MX2012007276A - Reactor que comprende un rotor. - Google Patents

Reactor que comprende un rotor.

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Abstract

La presente invención se refiere a un reactor (1) para la separación de material incluido en el material crudo compuesto, el cual reactor comprende al menos una cámara (2) de reacción y al menos un rotor (3), dicha cámara (2) de reacción comprende al menos un alojamiento (6, 6a, 6b, 7) que se sella con relación a los alrededores y tiene al menos una abertura (8) de entrada y al menos una abertura (9) de salida, y dicho rotor (3) que comprende al menos un eje o flecha (5). Al menos una primera parte de dicho rotor (3) está situada en dicho alojamiento (6, 6a, 6b, 7) y dicho eje (5) se extiende en solamente una dirección desde dicha primera parte a través y fuera de dicho alojamiento (6, 6a, 6b, 7).

Description

REACTOR QUE COMPRENDE UN ROTOR CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un reactor para la separación de material incluido en el material crudo compuesto, el cual reactor comprende al menos una cámara de reacción y al menos un rotor, dicha cámara de reacción que comprende al menos un alojamiento que se sella con relación a los alrededores y tiene al menos una abertura de entrada y al menos una abertura de salida, y dicho rotor que comprende al menos un eje o flecha.
TÉCNICA PREVIA La US, A, 6,165,349 describe un reactor que comprende una cámara de reacción que tiene un mecanismo de rotación que consiste de un eje al cual se unen simétricamente alabes por medio de discos de accionamiento. El eje está soportado en cojinetes en ambos extremos de la cámara de reacción. Se requiere un trabajo de desinstalación extensivo para liberar los alabes para servicio y posible remplazo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un primer objetivo de la presente invención es proporcionar un reactor que, con un mínimo de trabajo de desinstalación, permite el acceso al rotor, incluyendo a los alabes presentes, para servicio y/o remplazo. Un segundo objetivo de la presente invención es proporcionar un reactor que, con un mínimo de trabajo de desmontaje, permite el acceso a las superficies de desgaste presentes en la cámara de reacción/alojamiento, para servicio y/o remplazo. Por lo tanto, la invención abarca un reactor para la separación del material incluido en un material compuesto en bruto, el cual reactor comprende al menos una cámara de reacción y al menos un rotor, dicha cámara de reacción que comprende al menos un alojamiento que se sella con relación a los alrededores, y tiene al menos una abertura de entrada y al menos una abertura de salida, y dicho rotor que comprende al menos un eje o flecha, en donde al menos una primera parte de dicho rotor se sitúa en dicho alojamiento, y dicho eje se extiende en solo una dirección desde dicha parte, a través y fuera de dicho alojamiento.
Al menos un dispositivo de soporte puede actuar sobre una parte de dicho eje situado fuera de dicho alojamiento, alternativamente sobre un eje adicional unido a esta parte, dicho dispositivo de soporte que soporta completamente el reactor. Al menos un dispositivo de soporte puede actuar sobre una parte de dicho eje situado fuera de dicho alojamiento, alternativamente sobre un eje adicional unido a esta parte. Dicho dispositivo de soporte que soporta parcialmente el reactor. Dicho eje puede estar soportado por cojinetes en al menos dos planos que se extienden principalmente perpendicularmente a la dirección principal de extensión de dicho eje, y donde dichos planos se sitúan fuera de dicha camisa. Dicho dispositivo de soporte puede comprender al menos un soporte. Dicho dispositivo de soporte puede comprender al menos dos cojinetes para el montaje por cojinetes de dicho eje en dichos planos. Dicho dispositivo de soporte puede comprender al menos un alojamiento de cojinetes.
Dicho alojamiento puede tener una forma principalmente cilindrica. Dicho alojamiento puede tener al menos una parte desmontable. Dicha parte desmontable puede ser unida al resto de dicho alojamiento por medio de juntas roscadas y/o uniones empernadas. Dicha parte desmontable puede ser provista internamente con un material resistente al desgaste. Dicho alojamiento puede estar sellado de modo tal que el intercambio de gases entre dicha cámara de reacción y los alrededores se evita esencialmente.
El resto de dicho alojamiento puede estar unido al menos a uno de dichos alojamientos de cojinete y está soportado completamente por este/estos. El resto de dicho alojamiento puede ser unido al menos a uno de dichos al menos un alojamiento del cojinete y está soportado parcialmente por este/estos. El resto de dicho alojamiento puede ser unido al menos a uno de dichos al menos dos cojinetes y se soporta completamente por este. Estos. El resto de dicho alojamiento puede estar unido al menos a uno dichos al menos un soporte y se soporta completamente por este/estos. El resto de dicho alojamiento puede estar unido a al menos uno de dichos al menos un soporte y esta soportado parcialmente por este/estos.
Dicha primera parte de dicho rotor puede comprender al menos un martillo. Al menos uno de dichos martillos puede comprender al menos una parte fija y al menos una parte articulada. Dicha parte fija puede ser unida de forma fija a dicha primera parte de dicho rotor y dicha parte articulada puede ser unida de forma articulada a dicha parte fija. Dicha parte articulada puede tener un centro de gravedad que yace sobre un primer radio de dicho rotor al menos tiempo que el eje de rotación para la rotación entre dicha parte articulada y dicha parte fija yace sobre un segundo radio de dicho rotor, dicho primer radio que sigue dicho segunda radio por la rotación de dicho rotor en conexión con la operación del reactor. Por la rotación de dicho rotor en conexión con la operación del reactor, para cada martillo, en la dirección de rotación, puede producirse una fuerza F2 que es proporcional a - la masa m de dicha parte articulada del martillo, - la distancia perpendicular 11 entre dicho primer radio y dicho eje de rotación y - la velocidad de rotación vi al cuadrado, de dicho centro de gravedad, así como inversamente proporcional a - la longitud efectiva 12 del martillo, y - el radio rl desde el centro de dicho rotor a dicho centro de gravedad.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1, muestra en una vista en perspectiva, despiezada, una primera modalidad de un reactor de acuerdo con la invención.
La Figura 2 muestra, en una vista en perspectiva, despiezada, una segunda modalidad de un reactor de acuerdo con la invención.
La Figura 3 muestra, en una vista lateral seccionada parcialmente, el reactor de la Figura 2.
La Figura 4 muestra, en una vista frontal seccionada parcialmente, un alojamiento y un rotor incluidos en el reactor de la Figura 2.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la Figura 1, se observa cómo luce un reactor de la primera modalidad de acuerdo con la invención. El reactor 1 comprende una cámara 2 de reacción y un rotor 3 que se ubica al menos parcialmente en la misma y tiene martillos 4 montados sobre un eje o flecha 5 del motor. La cámara 2 de reacción está rodeada por un alojamiento 6 que comprende una tapa 7 en un primer extremo, la tapa 7 que tiene una o más aberturas 8 de entrada para material en bruto al reactor y el resto del alojamiento 6 que tiene una o más aberturas de salida, para los productos de reactor. El alojamiento 6 es cilindrico esencialmente, la tapa es circular esencialmente y la tapa 7 asi como el resto del alojamiento 6 tiene una brida circunferencial de acoplamiento que tiene un primer diámetro para una unión empernada común.
De forma análoga, en un segundo extremo, el alojamiento 6 se conecta a un alojamiento 10 de cojinete, el alojamiento 6 asi como el alojamiento 10 de cojinete que tienen una brida circunferencial de acoplamiento que tiene un segundo diámetro para una unión empernada común. El primer diámetro es mayor que el segundo diámetro. El alojamiento 10 del cojinete está soportado a su vez por un soporta 11 y da a alojamiento a dos cojinetes 12 para el montaje por cojinetes del eje 5 del rotor donde el mismo se extiende fuera de la cámara 2 de reacción, es decir, solo sobre un lado de la cámara 2 de reacción, por lo tanto el soporte 11 soporta el reactor 1 completo. En el alojamiento 6, hay también un inserto 13 esencialmente cilindrico de un material resistente al agua, tal como acero o material cerámico, el cual inserto 13 se puede remplazar fácilmente. En el alojamiento 6, también hay una pared interna (no se muestra) que permite que los gases pasen a través del centro de dicha pared hacia el espacio interno/trasero (no se muestra) de la cámara 2 de reacción, desde donde los gases continúan hacia fuera del reactor a través de una de las abertura 9 de salida mencionadas y además a una posible unidad de destilación (no se muestra) , o una unidad de condensación (no se muestra), o directamente para su combustión en un motor (no se muestra) , o un sistema de calentamiento (no se muestra) .
La cámara 2 de reacción está, aparte de las aberturas 8 de entrada y las aberturas 9 de entrada presentes, separada de los alrededores, es decir, el alojamiento 6 con la tapa 7 y la conexión presente a dicho alojamiento 10 del cojinete que comprende un sello presente en el buje del eje del eje 5 del rotor, debe ser considerado en otros aspectos como hermético a los gases con relación a los alrededores. De esta forma, la cámara 2 de reacción y el reactor 1 difieren de los molinos de martillos usuales, los cuales están más o menos abiertos hacia los alrededores. La tapa 7 puede ser desmontada facialmente cuando se desea verificar el estado del inserto 13 y/o remplazarlo, o cuando se desea verificar el estado del rotor 3 que incluye los martillos 4.
En las Figuras 2-4, se observa cómo luce un reactor de acuerdo con la invención, en una segunda modalidad. Las principales diferencias en comparación con la primera modalidad son que el alojamiento se divide en cuatro partes adicionales, viz., una primera parte 6a fácilmente removible -proporcionada aun con una tapa 7- una segunda parte 6a restante, asi como el hecho de que ahora está presente una cubierta 13a de material resistente al desgaste, sobre el interior de la primera parte 6a y que por consiguiente el inserto 13 puede ser remplazado. La primera parte 6a asi como la segunda parte 7b se proveen con una brida circunferencial de acoplamiento del primer diámetro, para una unión empernada común. La primera parte 6a puede ser desmontada fácilmente cuando se desea verificar el estado de la cubierta 13a y/o remplazaría, y/o cuando se desea verificar el estado del rotor 3 que incluye los martillos 4 (solo se dibujan dos en la Figura 3), y/o darles servicio y/o remplazarlos . De esta forma simple, una gran parte del rotor 3 es fácilmente accesible. La tapa 7 puede, como anteriormente, ser desmontada fácilmente per se, pero también puede permanecer sobre la primera parte 6a cuando esta se desmonta. En el alojamiento 6 también hay, como anteriormente, una pared interna 16 que permite que los gases pasen a través del centro de dicha pared 16 hacia el espacio 17 interno/trasero en la cámara 2 de reacción, desde donde el gas continúa hacia fuera del reactor a través de una de las aberturas 9 de salida mencionadas.
En la Figura 4, se observa cómo luce el rotor 3. El eje 5 del rotor se provee con seis martillos 4, cada martillo 4 que consiste de una parte 4a fija y una parte 4b articulada. La parte 4b articulada gira alrededor de un eje 14 que se extiende esencialmente paralelo a la dirección principal de extensión del eje del rotor 5. Cuando el rotor 3 gira - en el sentido contrario a las manecillas del reloj en la figura - la parte 4b articulada tiene un centro 15 de gravedad que yace sobre un primer radio rl de dicho rotor al mismo tiempo que el eje 14 de rotación, para la rotación entre la parte 4b articulada y la parte 4a fija yace sobre un segundo radio r2 de dicho rotor, dicho radio rl arrastra dicho segundo radio r2 en la rotación, es decir, dicho primer radio rl que forma un ángulo con dicho segundo radio r2. Para cada martillo, surge entonces una fuerza F2 en la dirección de rotación, que es proporcional a - la masa m de dicha parte 4b articulada del martillo, - la distancia perpendicular 11 entre dicho primer radio rl y dicho eje de rotación 14, y - la velocidad de rotación vi al cuadrado de dicho centro de gravedad 15, asi como inversamente proporcional a - la longitud efectiva 12 del martillo, y - el radio rl desde el centro de dicho rotor a dicho dentro de gravedad 15.
Por longitud efectiva 12 del martillo, se hace referencia a la distancia perpendicular entre la fuerza F2 y dicho eje de rotación 14. La fuerza F2 se aplica en el punto central (el centro de masa) del material acumulado sobre el martillo y contra el cual debe trabajar la fuerza F2.
Por lo tanto, la potencia deseada por cada martillo puede se calculada y ajustada al predeterminar los parámetros indicados anteriormente. El momento de torsión presente mantendrá cada martillo en el lugar predeterminado - contra un tope para cada martillo (no se muestra) - por la fuerza determinada F2, y si está se excede debido a que se alimenta demasiado material en el reactor puesto que algunas impurezas más pesadas han entrado al reactor, la parte 4b articulada se dobla hacia atrás y deja que el material pase hasta que se presenta otra vez el equilibrio de las fuerzas. Esta función proporciona un efecto de nivelación durante la operación normal y una protección contra el rompimiento, si, por ejemplo, algunos objetos extraños acompañan al material a ser procesado .
Durante el uso del reactor, el material en bruto se introduce a través de una o más de las aberturas 8 de entrada hacia la cámara 2 de reacción, donde este se descompone por la energía cinética de los martillos 4 del rotor, asi como por la energía cinética de las partículas que son proyectadas por el movimiento rotatorio del rotor, y por la energía térmica que se crea por la fricción entre los martillos 4 y las partes del material en bruto. Los materiales inorgánicos en forma de arena, catalizadores, acero, vidrio, etcétera, pueden ser usados para aumentar la fricción y por lo tanto la temperatura. Las partículas inorgánicas afectan el proceso de descomposición favorable, por el hecho de que estas tienen una superficie de contacto total grande que actúa como un intercambiador de calor eficiente contra el material en bruto, así como un catalizador para el rompimiento de los polímeros hidrocarbúricos y las moléculas hidrocarbúricas más grandes. Los compuestos hidrocarbúricos, el agua y otros materiales orgánicos se gasifican en el dispositivo. Las fuerza centrifugas creadas por el rotor separan el gas de los materiales inorgánicos más pesados, la parte gaseosa que se saca del reactor en el centro el mismo y las partículas más pesadas pueden ser en viadas a la periferia del reactor, y en ambos casos a través de las aberturas 9 de salida presentes.
La invención no se limita a las modalidades mostradas aquí, sino que puede ser variada dentro del ámbito de las siguientes reivindicaciones.

Claims (23)

REIVINDICACIONES
1. El reactor (1) para la separación de material incluido en el material crudo compuesto, el cual reactor comprende al menos una cámara (2) de reacción y al menos un rotor (3), dicha cámara (2) de reactor que comprende al menos un alojamiento (6, 6a, 6b, 7) que se sella con relación a los alrededores y tiene al menos una abertura (8) de entrada y al menos una abertura (9) de salida, y dicho rotor (3) que comprende al menos un eje o flecha (5), caracterizado en que, al menos una primera parte de dicho rotor (3) se sitúa en dicho alojamiento (6, 6a, 6b, 7), y que dicho eje (5) se extiende en solo una dirección desde dicha primera parte a través y fuera de dicho alojamiento (6, 6a, 6b, 7).
2. El reactor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, al menos un dispositivo (11) de soporta actúa sobre una parte de dicho eje (5) situado fuera de dicho alojamiento (6, 6a, 6b, 7), alternativamente sobre un eje adicional unido a esta parte, dicho dispositivo (11) de soporte que soporta completamente el reactor (1).
3. El reactor (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, al menos un dispositivo (11) de soporte actúa junto sobre una parte de dicho eje (5) situada fuera de dicho alojamiento (6, 6a, 6b, 7), alternativamente sobre un eje adicional unido a esta parte, dicho dispositivo (11) de soporte que soporta parcialmente el reactor (1).
4. El reactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, dicho eje (5) se monta en cojinetes en al menos dos planos que se extienden esencialmente perpendiculares a una dirección principal de extensión de dicho eje (5), y donde dichos planos se sitúan fuera de dicho alojamiento (6, 6a, 6b, 7) .
5. El reactor de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque, dicho dispositivo (11) de soporta comprende al menos un soporte (11) .
6. El reactor (1) de acuerdo con la reivindicación 4, cuando la reivindicación 4 depende de la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque, dicho dispositivo (11) de soporte comprende al menos dos cojinetes (12) para el montaje por cojinete de dicho eje (5) en dichos planos.
7. El reactor (1) de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque, dicho dispositivo (11) de soporte comprende al menos un alojamiento (10) de cojinete.
8. El reactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, dicho alojamiento (6, 6a, 6b, 7) tiene una forma esencialmente cilindrica .
9. El reactor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, dicho alojamiento (6, 8b, 6b, 7) tiene al menos una parte (6a, 7) desmontable.
10. El reactor (1) de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque, dicha parte (6a, 7) desmontable se une al resto (6b, 6a) de dicho alojamiento por medio de uniones roscadas y/o uniones empernadas.
11. El reactor (1) de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque, dicha parte desmontable (6a) se provee internamente con un material (13a) resistente al desgaste.
12. El reactor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, dicho alojamiento (6, 6a, 6b, 7) se sella de modo tal que el intercambio de gases entre dicha cámara (2) de reacción y los alrededores se evita esencialmente.
13. El reactor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10, 11 ó 12, caracterizado porque, el resto (6b) de dicho alojamiento se une a al menos uno de dichos al menos un alojamiento (10) de cojinete y se soporta completamente por este/estos.
14. El reactor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10, 11, ó 12, caracterizado porque, el resto (6b) de dicho alojamiento se une a al menos uno de dichos al menos un alojamiento (10) de cojinete y se soporta parcialmente por este/estos.
15. El reactor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10, 11, ó 12, caracterizado porque, el resto (6b) de dicho alojamiento se une a al menos uno de dichos al menos dos cojinetes (12) y está soportado completamente por este/estos .
16. El reactor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10, 11, ó 12, caracterizado porque, el resto (6b) de dicho alojamiento se une a al menos uno de dichos al menos dos cojinetes (12) y está soportado parcialmente por este/estos .
17. El reactor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10, 11, ó 12, caracterizado porque, el resto (6b) de dicho alojamiento se une a al menos uno de dicho al menos un soporte (11) y está soportado completamente por este/estos .
18. El reactor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10, 11, ó 12, caracterizado porque, el resto (6b) de dicho alojamiento, se une a al menos uno de dichos al menos un soporte (11) y está soportado parcialmente por este/estos .
19. El reactor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, dicha primera parte de dicho rotor (3) comprende al menos un martillo (4) .
20. El reactor de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque, al menos uno de dichos martillos (4) comprende al menos una parte fija (4a) y al menos una parte articulada (4b) .
21. El reactor (1) de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque, dicha parte fija (4a) se une de forma fija a dicha primera parte de dicho rotor (3) y dicha parte (4b) articulada se une de forma articulada a dicha parte fija (4a) .
22. El reactor (1) de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado porque, dicha parte (4b) articulada tiene un centro de gravedad (15) que yace sobre un primer radio (rl) de dicho rotor (3) al mismo tiempo que el eje de rotación (14) para la rotación entre dicha parte (4b) articulada y dicha parte (4a) fija yace sobre un segundo radio (r2) de dicho rotor (3), dicho primer radio (rl) que arrastra a dicho segundo radio (r2) por la rotación de dicho rotor (3) en conexión con la operación del reactor.
23. El reactor de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizado porque, por la rotación de dicho rotor (3) en conexión con la operación del reactor (1) , para cada martillo (4) en la dirección de rotación, surge una fuerza (F2) que es proporcional a - la masa (m) de dicha parte (4b) articulada del martillo (4), la distancia perpendicular (11) entre dicho primer radio (rl) y dicho eje de rotación (14) , y - la velocidad de rotación (vi) al cuadrado de dicho centro de gravedad (15) , asi como inversamente proporcional a - la longitud efectiva (12) del martillo (4) , y - el radio (rl) desde el centro de dicho rotor a dicho centro de gravedad (15) .
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