DECANTADOR CENTRÍFUGO
La presente invención se refiere a un decantador centrífugo para la separación de un material suministrado en una fase ligera y una fase pesada, que comprende una taza alargada, arreglada para la rotación alrededor de su- eje longitudinal, la taza que tiene una cámara de separación, un transportador de tornillo que se proporciona en la cámara de separación y que está coaxial con la taza, el transportador del tornillo que comprende un cuerpo, que tiene un tornillo que comprende una o más aspadoras y que tiene una velocidad nominal de transporte que varía a lo largo del eje longitudinal, una entrada con al menos una abertura de entrada en el transportador de tornillo para suministrar el material que , se va a separar, y al menos una abertura de descarga para la fase pesada en la taza en un extremo del transportador de tornillo, en la cual el transportador de tornillo se hace girar con relación a la taza en vista del transporte de la fase pesada hacia las aberturas de descarga para la fase pesada, y en la cual el transportador de tornillo se proporciona con un deflector colocado entre las aberturas de entrada y las aberturas de descarga, el deflector que divide la cámara de separación en una parte de separación sustancialmente cilindrica y una parte de descarga al menos parcialmente cónica, las aberturas de descarga para la fase pesada que se colocan en la parte de descarga, las aberturas de entrada se colocan en el lado opuesto del deflector con relación a las aberturas de descarga. Un decantador centrífugo de esta clase se conoce a partir de la WO-A-97/22411 , que describe un decantador centrífugo que tiene un deflector formado como una costilla que se extiende desde el lado de una vuelta de tornillo como parte de una vuelta que tiene una separación más grande que el tornillo al lado corriente abajo de una vuelta de tornillo en una distancia axial desde su punto de inicio. La US-A-3 934 792 describe un decantador centrífugo que tiene un deflector qie se extiende axialmente desde el lado corriente arriba de la vuelta del tornillo al lado corriente abajo de la vuelta de tornillo adyacente. Se describe en la US-A-5 653 673 un deflector similar. Las US-A-3 885 734, US-A-4 245 777 y US-A-4 381 849 describen deflectores que se extienden tangencialmente alrededor del transportador de tornillo. La aspadora o aspadoras de un transportador de tornillo define/definen un pasaje entre las vueltas adyacentes, a través de las cuales fluye el material durante la corrida de el decantador centrífugo. Un deflector es en general un miembro que obstaculiza una parte de la sección transversal del pasaje a una distancia desde la pared interior de la taza. Si sólo se proporciona una aspadora, esta forma un pasaje único que se enrolla alrededor del cuerpo del transportador de tornillo, y el deflector comprenderá un miembro único. Si se proporcionan varias aspadoras, se definirán un número similar de pasajes entre las mismas, y el deflector, por lo tanto comprenderá un miembro en cada pasaje. En un decantador centrífugo, la separación de la fase pesada y la fase ligera toma lugar en la parte de separación, por lo que la fase ligera puede ser agua y la fase pesada puede ser lodo que se drena. El lodo drenado se transporta por el tornillo a través de la taza hacia el deflector, bajo el deflector, es decir, entre el deflector y la pared interior de la taza, y hacia las aberturas de descarga, donde el lodo comparativamente seco deja el decantador centrífugo, el deflector que impide que el agua o la fase ligera alcancen las aberturas de descarga para la fase pesada. La parte de separación y la parte del tornillo presente en la misma se diseñan con vista a obtener la mayor eficiencia posible de drenaje. Sin embargo, una acumulación de la fase pesada inmediatamente antes del deflector puede presentarse, parcialmente a causa del atascamiento del área de flujo de la fase pesada provocado por el deflector, parcialmente a causa del área reducida en la parte cónica de descarga, que actúa hacia atrás de una manera tal que el proceso de separación en la parte de separación no tenga el curso propuesto, que además conlleva a una pobre economía del proceso y a un pobre drenaje. Es el objeto de la 'invención reducir este problema . Este objeto de acuerdo con la invención se cumple ya que inmediatamente corriente arriba del deflector, visto con relación a la dirección de transporte, se proporciona una parte de transición entre la parte de separación y la parte de descarga, ya que el transportador de tornillo tiene una mayor velocidad nominal de transporte en la parte de transición que en la parte de separación inmediatamente antes de la parte de transición, el cambio de la velocidad nominal de transporte del tornillo desde la velocidad nominal de transporte en la parte de separación inmediatamente antes de la parte de transición a la mayor velocidad nominal de transporte en la parte de transición que se establece por un cambio de la separación de tornillo. Por velocidad nominal de transporte para el tornillo se va a entender la velocidad, a la cual una parte dada del tornillo transportará la fase pesada sin perturbar las partes circundantes del tornillo, tal como por ejemplo acumulación corriente abajo de la fase pesada. La velocidad nominal de transporte depende de manera no lineal de la separación del tornillo y es mas alta a un ángulo de separación de aproximadamente 45° con relación a la relación tangencial . Al diseñar el tornillo de acuerdo con la invención se logra que la acumulación de la fase pesada en la parte de descarga no tome lugar al mismo grado como de otró modo sería el caso. Permitiendo que tome lugar un incremento en la velocidad de transporte antes del deflector se reduce al mínimo riesgo de arrastre a las piezas de la fase pesada, que en este punto tiene el carácter de una torta coherente, que conllevará el riesgo de que la fase ligera se rompa a través de la parte de descarga, lo cual se debe evitar, puesto que es equivalente a re-humectar la fase pesada justo antes del drenaje. El cambio de la separación del tornillo puede ser abrupto, que puede ser conveniente desde un punto de vista de construcción, pero el cambio de la separación del tornillo puede ser alternativamente'"gradual . En una modalidad preferida, el ángulo de separación del tornillo de la parte de separación es considerablemente más pequeño que 45° con relación a la dirección tangencial, y el cambio de la separación del tornillo desde la parte de separación a la parte de transición es un incremento. Este incremento es de manera preferente de 40-80 %.
En otra modalidad, el ángulo de separación del tornillo en la parte de separación es considerablemente mayor que 45° con relación a la dirección tangencial, y el cambio de la separación del tornillo es una disminución desde la parte de separación a la parte de transición. Para obtener el efecto completo de la invención, la fase pesada, que se transporta hacia el deflector, se debe transportar a la velocidad incrementada sobre la extensión periférica completa del deflector. Por lo tanto, el tornillo tiene la mayor velocidad nominal de transporte sobre al menos 1/3 x l/n es una vuelta antes del deflector, de manera preferente sobre aproximadamente 2/3 x l/n de una vuelta n que es un número de aspadoras, que corresponde a una longitud axial de 1/3 y de"" manera preferente 2/3, respectivamente, de la separación en la parte de transición, si existe sólo una aspadora, o la distancia axial entre las dos vueltas adyacentes, si están presentes varias aspadoras. En una modalidad, en la cual el deflector tiene una extensión axial, el límite entre la parte de descarga y la parte de transición se considera que es el punto central de la extensión axial del deflector. La entrada se coloca de manera preferente corriente arriba de la parte de transición en la parte de separación de la misma. De esta manera, se elimina el riesgo de turbulencia, a causa del cambio de velocidad, se perturba el flujo de entrada. La separación de tornillo se puede incrementar en la parte de separación en una dirección lejos de la parte de transición. De esta manera conocida per se, se compensa una concentración decreciente de la fase pesada en una dirección I^ejos de la entrada y la parte de descarga. La invención ahora se explicará en detalle en lo siguiente por medio de algunos ejemplos de modalidades y con referencia a las Figuras en las cuales, La Figura 1 en una forma"" algo esquemática muestra una sección longitudinal de un decantador centrífugo conocida de decantación que tiene una taza con un transportador de tornillo con un disco deflector anular, y La Figura 2 es un transportador de tornillo, en una primera modalidad de la invención, La Figura 3 es un transportador de tornillo de acuerdo a una segunda modalidad, y La Figura 4 es un transportador de tornillo en una tercera modalidad de acuerdo con la invención. El decantador centrífugo 1 en la Figura 1 tiene una taza 2 hueca con una cámara de separación que contiene un transportador 3 de tornillo que tiene un cuerpo 4 con un tornillo con una aspadora 7, que se enrolla en varias vueltas. El cuerpo 4 es sustancialmente cilindrico y tiene una parte cónica 5 en un extremo. En el transportador 3 de tornillo, se proporcionan las aberturas 6 de entrada para el material que se va a separar, y en la taza 2 se proporcionan las aberturas 14 de descarga para la fase pesada separada. Como se indica en la Figura, la fase ligera 12 se colocará más cerca al cuerpo del transportador 4 de tornillo, en tanto que la fase 13 pesada se colcíca en el lado interior de la taza 2. La fase ligera se aleja mediante un borde 10 de descarga en la taza. La fase pesada se transporta por la vuelta de tornillo hacia las aberturas 14 de descarga en la taza en su extremo cónico. La Figura muestra un deflector 8 que comprende un disco anular, que está perpendicular al eje longitudinal o en dirección axial del transportador de tornillo. . . La Figura 2 muestra un transportador 3 de tornillo, que como el transportador 'de tornillo en la Figura 1, se proporciona con un deflector 8 en la forma de un disco anular y una abertura 6 de entrada. La Figura 2 muestra por líneas separadas la superficie de envoltura para las vueltas de tornillo de la aspadora 7. La superficie de envoltura comprende una parte cilindrica 15 y una parte cónica 16. La superficie de envoltura corresponde de forma clara a la forma de la taza, en la cual se va a montar el transportador de tornillo. El deflector 8 se coloca cerca de la transición entre la parte cónica 16 y la parte cilindrica 15/ y divide sustancialmente la centrífuga o cámara de separación en una parte 17 de separación, cilindrica y una parte 18 de descarga, cónica. En la modalidad, la parte de descarga 18, comprende, sin embargo, una pequeña porción de la parte cilindrica 15. La separación de las vueltas de tornillo varía a lo largo del transportador 3 de tornillo en su dirección axial 20. De esta manera, existe en un punto o en una posición axiál 21 un salto abrupto de la separación de aproximadamente 58 %. La posición 21 marca, a causa del cambio constituido por el salto, uná línea de división entre la parte 17 de separación y una parte 19 de transición entre la parte 17 de separación y la parte 18 de descarga. La separación es en la modalidad constante desde la posición 21 a las aberturas de descarga para la fase pesada. La separación de las vueltas de tornillo en la parte 17 de separación está en este ejemplo disminuyendo en la dirección axial 20 tal que la separación es más pequeña inmediatamente antes de la parte 19 de transición. La entrada 6 se coloca en la parte 17 y separación cortamente antes de la parte 19 de transición. La Figura 3 muestra otra modalidad que tiene un deflector 8 que se extiende de forma axial. La aspadora 7 del transportador 3 de tornillo tiene en la posición 21 un salto de la separación, que es en consecuencia mayor en la parte 19 de transición que en la parte 17 de separación. En la parte 17 de separación, la separación es constante. A causa de la extensión axial del deflector 8, la línea de división entre la parte 19 de transición y la parte 18 de descarga se considera que está en el punto central axial 23 del deflector. Puesto que la posici n 21 está algo corriente abajo del punto 24 de inicio del deflector, la posición 21 estará ligeramente más que una media separación antes del punto 23 central del deflector. La separación del deflector 7 es, en los transportadores de tornillo descritos hasta ahora, igual a ' la dimensión axial del pasaje 25 formado entre las vueltas adyacentes de la aspadora 7, y el ángulo de separación de la aspadora 7 en la parte 17 de separación es sustancialmente menor de 45° con relación a la dirección tangencial . La Figura 4 muestra una modalidad, en la cual el tornillo del transportador 3 de tornillo tiene 3 aspadoras 7' que tienen un ángulo de separación sustancialmente mayor de 45° con relación a la dirección tangencial en la parte 17 de separación. En una posición axial 21' la separación se cambia, el ángulo de separación que se cambia en la dirección de 45°, después de lo cual se incrementa la velocidad nominal de transporte. En la posición 21', un miembro 8' deflector se extiende desde cada aspadora V, el miembro deflector que se extiende como una parte de una vuelta que tiene una separación mayor que las aspadora¾ T en la parte 19 de transición y la parte 18 de descarga, pero con la misma dirección de rotación tal que los miembros 8' deflectores se extienden desde una superficie 26 lado corriente abajo de una aspadora 7' a una superficie 27 lado corriente arriba de una aspadora 7' adyacente. En la modalidad mostrada en la Figura 4, los miembros deflectores 8' tienen la misma separación como las aspadoras 7' en la parte de separación, pero que no necesita ser el caso. Los miembros aspadores 8'' que se extienden desde la posición 21' y que tienen una separación más pequeña de 90° (dirección axial) , y la línea de división entre la parte 19 de transición ,y la parte 18 de descarga que se cuentan para estar en el punto central axial 23 de los miembros deflectores, el salto con respecto a la velocidad nominal de transporte que se presenta por más de 1/6 (1/2 x 1/3 (3 = número de aspadoras) ) de una aspadora corriente arriba de la parte de transición que corresponde a más de la mitad de la extensión axial de un pasaje 25 entre dos aspadoras adyacentes 7' de la parte de transición. Un decantador centrífugo con un transportador de tornillo de acuerdo a la invención trabaja de la siguiente manera.
El material que se va a separar, por ejemplo, lodo acuoso, se conduce a la cámara de separación a través de la entrada 6. El lodo fluye a través del pasaje 25 establecido por la aspadora 7 de la vuelta de tornillo, o los pasajes 25 establecidos por las aspadoras 7', hacia la izquierda de las figuras. De esta manera, los sedimentos de la fase pesada, es decir, el lodo, como se indica en la Figura 1. El transportador 3 de tornillo arrastra a causa de su rotación con relación a la taza 2 el lodo sedimentado a la derecha de las figuras (dirección corriente abajo). El lodo se comprime en la parte 15 de separación hasta la posición axial 21. En este punto, el lodo forma una torta coherente, comparativamente seca. De la posición 21, el lodo se acelera a causa del cambio de la separación de la aspadora 7 o las aspadoras 7' . La posición 21 está en esta modalidad en la Figura 2 colocada aproximadamente 2/3 de vuelta antes del punto 21 de intersección de la vuelta 7 de tornillo con el deflector 8 que corresponde a una distancia axial entre la posición 21 y el punto 22 de 2/3 de la separación de la vuelta de tornillo o la dimensión axial del pasaje en este punto. En la modalidad en las Figuras 3 y 4, la posición 21 se coloca un poco más de, 1/2 veces la dimensión axial del pasaje 25 corriente arriba del punto central axial 23 del deflector 8 o los miembros 8' deflectores. De esta manera, el punto de cambio de la velocidad de transporte se sitúa suficientemente lejos del deflector 8, 8' para transportar el lodo a lo largo de la periferia del deflector completo a la velocidad incrementada. El espacio entre la periferia del deflector 8 y la pared interior de la taza 2 es más pequeño que el espesor del lodo en el punto 21. La velocidad incrementada en la parte 19 de transición compensa en cierto grado esta diferencia. Sin embargo, la compensación está algo por abajo de 100 %, puesto que una compensación de 100 % o más podría conllevar al riesgo que la torta de lodo se pudiera arrastrar a piezas, que puede dar por resultado un rompimiento de la fase ligera y más allá del deflector 8. La velocidad incrementada también compensa el área reducida en sección transversal de la parte cónica de la taza 2 en la parte 18 de descarga. Aunque se han descrito en la presente diferentes modalidades de los transportadores 3 de tornillo de acuerdo con la invención, las modalidades que tengan diferentes combinaciones de números de aspadoras y ángulos de separación y tipos de deflectores, ,se debe entender que en particular ángulos de separación de las aspadoras y el tipo de deflector se pueden combinar de cualquiera manera dentro del alcance de la invención.