ES2229006T3 - Centrifuga de tornillo con envolvente completa. - Google Patents

Abstract

Centrífuga de tornillo con envolvente completa para separar en continuo una mezcla fluida consistente en varias fases, especialmente una mezcla de sólidos y líquidos, la cual comprende un rotor (10) compuesto por un tambor cilíndrico y uno de cónico (14, 16) con aberturas de evacuación para las fases separadas entre sí y un tornillo de alimentación (18) giratorio dentro del rotor para el transporte de la fase más pesada hacia la correspondiente abertura de evacuación (38), habiéndose previsto en la centrifuga medios para la alimentación de la mezcla a separar y por lo menos un disco de acumulación (24) en el tornillo de alimentación (18), caracterizada por el hecho de que uno de los hilos de la espira (42) del tornillo de alimentación (18) situado detrás del disco de acumulación (24) en el sentido de alimentación, presenta por lo menos una abertura de retorno (44) para las fases más ligeras (46).

Description

Centrífuga de tornillo con envolvente completa.

El invento hace referencia a una centrífuga de tornillo con envolvente completa para separar en continuo una mezcla fluida consistente en varias fases, la cual comprende un rotor compuesto por un tambor cilíndrico y uno de cónico con aberturas de evacuación para las fases separadas y un tornillo de alimentación giratorio dentro del rotor para el transporte de la fase más pesada hacia la correspondiente abertura de evacuación, habiéndose previsto en la centrifuga medios para la alimentación de la mezcla a separar y por lo menos un disco de acumulación sobre el tornillo de alimentación.

Las centrífugas de tornillo de esta clase se emplean sobre todo para obtener el aceite de oliva más puro posible de las aceitunas, el cual debe estar libre de agua y materias turbias. Otras posibles aplicaciones en el sector de alimentación son, por ejemplo, la fabricación de zumos de frutas y verduras o la obtención de aceites y grasas animales o vegetales.

La patente IT-675.801 describe un sistema para obtener aceite de oliva que debía sustituir las prensas hidráulicas hasta entonces utilizadas, las cuales no permiten ningún funcionamiento continuo. Para solucionar este problema se propone el empleo de una centrífuga, que por un costado se extraen las materias sólidas y por el otro costado la mezcla fluida consistente en aceite, agua y resto de fruta, la cual finalmente debe ser alimentada a un separador. En todo caso, la experiencia a puesto de manifiesto que la fase líquida todavía contiene un elevado porcentaje de sólidos, lo cual hacía necesario un costoso y caro tratamiento posterior para poder sacar de la fase líquida las partículas sólidas que contenía.

Para resolver el problema indicado cuando se obtiene aceite de oliva, se ha propuesto otro sistema, tal como se explica en la patente DE-4.206.006. El sistema consiste en separar la pulpa de fruta incorporada en una centrífuga de tornillo de dos fases para obtener aceite y una mezcla de agua y sólidos. Para conseguir una materia sólida de esta mezcla de sólidos y agua, que contenga la menor cantidad posible de líquido, se requiere un complejo tratamiento posterior por medio de extracción, secado y transporte.

Para evitar este inconveniente del costoso tratamiento de la aportación de sólidos mezclados con el líquido, se ha intentado conseguir, en una separación de dos fases, una extracción lo más seca posible del porcentaje de materia sólida, lo cual no obstante tan sólo era posible hasta un determinado grado, puesto que con un porcentaje de líquido decayendo en la fase seca no podía impedirse que la fase líquida, más ligera, se mezclase con un porcentaje inadmisiblemente elevado de materia sólida.

Por tanto, el invento tiene por objeto poner a disposición un dispositivo que permita reducir un notable porcentaje de la fase fluida en la fase sólida, con un reducido coste constructivo y económico.

Dicho objeto se consigue, de acuerdo con el invento, con una centrífuga de tornillo de la clase citada al inicio, por el hecho de que uno de los hilos de las espiras del tornillo de alimentación, situado detrás del disco de acumulación en el sentido de alimentación, presenta por lo menos una abertura de retorno para las fases más ligeras. Preferiblemente, la abertura de retorno se ha previsto en el hilo de la espira que se halla inmediatamente detrás del disco de acumulación.

Con el invento se ha descubierto, de manera sorprendente, que por un costado se obtiene una fase de materia sólida más seca que en los sistemas de dos fases utilizados hasta el presente, mientras por la otra fase más ligera contiene muy bajo porcentaje de materia sólida que, si es necesario, puede luego separarse sin problemas. En el caso de obtener aceite de oliva, la fase de materia sólida separada tiene un menor porcentaje de agua de fruta, mientras que la fase más ligera consiste ampliamente de aceite y agua sin materia sólida, y por tanto puede separarse de manera más económica.

Puesto que en el dispositivo de acuerdo con el invento uno de los hilos en espiral del tornillo de alimentación, que se encuentra detrás del disco de acumulación en el sentido de alimentación, presenta una o más aberturas de retorno, el líquido separado de la materia sólida o la mezcla de líquido separada encuentra un camino para retroceder luego por debajo del disco de acumulación hacia las correspondientes aberturas de salida. Estas consisten normalmente en una presa que puede ajustarse radialmente o un órgano que cumple la misma función, cuya amplitud de abertura determina el nivel deseado de líquido a separar.

La abertura de retorno puede tener cualquier forma, que permita que la fase o las fases líquidas de la zona del tornillo de alimentación, a continuación del disco de acumulación, puedan retroceder hasta al mismo. Las soluciones constructivas más simples son orificios o ventanas en el hilo de la espira, en cuyo caso puede ser ventajoso si el borde radial interno de la ventana o de las ventanas se encuentra en la superficie envolvente del eje que lleva el tornillo de alimentación. Una ventana de esta clase puede conseguirse, por ejemplo mediante un recorte del tornillo de alimentación, que esté conformado como tornillo de cinta o de una parte de tornillo de forma circular variable. Otra posibilidad consiste fabricar la abertura de retorno a través de una interrupción en el hilo de la espira, por medio de una rendija que se extienda en sentido periférico o una discontinuidad del hilo de la espira que se extienda en el sentido periférico, formando un lugar de solapamiento.

A continuación se describe el invento mediante ejemplos de formas de realización que han sido representados en el dibujo. En dicho dibujo:

La figura 1 es una sección longitudinal esquemática a través de una primera forma de realización de una centrífuga de decantación según el invento;

La figura 2 es una variante de la figura 1; y

La figura 3 es otra variante.

En el ejemplo de forma de realización de la figura 1 se ha representado un rotor 10 de una centrífuga de tornillo con envolvente completa 12, el cual se hace girar mediante un sistema impulsor, ya conocido y no representado. El rotor 10 consiste en un tambor cilíndrico 14 y en un tambor cónico 16 dispuesto a continuación. En el rotor 10 hay un tornillo de alimentación 18 soportado de manera que pueda girar, cuyo sistema impulsor del giro tampoco se ha representado. El tornillo de alimentación 18 se hace girar con un número de revoluciones distinto al del rotor 10. El hilo de las espiras 20 del tornillo de alimentación 18 va montado sobre un eje hueco 22 y está dispuesto de tal modo que el sentido de alimentación va desde el tambor cilíndrico 14 al tambor cónico 16. En el ejemplo de forma de realización de la figura 1, el eje hueco 22 tiene un mismo diámetro a todo lo largo del rotor 10.

En el eje hueco 22, en la zona de transición del tambor cilindro 14 al tambor cónico 16, existe un disco de acumulación 22 cuyo borde radial externo 26 deja libre una abertura de paso de forma anular 28 hacia la pared interna 30 del rotor 10. Naturalmente, el disco de acumulación 24 también puede ir fijado en otro lugar del eje hueco 22.

A través de otro medio ya conocido, que no se vuelve a representar, se conduce la mezcla a separar 32 al eje hueco 22, en el sentido indicado por la flecha, para a continuación hacerla salir a través de las aberturas de cesión 34 de la zona de las espiras del tornillo 20. El tornillo de alimentación 18 transporta la mezcla 32, separando gradualmente por el efecto centrífugo las fases ligeras y, en determinados casos una fase media y a veces líquida 46, en el tambor cónico 16, en cuyo extremo estrechado se han previsto aberturas de extracción 38, a través de los cuales se cede la fase pesada como materia sólida extensamente seca 40.

De acuerdo con el invento, el hilo de la espira 42 del tornillo de alimentación 18 que, en el sentido de alimentación indicado por la flecha 32, se encuentra detrás del disco de acumulación 24, tiene aberturas de retorno 44. Pudo determinarse que a través de dichas aberturas de retorno 44 el porcentaje líquido de la materia sólida 40, que ya se encuentra en la zona del tambor cónico 16, todavía puede reducirse de manera notable, dado que el líquido 46 allí separado a través de las aberturas de retorno 44 encuentra el camino de vuelta a través de la abertura de paso 28 existente en la zona del tambor cilíndrico 14.

Por tanto, se ha puesto de manifiesto que con motivo del porcentaje de líquido que es devuelto a través de las aberturas de retorno 44 y el disco de acumulación 24 aún puede aumentarse más el rendimiento del líquido a obtener (aceite, zumo de fruta u otros), puesto que la corriente de agua de retorno arrastra dicho líquido a extraer.

En la figura 1 puede verse que en la zona del extremo de entrada del rotor 10 existe, de manera ya conocida, una presa 48 u otro órgano parecido, cuyo orificio radial de paso puede ajustarse para establecer el nivel del líquido a separar 46. La figura 1 muestra que las aberturas de retorno 44 se encuentran a este nivel 50.

La figura 2 muestra una variante de la figura 1, en que el eje hueco 22 no tiene un diámetro de paso regular, sino que en la zona del tambor cónico 18 también tiene forma cónica.

En el ejemplo de forma de realización de la figura 3 puede verse además de que la centrífuga de tornillo 12 tiene la misma conformación, que el eje hueco 22 del tornillo de alimentación 18 está conformado también cilíndrico en la zona del tambor cónico 16
-como en el ejemplo de la figura 1- pero no obstante tiene un diámetro que es menor que el diámetro del eje hueco 22 en la zona del tambor cilíndrico 14. De esta manera se forma un escalón 52 entre el disco de acumulación 24 y el siguiente hilo de la espira 42 del tornillo de alimentación 18, el cual posiblemente contribuye a que la corriente de retorno del líquido 46 a través de las aberturas de retorno 44 y de la abertura de paso 26 todavía mejore más.

En muchos casos se recomienda, para poder elaborar posteriormente las fases ligeras separadas, colocar un separador detrás de la centrifuga de tornillo 12, que vuelva a separar otra vez una fase ligera y una fase media, por ejemplo aceite y agua o zumo de fruta/verdura y agua. Alternativamente también sería posible conformar la centrífuga de tornillo como una decantadora de tres fases, para separar las fases líquidas entre sí.

La materia sólida 40, que es cedida a través de la abertura de extracción 38, puede seguirse tratando en una decantadora del tipo citado que se haya instalado a continuación, para aumentar todavía más el rendimiento de la "fase noble" (aceite, zumo de fruta, etc.) y reducir aún más el porcentaje de líquido en la materia sólida.

Pruebas realizadas con la centrífuga de decantación conformada según el invento han indicado, que debido a las aberturas de retorno 44, la materia sólida salida 40 está tan seca, que un posterior secado tan sólo puede realizarse por motivos esencialmente económicos, lo cual influye ventajosamente sobre la energía térmica a aportar y a los costes de explotación (costes de transporte, etc.). Para estos resultados también es fundamental que el rendimiento de la "fase noble" sea muy grande.

La centrífuga de acuerdo con el invento puede utilizarse para separar todos los productos de varias fases. Además de la ya citada industria alimenticia también tiene aplicación en los campos de la química, farmacia, tratamiento de aceites usados, producción de biocarburantes y muchos más.

Claims (9)

1. Centrífuga de tornillo con envolvente completa para separar en continuo una mezcla fluida consistente en varias fases, especialmente una mezcla de sólidos y líquidos, la cual comprende un rotor (10) compuesto por un tambor cilíndrico y uno de cónico (14, 16) con aberturas de evacuación para las fases separadas entre sí y un tornillo de alimentación (18) giratorio dentro del rotor para el transporte de la fase más pesada hacia la correspondiente abertura de evacuación (38), habiéndose previsto en la centrifuga medios para la alimentación de la mezcla a separar y por lo menos un disco de acumulación (24) en el tornillo de alimentación (18), caracterizada por el hecho de que uno de los hilos de la espira (42) del tornillo de alimentación (18) situado detrás del disco de acumulación (24) en el sentido de alimentación, presenta por lo menos una abertura de retorno (44) para las fases más ligeras (46).

2. Centrífuga de tornillo con envolvente completa de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que se ha previsto por lo menos una abertura de retorno (44) en el hilo de la espira (42) que se halla situado inmediatamente detrás del disco de acumulación (24).

3. Centrífuga de tornillo con envolvente completa de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por el hecho de que la abertura de retorno (44) consta de una ventana.

4. Centrífuga de tornillo con envolvente completa de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada por el hecho de que el borde radial interno de la ventana se encuentra en la superficie envolvente del eje (22 que soporta tornillo de alimentación (18).

5. Centrífuga de tornillo con envolvente completa de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la abertura de retorno (44) consiste en una interrupción en el hilo de la espira (42).

6. Centrífuga de tornillo con envolvente completa de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por el hecho de que la interrupción está formada por una rendija que se extienden en el sentido periférico del tornillo de alimentación (18).

7. Centrífuga de tornillo con envolvente completa de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por el hecho de que a través de la interrupción en el hilo de la espira (42) se forma un solapamiento que corre en el sentido periférico.

8. Centrífuga de tornillo con envolvente completa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que el tornillo de alimentación (18) tiene un eje (22) con dos diferentes diámetros, de modo que el disco de acumulación (24) va fijado en el tramo del eje (22) de mayor diámetro, mientras que el hilo de la espira (42) que presenta la abertura de retorno (44) se encuentra, por lo menos parcialmente sobre un escalón (52) a continuación del tramo del eje (22) de menor diámetro.

9. Centrífuga de tornillo con envolvente completa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que hay un separador conectado a continuación de la abertura de extracción para las fases ligeras (46).