PT868216E - Decantador centrifugo - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "DECANTADOR CENTRÍFUGO" A invenção refere-se a um decantador centrífugo para separação de um determinado material numa fase leve e numa fase pesada, compreendendo um recipiente alongado preparado para rodar em torno do seu eixo longitudinal, um transportador helicoidal no interior do recipiente e coaxial com o recipiente, e compreendendo um corpo que suporta um hélice, aberturas de entrada no transportador para fornecimento do material a separar e aberturas de saída para a fase pesada no recipiente numa extremidade do transportador, estando o transportador helicoidal preparado para rodar relativamente ao recipiente para transporte da fase pesada para as respectivas aberturas de descarga e um deflector que está colocado entre as aberturas de entrada e as aberturas de saída e cuja extensão radial na posição axial é menor que a extensão radial do hélice na mesma posição axial, prolongando-se o deflector de uma posição no lado da saída do hélice do transportador virada na direcção das aberturas de descarga para uma posição no lado afastado das aberturas de descarga de uma das saídas do transportador helicoidal, seguindo na direcção das aberturas de descarga sem intersectar uma saída intermédia. A especificação da patente US N°3.885.734 descreve um decantador centrífugo deste tipo, que tem um deflector com a forma de um disco anular colocado fazendo ângulos rectos com o eixo longitudinal do transportador. 0 deflector funciona como uma barreira, evitando que a fase leve se desloque na direcção das aberturas de descarga destinadas à fase pesada. -1- c

Com esta barreira, o decantador pode ser operado com níveis de líquidos desiguais no lado da fase leve e no lado da fase pesada do disco deflector.

No processo de decantação, a fase pesada é transportada pelo transportador helicoidal da câmara de separação constituída pelo espaço entre a superfície interior do recipiente e a superfície exterior do corpo do transportador para as aberturas de descarga da fase pesada, e o disco deflector provoca a redução da área transversal disponível para este transporte. Dependendo da consistência e da quantidade da fase pesada, esta restrição pode resultar numa indesejável grande acumulação de produtos da fase pesada no lado da fase leve do disco deflector e criar condições reduzidas de entrada e separação e, além disso, aumentar o desgaste do decantador, bem como necessitar de um esforço maior para manter movimento relativo entre o transportador e o recipiente. A especificação da patente US N°3.934.792 descreve um decantador centrífugo do tipo atrás mencionado, tendo um deflector com a forma geral de uma placa radial plana localizada transversalmente à câmara helicoidal limitada por duas saídas do hélice adjacente, pela superfície exterior do corpo do transportador e pela superfície interior do recipiente. Este deflector tem as mesmas desvantagens que o deflector conhecido da patente US N°3.885.734 e, em virtude do seu curto comprimento, reduz a área da secção transversal disponível para transporte da fase pesada para as aberturas de descarga ainda mais que o deflector da tecnologia anterior acima mencionado. 0 deflector tem ainda uma outra desvantagem em virtude de não ter o mesmo passo que o transportador helicoidal e, portanto, contraria o efeito de transporte das saídas do hélice do transportador. -2-

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Constitui objecto da invenção proporcionar um decantador centrífugo, no qual estas desvantagens são reduzidas ou completamente eliminadas.

De acordo com a invenção, isto é obtido num decantador centrífugo do tipo mencionado na introdução pelo facto do deflector ter a forma de uma nervura helicoidal com a mesma direcção do transportador helicoidal.

Como o deflector assume a forma de uma nervura helicoidal dirigida na mesma direcção que a do hélice do transportador, aquele contribui activamente para o transporte da fase pesada na direcção das aberturas de descarga da mesma forma que o transportador helicoidal, pelo que a acumulação da fase pesada a montante do deflector é reduzida, tendo como efeito as desvantagens acima descritas, causadas pela acumulação, serem reduzidas ou completamente eliminadas. 0 deflector de acordo com a invenção tem a vantagem acrescida de a área de transporte sob o deflector poder ser aumentada em relação aos deflectores da tecnologia anterior, mantendo o mesmo intervalo e prolongando o deflector sobre mais de 360° da circunferência do transportador, conferindo assim uma maior extensão axial que a que se vê na tecnologia anterior. 0 deflector de acordo com a invenção também resolve o problema existente nos deflectores da tecnologia anterior. 0 primeiro problema reside no facto de na área onde o lado de saída do hélice virado para a direcção das aberturas de descarga, a seguir chamado lado a jusante, encontra o deflector, ocorre muitas vezes uma grande acumulação de fase pesada no lado do deflector afastado das aberturas de descarga, a seguir chamado lado a montante, o que é devido ao facto da fricção entre a fase pesada e a parede exterior do recipiente empurrar a fase pesada para o canto que é criado entre as duas superfícies. Este excesso de fase pesada só pode sair de uma maneira, ou seja, sob o rebordo periférico -3-

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do deflector onde, contudo, a área de transporte é restricta, comparada com a relativamente grande quantidade de fase pesada. No deflector do decantador centrífugo, de acordo com a invenção, este problema é completamente eliminado, uma vez que o lugar em que o lado a jusante da saída do hélice encontra o deflector não contém um canto onde a fase pesada se possa acumular. Pelo contrário, a fase peada pode ser transportada na direcção do próprio deflector devido à sua forma em hélice e, se isto não for suficiente, a fase pesada pode escapar-se sob o deflector para o seu lado a montante. 0 segundo problema dos deflectores da tecnologia anterior reside no facto de na área onde o lado a montante da saída do hélice encontra o deflector, muitas vezes se dar uma redução da fase pesada no lado a montante do deflector, em virtude de, como acima foi mencionado, a fase pesada se ter acumulado no canto entre o lado a jusante da saída do hélice e o lado a montante do deflector. Esta redução da fase pesada faz com que a fase ligeira nesta área penetre por debaixo da periferia do deflector e se misture com a fase pesada já separada que está a ser transportada pelo hélice na direcção das aberturas de descarga da fase pesada. Isto provoca uma redução, que não é pequena, da eficiência do decantador centrífugo da tecnologia anterior. No centrifugador de acordo com a invenção, este problema não ocorre, em virtude da fase pesada na área onde o lado a montante da saída do hélice encontra o deflector ser comprimida sob a aresta do deflector pela fricção entre a fase pesada e a superfície exterior do recipiente, de maneira que não ocorre acumulação significativa.

Numa forma de realização preferida do decantador centrífugo de acordo com a invenção, o deflector deve ter um passo uniformemente crescente ou decrescente. Pela alteração do passo do deflector, a capacidade de transporte do -4- V ^^

deflector pode variar conforme se desejar. Numa segunda forma de realização, o deflector pode ter um passo constante. Isto é especialmente apropriado quando o hélice do transportador também tiver um passo constante, uma vez que isto evita que os espaços entre o deflector e as saldas do hélice adjacente se tornem muito estreitos.

Numa terceira forma de realização do decantador centrífugo de acordo com a invenção, a superfície envolvente do deflector pode ser uma superfície cónica. Isto pode tornar possível variar o intervalo entre o deflector e a superfície interior do recipiente. Se, por exemplo, o deflector está colocado na .secção cónica do recipiente, e se a superfície envolvente do deflector tem um ângulo de vértice mais pequeno que o ângulo de vértice da secção cónica do recipiente, o intervalo entre o deflector e o recipiente será maior na extremidade do deflector mais afastada das aberturas de descarga da fase pesada e será reduzida de maneira linear na direcção da extremidade oposta do deflector. A distância do eixo de rotação à periferia do deflector é também diminuída numa direcção das aberturas de descarga, ainda que o intervalo seja reduzido. Isto faz com que grandes partículas da fase pesada e a fase pesada firmemente comprimida passem sob a periferia do deflector em que o intervalo é maior, enquanto que a fase pesada menos comprimida será transportada pelo deflector na direcção do lado a montante da saída seguinte do hélice e evitará assim também a quebra da fase leve no raio menor da aresta periférica do deflector.

Numa quarta forma de realização do deflector, pode em cada junta com as saídas do hélice haver uma secção com ângulos substancialmente rectos com a superfície da saída. Pela formação da junta do deflector com a saída do hélice desta maneirá, é evitada a criação de um canto em forma de cunha entre o deflector e a saída que pode reter impurezas, -5- V Γ u

lamas e partículas e pode ser difícil de limpar. Esta forma de realização é também vantajosa nos casos em que a junta entre o deflector e o hélice é feita por soldagem.

Numa quinta forma de realização, a secção de junção do deflector pode pelo menos numa das extremidades do deflector, vista numa secção em ângulo recto relativamente ao eixo longitudinal do transportador, ser inclinada de maneira que a parte mais afastada radialmente da secção esteja a montante da parte mais interior radialmente, vista em relação à direcção rotacional do transportador relativamente ao recipiente. Isto significa que a fase pesada que, como acima mencionado, tenha sido comprimida num canto, pode mais facilmente escapar-se sob o aresta rebordo periférico do deflector.

Em outras formas de realização, transportadores com vários sulcos podem ter um deflector em cada sulco, e o desenho e posição do deflector podem ser os mesmos em cada sulco. Para evitar a quebra da fase ligeira num dos sulcos, cada saída deve ter um deflector, e para evitar forças centrífugas muito elevadas, é conveniente que todos os deflectores sejam desenhados e colocados da mesma maneira em cada sulco.

Noutras formas de realização, a espessura do deflector pode estar entre 0,05 e 0,5 vezes o avanço do hélice do transportador, de preferência de 0,1 a 0,2 vezes o avanço, especialmente 0,15 vezes o avanço, ou a espessura pode ser de 0,8 a 1,5 vezes a espessura das saídas do hélice, de preferência 1,0 vezes a espessura das saídas do hélice. O aumento da espessura do deflector consegue um aumento na força de fricção ente a fase pesada e a superfície interior do recipiente, o que tem como resultado um aumento da quantidade de fase pesada no lado a montante do deflector.

Assim, pela alteração da espessura do deflector é possível -6-

V I—l ^ adaptar melhor o centrifugador de acordo com a invenção a certas condições operacionais. A invenção será agora a seguir descrita em mais pormenor com referência a algumas formas de realização e aos desenhos, nos quais: A figura 1 de certo modo numa forma esquemática mostra um corte longitudinal de um recipiente e de um transportador helicoidal com um disco deflector anular de acordo com a tecnologia anterior; A figura 2 é um corte em escala alargada de um centrifugador de acordo com a invenção, mostrando esquematicamente um recipiente e um transportador helicoidal com um deflector que se estende por 360° numa parte cónica do referido transportador helicoidal; A figura 3 é uma vista semelhante à figura 2, em que um deflector é colocado numa parte cilíndrica do transportador; A figura 4 é uma vista semelhante à figura 2, em que o deflector 30 é colocado parcialmente na parte cilíndrica e parcialmente na parte cónica do transportador helicoidal; A figura 5 é uma vista semelhante à figura 2, em que o deflector se estende por 90°; A figura 6 é uma vista semelhante à figura 4, em que o deflector 35 se estende por 720°; A figura 7 é uma vista semelhante à figura 2, em que o transportador tem um hélice com dois sulcos, tendo cada um deflector que se estende por 90°; A figura 8 é um corte numa escala alargada de um centrifugador de acordo com a invenção, mostrando um transportador com saídas do hélice em ângulos rectos -7-

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ΐ relativamente ao eixo do transportador e um deflector formando um ângulo agudo com o referido eixo; A figura 9 é uma vista semelhante à figura 8, com as saídas do hélice formando um ângulo agudo com o eixo longitudinal do transportador, e com um deflector formando ângulos rectos com o referido eixo; A figura 10 é uma vista semelhante à figura 8, com as saídas do hélice formando um ângulo agudo com o eixo longitudinal do transportador / A figura 11 é uma vista semelhante à figura 9, com as saídas do hélice formando um ângulo obtuso com o eixo longitudinal do transportador; A figura 12 é um corte transversal no transportador feito ao longo da linha XII-XII da figura 2; A figura 13 é uma vista esquemática de um corte de um transportador num estado não dobrado, mostrando a área em que o lado a jusante da saida do hélice encontra um deflector da tecnologia anterior; A figura 14 é uma vista semelhante à figura 13, para um centrifugador de acordo com a invenção; A figura 15 é uma vista semelhante à figura 13, mostrando a área onde o lado a montante de uma saida do hélice encontra um deflector da tecnologia anterior; A figura 16 é uma vista semelhante à figura 13 para um centrifugador de acordo com a invenção; e A figura 17 é uma vista semelhante à figura 4, mostrando um deflector com uma espessura maior que a espessura das saídas do hélice. -8-

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L-l 0 decantador centrífugo da figura 1 tem um recipiente com um transportador de hélice 3, tendo um corpo cilíndrico 4 com um hélice 7 e uma parte cónica 5 numa das extremidades. 0 transportador 3 tem aberturas de entrada 6 para a substância que se quer separar, e o recipiente 2 tem aberturas de descarga 14 para a fase pesada separada. Como se indica na figura, a fase leve 12 está junto do corpo do transportador, enquanto a fase pesada 13 está localizada na superfície interior do recipiente. A fase leve é drenada através de uma saída 10 feita no recipiente. A fase pesada é transportada pelo hélice 7 na direcção das aberturas de descarga 14 no recipiente na sua extremidade cónica. A figura mostra um deflector da tecnologia anterior, que consiste num disco anular 8 disposto em ângulos rectos com o eixo longitudinal do transportador. 0 centrifugador da figura 2 tem um deflector 8a de acordo com a invenção, em que todo o deflector está localizado na parte cónica 5 do recipiente. O deflector 8a prolonga-se num ângulo de 360°. Como se indica a tracejado - linhas 15a - a superfície envolvente do deflector é um cone com um ângulo do vértice menor que o ângulo do vértice da parte cónica 5, de tal maneira que o intervalo entre a periferia do deflector e a superfície interior do recipiente é maior na extremidade do deflector mais afastada das aberturas de descarga 14 do que no extremidade oposta. A figura 3 mostra um deflector 8b disposto na parte cilíndrica do transportador. Como é indicado pelas linhas tracejadas 15b, a superfície envolvente do deflector é uma superfície cónica abrindo na direcção da parte cónica do transportador. O deflector da figura 4 estende-se por 360° e sobre a transição entre as partes colíndrica e cónica do transportador. Como é indicado pelas linhas tracejadas 15c, o -9- V ^^ intervalo entre a periferia do deflector e a superfície interior do recipiente é mantida constante na parte cilíndrica do recipiente, enquanto que é reduzida na parte cónica na direcção da extremidade das aberturas de descarga 14. A transição entre a superfície cilíndrica e cónica da superfície envolvente do deflector não necessita de ser disposta na mesma posição axial que a transição correspondente da superfície envolvente do hélice. A figura 5 mostra um deflector 8b estendendo-se por 90°. Como indicado pela linha tracejada 15d, a superfície envolvente do deflector é um cone com um ângulo no vértice menor que o ângulo no vértice da secção cónica do recipiente. O deflector 8e na figura 6 estende-se por 720° e a figura mostra que sem qualquer problema os deflectores com uma extensão axial considerável podem ser utilizados no centrifugador de acordo com a invenção. O transportador representado na figura 7 tem dois sulcos 17a e 17b com saídas de hélice 7a e 7b. Cada um dos sulcos tem aberturas de entrada 6a e 6b. Cada sulco tem um deflector 8f e 8g, respectivamente. Cada deflector estende-se por 90°. A linha a tracejado 15f indica que a superfície envolvente do deflector é uma superfície cónica com o mesmo ângulo de vértice que a secção cónica do recipiente.

Na forma de realização atrás descrita, as saídas do hélice e o deflector são dispostos formando ângulos rectos com o eixo longitudinal do transportador. Contudo, isto não necessita de ser sempre o caso e, como se mostra na figura 8, as saídas do hélice 7h fazem ângulos rectos com o eixo longitudinal do transportador, enquanto que o deflector 8h forma um ângulo agudo com ele. Na figura 9, é o deflector 8i que faz ângulos rectos com o eixo longitudinal do transportador, enquanto que as saídas do hélice 7i formam um -10- i

ângulo agudo com ele. As saídas do hélice 7j e o deflector 8j podem, como se mostra na figura 10, ser mutuamente paralelos e formar um ângulo agudo com o eixo longitudinal do transportador. Finalmente, a figura 11 mostra que o deflector 8k pode fazer ângulos rectos com o' eixo longitudinal, enquanto que as saídas do hélice 7k formam com ele um ângulo obtuso. As figuras 8-10 claramente mostram que o deflector em hélice pode ser usado sem qualquer problema em conjunto com um hélice do transportador essencialmente conhecido com saídas inclinadas chamadas «biseladas».

Numa extremidade o deflector 8a, representado na figura 12, tem uma secção 16a formando ângulos rectos com a superfície de uma saída do hélice, não representada, enquanto a própria secção se prolonga radialmente como se vê em corte. Onde a outra extremidade 16b do deflector encontra o lado a montante da saída do hélice, a sua secção extrema faz também ângulos rectos com a saída pertinente do hélice do transportador, mas é inclinado de tal maneira que a fase pesada que passa entre o deflector e o hélice pode facilmente escapar sob a aresta periférica do deflector quando ele encontra esta secção extrema, de maneira a evitar que a fase pesada se acumule neste lugar, como será explicado em mais pormenor a seguir com referência às figuras 15 e 16. No exemplo apresentado, só uma secção extrema do deflector é inclinada, mas pode também ser usada inclinação em ambas as secções extremas. A direcção rotacional do transportador relativamente ao recipiente é indicada pela seta 18 nos desenhos.

As figuras 13-16 mostram de forma esquemática uma secção ampliada do transportador com a localização de uma saída do hélice e de um deflector. A direcção de transporte do hélice é indicada pela seta s. A direcção da força de fricção do recipiente que afecta a fase pesada é indicada pela seta f. -11- p Lc, ^ Ο tracejado da figura 13 indica uma área 20 localizada no lugar em que o lado a jusante de uma saída 7m encontra um disco deflector da tecnologia anterior 8m. Pode ver-se que a saída tenta comprimir a fase pesada na direcção da seta s, enquanto a força de fricção tenta comprimir a mesma fase pesada na direcção da seta f. O resultado é que ocorre uma acumulação de fase pesada na área 20. A figura 14 mostra a área correspondente 21 num decantador centrífugo de acordo com a invenção, onde o lado a jusante da saída 7n encontra um deflector 8n. Nesta área 21, a acção combinada da saída 7n e da força de fricção f fará passar a fase pesada ao longo do lado a jusante do deflector 8n, donde a fase pesada, devido ao facto do deflector ter a forma de uma superfície helicoidal, é facilmente transportada para e ao mesmo tempo conduzida sob o deflector. A figura 15 mostra uma área 22 localizada no lugar onde o lado a montante da saída 7m encontra um disco deflector conhecido 8m. Na área 22, há uma tendência para a diminuição do crescimento da fase pesada, em virtude da fase pesada existente ser parcialmente afastada na direcção f da força de fricção e parcialmente poder facilmente escapar na direcção s sob a periferia do disco deflector, enquanto a saída 7m em ligação com a placa deflectora 8m, como acima foi explicado com referência à figura 13, bloqueia o fornecimento de nova fase pesada. O efeito disto é que a fase leve pode penetrar sob a periferia do disco deflector, pelo que a fase leve e a fase pesada são misturadas uma com a outra no lado da fase pesada do disco deflector.

Como se mostra na figura 16, este fenómeno não ocorre num decantador centrífugo de acordo com a invenção, por a área correspondente 23 onde o lado a montante da saída 7n encontra o deflector 8n ser agora uma área em que tanto o efeito de fricção como o de transporte do hélice assegurarem uma -12- deflector variar de 0,05 a 0,5 vezes o avanço do transportador helicoidal, de preferência de 0,1 a 0,2 vezes o avanço, especialmente 0,15 vezes o avanço. 10. Decantador centrífugo de acordo com qualquer das reivindicações 1-8, caracterizado por a espessura do deflector variar de 0,8 a 1,5 vezes a espessura das saídas do transportador helicoidal, de preferência 1,0 vezes a espessura das saídas do transportador helicoidal.

Lisboa, 11 de Fevereiro de 2000

AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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Claims (7)

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   REIVINDICAÇÕES 1. Decantador centrífugo para separação de um material fornecido numa fase leve e numa fase pesada, compreendendo um recipiente (2) preparado para rodar à volta do seu eixo longitudinal, um transportador helicoidal (3) colocado no recipiente e coaxial com ele e compreendendo um corpo (4) com um hélice (7), aberturas de entrada (6) no transportador helicoidal para alimentação do material a separar e aberturas de descarga (14) para a fase pesada no recipiente numa extremidade do transportador, estando o transportador helicoidal preparado para rodar relativamente ao recipiente para transportar a fase pesada na direcção das aberturas de descarga da fase pesada, e um deflector (8) que está colocado entre as aberturas de entrada e as aberturas de descarga e cuja extensão radial em qualquer posição axial é menor que a extensão radial do hélice na mesma posição axial, estendendo-se o deflector de uma posição num lado de uma saída do hélice (7) do transportador (3) virado na direcção das aberturas de descarga (14) para uma posição no lado afastado das aberturas de descarga de uma das saídas do hélice do transportador seguindo na direcção das aberturas de descarga, sem intersectar uma saída intermédia, caracterizado por o deflector (8a) assumir a forma de uma nervura helicoidal tendo a mesma direcção que o transportador helicoidal (3).
2. 2. Decantador centrífugo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o deflector (8a) ter um passo uniformemente crescente ou decrescente. -1- J p U, )¾¾.—ç.
3. 3. Decantador centrífugo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o deflector (8a) ter um passo constante. 4. com qualquer das por a superfície ser uma superfície Decantador centrífugo de acordo reivindicações 1-3, caracterizado envolvente (15a) do deflector (8a) cónica.
4. 5. Decantador centrífugo de acordo com qualquer das reivindicações 1-4, caracterizado por em cada junta com as saídas do hélice (7) o deflector (8a) ter uma secção (16) substancialmente em ângulos rectos com a superfície de saída.
5. 6. Decantador centrífugo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por em pelo menos uma das extremidades do deflector, vista num corte em ângulos rectos relativamente ao eixo longitudinal do transportador helicoidal (3), a secção de junção (16a) do deflector ser inclinada de maneira que a parte radialmente mais exterior da secção (16a) está a montante da parte mais interior vista relativamente à direcção rotacional (18) do transportador helicoidal relativamente ao recipiente (2) .
6. 7. Decantador centrífugo de acordo com qualquer das reivindicações 1-6, caracterizado por os transportadores helicoidais (5) com vários sulcos (17a, 17b) terem um deflector (8f, 8g) em cada sulco.
7. 8. Decantador centrífugo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o desenho e a localização do deflector (8f, 8g) serem os mesmos em cada sulco (17a, 17b) . Decantador centrífugo de acordo com qualquer das reivindicações 1-8, caracterizado por a espessura do -2- 9. suficiente quantidade de fase pesada. Se ocorrer uma tendência para acumulação de fase pesada, o excesso de fase pesada pode facilmente escapar sob a periferia do deflector. Na forma de realização apresentada na figura 17, o deflector 8n tem uma espessura correspondente a 0,15 vezes o avanço da saída 7. Lisboa, 11 de Fevereiro de 2000 AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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