MX2007002098A

MX2007002098A - Dispositivo para voltear y trasladar un material pastoso o granular.

Info

Publication number: MX2007002098A
Application number: MX2007002098A
Authority: MX
Inventors: Ulrich Luboschik
Original assignee: Degremont
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2007-03-29
Also published as: CA2576722A1; AU2005279016B2; CN101031764A; FR2874605B1; EP1784609B1; DK1784609T3; US20080078852A1; ES2284428T1; EP1784609A1; US7424982B2; AU2005279016A1; PT1784609E; WO2006024794A1; ES2284428T3; CN100561088C; FR2874605A1; CA2576722C; DE05798500T1; BRPI0514552A; PL1784609T3

Abstract

La invencion se refiere a un dispositivo que comprende un eje giratorio (2) soportado por arriba de una capa (C) de material, transversalmente a la direccion de traslacion (A) del material, y un medio para voltear (3) el material que se extiende al menos parcialmente, radialmente con relacion al eje (2) y girado por el eje para penetrar en la capa. El dispositivo comprende un medio para cortar (4) la capa (C) de material, radialmente espaciado (g) del eje giratorio (2) y girado por el eje, el medio de corte (4) esta ubicado sustancialmente sobre una superficie cilindrica que comparte un eje geometrico comun con el eje giratorio, y capaz, despues de penetracion en la capa, de fragmentar la ultima, al tiempo que el medio de volteo provoca que el material fragmentado se granule.

Description

DISPOSITIVO PARA VOLTEAR Y TRASLADAR ÜN MATERIAL PASTOSO O GRANULAR DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un dispositivo para voltear y trasladar un material pastoso o granular, esparcido en una capa, el dispositivo es del tipo que comprende un eje giratorio soportado arriba de la capa, transversalmente a la dirección traslacional del material, y un medio para voltear y mover el material, impulsado en rotación por el eje. La invención se refiere más particularmente, pero no exclusivamente, a tal dispositivo para lodo, proveniente de estaciones para purificar agua residual urbana o industrial . Se sabe, con procesos mecánicos tales como filtros prensas, filtros de banda o centrífugas, que el lodo orgánico húmedo, particularmente lodo proveniente del tratamiento de agua de desecho urbana e industrial, solamente puede ser deshidratado hasta un valor límite establecido. Por lo tanto, la cantidad de material seco generalmente se encuentra entre 15 y 30% de contenido seco. La cantidad considerable de agua residual es por consiguiente retirada, a un alto costo, con el lodo, o se elimina térmicamente. Se conocen diversos métodos y dispositivos para secar los materiales húmedos. Los secadores térmicos que utilizan el contacto, convección o radiación, con capas delgadas y lechos fluidizados son los procesos industriales usados más comúnmente. Debido a que estos procesos consumen grandes cantidades de energía, los sistemas solares de secado se han desarrollado progresivamente y están jugando una parte cada vez más importante en el mercado de secado de lodo. En modalidades de secado solar, conocidas hasta hoy, por ejemplo el documento DE 43 15 321 ó el documento WO 2004/020922, el lodo se esparce en un invernadero y un dispositivo asegura que se voltee, o incluso que se transporte dentro del invernadero. En razón de la tixotropía, y para contenidos de materia seca (DM) inferiores a 25%, se ha descubierto que, cuando se agita y se voltea frecuentemente, el lodo tiene la tendencia a espesarse al medio de volteo del dispositivo y a volverse pastoso. Esta pasta tiene gran resistencia al corte, lo que incrementa considerablemente la energía necesaria para voltear el lodo. Además, la aireación de la masa del lodo se afecta por este espesamiento, lo que provoca que se establezca un proceso anaeróbico que genera malos olores, los cuales pueden afectar de manera considerable la operación de la instalación de secado. El objeto de la invención es proporcionar especialmente un dispositivo que ya no muestre las desventajas indicadas anteriormente, o gue muestre éstas a un menor grado y que en particular haga posible reducir la naturaleza pastosa del lodo y con ello reducir la fuerza y energía necesarias consumidas para accionar el dispositivo. De acuerdo a la invención, un dispositivo para voltear un material pastoso o granular, esparcido en una capa, en particular lodo proveniente de estaciones para purificar agua residual urbana o industrial, del tipo previamente definido, está caracterizado porgue comprende al menos un medio para cortar la capa de material, mantenido a una distancia radial del eje giratorio e impulsado en rotación por este eje, este medio de corte está situado prácticamente sobre una superficie cilindrica que tiene el mismo eje geométrico que el eje giratorio, y es capaz de asegurarse, conforme penetra la capa, de la fragmentación de esta última, al tiempo que el medio para voltear granula el material cortado y lo mueve hacia delante . La invención origina una reducción que puede alcanzar hasta el 20% de las fuerzas para girar el eje y permite buena granulación del lodo. El medio de corte comprende al menos una cuchilla de corte, cuyo plano es sustancialmente tangencial a la superficie cilindrica. La cuchilla de corte de preferencia tiene un borde de corte sobre cada uno de sus bordes longitudinales, sustancialmente paralelos al eje giratorio. Generalmente, los discos ortogonales al eje giratorio están asegurados a este eje y espaciados en la dirección del eje geométrico, y cada cuchilla de corte está fijada sobre la periferia de los discos, tangencialmente a la superficie cilindrica que envuelve estos discos. Cada cuchilla de corte puede tener una sección transversal simétrica . El medio de volteo puede comprender al menos un peine raspador. Preferentemente, el peine raspador está colocado detrás de la cuchilla de corte en la dirección de rotación del eje giratorio. El peine raspador puede estar montado perpendicular a la superficie cilindrica o a un ángulo que puede variar hasta 90°. El peine raspador puede comprender un borde radial externo que está dentado u ondulado de acuerdo a la granulación deseada y a la superficie de intercambio de aire-material buscado. La cuchilla o cuchillas de corte, así como los peines raspadores, pueden estar colocados inclinados con respecto al eje geométrico del eje. Se proporciona una simetría de montaje de las cuchillas y peines raspadores, con el fin de asegurar la traslación rectilínea del material. Las cuchillas de corte y los peines raspadores provistos en segmentos sucesivos, situados entre discos ortogonales al eje giratorio, se pueden desplazar angularmente unos respecto a los otros. El dispositivo puede incluir un autómata que controla en particular las velocidades de rotación y de traslación de las cuchillas de corte y los peines raspadores, y el espesor del material cortado por las cuchillas de corte se ajusta por el autómata. La invención consiste, aparte de los arreglos establecidos anteriormente, de un cierto número de otros arreglos que se tratarán más explícitamente más adelante, como ejemplos de modalidades descritas con referencia a los dibujos anexos, pero los cuales no son de ninguna manera restrictivos. En estos dibujos: La figura 1 es una sección vertical diagramática de un dispositivo de volteo de acuerdo a la invención, durante el trabajo de una capa de lodo; La figura 2 es una vista diagramática en perspectiva de una modalidad alternativa del dispositivo de volteo; La figura 3 es una sección transversal a una escala mayor de una cuchilla de corte con dos bordes de corte; Las figuras 4 y 5 son secciones transversales de modalidades alternativas de la cuchilla de corte. La figura 6 es un diagrama que ilustra varias posiciones posibles del medio de volteo; Las figuras 7 a 10 son vistas en planta de diversas modalidades del peine raspador gue constituye el medio de volteo; y La figura 11 es una vista diagramática en perspectiva de otra modalidad alternativa del dispositivo, el medio de volteo no ha sido mostrado. Con referencia a la figura 1 de los dibujos, se puede observar un dispositivo D para voltear y trasladar un material pastoso M, que consiste del lodo 1 proveniente de estaciones para purificar agua residual urbana o industrial. Este ejemplo no es limitante y se pueden tratar otros materiales granulares, pastosos, terrosos o pulverulentos con el dispositivo D de la invención. El lodo 1 es húmedo y debe sufrir un tratamiento de secado, ventajosamente secado solar. El lodo 1 está esparcido y progresa en una capa horizontal C, preferentemente en un invernadero (no mostrado) . El dispositivo D comprende un eje giratorio 2, soportado arriba de la capa C por cojinetes (no mostrados). El eje 2 está orientado transversalmente, generalmente en forma ortogonal, a la dirección de traslación A del lodo 1.

El dispositivo D también incluye un medio 3 para voltear el lodo 1, que también asegura su movimiento. El medio de volteo 3 generalmente es impulsado en rotación en una dirección en contra de las manecillas del reloj R por el eje 2, con el fin de mover el lodo 1 de izquierda a derecha de acuerdo a la flecha A en la figura 1. La dirección de rotación del medio de volteo 3 puede ser invertida de vez en cuando, de acuerdo a las características particulares del lodo gue se está tratando. El dispositivo D comprende, de acuerdo a la invención, al menos un medio 4 para cortar la capa C de material, este medio 4 se mantiene a una distancia radial g del eje geométrico X del eje giratorio 2 y es impulsado en rotación por este eje. El medio de corte 4 está prácticamente situado sobre una superficie cilindrica de revolución gue tiene el mismo eje geométrico X que el eje 2. El medio de corte 4 es capaz de asegurar, conforme gira y' penetra la capa C, la fragmentación de la última, al tiempo gue el medio de volteo 3 mueve la rebanada del lodo cortado y la granula. El medio de corte 4 está formado ventajosamente de una cuchilla de corte 5, cuyo plano es sustancialmente tangencial a la superficie cilindrica de revolución con un eje X-X. Varias cuchillas 5 pueden estar distribuidas angularmente alrededor del eje geométrico X-X, mientras permanecen tangenciales a la superficie cilindrica. Preferentemente, los bordes de las cuchillas de corte están afilados sobre ambos lados de la cuchilla. Una cuchilla de corte 5, como se ilustra en la figura 3, entonces tiene un borde de corte sobre cada uno de sus bordes longitudinales 6, 7 paralelos al eje X-X. De acuerdo al ejemplo de la figura 3, la sección transversal de la cuchilla 5 es rectangular y los dos bordes longitudinales 6, 7 tienen una sección transversal en la forma de un diedro cuyo borde constituye el borde de corte. La figura 4 ilustra una variante de acuerdo a la cual, la cuchilla tiene una sección transversal en la forma de un triángulo isósceles cuya base está volteada radialmente hacia fuera con respecto al eje X-X. Los bordes 6a, 7a de la base constituyen los bordes de corte de la cuchilla 5a. La figura 5 muestra otra variante de acuerdo a la cual, la cuchilla 5b tiene un lado plano volteado hacia fuera y dos lados cóncavos volteados radialmente hacia dentro, simétricos con respecto al plano medio del lado plano. Los bordes de corte están formados por los bordes 6b, 7b. Con los bordes de corte 5, 5a, 5b gue tienen un borde de corte sobre cada lado, el dispositivo D puede ser trasladado y trabajado corriente abajo así como corriente arriba de la instalación, es decir hacia la derecha o hacia la izquierda en la figura 1. Generalmente, el dispositivo D comprende discos 8 (figura 1) u 8a, 8b, 8c (figura 2) centrados sobre el eje geométrico X-X y ortogonales al eje 2, al cual están asegurados, en particular por soldadura. Los discos 8, 8a, 8b, 8c están espaciados a lo largo de la dirección del eje X-X. Dos discos sucesivos tales como 8a, 8b (figura 2) determinan un segmento entre ellos. Cada cuchilla de corte 5 está fijada sobre la periferia de los discos, tangencialmente a la superficie cilindrica que envuelve los discos 8, 8a-8c. La forma del dispositivo D con los discos 8, 8a-8c semeja la de un tambor cuya pared cilindrica está retirada excepto por las zonas correspondientes a las cuchillas 5. El dispositivo D puede ser monocasco, correspondiente a un segmento simple, o estar compuesto de varios segmentos sucesivos. En la figura 2, se determinan dos segmentos por los tres discos 8a, 8b, 8c, para incrementar la resistencia mecánica del dispositivo y para proporcionar puntos de fijación a las cuchillas de corte 5 y al medio de volteo 3. Existe un mínimo de una cuchilla de corte 5 y un medio de volteo 3 por monocasco o por segmento.

El medio de volteo 3 está formado ventajosamente de un peine raspador 9 generalmente orientado en la dirección radial con respecto al eje X, es decir perpendicular a la superficie cilindrica tangencial a las cuchillas 5. El peine 9 consiste de una pequeña placa fijada en cada extremo a un disco tal como 8a, 8b, en particular por soldadura. El borde radial externo del peine 9 tiene dientes 10 con una forma triangular de acuerdo a la figura 2 y a la figura 7. Los puntos de los dientes 10 están situados a una distancia radial h (figura 1) desde el eje X. De acuerdo a la figura 1, la distancia h es mayor que la distancia g de las cuchillas 5 al eje X. Sería posible montar las cuchillas 5 a una distancia g igual o mayor a h. Las figuras 8, 9 y 10 muestran modalidades alternativas de peines raspadores 9a, 9b, 9c, respectivamente con dientes 11 con una forma prácticamente cuadrada, 12 con una forma rectangular alargada y 13 con una forma redondeada. La profundidad del espacio entre los dientes y la separación de los dientes, se eligen de acuerdo al tipo de lodo 1 que va a ser tratado y a la superficie de contacto lodo-aire deseada. Como una variante, los peines raspadores pueden estar montados como se ilustra en 9d en la figura 6, a un ángulo B con respecto a la dirección radial. Este ángulo B puede alcanzar 90°. Preferentemente, el medio de volteo 3, en particular el peine raspador 9, está colocado detrás de la cuchilla de corte 5, en la dirección de rotación R del eje giratorio 2, como se puede observar en la figura 1. El desplazamiento angular hacia atrás del peine raspador 9 con respecto a la cuchilla 5 es generalmente menor a 90°. Las cuchillas de corte pueden estar montadas inclinadas con respecto al eje X como se ilustra en la figura 11. Los peines raspadores 9-9c (no mostrados) también pueden estar montados inclinados con respecto al eje X. En este caso, con el fin de asegurar la traslación rectilínea del lodo, se proporciona una simetría de montaje alrededor del centro del segmento por elementos tales como las cuchillas de corte 5 y los peines 9 llevados por un segmento, o una simetría de montaje de dos segmentos sucesivos con respecto al plano de separación ortogonal al eje geométrico. Con el fin de proporcionar mejor distribución de fuerzas mecánicas a lo largo de un dispositivo D que consiste de varios segmentos, las cuchillas 5 y los peines 9 de un segmento están desplazados angularmente con respecto a aquellos del segmento adyacente como se ilustra en la figura 2.

Los cojinetes del eje 2 pueden estar montados fijos con respecto a un armazón. Preferentemente, los cojinetes del eje 2 están montados para moverse en traslación, por ejemplo en la dirección de la flecha F de la figura 1, bajo la acción de medios impulsores (no mostrados) . Bajo estas condiciones, cuando la cuchilla 5 vuelve a obtener la misma posición angular después de haber completado una revolución, el eje 2 se ha movido una distancia p de la posición mostrada por los guiones en la figura 1 a la posición mostrada por una línea sólida. La distancia p corresponde a la separación entre las trayectorias de la cuchilla 5, después de una revolución completa del eje 2. Esta distancia p corresponde al espesor de la rebanada de material cortado por la cuchilla 5. Estas explicaciones se proporcionan en el caso donde se provee una sola cuchilla 5 por segmento. Cuando varias cuchillas 5 están distribuidas sobre la periferia circular, el espesor de la rebanada depende de la distancia angular entre dos cuchillas sucesivas. Considerando el hecho de que las cuchillas de corte 5 están montadas tangencialmente a la superficie cilindrica con un eje X, se toma una rebanada de lodo sin sufrir un movimiento traslacional. Al hacer esto, la operación y el uso del dispositivo son de la siguiente manera.

Con el fin de asegurar que el lodo 1 se voltee y se traslade, la impulsión rotacional del eje 2 es controlada en dirección contra las manecillas del reloj R, por medio de un motor (no mostrado) . El medio para impulsar el eje 2 en traslación, en la dirección de la flecha F también se pone en acción. Las cuchillas de corte 5 penetran en el lodo 1 y lo cortan en capas sucesivas. En cada rotación del tambor, cada cuchilla de corte 5 corta el lodo sobre un espesor determinado p, dependiendo de la velocidad de rotación del eje 2, de la velocidad de movimiento de acuerdo a la flecha F y al número de cuchillas 5 distribuidas sobre la periferia. El peine o peines raspadores 9 que vienen detrás de la cuchilla 5 mueven la rebanada cortada de lodo en la dirección de la flecha A y la granulan. Los peines raspadores voltean el material, lo airean, lo mueven hacia delante y lo granulan. Se proporciona un autómata, ventajosamente para variar las velocidades de rotación y de traslación y por lo tanto el espesor de corte p. Tal dispositivo es adecuado particularmente para una instalación diseñada para secado solar y secado por viento y para la incorporación y mezcla de tierra o composta en mejoradores o fertilizantes de suelo. De acuerdo a la invención, el lodo no solamente es prensado hacia abajo por el medio de volteo 3, sino que es cortado y llevado de vuelta a la superficie por el medio de corte 4. Por consiguiente, en vez de formar una masa pastosa, el lodo se vuelve granulado. Al incrementar el área superficial de la sección de corte, se mejora la aireación del lodo, lo que previene la aparición de zonas anaeróbicas y por lo tanto de malos olores gue las acompañan .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para voltear y trasladar un material pastoso o granular, esparcido en una capa, en particular lodo proveniente de una estación para purificar agua residual urbana o industrial, que comprende un eje giratorio soportado por arriba de la capa de material, transversalmente a la dirección traslacional del material, un medio para voltear el material, que se extiende al menos parcialmente en forma radial con respecto al eje e impulsado en rotación por este eje con el fin de penetrar la capa, y un medio para cortar la capa de material, mantenido a una distancia radial del eje giratorio e impulsado en rotación por este eje, caracterizado porque el medio de corte comprende al menos una cuchilla de corte cuyo plano es sustancialmente tangencial a una superficie cilindrica gue tiene el mismo eje geométrico que el eje giratorio, y que es capaz de asegurar, conforme penetra la capa, la fragmentación de la última, al tiempo que el medio de volteo granula el material cortado y lo mueve hacia delante .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porgue la cuchilla de corte tiene un borde de corte sobre cada uno de sus bordes longitudinales, sustancialmente paralelos al eje giratorio.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los discos ortogonales al eje giratorio, están asegurados a este eje y espaciados en la dirección del eje geométrico, y cada cuchilla de corte está fijada sobre la periferia de los discos, tangencialmente a la superficie cilindrica que envuelve estos discos.

4, Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porgue cada cuchilla de corte tiene una sección transversal simétrica.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el medio de volteo comprende al menos un peine raspador.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el peine raspador está colocado detrás de la cuchilla de corte en la dirección de rotación del eje giratorio.

7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el peine raspador comprende un borde radial externo que está dentado u ondulado de acuerdo a la granulación deseada y a la superficie de intercambio de aire-material buscado.

8. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el peine raspador está montado perpendicular a la superficie cilindrica o a un ángulo que puede variar hasta 90°.

9. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque las cuchillas de corte y los peines raspadores están colocados inclinados con respecto al eje geométrico del eje.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque se proporciona una simetría de montaje de las cuchillas y peines raspadores para asegurar la traslación rectilínea del material.

11. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque las cuchillas de corte y los peines raspadores provistos en segmentos sucesivos situados entre discos ortogonales al eje giratorio, están desplazados angularmente unos con relación a los otros.

12. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque incluye un autómata que controla en particular las velocidades de rotación y de traslación de las cuchillas de corte y peines raspadores, y porque el autómata ajusta el espesor del material cortado por las cuchillas de corte.