ROTOR PARA GENERAR UN FLUJO DE AGUA EN VÓRTICE, Y APARATO DE FILTRACIÓN QUE LO EMPLEA.

Rotor para generar un flujo de agua en vórtice, y aparato de filtración que lo emplea Campo técnico La presente invención se refiere a un rotor para generar un flujo de agua en vórtice y un aparato de filtración que lo emplea, y más particularmente, a un aparato de filtración por membrana de separación para filtrar contaminantes en agua que contiene el material contaminante para dar un agua purificada limpia, y un rotor para generar un flujo de agua en vórtice empleado en el mismo. Técnica antecedente El aparato de filtración para purificar agua filtrando el contaminante en el agua contaminada está equipado 15 generalmente con una membrana porosa a través de la cual pasa el agua contaminada. El contaminante en el agua contaminada es filtrado por la membrana porosa, mediante lo cual el agua que pasa a través de la membrana porosa es descargada como agua limpia. El problema más difícil de superar en dicha técnica de separación de líquido-sólido que usa la membrana porosa es 20 la abrupta declinación de la capacidad de separación de líquido (o gas)-sólido de la membrana de separación a medida que el tamaño de los poros que son los pasajes del líquido filtrado se reduce o los poros son bloqueados por el material sólido adherido a la superficie de la membrana de separación o a la superficie interna de los poros durante el proceso de separación. En las últimas décadas se han propuesto diversos procedimientos para resolver dicho problema. La patente de Estados Unidos Nº 3.437.208, Apparatus for Dynamic Filtration for Liquids, ha propuesto la estructura en la que unos discos de tipo giratorio (o de tipo fijo) que tienen palas se disponen entre las membranas de separación apiladas de tipo fijo (o de tipo giratorio) y se hacen girar, impidiendo de este modo la declinación de la intensidad de cizalla para las membranas de separación, generando fuerza de cizalla para separar el contaminante 30 adherido a la superficie de las membranas de separación.   La patente de Estados Unidos Nº 4.036.759, Apparatus and System for Stabilizing the Disk element of a rotary concentrator for solids containing fluids, describe la estructura en la que una zapata está montada sobre la parte giratoria, es decir, sobre la superficie circunferencial de la placa de soporte del disco de tipo giratorio o la membrana de separación de tipo giratorio, para girar a lo largo del hueco de guía de una carcasa. Según dicha construcción, el problema que se produce en la estructura en la que los discos de tipo giratorio (o de tipo fijo) están interpuestos entre las membranas de separación apiladas de tipo fijo (o de tipo giratorio) como en la patente de Estados Unidos Nº 3.437.208, es decir, se impiden la deformación y el desplazamiento en la dirección del árbol del disco debidas a la diferencia de presión entre ambas superficies del disco y, por lo tanto, la estabilidad del sistema aumenta. La patente de Estados Unidos Nº 5.275.725, Flat separation membrane leaf and rotary separation apparatus containing flat membranes, describe la estructura en la que unos tabiques de tipo fijo hechos de material flexible se disponen entre las unidades de membrana de separación apiladas de tipo fijo para impedir la deformación por la diferencia de presión y la rotura de las membranas de separación causada por la misma. La patente de Estados Unidos Nº 5.415.781, Dynamic filter separator and separation device, y la patente de Estados Unidos Nº 5.679.245, Dynamic filter system, describen la estructura del aparato de separación que tiene las membranas de separación de tipo fijo y los discos de tipo giratorio con palas. 50 En dichos aparatos de filtración convencionales, como se ha mencionado anteriormente, los discos se disponen entre las membranas de separación para reducir la adhesión de material sólido sobre la superficie de las membranas generando una alta velocidad de cizalla en la superficie de las membranas de separación a través del movimiento relativo entre las membranas de separación y los discos. Sin embargo, la velocidad de cizalla en la superficie de la membrana mediante el movimiento relativo disminuye gravemente a medida que la distancia entre la membrana de 55 separación y el disco aumenta. Si la distancia entre la membrana de separación y el disco disminuye para aumentar la velocidad de cizalla, la membrana de separación y el disco pueden entrar en contacto entre sí mediante la diferencia de presión entre ambos lados del disco para causar daños en la membrana, así que se requieren el tratamiento preciso y el montaje exacto para impedir dicho problema, lo que puede causar el aumento de los costes de fabricación. Además, se produce la disminución de la presión a medida que el fluido fluye a lo largo del pasaje 2 largo formado por la estructura apilada de membrana de separación-disco-membrana de separación, y el fluido debe suministrarse con una mayor presión para mantener la presión de filtración apropiada e impedir la disminución del rendimiento, compensando dicha disminución de la presión. Sin embargo, esto causa el aumento de los costes de accionamiento y los costes de gestión, lo que deteriora el rendimiento económico del sistema. La patente de Estados Unidos Nº 6.165.365, Shear localized filtration system, y la patente de Estados Unidos Nº 6.416.666, Simplified filtration system, describen la técnica de que la fuerza centrífuga y la fuerza de rotación se aplican al fluido con la viscosidad del fluido, haciendo girar a las membranas de separación apiladas. Según esto, el movimiento del fluido entre las membranas de separación se produce para reducir la adhesión de material sólido sobre la superficie de las membranas. Además, de cuatro a dieciséis, de forma óptima ocho, rayos de tipo fijo se disponen radialmente entre las membranas de separación, lo que hace uniforme a la distribución de la presión y grande a la velocidad de fluido entre los rayos y las membranas para aumentar la intensidad de cizalla, impidiendo de este modo la adhesión del material sólido. 15 La patente anterior describe que los rayos promueven el fenómeno de flujo turbulento en la superficie de las membranas. Sin embargo, se considera que el efecto de inducir el flujo turbulento es bastante pequeño, dado que el flujo en la dirección circunferencial y la dirección radial es flujo laminar. Por lo tanto, los rayos en la patente anterior solamente tienen el efecto de que se consigue la distribución de presión uniforme en el paquete del filtro, y la adhesión del material sólido se minimiza debido al cambio de la velocidad del fluido en la superficie de la membrana 20 mediante el cambio del volumen en el espacio desde la membrana de separación.   Como se ha mencionado anteriormente, para minimizar la adhesión del material sólido en la superficie de las membranas de separación, el mejor procedimiento es aumentar la velocidad de cizalla dinamizando el flujo alrededor de las membranas de separación. Sin embargo, el aumento de la velocidad de cizalla del fluido en la superficie de las membranas simplemente con el cambio de la velocidad del fluido mediante el movimiento relativo de la construcción de membrana de separación-disco-membrana de separación, o membrana de separación-rayomembrana de separación en la técnica convencional propuesta con dicho propósito es limitado. Los documentos SE 451429 y SE 459475 describen el aparato de separación que tiene la construcción de 30 membrana de separación-rotor-membrana de separación que es diferente de la construcción anterior de membrana de separación-disco-membrana de separación, o membrana de separación-rayo-membrana de separación. En estas patentes, el rotor está conformado no como un disco sino como una barra, de modo que la rotación del rotor causa no solamente el flujo de cizalla sino también el flujo turbulento entre las membranas de separación. Esto proporciona una baja pérdida de presión dado que el pasaje entre las membranas es estrecho en comparación con el sistema 35 que tiene el rotor de tipo disco, y además, el rotor en forma de barra propuesto en esas patentes tiene una gran influencia en la prevención de la adhesión de material sólido. Sin embargo, ese efecto no es, de hecho, suficiente, así que el proceso de regeneración para las membranas de separación debe realizarse regularmente. Según el documento SE 451429 mencionado anteriormente, el proceso de regeneración para las membranas de 40 separación es el proceso en que un elemento mecánico tal como un cepillo o una válvula está unido a la pala del rotor y el material adherido a la superficie de la membrana de separación es retirado haciéndolo girar, lo que tiene la desventaja de que el recubrimiento poroso sobre la superficie de la membrana de separación también se retira durante ese proceso. Para compensar dicha desventaja, la superficie de la... [Seguir leyendo]

1. Un rotor para generar un flujo de agua en vórtice, que comprende: - un primer cuerpo de rotor que comprende una pluralidad de primeras palas que se extienden en una dirección radial desde un eje de rotación del mismo; y - segundo cuerpo de rotor que comprende una pluralidad de segundas palas que se extienden en la dirección radial desde el eje de rotación, y dispuestas en posiciones diferentes de las posiciones de las primeras palas en una dirección del eje de rotación. 2. El rotor según la reivindicación 1, en el que las primeras palas y las segundas palas tienen anchuras diferentes entre sí en una dirección circunferencial alrededor del eje de rotación. 15 3. El rotor según la reivindicación 2, en el que las primeras palas y las segundas palas se disponen de manera que se solapen entre sí. 4. El rotor según la reivindicación 1, en el que las primeras palas y las segundas palas se disponen en posiciones diferentes entre sí en una dirección circunferencial alrededor del eje de rotación. 5. El rotor según la reivindicación 4, en el que las primeras palas y las segundas palas se solapan parcialmente entre sí. 6. El rotor según la reivindicación 4, en el que las primeras palas y las segundas palas están separadas entre sí en la dirección circunferencial. 7. El rotor según la reivindicación 6, en el que las primeras palas y las segundas palas se disponen de manera que son equidistantes entre sí en la dirección circunferencial. 30 8. El rotor según la reivindicación 4, que comprende además al menos una protuberancia unida en las superficies externas de las primeras palas y/o segundas palas. 9. El rotor según la reivindicación 8, en el que la protuberancia está formada de manera que tiene una anchura que varía en la dirección circunferencial. 10. El rotor según la reivindicación 9, en el que la protuberancia está formada de manera que tiene una anchura aerodinámica en la dirección circunferencial. 11. El rotor según la reivindicación 10, en el que la protuberancia está formada de manera que tiene una forma posterior curvada hacia atrás en la dirección circunferencial. 12. El rotor según la reivindicación 9, en el que la protuberancia está formada de manera que tiene una sección transversal horizontal de forma sustancialmente circular. 45 13. El rotor según la reivindicación 7, en el que una pluralidad de protuberancias están unidas respectivamente entre las primeras palas y las segundas palas, y los tamaños de las protuberancias aumentan gradualmente en la dirección radial.   14. El rotor según la reivindicación 4, en el que las primeras palas y las segundas palas tienen anchuras iguales entre sí en la dirección circunferencial. 15. El rotor según la reivindicación 4, en el que las primeras palas y las segundas palas se disponen de forma alterna en la dirección circunferencial. 55 16. El rotor según la reivindicación 1, en el que las primeras palas y las segundas palas se disponen de modo que al menos una parte de las mismas se solapen entre sí en la dirección del eje de rotación y se disponen de manera que están separadas entre sí en la dirección del eje de rotación, y al menos una protuberancia se dispone entre las primeras palas y las segundas palas. 11 17. El rotor según la reivindicación 16, en el que la protuberancia está formada de manera que tiene una anchura que varía en la dirección circunferencial. 5 18. El rotor según la reivindicación 17, en el que la protuberancia está formada de manera que tiene una anchura aerodinámica en la dirección circunferencial. 19. El rotor según la reivindicación 18, en el que la protuberancia está formada de manera que tiene una forma posterior curvada hacia atrás en la dirección circunferencial. 20. El rotor según la reivindicación 17, en el que la protuberancia está formada de manera que tiene una sección transversal horizontal de forma sustancialmente circular. 21. El rotor según la reivindicación 16, en el que una pluralidad de protuberancias están unidas 15 respectivamente entre las primeras palas y las segundas palas, y los tamaños de las protuberancias aumentan gradualmente en la dirección radial. 22. El rotor según la reivindicación 1, que comprende además: un primer anillo formado de una pieza con las primeras palas y dispuesto coaxialmente con el eje de rotación; y un segundo anillo formado de una pieza con las segundas palas y dispuesto coaxialmente con el eje de rotación. 23. El rotor según la reivindicación 22, en el que el primer y el segundo anillo tienen radios diferentes entre sí. 24. El rotor según la reivindicación 1, que comprende además un primer rotor equipado con las primeras palas, y un segundo rotor equipado con las segundas palas; en el que el primer rotor y el segundo rotor están unidos entre sí. 25. El rotor según la reivindicación 1, que comprende además un primer rotor equipado con las primeras palas, y un segundo rotor equipado con las segundas palas; en el que el primer rotor y el segundo rotor están formados en un cuerpo. 26. Un aparato de filtración que comprende: un tambor que tiene un orificio de entrada de agua, un orificio de descarga de agua procesada y un orificio de descarga de agua condensada; al menos un rotor dispuesto en el tambor y que tiene una construcción representada en una de las reivindicaciones 1 a 25; y al menos una bandeja de filtro dispuesta de forma alterna con los rotores en el tambor. 27. El aparato de filtración según la reivindicación 26, en el que la bandeja de filtro está fijada en el tambor. 50 28. El aparato de filtración según la reivindicación 26, en el que la bandeja de filtro tiene al menos un orificio de pasaje de agua formado de manera que penetra en un plano de la misma.   29. El aparato de filtración según la reivindicación 28, en el que la bandeja de filtro incluye una placa de soporte que tiene forma de disco, una tela de drenaje unida a ambas superficies de la placa de soporte y una membrana de separación unida a una superficie externa de la tela de drenaje. 30. El aparato de filtración según la reivindicación 29, en el que la tela de drenaje y la membrana de separación se adhieren a la placa de soporte con adhesivo termoestable. 12   13   14     16   17   18   19