciona cuando el pistón hidráulico se está vaciando, por lo que no afecta a la recuperación de la posición inicial del pistón hidráulico ni por tanto, al resto de elementos del sistema de autolimpieza.

Con este dispositivo es posible realizar un control y homogeneización del desplazamiento longitudinal del conjunto de elementos de los medios de limpieza automática del filtro, es decir, el pistón hidráulico, el vástago del mismo y el conjunto del escáner con las boquillas más la turbina, independientemente de la presión del sistema.

Así mismo, se logra homogeneizar el tiempo de limpieza dentro del rango de presiones de trabajo del filtro.

Se consigue igualmente una relación eficiente entre los movimientos de rotación y longitudinal del escáner, obteniendo un movimiento helicoidal eficiente, con independencia de la presión de trabajo.

Esto permite una sincronización del tiempo de limpieza programado con el tiempo de vaciado del pistón hidráulico, de manera que éste se vacía por completo e inmediatamente se vuelve a llenar.

Esta sincronización y la relación eficiente entre los movimientos del escáner permiten lograr una limpieza efectiva del interior de la malla, pues al controlar el movimiento helicoidal de las boquillas y el tiempo de vaciado del pistón hidráulico, se asegura que las boquillas pasen por todos los puntos de la malla.

Todo ello permite una reducción del consumo de agua de drenaje, ajustando el mismo a las necesidades de limpieza del filtro. Al lograrse una limpieza efectiva en la que toda la malla queda limpia con el barrido de las boquillas, toda la superficie de la malla queda útil para una nueva filtración. Así se optimiza el número de limpiezas según las necesidades del filtro y por tanto se reduce el caudal de drenaje.

Igualmente, la efectividad en la limpieza de las boquillas tiene una consecuencia favorable adicional, pues al barrer toda la superficie interna de la malla, se evitan los problemas de acumulación de suciedad en su interior y por tanto, se eliminan los problemas de posibles colmataciones o compactación de la suciedad.

Con todo esto además, se elimina el problema de una posible rotura de malla, de las boquillas o del escáner.

Igualmente, otra ventaja es que se evitan las manipulaciones innecesarias del programador por parte del usuario, pues no se necesita cambiar el tiempo de limpieza programado si cambian las condiciones de la instalación.

Por tanto, se consigue un dispositivo práctico y sencillo con el que es posible que el caudal de evacuación del pistón hidráulico se mantenga constante e independiente de la presión, obteniendo un conocimiento del comportamiento del sistema de autolimpieza a cualquier presión.

Breve descripción de los dibujos

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se aporta como parte integrante de dicha descripción, una serie de dibujos donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La Figura 1.- Muestra una vista en explosión del dispositivo de estabilización de la presión, para una realización preferida de la invención.

La Figura 2.- Muestra una vista en sección del dispositivo estabilizador del sistema de limpieza de filtros, para una realización preferida de la invención.

La Figura 3.- Muestra una vista en explosión de una sección del dispositivo estabilizador del sistema de limpieza de filtros, para una realización preferida de la invención.

La Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva del cuerpo del dispositivo estabilizador del sistema de limpieza de filtros, para una realización preferida de la invención.

La Figura 5.- Muestra un esquema del conjunto del pistón hidráulico con el dispositivo estabilizador del sistema de limpieza de filtros, para una realización preferida de la invención.

Descripción detallada de un modo de realización preferente de la invención

A la vista de las figuras aportadas, puede observarse cómo en un modo de realización preferente de la invención, el dispositivo estabilizador del sistema de limpieza de filtros que aquí se propone, es para filtros automáticos hidráulicos de malla que comprenden un pistón (1) hidráulico para realizar un movimiento lineal del mecanismo de limpieza, donde dicho pistón (1) hidráulico presenta una abertura de salida (4) en un primer extremo (1.1).

Como se muestra en las Figuras 1 a 3, el dispositivo comprende un cuerpo (5) adecuado para acoplarse en el primer extremo (1.1) del pistón (1) hidráulico, tal y como puede observarse en la Figura 5, una membrana (6) y un elemento de cierre (7).

En este modo de realización que aquí se presenta, el dispositivo se acopla en el interior del pistón (1) hidráulico, pero en otros modos de realización puede acoplarse en la parte exterior de dicho primer extremo (1.1) del mismo.

El cuerpo (5) presenta una primera cara (5.1) orientada hacia la abertura de salida (4), una segunda cara (5.2) opuesta que presenta un primer entrante (8) centrado, un segundo entrante (9) concéntrico con el anterior, de menor dimensión y remetido respecto a éste, un tercer entrante (10) concéntrico con el segundo, de menor dimensión y remetido respecto al mismo, y un primer orificio (11) central de comunicación de la primera cara (5.1) con dicho tercer entrante (10).

En este modo de realización preferente de la invención el pistón (1) hidráulico es cilíndrico, por lo que el dispositivo tiene el cuerpo (5) circular. Así mismo, el primer, segundo y tercer entrantes son igualmente circulares. En otros modos de realización, la forma del cuerpo (5) y los entrantes puede ser cualquier otra que permita su funcionamiento.

Por su parte, la membrana (6) tiene un espesor menor que la profundidad del segundo entrante (9), tal y como se muestra en la Figura 2, y es adecuada para acoplarse en el extremo del mismo más próximo al tercer entrante (10), tal que dicho tercer entrante (10) configura una primera cámara (12) para deformación de la membrana (6) en función de la presión.

En este modo de realización preferida, dado que los entrantes son circulares, la membrana (6) también presenta forma circular, pero en otros modos de realización puede tener cualquier otra geometría que permita su funcionamiento, según la forma de dichos entrantes.

El elemento de cierre (7) es adecuado para acoplarse en el primer entrante (8), con una primera cara (7.1) orientada hacia el cuerpo (5) y una segunda cara (7.2) opuesta. La primera cara (7.1) presenta un cuarto entrante (13) centrado, tal que configura una segunda cámara (14) entre el mismo y la membrana (6). Comprende además un segundo orificio (15) pasante de comunicación entre ésta y dicha segunda cámara (14).

Como puede observarse en la Figura 4, el cuerpo (5) presenta una ranura (16) de conexión de la segunda cámara (14) con la primera cámara (12) situada en la pared lateral del segundo entrante (9) y un canal (17) de conexión de dicha ranura (16) con el primer orificio (11) , dispuesto en el fondo del tercer entrante (10) para circulación de un caudal de agua constante desde la segunda cámara (14) hasta el exterior.

Durante la fase de limpieza, este dispositivo está sometido a un gradiente de presión de manera que, por la segunda cara (7.2) del elemento de cierre (7) está comunicado con el agua contenida en el pistón (1) hidráulico a una determinada presión y por la primera cara (5.1) del cuerpo (5), comunica con la presión atmosférica.

De este modo, en esta fase el agua accede desde la cámara del pistón (1) hidráulico al dispositivo por el segundo orificio (15) situado en el elemento de cierre (7).

Como se muestra en la Figura 2, el agua que pasa por el segundo orificio (15) llega a la segunda cámara (14) configurada entre el cuarto entrante (13) y la membrana (6) con una presión inferior a la presión existente en el pistón (1) hidráulico, debido a la pérdida de carga generada por su paso a través del segundo orificio (15).

A continuación, y a través de la ranura (16) de paso, el agua accede a la primera cámara (12) situada al otro lado de la membrana (6) y formada entre ésta y el tercer entrante (10). La membrana (6) se encuentra sometida a un diferencial de presión entre sus dos caras, lo que produce su deformación, de manera que un mayor diferencial implica una mayor deformación.

Al deformarse, la membrana (6) apoya sobre el canal (17) de conexión, cuya sección de paso va a estar limitada más o menos en función del diferencial de presión que actúa sobre la membrana (6).

Cuando el dispositivo está en funcionamiento, el agua de la primera cámara (12) es conducida por este canal (17) de conexión, previo al primer orificio (11) que conecta con la abertura de salida (4).

Dependiendo del gradiente de presión entre las dos caras de la membrana (6), ésta se deforma en mayor o menor medida, estrangulando más o menos la sección de paso del canal (17) de conexión y manteniendo el caudal de salida constante e independiente de la presión de la instalación.

El agua finalmente accede al primer orificio (11) del dispositivo, por donde es evacuada al exterior a través de la abertura de salida (4).

En este modo de realización preferente de la invención, el dispositivo comprende medios de fijación en el primer extremo (1.1) del pistón (1) hidráulico. En este caso están formados por un clipado, pero en otros modos de realización pueden estar formados por un roscado, un integrado, un sobreinyectado o mediante cualquier sistema de fijación que le confiera estabilidad y un anclaje adecuado al pistón (1) hidráulico.

Como se muestra en las Figuras 1 a 4, el dispositivo comprende una junta (18) de estanqueidad entre el cuerpo (5) y el elemento de cierre (7), para que el cierre entre ambos sea estanco.

En este modo de realización preferida, el cuerpo (5) del dispositivo comprende al menos una ranura adicional (19) equidistante con la ranura (16) en la pared lateral del segundo entrante (9), para facilitar la entrada de agua en la maniobra de llenado del pistón (1) hidráulico.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1- Dispositivo estabilizador del movimiento longitudinal del sistema de limpieza de filtros, para filtros automáticos hidráulicos de malla que comprenden un pistón (1) hidráulico para realizar un movimiento lineal del mecanismo de limpieza, donde dicho pistón (1) hidráulico presenta una abertura de salida (4) en un primer extremo (1.1), caracterizado por que comprende

   - un cuerpo (5) adecuado para acoplarse en el interior del pistón (1) hidráulico, en su primer extremo (1.1), que presenta una primera cara (5.1) orientada hacia la abertura de salida (4), una segunda cara (5.2) opuesta que presenta un primer entrante (8) centrado, un segundo entrante (9) concéntrico con el anterior, de menor dimensión y remetido respecto a éste, un tercer entrante (10) concéntrico con el segundo, de menor dimensión y remetido respecto al mismo, y un primer orificio (11) central de comunicación de la primera cara (5.1) con dicho tercer entrante (10);

   - una membrana (6) de espesor menor que la profundidad del segundo entrante (9), adecuada para acoplarse en el extremo del mismo más próximo al tercer entrante (10), tal que dicho tercer entrante (10) configura una primera cámara (12) para deformación de la membrana (6) en función de la presión;

   - un elemento de cierre (7) adecuado para acoplarse en el primer entrante (8), con una primera cara (7.1) orientada hacia el cuerpo (5) y que presenta un cuarto entrante (13) centrado, tal que configura una segunda cámara (14) entre el mismo y la membrana (6), una segunda cara (7.2) opuesta, y un segundo orificio (15) pasante de comunicación entre ésta y dicha segunda cámara (14);

   donde el cuerpo (5) presenta una ranura (16) de conexión de la segunda cámara (14) con la primera cámara (12) situada en la pared lateral del segundo entrante (9) y un canal (17) de conexión de dicha ranura (16) con el primer orificio (11), dispuesto en el fondo del tercer entrante (10) para circulación de un caudal de agua constante desde la segunda cámara (14) hasta el exterior.

   2- Dispositivo estabilizador del movimiento longitudinal del sistema de limpieza de filtros, según la reivindicación 1, caracterizado por que el cuerpo (5) comprende al menos una ranura adicional (19) equidistante con la ranura (16) de paso en la pared lateral del segundo entrante (9).