SEPARADOR CENTRÍFUGO PARA SEPARAR MEZCLAS DE FLUIDOS EN MEDIO LÍQUIDO O GASEOSO.

Separador centrífugo, que puede emplearse en un flujo continuo de mezclas fluidas en medio líquido o gaseoso,

que consta de:

- Un rotor (2) con cámara de separación (31) de sección anular cuya superficie exterior es descubierta. Incluso con la reja (34) insertada, la cámara de separación (31) está en comunicación directa con la de acumulación (13) del cuerpo contenedor (1). En ella, la fuerza centrífuga actúa de una manera absolutamente perpendicular a la dirección del flujo de la mezcla a tratar (salvo durante las fases de entrada y de salida), expulsando los componentes de mayor densidad directamente hacia la cámara de acumulación (13).

- Un cuerpo contenedor (1) con una cámara de acumulación (13) incorporada, en la que se acumulan los componentes de mayor densidad expulsados y en la que pueden drenarse.

- Un sistema de control (3) configurado para regular la presión en oposición a la fuerza centrífuga separadora, con el fin de limitar la expulsión de componentes de densidad intermedia, permitiendo la separación de los de mayor densidad y que, en el caso de una utilización en líquidos, permite velocidades angulares elevadas.

Separador centrífugo para separar mezclas de fluidos en medio líquido o gaseoso La invención, para la que efectuamos esta solicitud de patente internacional, sirve para separar los componentes de una mezcla fluida, que circula con un flujo continuo, que tengan una densidad o un peso molecular mayores que los del medio.

Dado que para tal fin emplea sobre todo la fuerza centrífuga, se la podrá clasificar en la categoría de los separadores centrífugos.

Estado de la técnica Les separadores centrífugos pertenecientes al actual estado de la técnica están formados fundamentalmente por una cámara cilíndrica, giratoria de alta velocidad, en la que entra la mezcla fluida a tratar. La rotación de la cámara se transmite al fluido y como consecuencia, gracias a la fuerza centrífuga, los componentes de mayor densidad se acumulan sobre las paredes del cilindro; el medio líquido, de densidad menor, sale del cilindro.

Mediante una espiral se empuja el material acumulado hacia fuera de la cámara de centrifugación; de lo contrario se tendría que interrumpir la rotación para vaciar el separador.

Este tipo de separadores centrífugos no se puede emplear para mezclas, cuyo medio sea gaseoso.

Hay separadores de vahos (neblinas) oleaginosos, que emplean un filtro poroso, que gira dentro de una cámara. Este tipo de separador utiliza la fuerza centrífuga solamente para proyectar el aceite, que se condensa al pasar por los microcanales, contra la pared de la cámara. Su utilización está limitada necesariamente a los vahos.

En el documento DE 100 35 055 A1 (INNOVA ENTWICKLUNGS) se describe un separador que, al igual que el nuestro, posee una cámara de separación anular.

Los elementos distintivos considerables que distinguen el separador descrito en el documento DE 100 35 055 A1 del que es objeto de nuestra solicitud son:

- La cámara anular (10) de dicho separador (DE 100 35 055) tiene la pared exterior cerrada, de modo que no hay una comunicación directa entre ella y el exterior. Por consiguiente, el bastidor (2) , en el que se aloja el rotor, tiene solamente la función de soporte.

- La entrada (22) de la mezcla a separar está ubicada en la parte intermedia de la cámara (10) ; de este modo, gracias a la forma troncocónica de esta cámara, los fluidos de menor densidad quedan en la parte superior, para ser expulsados por los conductos (25) .

- La cámara (10) está formada por tronco de cono porque, gracias a los diferentes radios de rotación entre la vertiente alta y las bajas, se genera un gradiente de fuerza centrífuga que permitiría la separación: los componentes de mayor densidad se acumulan en la zona de mayor radio empujando hacia la vertiente elevada, de radio menor, a los componentes de menor densidad.

Estas importantes características no coinciden con las de nuestro separador y estas diferencias comportan, como se describe a continuación, diferencias esenciales en la capacidad del separador, que presentamos, con respecto al del documento DE 100 35 055 A1 (INNOVA ENTWICKLUNGS) , (ver página 12, renglones 26-35 de la descripción de nuestro separador) .

En el documento WO 2004/050255 A2 se describe un separador de gases.

- El rotor de doble pared (3) presenta precisamente una superficie exterior completamente cerrada.

- Esto y la ausencia de una cámara de acumulación directa (los canales de flujo (6) ) impiden de modo absoluto el uso de este separador para mezclas que contengan partículas sólidas o semisólidas (en dispersión gaseosa o líquida) . En este caso se produciría una rápida obstrucción de los canales de flujo (6) y de las vías de descarga (9) y (13) .

- El sistema con un umbral de separación (8) a la salida del rotor (3) comporta que las variaciones del porcentaje de los gases de densidades diferentes produzcan la contaminación, en la salida, de un gas con el otro.

Descripción de la invención Este separador puede emplearse no solo para mezclas fluidas en medio líquido, sino también para mezclas fluidas en medio gaseoso.

Está formado por varios componentes, algunos de ellos pueden no utilizarse según los casos, en especial en la utilización para mezclas en medio gaseoso.

Este separador está constituido por las estructuras siguientes:

1) Cuerpo contenedor 2) Rotor 3) Sistema de control CUERPO CONTENEDOR (1) , que consta de:

4) Tubo de entrada 5) Tubo de descarga 6) Colector de entrada 7) Colector de salida 8) Bomba de salida (superflua en la utilización para mezclas en medio gaseoso, salvo la cápsula que se sustituye con un colector de descarga (8 bis) ) . 9) Junta con eje (superflua en la utilización para mezclas en medio gaseoso) . 10) Rodamientos de bolas (superfluos en la utilización para mezclas en medio gaseoso) . 11) Tubo axial de entrada 12) Tubo axial de salida 13) Cámara de acumulación 14) Rodamiento de bolas 15) Eje de transmisión 16) Junta 17) Cuchilla pulidora 18) Eje 19) Rueda dentada grande 20) Rueda dentada pequeña 21) Rodamientos de bolas 22) Polea 23) Tapón El colector de salida (7) consta de:

24) Paletas de salida 25) Casquete 26) Soporte 27) Pivote (gorrón)

ROTOR (2) , que consta de:

28) Tapa superior 29) Tapa inferior 30) Cámara de entrada 31) Cámara de separación 32) Cámara de salida 33) Cámara de diafragma 34) Reja (puede que no sea indispensable, en especial en la utilización para mezclas en medio gaseoso) .

La cámara de entrada (30) consta de:

35) Paletas de entrada La cámara de separación (31) consta de:

36) Paletas de separación La cámara de diafragma (33) consta de:

37) Rodamiento de bolas 38) Pared superior 39) Pared inferior 40) Pared tubular La reja (34) consta de:

41) Celdillas de recogida 42) Orificios SISTEMA DE CONTROL (3) , que consta de:

43) Diafragma electromecánico de entrada (o una válvula mecánica de entrada) 44) Diafragma electromecánico de salida (o una válvula mecánica de salida) 45) Electroválvula del compresor 46) Electroválvula de la descarga de gas 47) Electroválvula de la descarga de líquido 48) Sensor de presión 49) Sensor de nivel de líquido 50) Circuito electrónico de control (no representado en las figuras) 51) Compresor de gas (no representado en las figuras) 52) Depósito (no representado en las figuras)

(Los números, que aparecen a la izquierda de los componentes, corresponden a los empleados en las figuras y se emplean a menudo en el texto, donde aparecen a la derecha de los componentes) .

Cuerpo contenedor (1) :

Es una estructura cerrada que puede adoptar formas variadas, pero, para mayor claridad descriptiva, se va a considerar cilíndrica.

La entrada y la descarga del separador se aseguran con el tubo de entrada (4) y el tubo de descarga (5) . De los dos, uno es fijo, excéntrico, en una de las superficies planas, y el otro, excéntrico, en la superficie opuesta. Comunican con el colector de entrada (6) y con la cápsula de la bomba de salida (8) , respectivamente, que, en la utilización para mezclas gaseosas, se convierte en un colector de descarga (8 bis) .

El colector de entrada (6) continúa en un corto tubo axial de entrada (11) , alrededor del cual gira el rotor (2) . En el grosor de la superficie plana, en la que está fijado el tubo de entrada (4) , se aloja, en el centro, un rodamiento de bolas (14) , estanco, para el eje (15) de la transmisión mecánica del rotor (2) .

El colector de salida (7) consta de un cierto número de paletas (24) , fijadas en forma de estrecha sobre un soporte (26) en forme de corona circular.

Su eje es perpendicular al eje de rotación del rotor (2) inclinado, con respecto al sentido de rotación del rotor, hacia atrás; de modo que forma un cierto ángulo con un radio ideal que pasa por su extremo más interior; las paletas están además ligeramente curvadas sobre dicho eje, con convexidad anterior.

Esto facilita el retorno del fluido hacia el centro, donde comienza el tubo axial de salida (12) .

La superficie superior del colector de salida (7) está revestida con un casquete fino (25) . En la cúspide de este casquete (25) está fijo, dirigido hacia arriba, un pivote (27) , que se inserta en el rodamiento de bolas (37) de la cámara de diafragma (33) .

El colector de salida (7) está ubicado en la cámara de salida (32) del rotor (2) .

El rotor (2)... [Seguir leyendo]

1. Separador centrífugo, que puede emplearse en un flujo continuo de mezclas fluidas en medio líquido o gaseoso, que consta de:

º Un rotor ( º) con camara deseparacion (31) de seccionanular cuyasuperficie exterior es descubierta. Incluso con la reja (34) insertada, la cámara de separación (31) está en comunicación directa con la de acumulación (13) del cuerpo contenedor (1) . En ella, la fuerza centrífuga actúa de una manera absolutamente perpendicular a la dirección del flujo de la mezcla a tratar (salvo durante las fases de entrada y de salida) , expulsando los componentes de mayor densidad directamente hacia la cámara de acumulación (13) .

º Uncuerpo contenedor (1) conuna camara de acumulacion (13) incorporada, en laqueseacumulan los componentes de mayor densidad expulsados y en la que pueden drenarse.

º Un sistema de control (3) configurado para regular la presion en oposicion a la fuerza centrífuga separadora, con el fin de limitar la expulsión de componentes de densidad intermedia, permitiendo la separación de los de mayor densidad y que, en el caso de una utilización en líquidos, permite velocidades angulares elevadas.

2. Separador según la reivindicación nº 1 caracterizado porque dicho ROTOR (2) consta de:

• una cámara de entrada (30)

• una cámara de separación (31)

• una cámara de salida (32)

• una cámara de diafragma (33)

• una tapa superior (28)

• una tapa inferior (29)

• una reja (34)

3. Separador según la reivindicación nº 2 caracterizado porque dicha cámara de entrada (30) se representa con un espacio delimitado por un tronco de cono hueco (o de copa) , cuya base grande está dirigida hacia arriba. En el centro de la tapa superior (28) , que cierra la cámara de entrada (30) por arriba, hay un orificio, en el que se aloja mediante una junta móvil estanca el tubo axial de entrada (11) , alrededor del cual gira la cámara (30) con el rotor (2) . Por abajo está delimitada por la pared superior (38) de la cámara de diafragma (33) . La superficie exterior, con marco, está abierta y comunica con la cámara de separación (31) .

4. Separador según la reivindicación nº 2 caracterizado porque dicha cámara de entrada (30) está dotada de un cierto número de paletas (35) dispuestas en forma de estrella, inclinadas hacia atrás (con respecto al sentido de la rotación) , ligeramente curvadas y, llegado el caso, con la concavidad hacia delante; se adhieren por arriba con la tapa superior (28) , por abajo con la pared superior (38) de la cámara de diafragma (33) . Estas paletas de entrada

(35) sirven: para asegurar la propulsión de la mezcla fluida a tratar; para generar la compactación de los componentes de mayor densidad, para facilitar su migración a través del medio desde que llegan a la cámara de separación (31) .

5. Separador según la reivindicación nº 2 caracterizado porque dicha cámara de separación (31) tiene una sección transversal en forma de corona circular y sus radios, el interno y el externo, permanecen constantes a lo largo de toda la cámara, creando un espacio en forma tubular.

6. Separador según la reivindicación nº 2 caracterizado porque dicha cámara de separación (31) está abierta en su superficie exterior, salvo para las dos superficies con marco que corresponden a los niveles de las aberturas con marco que permiten la comunicación de la cámara de separación (31) con la de entrada (30) y la de salida (32) ; la tapa superior (28) y la inferior (29) se curvan para revestir estas dos zonas.

7. Separador según la reivindicación nº 2 caracterizado porque en dicha cámara de separación (31) está dispuesto, en forma de estrella, un cierto número de paletas (36) rectangulares (o cuadrangulares) .

8. Separador según la reivindicación nº 7 caracterizado porque las paletas (36) tienen un eje que es paralelo al de rotación; el que es perpendicular (al eje de r.) está inclinado hacia atrás con respecto al sentido de rotación; creando con el radio del plano de rotación que pasa por sus extremos internos un ángulo de 45º -60º , aproximadamente. Estas paletas (36) están curvadas en el eje perpendicular al de de rotación, con la convexidad orientada hacia delante y con un ángulo de 20º , aproximadamente, en el centro; continúan por las paredes laterales, longitudinales, de las celdillas de recogida (41) de la reja (34) . Los canales entre las paletas de separación (36) continúan por las celdillas de recogida (41) de la reja (34) . El borde interno de las paletas corresponde a la pared tubular (40) de la cámara de diafragma (33) . Esta pared está cerrada, salvo en la correspondencia con la cámara de entrada (30) y de la de salida (32) . Su borde externo, si no está insertada la reja (34) , salvo por los extremos revestidos con marco por las dos tapas (28) y (29) , está en contacto directo con la cámara de acumulación (13) .

9. Separador según la reivindicación nº 2 caracterizado porque dicha cámara de salida (32) se lleva a cabo en las modalidades siguientes:

Es un espacio parcialmente cerrado, delimitado por arriba por la pared inferior (39) de la cámara de diafragma (33) , por abajo por la tapa inferior (29) ; comunica por el exterior con la cámara de separación (31) . Se representa mediante un espacio delimitado por un tronco de cono hueco (o de copa) , cuya base grande está dirigida hacia abajo. En él se aloja el colector de salida (7) que continúa con el tubo axial de salida (12) . El tubo axial de salida (12) pasa a través de la tapa inferior (29) , que cierra la cámara de salida (32) por abajo, mediante una junta móvil estanca. Las dimensiones del colector de salida (7) son tales que el espacio entre él y la cámara de salida (32) es virtual, pero sin contacto, de modo que el rotor (2) pueda girar alrededor de él.

10. Separador según la reivindicación nº 2 caracterizado porque dicha cámara de diafragma (33) se lleva a cabo en las modalidades siguientes:

Es un espacio completamente cerrado, delimitado por dos troncos de cono huecos (o de copa) orientados en sentido contrario, con las bases pequeñas una contra la otra y las grandes insertadas en una única estructura tubular. Su pared superior (38) delimita la cámara de entrada (30) por abajo, la inferior (39) delimita la cámara de salida (32) por arriba. El espacio entre los dos troncos de conos está cerrado exteriormente con la pared tubular (40) que forma también la superficie interna cerrada de la cámara de separación (31) . En el centro de la pared superior (38) está fijado el eje (15) para la transmisión mecánica del rotor (2) ; en el centro de la pared inferior (39) , en la vertiente interna, está fijado un rodamiento de bolas (37) estanco, en el que, a través un orificio de la misma pared, penetra el pivote (27) del colector de salida (7) .

11. Separador según la reivindicación nº 2 caracterizado porque dicha reja (34) se realiza en las modalidades siguientes:

Es una estructura tubular que cierra toda la superficie exterior abierta de la cámara de separación (31) . En el grosor de esta estructura están hundidos, paralelamente al eje de rotación, los canales paralelos a la sección transversal de sector circular o de semicírculo o de semielipse, con la curva dirigida hacia el exterior; el eje de la cuerda de la sección transversal pasa por el eje de rotación. Estos canales representan una continuación, hacia el exterior, de los que se encuentran entre las paletas de separación (36) y por consiguiente están presentes en igual número. Están subdivididos transversalmente por un cierto número de paredes muy finas, tantas como las celdillas de recogida (41) . La pared externa de las celdillas de recogida (41) puede estar, según la utilización, completamente abierta en el caso de las mezclas en medio gaseoso, o perforada con orificios (42) circulares en el caso de mezclas en medio líquido, dichos orificios tienen un diámetro que no puede superar un cierto valor, proporcional a la tensión superficial del medio y a la densidad total de la mezcla; en el caso, en el que el medio sea el agua y la densidad total aumente poco, serán de aproximadamente 8 mm. El aumento de la densidad total de la mezcla, si es suficientemente homogénea, permite diámetros más grandes. La superficie exterior de la reja (34) , en la utilización para mezclas en medio líquido, tiene con preferencia una sección poligonal, de manera que los orificios (42) se encuentren sobre una superficie plana. En el caso de una limitación del número de paletas de separación (36) (en la utilización para mezclas de medio líquido, muy densas) , el número de las filas longitudinales de celdillas de recogida (41) será el mismo que el de las filas longitudinales de orificios. Es decir, la longitud de la circunferencia exterior de la reja (34) dividida por el sector circular, cuya cuerda equivale al diámetro de un orificio más dos décimas de milímetro, aproximadamente. La reja (34) es indispensable en la utilización para mezclas de medio líquido, salvo que se desee prescindir de la reducción de la velocidad angular, debida al rozamiento del rotor (2) , en este caso el líquido penetraría en la cámara de acumulación (13) . En la utilización para mezclas en medio gaseoso, aunque no siempre es indispensable, puede mejorar mucho el proceso de separación.

12. Separador según la reivindicación nº 2 caracterizado porque dichas tapa superior (28) y tapa inferior (29) se realizan en las modalidades siguientes:

Le tapa superior (28) cierra herméticamente por arriba y sin solución de continuidad la cámara de entrada (30) , la cámara de separación (31) , la reja (34) (si está presente) y el breve tramo con marco de la superficie externa de la cámara de separación (31) correspondiente al nivel de la comunicación de esta cámara (31) con la de entrada (30) . En su orificio central se aloja el tubo axial de entrada (11) mediante una junta móvil estanca. La tapa inferior (29) realiza la misma función, pero por abajo, cerrando la cámara de salida (32) en lugar de la cámara de entrada (30) , y el tramo, por abajo, de la superficie exterior de la cámara de separación (31) correspondiente al nivel de su comunicación con la de salida (32) . En su orificio central se aloja el tubo axial de salida (12) mediante una junta móvil estanca.

13. Separador según la reivindicación nº 1 caracterizado porque dicho CUERPO CONTENEDOR (1) está formado fundamentalmente por un recipiente eventualmente cilíndrico. Sobre sus superficies planas, de modo excéntrico, se insertan: sobre una vertiente el tubo de entrada (4) , sobre la otra el tubo de descarga (5) . En el grosor de las paredes planas se obtienen: sobre la vertiente de entrada el colector de entrada (6) , en la pared opuesta la cápsula de la

bomba de salida (8) que se convierte en un simple colector de descarga (8 bis) cuando esta bomba no se utiliza (en especial, pues, en el caso de la utilización para mezclas en medio gaseoso) .

14. Separador según la reivindicación nº 13 caracterizado porque el colector de entrada (6) continúa con un tubo axial de entrada (11) . El rotor (2) está insertado en el tubo axial de entrada (11) por un orificio situado en el centro de la tapa superior (28) , en el centro de una junta móvil estanca.

15. Separador según la reivindicación nº 13 caracterizado porque la cápsula de la bomba de salida (8) (o el colector de descarga (8 bis) ) comunica con la cámara de separación (31) del rotor (2) mediante un tubo axial de salida (12) , con el que continúa, que penetra a través del orificio central de la tapa inferior (29) en la cámara de salida (32) . Aquí el tubo axial de salida (12) continúa con el colector de salida (7) . Este está dotado de paletas (24) y se aloja en la cámara de salida (32) . Esta cámara (32) , con todo el rotor (2) , puede girar alrededor del colector de salida (7) , que es fijo.

16. Separador según la reivindicación nº 14 y nº 15 caracterizado porque el tubo axial de entrada (11) , el tubo axial de salida (12) y el colector de salida (7) son inmóviles. El rotor (2) gira alrededor de los dos tubos axiales (11) (12 (y del colector de salida (7) ) gracias a juntas móviles estancas.

17. Separador según la reivindicación nº 1 y nº 13 caracterizado porque en dicho CUERPO CONTENEDOR (1) se aloja la cámara de acumulación (13) , dentro de la cual gira el rotor (2) . Hacia esta cámara (13) se expulsan directamente los componentes del fluido a separar durante el paso por la cámara de separación (31) .

18. Separador según la reivindicación nº 1 caracterizado porque está previsto, llegado el caso, un SISTEMA DE CONTROL (3) que tiene la posibilidad de regular diversos parámetros (presión de gas, volumen de líquido) y activar fenómenos (comunicación entre les cámaras y el exterior, velocidad de giro del rotor) .

19. Separador según la reivindicación nº 18 caracterizado porque dicho sistema de control (3) consta de un sensor de presión (48) .

20. Separador según la reivindicación nº 18 caracterizado porque dicho sistema de control (3) consta de un detector de nivel del líquido (49) .

21. Separador según la reivindicación nº 18 caracterizado porque dicho sistema de control (3) consta de tres electroválvulas, de las cuales una (46) permite la salida de los gases al exterior, otra (45) abastece la cámara de acumulación (13) y un compresor de gas, la tercera (47) , adecuada para líquidos densos, permite el paso de líquido a un depósito accesorio.

22. Separador según la reivindicación nº 8 caracterizado porque dicho sistema de control (3) consta de un compresor de gases (no representado en las figuras) .

23. Separador según la reivindicación nº 18 caracterizado porque dicho sistema de control (3) consta de:

- un diafragma electromecánico de entrada (43) (o una válvula de entrada) -un diafragma electromecánico de salida (44) (o una válvula, cuya presión de apertura sea regulable para el caso de utilización en mezclas de medio líquido) .

24. Separador según la reivindicación nº 18 caracterizado porque dicho sistema de control (3) consta de un depósito (no representado en las figuras) .

25. Separador según la reivindicación nº 18 caracterizado porque dicho sistema de control (3) consta de un circuito electrónico de control (no representado en las figuras) . Integra las funciones de los componentes de este sistema (a, b, c, d, e, f) conservando los valores necesarios de la presión gaseosa y del volumen de líquido en la cámara de acumulación (13) . Llegado el caso, podrán completar el sistema (3) una bomba axial, un turbidímetro, un densímetro.