ES3072425T3 - Centrifugal separator and method of operating a centrifugal separator - Google Patents

Abstract

Se describe un separador centrífugo (1) que comprende un rotor (2) y un sistema de accionamiento (5). Un consumidor de energía eléctrica (12) está ubicado en el rotor (2). El separador centrífugo incluye un transformador rotatorio (14), compuesto por un estator y un rotor. El estator y el rotor están dispuestos adyacentes, con un entrehierro entre ellos. El rotor cuenta con una bobina secundaria y gira junto con el rotor (2). La bobina secundaria está conectada eléctricamente al consumidor de energía eléctrica (12), ubicado en el rotor (2), para suministrarle corriente eléctrica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Separador centrífugo y método para operar un separador centrífugo

[0003] Campo técnico

[0004] La invención se refiere a un método para operar un separador centrífugo, y a un separador centrífugo.

[0005] Antecedentes

[0006] Un separador centrífugo comprende una disposición de rotor y una disposición de accionamiento. La disposición de rotor comprende un husillo y un tazón de separador. La disposición de accionamiento está configurada para rotar la disposición de rotor alrededor de un eje de rotación. Dentro del tazón de separador hay un espacio de separación en el que está dispuesto un apilamiento de discos de separación troncocónicos. Una mezcla de fluidos se alimenta hacia dentro del espacio de separación y al apilamiento de discos, y se separa en al menos una fase de fluido ligero y una fase de fluido pesado durante la rotación del rotor. Las fases de fluido ligero y pesado pueden conducirse de manera continua hacia fuera del rotor. Un ejemplo de tal dispositivo se divulga por los documentos US2006011563 o US5529566.

[0007] El documento US 6011490 divulga un aparato para medición de una posición de una interfase entre dos fluidos en un rotor de centrífuga durante la rotación. El aparato comprende un sensor eléctrico o magnético montado internamente sobre una pared en el rotor de centrífuga, y medios para transmisión sin contacto e intermitente de señales de medición desde el sensor a una unidad de medición estacionaria fuera del rotor de centrífuga. El sensor comprende un circuito electrónico activo adaptado para almacenar valores de medición que se registran durante al menos una porción de una revolución del rotor, antes de dicha transmisión de correspondientes señales de medición a la unidad de medición. El suministro de potencia eléctrica al circuito electrónico se proporciona por medios de generador que comprenden un imán estacionario cerca del rotor y una bobina montada en el rotor de modo que se induce una tensión en la bobina durante el movimiento pasados los medios de imán durante una porción de una rotación del rotor.

[0008] Una manera alternativa de proporcionar energía eléctrica a un rotor puede ser utilizar un transformador. El documento US 5814900 divulga un dispositivo en forma de un transformador para transmitir energía eléctrica. El dispositivo comprende un núcleo de un material ferromagnético y una bobina primaria y una bobina secundaria devanadas alrededor del núcleo. Al menos un receptor en forma de antena de área y al menos un emisor en forma de antena de área están dispuestos en la vecindad directa de las bobinas primaria y secundaria para una transmisión sin contacto de señales cambiantes.

[0009] Sumario

[0010] Un objeto de la invención es garantizar condiciones de operación estables para un usuario de energía eléctrica en una disposición de rotor de un separador centrífugo.

[0011] De acuerdo con un aspecto de la invención, el objeto se consigue mediante un separador centrífugo que comprende una disposición de rotor y una disposición de accionamiento. La disposición de rotor comprende un husillo, un tazón de separador que encierra un espacio de separación, y un usuario de energía eléctrica. El separador centrífugo comprende un sensor dispuesto en la disposición de rotor, formando el sensor al menos parte del usuario de energía eléctrica, y/o el separador centrífugo comprende una unidad de control dispuesta en la disposición de rotor, formando la unidad de control al menos parte del usuario de energía eléctrica. El separador centrífugo comprende una entrada para una mezcla de fluidos, y una salida para un fluido separado. La entrada está conectada de manera fluídica con el espacio de separación, y la salida está conectada de manera fluídica con el espacio de separación. La disposición de accionamiento está conectada a, o forma parte de, el husillo y está configurada para rotar la disposición de rotor alrededor de un eje de rotación X. El separador centrífugo comprende un transformador rotativo, comprendiendo el transformador rotativo un estator de transformador y un rotor de transformador, en el que el estator de transformador y el rotor de transformador están dispuestos adyacentes entre sí con un entrehierro entre ellos, y en el que el rotor de transformador comprende una bobina secundaria y es giratorio junto con la disposición de rotor, en el que la bobina secundaria está conectada eléctricamente al usuario de energía eléctrica dispuesto en la disposición de rotor para proporcionar al usuario de energía eléctrica una corriente eléctrica. El separador centrífugo comprende un actuador dispuesto en la disposición de rotor, formando el actuador al menos parte del usuario de energía eléctrica.

[0012] Puesto que el separador centrífugo comprende un sensor dispuesto en la disposición de rotor, formando el sensor al menos parte del usuario de energía eléctrica. De esta manera, el sensor puede suministrarse con energía eléctrica desde el transformador rotativo. Puesto que el transformador rotativo puede proporcionar de manera continua una corriente eléctrica, el sensor puede suministrarse de manera continua con energía eléctrica. De este modo, el sensor puede operar de manera continua a medida que la disposición de rotor rota, así como cuando la disposición de rotor no está rotando, es decir, cuando está estacionaria. En consecuencia, desde dentro de la disposición de rotor, el sensor puede detectar parámetros, aspectos, características, rendimiento, etc. del separador centrífugo, y/o de la separación realizada por el separador centrífugo.

[0013] Puesto que el separador centrífugo comprende una unidad de control dispuesta en la disposición de rotor, formando la unidad de control al menos parte del usuario de energía eléctrica. De esta manera, la unidad de control puede suministrarse con energía eléctrica desde el transformador rotativo. Puesto que el transformador rotativo puede suministrar de manera continua una corriente eléctrica, la unidad de control puede suministrarse de manera continua con energía eléctrica. De este modo, la unidad de control puede operar de manera continua a medida que la disposición de rotor rota, así como cuando la disposición de rotor no está rotando, es decir, cuando está estacionaria. En consecuencia, desde dentro de la disposición de rotor, la unidad de control puede controlar y/o monitorizar parámetros, aspectos, características, rendimiento, etc. del separador centrífugo, y/o de la separación realizada por el separador centrífugo. La unidad de control puede estar configurada para comunicar con equipo fuera de la disposición de rotor.

[0014] Puesto que el separador centrífugo comprende el transformador rotativo tal como se ha definido anteriormente, una corriente alterna suministrada al estator de transformador se transfiere al rotor de transformador. La corriente alterna recibida por el rotor de transformador, específicamente por la bobina secundaria del rotor de transformador, se utiliza para suministrar la corriente eléctrica al usuario de energía eléctrica dispuesto en la disposición de rotor. De este modo, el usuario de energía eléctrica en la disposición de rotor puede operar dentro de la disposición de rotor a medida que la disposición de rotor rota. En consecuencia, se proporcionan condiciones de operación estables para el usuario de energía eléctrica. Como resultado, se consigue el objeto mencionado anteriormente.

[0015] Puesto que una corriente puede transferirse de manera continua al rotor de transformador, el usuario de energía eléctrica puede operar de manera continua a medida que la disposición de rotor rota, pero también cuando la disposición de rotor está estacionaria. De este modo, el usuario de energía eléctrica puede no solo comprender consumidores de poca corriente tales como sensores, sino de manera adicional o alternativa puede comprender consumidores de alta corriente tales como actuadores.

[0016] El separador centrífugo puede estar configurado para separar una mezcla de fluidos en al menos una fase de fluido ligero y una fase de fluido pesado. El separador centrífugo puede ser un separador centrífugo de alta velocidad, es decir, la disposición de rotor puede rotar a una velocidad de rotación de varios miles de RPM, tal como, p. ej., al menos 2000 RPM, o al menos 4000 RPM, o al menos 6000 RPM, creando un campo gravitatorio de al menos 500 G, o al menos 1000 G, o al menos 2000 G. Dentro del espacio de separación, puede disponerse un apilamiento de discos de separación troncocónicos. El usuario de energía eléctrica puede ser un gran consumidor de corriente en comparación con usuarios de energía eléctrica dentro de disposiciones de rotor de separadores centrífugos de la técnica anterior. El usuario de energía eléctrica puede comprender un gran consumidor de energía eléctrica, o varios consumidores de energía eléctrica.

[0017] El estator de transformador puede comprender una bobina primaria a la que se suministra la corriente alterna para transferencia al rotor de transformador y la bobina secundaria.

[0018] Puesto que el separador centrífugo comprende un actuador dispuesto en la disposición de rotor, formando el actuador al menos parte del usuario de energía eléctrica. De esta manera el actuador puede suministrarse con energía eléctrica desde el transformador rotativo. Puesto que el transformador rotativo puede proporcionar de manera continua una corriente eléctrica, el actuador puede suministrarse de manera continua con energía eléctrica. De este modo, el actuador puede operar de manera continua a medida que la disposición de rotor rota, así como cuando la disposición de rotor no está rotando, es decir, cuando está estacionaria. En consecuencia, desde dentro de la disposición de rotor, el actuador puede controlar aspectos, características, rendimiento, etc. del separador centrífugo, y/o de la separación realizada por el separador centrífugo.

[0019] De acuerdo con realizaciones, el estator de transformador puede estar dispuesto radialmente fuera del rotor de transformador, visto desde el eje de rotación X. De esta manera, puede proporcionarse una disposición del transformador rotativo que ahorra espacio axialmente.

[0020] De acuerdo con realizaciones, el estator de transformador puede estar dispuesto axialmente adyacente al rotor de transformador, visto a lo largo del eje de rotación X. De esta manera, cualquier expansión del rotor de transformador debida a una alta velocidad de rotación del rotor de transformador no afectará al estator de transformador, que está dispuesto axialmente adyacente al rotor de transformador.

[0021] De acuerdo con realizaciones, el rotor de transformador puede estar dispuesto alrededor del husillo y puede estar conectado al husillo, y el estator de transformador puede estar dispuesto alrededor del husillo adyacente al husillo. De esta manera, el transformador rotativo puede estar dispuesto a una distancia del tazón de separador. Esto puede ser ventajoso, p. ej., si están presentes fluidos inflamables en el tazón de separador.

[0022] De acuerdo con realizaciones, el rotor de transformador puede estar dispuesto sobre el tazón de separador para rotar con el tazón de separador, y el estator de transformador puede estar dispuesto adyacente al tazón de separador. De esta manera, pueden proporcionarse conductores eléctricos cortos entre el rotor de transformador y un receptor de energía eléctrica desde el transformador rotativo en el tazón de separador. Siendo el usuario de energía eléctrica tal receptor de energía eléctrica.

[0023] De acuerdo con realizaciones, la disposición de accionamiento puede comprender un motor eléctrico que comprende un rotor de motor y un estator de motor, en el que el rotor de motor puede formar parte del husillo de tal manera que el husillo forma parte de la disposición de accionamiento, y en el que el rotor de transformador puede estar dispuesto en una porción del rotor de motor. De esta manera, puede proporcionarse una disposición de accionamiento y un transformador rotativo compactos.

[0024] De acuerdo con realizaciones, el separador centrífugo puede comprender una válvula dispuesta en la disposición de rotor, en el que el actuador está configurado para actuar un mecanismo móvil de la válvula. De esta manera, p. ej., un flujo de un fluido puede controlarse mediante la válvula desde dentro de la disposición de rotor.

[0025] De acuerdo con realizaciones, el separador centrífugo puede estar configurado para transmitir una señal desde el estator de transformador a la unidad de control mediante el rotor de transformador. De esta manera, el transformador rotativo puede utilizarse para comunicación con la unidad de control dispuesta en la disposición de rotor. De manera similar, la unidad de control puede estar configurada para transmitir una señal desde la unidad de control mediante el transformador rotativo. De este modo, la unidad de control puede comunicarse con equipo fuera de la disposición de rotor.

[0026] De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, el objeto mencionado anteriormente se consigue mediante un método para operar un separador centrífugo. El separador centrífugo comprende una disposición de rotor y una disposición de accionamiento. La disposición de rotor comprende un husillo, un tazón de separador que encierra un espacio de separación, y un usuario de energía eléctrica. La disposición de accionamiento está conectada a, o forma parte de, el husillo y está configurada para rotar la disposición de rotor alrededor de un eje de rotación X. El separador centrífugo comprende un sensor dispuesto en la disposición de rotor, formando el sensor al menos parte del usuario de energía eléctrica, y/o el separador centrífugo comprende una unidad de control dispuesta en la disposición de rotor, formando la unidad de control al menos parte del usuario de energía eléctrica. El separador centrífugo comprende un transformador rotativo. El transformador rotativo comprende un estator de transformador y un rotor de transformador, en el que el estator de transformador y el rotor de transformador están dispuestos adyacentes entre sí con un entrehierro entre ellos, y en el que el rotor de transformador comprende una bobina secundaria y es giratorio junto con la disposición de rotor, y en el que la bobina secundaria está conectada eléctricamente al usuario de energía eléctrica. El separador centrífugo comprende un actuador dispuesto en la disposición de rotor, formando el actuador al menos parte del usuario de energía eléctrica. El método comprende etapas de:

[0027] suministrar de manera continua una corriente eléctrica alterna o una corriente eléctrica CC pulsada al estator de transformador,

[0028] recibir de manera continua una corriente eléctrica alterna en el rotor de transformador, y

[0029] suministrar una corriente eléctrica al usuario de energía eléctrica dispuesto en la disposición de rotor utilizando la corriente alterna recibida durante la etapa de recibir de manera continua una corriente eléctrica alterna.

[0030] Puesto que el método comprende etapas de suministro y recepción continuos de una corriente eléctrica alterna, y de suministro de una corriente eléctrica al usuario de energía eléctrica dispuesto en la disposición de rotor, el usuario de energía eléctrica en la disposición de rotor puede operar dentro de la disposición de rotor. De este modo, se proporcionan condiciones de operación estables para el usuario de energía eléctrica. Como resultado, se consigue el objeto mencionado anteriormente.

[0031] Una ventaja de suministrar la corriente eléctrica al usuario de energía eléctrica mediante el transformador rotativo puede ser que la corriente eléctrica pueda suministrarse tanto cuando la disposición de rotor está estacionaria así como cuando la disposición de rotor está rotando.

[0032] De acuerdo con realizaciones, el método puede comprender una etapa de:

[0033] rotar la disposición de rotor alrededor del eje de rotación con la disposición de accionamiento, y en el que la etapa de suministrar de manera continua una corriente eléctrica alterna al estator de transformador se realiza durante la etapa de rotar la disposición de rotor.

[0034] El separador centrífugo usado en el método puede ser un separador centrífugo de acuerdo con uno cualquiera de los aspectos y/o realizaciones discutidos en el presente documento.

[0035] Las características de, y las ventajas con, la invención discutidas en la siguiente descripción detallada se refieren a uno o más aspectos y/o realizaciones de la invención.

[0036] Breve descripción de los dibujos

[0037] Diversos aspectos y/o realizaciones de la invención, incluidas sus características y ventajas particulares, se entenderán fácilmente a partir de las realizaciones de ejemplo discutidas en la siguiente descripción detallada y los dibujos que se acompañan, en los que:

[0038] la figura 1 ilustra esquemáticamente un corte transversal a través de un separador centrífugo de acuerdo con realizaciones,

[0039] las figuras 2 y 3 ilustran dos realizaciones de un transformador rotativo de un separador centrífugo,

[0040] la figura 4 ilustra esquemáticamente una vista lateral de una disposición de rotor de un separador centrífugo de acuerdo con realizaciones,

[0041] la figura 5 ilustra esquemáticamente un corte transversal a través de una disposición de accionamiento de un separador centrífugo de acuerdo con realizaciones,

[0042] las figuras 6a - 6c ilustran esquemáticamente cortes transversales a través de separadores centrífugos de acuerdo con realizaciones, y

[0043] la figura 7 ilustra un método para operar un separador centrífugo.

[0044] Descripción detallada

[0045] Aspectos y/o realizaciones de la invención se describirán ahora de manera más completa. Números iguales se refieren a elementos iguales a lo largo de todo el documento. Funciones o construcciones bien conocidas no se describirán necesariamente en detalle por brevedad y/o claridad.

[0046] La figura 1 ilustra esquemáticamente un corte transversal a través de un separador centrífugo 1 de acuerdo con realizaciones. El separador centrífugo 1 comprende una disposición de rotor 2 y una disposición de accionamiento 5. La disposición de rotor 2 comprende un tazón de separador 11 y un husillo 4. El husillo 4 está soportado en un alojamiento 3 del separador centrífugo 1, p. ej., mediante al menos dos cojinetes. El alojamiento 3 puede comprender más de una parte individual y, de este modo, puede ensamblarse a partir de varias partes. La disposición de accionamiento 5 está configurada para rotar la disposición de rotor 2 alrededor de un eje de rotación (X).

[0047] En estas realizaciones, la disposición de accionamiento 5 forma parte del husillo 4. Es decir, la disposición de rotor 2 es accionada directamente por la disposición de accionamiento 5. La disposición de accionamiento 5 comprende un motor eléctrico y un rotor del motor eléctrico forma parte del husillo 4. En realizaciones alternativas, la disposición de accionamiento puede en cambio estar conectada al husillo. Tales realizaciones alternativas pueden comprender un motor eléctrico conectado, p. ej., mediante ruedas dentadas, o una transmisión por correa, al husillo.

[0048] Dentro del tazón de separador 11 se forma un espacio de separación 6 en el que tiene lugar la separación centrífuga de una mezcla de fluidos. En el espacio de separación 6 está dispuesto un apilamiento de discos de separación troncocónicos 7. Los discos de separación 7 proporcionan una separación eficiente de la mezcla de fluidos en al menos una fase de fluido ligero y una fase de fluido pesado. El apilamiento de discos de separación troncocónicos 7 está encajado central y coaxialmente con el eje de rotación (X).

[0049] El separador centrífugo 1 puede estar configurado para separar la mezcla de fluidos en al menos un componente de menor densidad, la fase de fluido ligero, y un componente de mayor densidad, la fase de fluido pesado. La mezcla de fluidos puede comprender, p. ej., un líquido y un gas, o dos líquidos. La mezcla de fluidos puede comprender materia sólida, que puede separarse en forma de lodo de la mezcla de fluidos en el separador centrífugo 1. El lodo puede formar la fase de fluido pesado, o una fase separada de las fases de fluido ligero y pesado.

[0050] En las realizaciones ilustradas, la mezcla de fluidos que va a separarse se alimenta desde la parte superior del separador centrífugo 1 mediante una tubería de entrada 8 centralmente hacia abajo hacia dentro del tazón de separador 11. El tazón de separador 11 tiene extendiéndose desde el mismo una salida 9 de fase de fluido ligero para el componente de menor densidad separado de la mezcla de fluidos que se extiende a través del alojamiento 3 en la parte superior del separador centrífugo 1. También, el tazón de separador 11 tiene extendiéndose desde el mismo una salida 10 de fase de fluido pesado para el componente de mayor densidad separado de la mezcla de fluidos que se extiende a través del alojamiento 3 en la parte superior del separador centrífugo 1. El separador puede comprender salidas adicionales, p. ej., para fases adicionales que tienen otras densidades distintas de las densidades de las fases de fluido ligero y pesado retiradas mediante las salidas 9, 10. Por ejemplo, el lodo puede expulsarse desde el tazón de separador 11 mediante boquillas dispuestas en una periferia exterior del tazón de separador 11.

[0051] La presente invención no está limitada a ningún tipo particular de mezcla de fluidos o de fases de fluido separadas. La presente invención tampoco está limitada a ninguna disposición de entrada particular para la mezcla de fluidos, ni a ninguna disposición de salida particular para las fases de fluido separadas.

[0052] La disposición de rotor 2 comprende un usuario de energía eléctrica 12. El separador centrífugo 1 comprende un transformador rotativo 14 para suministrar energía eléctrica al usuario de energía eléctrica 12. El transformador rotativo 14 está configurado para suministrar de manera continua una corriente eléctrica a la disposición de rotor 2. Una corriente eléctrica desde el transformador rotativo 14 puede suministrarse directa, o indirectamente, al usuario de energía eléctrica 12 dispuesto en la disposición de rotor 2. El transformador rotativo 14 se alimenta con una corriente eléctrica mediante un primer circuito eléctrico 13. El primer circuito eléctrico 13 puede comprender al menos conductores que van al transformador rotativo 14. La corriente eléctrica puede suministrarse desde el transformador rotativo 14 al usuario de energía eléctrica 12 mediante un segundo circuito eléctrico 15. El segundo circuito eléctrico 15 puede comprender al menos conductores que van desde el transformador rotativo 14 al usuario de energía eléctrica 12.

[0053] La corriente eléctrica suministrada de manera continua a la disposición de rotor 14 puede ser una corriente AC continua, o una corriente CC pulsada de manera continua. La corriente AC continua o la corriente CC pulsada de manera continua pueden rectificarse en una disposición rectificadora (no mostrada) antes de utilizarse como energía eléctrica por el usuario de energía eléctrica 12. El rectificador puede formar parte del usuario de energía eléctrica 12. La corriente eléctrica suministrada a la disposición de rotor 2 y la energía eléctrica suministrada al usuario de energía eléctrica 12 pueden suministrarse cuando la disposición de rotor 14 permanece quieta así como cuando la disposición de rotor 2 está rotando.

[0054] Las figuras 2 y 3 ilustran cortes transversales a través de dos realizaciones de un transformador rotativo 14 de un separador centrífugo, p. ej., como el separador centrífugo 1 de la figura 1.

[0055] Los transformadores rotativos 14 de acuerdo con ambas realizaciones comprenden un estator de transformador 20 y un rotor de transformador 22. El estator de transformador 20 está configurado para disponerse en el separador centrífugo, fijo con relación a un alojamiento de separador centrífugo. El rotor de transformador 22 está configurado para conectarse a una disposición de rotor del separador centrífugo y, de este modo, configurado para rotar junto con la disposición de rotor alrededor del eje de rotación X de la disposición de rotor. El estator de transformador 20 y el rotor de transformador 22 se extienden alrededor del eje de rotación X.

[0056] El estator de transformador 20 y el rotor de transformador 22 están dispuestos adyacentes entre sí con un entrehierro entre ellos. En las realizaciones de la figura 2, el estator de transformador 20 está dispuesto radialmente fuera del rotor de transformador 22, visto desde el eje de rotación X. De este modo, en las realizaciones de la figura 2, el entrehierro se extiende en paralelo con el eje de rotación X, formando un cilindro imaginario entre el estator y el rotor de transformador 20, 22. En las realizaciones de la figura 3, el estator de transformador 20 está dispuesto axialmente adyacente al rotor de transformador 22, visto a lo largo del eje de rotación X. De este modo, en las realizaciones de la figura 3, el entrehierro se extiende perpendicularmente al eje de rotación X, formando un disco imaginario entre el estator y el rotor de transformador 20, 22.

[0057] El estator de transformador 20 comprende una bobina primaria 23 devanada alrededor de un núcleo primario 25. El rotor de transformador 22 comprende una bobina secundaria 24 devanada alrededor de un núcleo secundario 27. La bobina primaria 23 se extiende de manera simétrica en rotación alrededor del eje de rotación X. La bobina primaria 24 se extiende de manera simétrica en rotación alrededor del eje de rotación X. Adecuadamente, cada uno de los núcleos primario y secundario 25, 27 puede estar fabricado con un material magnéticamente permeable.

[0058] En uso del transformador rotativo 14, se suministra una corriente eléctrica alterna o una corriente eléctrica pulsada para transferencia desde el estator de transformador 20 al rotor de transformador 22. Más específicamente, un circuito eléctrico 26 indicado esquemáticamente está configurado para suministrar una corriente alterna o una corriente CC pulsada a la bobina primaria 23. De este modo, se genera un flujo magnético mediante la bobina primaria 23 y se transfiere al rotor de transformador 22. El flujo magnético genera una corriente alterna en la bobina secundaria 24. La permeabilidad magnética de los núcleos primario y secundario 25, 27 garantiza una transferencia energéticamente eficiente del flujo magnético desde el estator de transformador 20 al rotor de transformador 22.

[0059] El circuito eléctrico 26 está conectado a la bobina primaria 23 mediante un primer circuito eléctrico 13. El circuito eléctrico 26 puede estar dispuesto en el separador centrífugo, o de manera alternativa, puede estar dispuesto fuera del separador centrífugo. El circuito eléctrico 26 puede formar parte de un sistema de control del separador centrífugo.

[0060] La bobina secundaria 24 está conectada a un usuario de energía eléctrica 12 mediante un segundo circuito eléctrico 15. El usuario de energía eléctrica 12 está dispuesto en una disposición de rotor del separador centrífugo. La corriente alterna generada en la bobina secundaria 24 forma las bases de la energía eléctrica suministrada al usuario de energía eléctrica 12. Al usuario de energía eléctrica 12 puede proporcionársele la corriente alterna. De manera alternativa, al usuario de energía eléctrica 12 puede proporcionársele una corriente rectificada. En consecuencia, el segundo circuito eléctrico 15 puede comprender un rectificador para rectificar la corriente alterna desde la bobina secundaria 24.

[0061] De este modo, una corriente eléctrica puede suministrarse desde la bobina secundaria 24 al usuario de energía eléctrica 12 mediante el segundo circuito eléctrico 15, que puede comprender, p. ej., conductores y una disposición rectificadora.

[0062] Cada una de las bobinas primaria y secundaria 23, 24 comprende un conductor que forma un número de devanados de bobina. El conductor está dotado de aislante eléctrico de tal manera que los devanados de bobina individuales están independizados entre sí, es decir, los devanados de bobina no están cortocircuitados. Adaptando el número de devanados de bobina de cada una de las bobinas primaria y secundaria 23, 24 la tensión en la bobina secundaria 24 puede transformarse de una manera conocida.

[0063] Cada uno de los núcleos primario y secundario 25, 27 puede comprender un material ferrítico. De este modo, puede garantizarse una alta permeabilidad magnética en los núcleos primario y secundario 25, 27. Los núcleos 25, 27 pueden comprender un número de capas de núcleo separadas apiladas unas sobre otras. De este modo, el flujo magnético en los núcleos 25, 27 puede estar menos perturbado que si cada uno de los núcleos 25, 27 estuviera hecho de un bloque sólido de material.

[0064] La frecuencia de la corriente alterna puede ser la de la red eléctrica, p. ej., 50 Hz o 60 Hz. De manera alternativa, la frecuencia puede ser mayor, tal como del orden de cientos de Hz o miles de Hz. Mencionado puramente como ejemplo la frecuencia puede ser 70 kHz.

[0065] La figura 4 ilustra esquemáticamente una vista lateral de una disposición de rotor 2 de un separador centrífugo de acuerdo con realizaciones. El separador centrífugo puede ser un separador centrífugo 1 como se ha discutido anteriormente en conexión con la figura 1.

[0066] En estas realizaciones, un transformador rotativo 14 está dispuesto en el tazón de separador 11. De nuevo, la corriente eléctrica transferida mediante el transformador rotativo 14 se utiliza para suministrar corriente eléctrica a un usuario de energía eléctrica dispuesto en la disposición de rotor 2.

[0067] De nuevo, el transformador rotativo 14 comprende un estator de transformador 20 y un rotor de transformador 22, de acuerdo con una cualquiera de las realizaciones como se ha discutido anteriormente con referencia a las figuras 2 y 3. En estas realizaciones, el rotor de transformador 22 está dispuesto sobre el tazón de separador 11 para rotar con el tazón de separador 11. El estator de transformador 20 está dispuesto adyacente al tazón de separador 11 y fijo con relación a un alojamiento (no mostrado) del separador centrífugo.

[0068] El transformador rotativo 14 mostrado en la figura 4 se parece al transformador rotativo de la figura 3, pero el transformador rotativo puede de manera alternativa ser del tipo mostrado en la figura 2. En consecuencia, la discusión anterior relacionada con las realizaciones de las figuras 2 y 3 también se refiere a estas realizaciones divulgadas en la figura 4.

[0069] La figura 5 ilustra esquemáticamente un corte transversal a través de una disposición de accionamiento 5 de un separador centrífugo 1 de acuerdo con realizaciones. El separador centrífugo 1 puede ser un separador centrífugo 1 como se ha discutido anteriormente en conexión con la figura 1.

[0070] En estas realizaciones, un transformador rotativo 14 está dispuesto en conexión con una disposición de accionamiento 5 del separador centrífugo 1. De nuevo, la corriente eléctrica transferida mediante el transformador rotativo 14 se utiliza para suministrar corriente eléctrica a un usuario de energía eléctrica dispuesto en la disposición de rotor 2.

[0071] La disposición de accionamiento 5 está dispuesta en un alojamiento 3 del separador centrífugo 1. La disposición de accionamiento 5 está configurada para accionar un husillo 4 de la disposición de rotor 2.

[0072] De nuevo, el transformador rotativo 14 comprende un estator de transformador 20 y un rotor de transformador 22. La disposición de accionamiento 5 comprende un motor eléctrico 30 que comprende un rotor 32 y un estator 34. El rotor 32 forma parte del husillo 4 de tal manera que el husillo 4 forma parte de la disposición de accionamiento 5. El rotor de transformador 22 está dispuesto en una porción del rotor 32 del motor eléctrico 30. El estator de transformador 20 está dispuesto en una porción del estator 34 del motor eléctrico 30.

[0073] Además, estas realizaciones también forman un ejemplo de realizaciones, en las que el rotor de transformador 22 está dispuesto alrededor del husillo 4 y está conectado al husillo 4, y el estator de transformador 20 está dispuesto alrededor del husillo 4 adyacente al husillo 4. El estator de transformador 20 está fijo con relación al alojamiento 3 y, de este modo, está estacionario con relación al husillo 4.

[0074] El transformador rotativo 14 mostrado en la figura 5 se parece al transformador rotativo de la figura 2, pero el transformador rotativo puede de manera alternativa ser del tipo mostrado en la figura 3. En consecuencia, la discusión anterior relacionada con las realizaciones de las figuras 2 y 3 también se refiere a estas realizaciones divulgadas en la figura 5.

[0075] Una corriente eléctrica puede transferirse de manera continua desde el estator de transformador al rotor de transformador en las diferentes realizaciones de transformadores rotativos 14 y sus disposiciones en separadores centrífugos 1 discutidas anteriormente con referencia a las figuras 1 - 5. La corriente eléctrica puede transferirse de manera continua mientras la disposición de rotor 2 del separador centrífugo 1 pertinente rota. Además, la corriente eléctrica puede transferirse de manera continua mientras la disposición de rotor 2 del separador centrífugo 1 pertinente está estacionaria.

[0076] Una corriente alterna, o corriente AC, es una corriente que periódicamente invierte la dirección, y, de este modo, cambia de polaridad a una cierta frecuencia. Una corriente CC pulsada es una corriente que fluye periódicamente en una sola dirección, y, de este modo, varía del 0 a una tensión de una polaridad a una cierta frecuencia. Se proporcionan condiciones de operación estables para el usuario de energía eléctrica en la disposición de rotor 2 del separador centrífugo 1 debido al transformador rotativo 14 y a una corriente eléctrica AC continua o corriente eléctrica CC pulsada suministrada al transformador rotativo 14.

[0077] De acuerdo con algunas realizaciones, el transformador rotativo 14, puede proporcionar una potencia de al menos 1,2 W al usuario de energía eléctrica 12. La potencia de al menos 1,2 W puede proporcionarse a una tensión de, p. ej., 24 V<RMS>, y una corriente de 50 mA<RMS>. En tal realización, la potencia puede ser suficiente para suministrar energía eléctrica a un usuario de energía eléctrica 12, que comprende, p. ej., un sensor, y/o una unidad de control.

[0078] De acuerdo con algunas realizaciones, el transformador rotativo 14 puede proporcionar una potencia de al menos 6 W al usuario de energía eléctrica 12. La potencia de al menos 6 W puede proporcionarse a una tensión de, p. ej., 24 V<RMS>, y una corriente de 250 mA<RMS>. En tal realización, la potencia puede ser suficiente para suministrar energía eléctrica a un usuario de energía eléctrica 12, que comprende uno o más de, p. ej., un motor CC, un actuador, un condensador para almacenar energía eléctrica, un sensor, y/o una unidad de control.

[0079] De acuerdo con algunas realizaciones, el transformador rotativo 14 puede proporcionar una potencia dentro de un intervalo de 1 - 5 W, que puede proporcionarse a una tensión de, p. ej., 12 V<RMS>o 24 V<RMS>.

[0080] De acuerdo con algunas realizaciones, el transformador rotativo 14 puede proporcionar una potencia dentro de un intervalo de 4 - 10 W, que puede proporcionarse a una tensión de, p. ej., 12 V<RMS>o 24 V<RMS>.

[0081] De acuerdo con algunas realizaciones, el transformador rotativo 14 puede proporcionar una potencia dentro de un intervalo de 1 - 10 W, que puede proporcionarse a una tensión de, p. ej., 12 V<RMS>o 24 V<RMS>.

[0082] De acuerdo con algunas realizaciones, el transformador rotativo 14 puede proporcionar una potencia mucho mayor. Por ejemplo, el transformador rotativo 14 puede proporcionar al menos 50 W, o al menos 100 W, o al menos 500 W. La potencia puede proporcionarse a una tensión de, p. ej., 12 V<RMS>, 24 V<RMS>, o 48 V<RMS>. En tal realización, la potencia puede ser suficiente para suministrar energía eléctrica a un usuario de energía eléctrica 12, que comprende uno o más consumidores grandes de energía eléctrica, tales como, p. ej., un motor CC, o un actuador.

[0083] El transformador rotativo 14 está dispuesto para proporcionar energía eléctrica a un usuario de energía eléctrica 12 en la disposición de rotor 2 de un separador centrífugo 1. De este modo, se abren posibilidades, entre otras cosas, para:

[0084] medir parámetros del separador centrífugo o del proceso de separación dentro de la disposición de rotor, comunicar datos desde la disposición de rotor a un sistema fuera de la disposición de rotor,

[0085] comunicar desde fuera de la disposición de rotor con, p. ej., un sistema de control dentro de la disposición de rotor,

[0086] etc.

[0087] La figura 6a ilustra esquemáticamente un corte transversal a través de un separador centrífugo 1 de acuerdo con realizaciones. El separador centrífugo 1 comprende una disposición de rotor 2, una disposición de accionamiento 5, y un transformador rotativo 14. De nuevo, un usuario de energía eléctrica 12 está dispuesto en la disposición de rotor 2.

[0088] En estas realizaciones, el separador centrífugo 1 comprende un actuador 40 dispuesto en la disposición de rotor 2. El actuador 40 forma al menos parte del usuario de energía eléctrica 12. El actuador 40 se suministra con energía eléctrica desde el transformador rotativo 14. El usuario de energía eléctrica 12 puede comprender componentes o dispositivos adicionales además del actuador 40.

[0089] De acuerdo con algunas realizaciones, el separador centrífugo 1 puede comprender una válvula 42 dispuesta en la disposición de rotor 2. El actuador 40 puede estar configurado para actuar un mecanismo móvil de la válvula 42. De esta manera, la válvula 42 puede controlarse mediante el actuador 40, es decir, la energía eléctrica proporcionada por el transformador rotativo 14 puede utilizarse para controlar una válvula dispuesta en la disposición de rotor 2.

[0090] La figura 6a también ilustra realizaciones del transformador rotativo 14, en las que el rotor de transformador 22 está dispuesto alrededor del husillo 4 y está conectado al husillo 4, y el estator de transformador 20 está dispuesto alrededor del husillo 4 adyacente al husillo 4. El estator de transformador 20 está fijo con relación al alojamiento 3 y, de este modo, estacionario con relación al husillo 4.

[0091] El aspecto discutido anteriormente del usuario de energía eléctrica 12 que comprende un actuador 40 y una válvula 42 no está vinculado a la realización divulgada del transformador rotativo 14.

[0092] La figura 6b ilustra esquemáticamente un corte transversal a través de un separador centrífugo 1 de acuerdo con realizaciones. El separador centrífugo 1 comprende una disposición de rotor 2, una disposición de accionamiento 5, y un transformador rotativo 14 de acuerdo con una cualquiera de las realizaciones discutidas anteriormente. De nuevo, un usuario de energía eléctrica 12 está dispuesto en la disposición de rotor 2.

[0093] En estas realizaciones, el separador centrífugo 1 comprende un sensor 44 dispuesto en la disposición de rotor 2. El sensor 44 forma al menos parte del usuario de energía eléctrica 12. Es decir, el usuario de energía eléctrica 12 puede comprender componentes o dispositivos adicionales además del sensor 44. El sensor 44 se suministra con energía eléctrica desde el transformador rotativo 14.

[0094] La figura 6c ilustra esquemáticamente un corte transversal a través de un separador centrífugo 1 de acuerdo con realizaciones. El separador centrífugo 1 comprende una disposición de rotor 2, una disposición de accionamiento 5, y un transformador rotativo 14 de acuerdo con una cualquiera de las realizaciones discutidas anteriormente. De nuevo, un usuario de energía eléctrica 12 está dispuesto en la disposición de rotor 2.

[0095] En estas realizaciones, el separador centrífugo 1 comprende una unidad de control 46 dispuesta en la disposición de rotor 2. La unidad de control 46 forma al menos parte del usuario de energía eléctrica 12. Es decir, el usuario de energía eléctrica 12 puede comprender componentes o dispositivos adicionales además de la unidad de control 46. La unidad de control 46 se suministra con energía eléctrica desde el transformador rotativo 14.

[0096] Con referencia a las figuras 6a - 6c, en la disposición de rotor 2 de un separador centrífugo 1, un usuario de energía eléctrica 12 puede comprender uno o más del actuador 40, la válvula 42, el sensor 44, y la unidad de control 46, y/o diversas combinaciones de uno o más del actuador 40, la válvula 42, el sensor 44, y la unidad de control 46.

[0097] Además de ello, el usuario de energía eléctrica 12 puede comprender una unidad de comunicación 48, como se ejemplifica en la figura 6c. La unidad de comunicación 48 puede, por ejemplo, comprender un dispositivo de comunicación Bluetooth para comunicación inalámbrica. Una unidad de comunicación 48 alternativa puede comunicar mediante la bobina secundaria 24 del transformador rotativo 14, véanse las figuras 2 y 3. Una señal de comunicación de alta frecuencia puede transmitirse y/o recibirse mediante la bobina secundaria 24. La señal de comunicación de alta frecuencia se superpone sobre la corriente AC continua generada en la bobina secundaria 24. De manera similar, la bobina primaria 23 puede utilizarse para transmitir y/o recibir una señal de comunicación de alta frecuencia a y/o desde la unidad de comunicación 48, mediante la bobina secundaria 24. En consecuencia, el separador centrífugo 1 está configurado para transmitir una señal desde el estator de transformador 20 a la unidad de control 46 mediante el rotor de transformador 22.

[0098] Mediante la unidad de comunicación 48, p. ej., datos, instrucciones de control, etc. pueden enviarse a/desde la disposición de rotor 2.

[0099] Los diferentes componentes de un usuario de energía eléctrica 12 en una disposición de rotor 2 pueden conectarse entre sí para comunicar datos, instrucciones de control, etc. entre ellos. Con el fin de reducir fuerzas centrífugas sobre componentes del usuario de energía eléctrica 12, uno o más de los componentes pueden disponerse cerca del eje de rotación de la disposición de rotor 2. Los diferentes componentes de un usuario de energía eléctrica 12 se suministran, directa o indirectamente, con energía eléctrica desde el transformador rotativo 14.

[0100] Unos pocos ejemplos de usuarios de energía eléctrica 12, y su función:

[0101] - El sensor 44 puede proporcionar datos de medición a la unidad de control 46 para la operación del separador centrífugo.

[0102] - La unidad de control 46 puede estar conectada al actuador 40 para proporcionar una señal de control al actuador 40.

[0103] - La unidad de comunicación 48 puede enviar datos de medición desde el sensor 44 a un destinatario externo de los datos.

[0104] - La unidad de comunicación 48 puede recibir instrucciones de control para el separador centrífugo desde un emisor externo, y enviar instrucciones de control a la unidad de control 46.

[0105] La figura 7 ilustra un método 100 para operar un separador centrífugo. El separador centrífugo puede ser un separador centrífugo 1 como se ha discutido en conexión con las figuras 1 - 6c. El separador centrífugo 1 comprende un transformador rotativo 14 para transferir una corriente eléctrica a un usuario de energía eléctrica dispuesto en una disposición de rotor del separador centrífugo. El transformador rotativo puede ser un transformador rotativo 14 como se ha discutido en conexión con las figuras 1 - 6c. En consecuencia, el separador centrífugo 1 comprende la disposición de rotor 2, una disposición de accionamiento 5, y el usuario de energía eléctrica 12. La disposición de rotor 2 tiene un eje de rotación (X) y comprende un husillo 4 y un tazón de separador 12. La disposición de accionamiento 5 está conectada a, o forma parte de, el husillo 4 y está configurada para rotar la disposición de rotor 2 alrededor del eje de rotación X.

[0106] El método 100 comprende etapas de:

[0107] suministrar de manera continua 102 una corriente eléctrica alterna o una corriente eléctrica CC pulsada al estator de transformador 20,

[0108] recibir de manera continua 104 una corriente eléctrica alterna en el rotor de transformador 22, y

[0109] suministrar una corriente eléctrica 106 al usuario de energía eléctrica 12 dispuesto en la disposición de rotor 2 utilizando la corriente alterna recibida durante la etapa de recibir de manera continua 104 una corriente eléctrica alterna.

[0110] De acuerdo con algunas realizaciones, el método 100 puede comprender una etapa de:

[0111] rotar 108 la disposición de rotor 2 alrededor del eje de rotación (X) con la disposición de accionamiento 5, en la que la etapa de suministrar de manera continua 102 una corriente eléctrica alterna al estator de transformador 20 se realiza durante la etapa de rotar 108 la disposición de rotor 2.

[0112] Se ha de entender que lo que antecede es ilustrativo de diversas realizaciones de ejemplo y que la invención se define solo por las reivindicaciones adjuntas. Una persona experta en la técnica se dará cuenta de que las realizaciones de ejemplo pueden modificarse, y de que diferentes características de las realizaciones de ejemplo pueden combinarse para crear realizaciones distintas de las descritas en el presente documento, sin salir del alcance de la invención, como se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

1. Un separador centrífugo (1) que comprende una disposición de rotor (2) y una disposición de accionamiento (5), en el que

la disposición de rotor (2) comprende un husillo (4), un tazón de separador (11) que encierra un espacio de separación, y un usuario de energía eléctrica (12), en el que

el separador centrífugo (1) comprende un sensor (44) dispuesto en la disposición de rotor (2), formando el sensor (44) al menos parte del usuario de energía eléctrica (12), y/o

el separador centrífugo (1) comprende una unidad de control (46) dispuesta en la disposición de rotor (2), formando la unidad de control (46) al menos parte del usuario de energía eléctrica (12), en el que

el separador centrífugo (1) comprende una entrada (8) para una mezcla de fluidos, y una salida (10) para un fluido separado, en el que

la entrada (8) está conectada de manera fluídica con el espacio de separación, y la salida está conectada de manera fluídica con el espacio de separación, y en el que

la disposición de accionamiento (5) está conectada a, o forma parte de, el husillo (4) y está configurada para rotar la disposición de rotor (2) alrededor de un eje de rotación (X),

caracterizado porque

el separador centrífugo (1) comprende un transformador rotativo (14), comprendiendo el transformador rotativo (14) un estator de transformador (20) y un rotor de transformador (22), en el que

el estator de transformador (20) y el rotor de transformador (22) están dispuestos adyacentes entre sí con un entrehierro entre ellos, en el que

el rotor de transformador (22) comprende una bobina secundaria (24) y es giratorio junto con la disposición de rotor (2), en el que la bobina secundaria (24) está conectada eléctricamente al usuario de energía eléctrica (12) dispuesto en la disposición de rotor (2) para proporcionar al usuario de energía eléctrica (12) una corriente eléctrica, y en el que

el separador centrífugo (1) comprende un actuador (40) dispuesto en la disposición de rotor (2), formando el actuador (40) al menos parte del usuario de energía eléctrica (12).

2. El separador centrífugo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el estator de transformador (20) está dispuesto radialmente fuera del rotor de transformador (22), visto desde el eje de rotación (X).

3. El separador centrífugo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el estator de transformador (20) está dispuesto axialmente adyacente al rotor de transformador (22), visto a lo largo del eje de rotación (X).

4. El separador centrífugo (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el rotor de transformador (22) está dispuesto alrededor del husillo (4) y está conectado al husillo (4), y en el que el estator de transformador (20) está dispuesto alrededor del husillo (4) adyacente al husillo (4).

5. El separador centrífugo (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en el que el rotor de transformador (22) está dispuesto sobre el tazón de separador (11) para rotar con el tazón de separador (11), y en el que el estator de transformador (20) está dispuesto adyacente al tazón de separador (11).

6. El separador centrífugo (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en el que la disposición de accionamiento (5) comprende un motor eléctrico (30) que comprende un rotor de motor (32) y un estator de motor (34), en el que el rotor de motor (32) forma parte del husillo (4) de tal manera que el husillo (4) forma parte de la disposición de accionamiento (5), y en el que el rotor de transformador (22) está dispuesto en una porción del rotor de motor (32).

7. El separador centrífugo (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una válvula (42) dispuesta en la disposición de rotor (2), en el que el actuador (40) está configurado para actuar un mecanismo móvil de la válvula (42).

8. El separador centrífugo (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el separador centrífugo (1) está configurado para transmitir una señal desde el estator de transformador (20) a la unidad de control (46) mediante el rotor de transformador (22).

9. Un método (100) para operar un separador centrífugo (1), comprendiendo el separador centrífugo (1) una disposición de rotor (2) y una disposición de accionamiento (5), en el que la disposición de rotor (2) comprende un husillo (4), un tazón de separador (11) que encierra un espacio de separación, y un usuario de energía eléctrica (12), en el que la disposición de accionamiento (5) está conectada a, o forma parte de, el husillo (4) y está configurada para rotar la disposición de rotor (2) alrededor de un eje de rotación (X), en el que el separador centrífugo (1) comprende un sensor (44) dispuesto en la disposición de rotor (2), formando el sensor (44) al menos parte del usuario de energía eléctrica (12), y/o el separador centrífugo (1) comprende una unidad de control (46) dispuesta en la disposición de rotor (2), formando la unidad de control (46) al menos parte del usuario de energía eléctrica (12),

caracterizado porque

el separador centrífugo (1) comprende un transformador rotativo (14), comprendiendo el transformador rotativo (14) un estator de transformador (20) y un rotor de transformador (22), en el que el estator de transformador (20) y el rotor de transformador (22) están dispuestos adyacentes entre sí con un entrehierro entre ellos, en el que el rotor de transformador (22) comprende una bobina secundaria (24) y es giratorio junto con la disposición de rotor (2), en el que la bobina secundaria (24) está conectada eléctricamente al usuario de energía eléctrica (12), en el que el separador centrífugo (1) comprende un actuador (40) dispuesto en la disposición de rotor (2), formando el actuador (40) al menos parte del usuario de energía eléctrica (12), y en el que el método (100) comprende etapas de:

suministrar de manera continua (102) una corriente eléctrica alterna o una corriente eléctrica CC pulsada al estator de transformador (20),

recibir de manera continua (104) una corriente eléctrica alterna en el rotor de transformador (22), y suministrar una corriente eléctrica (106) al usuario de energía eléctrica (12) dispuesto en la disposición de rotor (2) utilizando la corriente alterna recibida durante la etapa de recibir de manera continua (104) una corriente eléctrica alterna.

10. El método (100) de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende una etapa de:

rotar (108) la disposición de rotor (2) alrededor del eje de rotación (X) con la disposición de accionamiento (5), y en el que la etapa de suministrar de manera continua (102) una corriente eléctrica alterna al estator de transformador (20) se realiza durante la etapa de rotar (108) la disposición de rotor (2).