ES2377952T3 - Device for the separation of annoying solid substances in biological suspensions - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositivo para la separación de sustancias sólidas molestas en suspensiones biológicas Device for the separation of annoying solid substances in biological suspensions
La invención se refiere a un dispositivo para la separación de sustancias sólidas molestas (piedras, piezas de hierro, trozos de madera, fibras) de suspensiones biológicas ricas en sustancias fibrosas para instalaciones de alimentación animal, para la alimentación de fermentadores de instalaciones de biogás y similares, que presenta una bomba de émbolo giratorio y un colector de sustancias molestas conectado con la bomba de émbolo giratorio. Un dispositivo de este tipo se conoce por el documento DE 20118068 U1, que da a conocer el preámbulo de la reivindicación 1. The invention relates to a device for the separation of annoying solid substances (stones, pieces of iron, pieces of wood, fibers) of biological suspensions rich in fibrous substances for animal feed facilities, for the feeding of fermenters of biogas installations and similar, which has a rotating piston pump and an annoying substance collector connected to the rotating piston pump. Such a device is known from DE 20118068 U1, which discloses the preamble of claim 1.
En trabajos de mezcla en la agricultura deben tratarse sustancias secas de origen orgánico con líquido de tal modo que se obtenga una suspensión transportable por bomba. In mixing work in agriculture, dry substances of organic origin must be treated with liquid in such a way that a pump transportable suspension is obtained.
Ejemplos de ello son instalaciones de alimentación animal, en las que las sustancias secas sirven como fuente de alimentación o por ejemplo la alimentación de fermentadores en instalaciones de biogás, en las que puede aumentarse el rendimiento de gas gracias a la alimentación de sustancias secas. Examples of this are animal feeding facilities, in which dry substances serve as a source of food or for example the feeding of fermenters in biogas installations, in which the gas yield can be increased thanks to the feeding of dry substances.
La suspensión que se obtiene tiene un alto contenido de sustancias secas con propiedades de fluidez correspondientemente malas, de modo que no pueden usarse bombas centrífugas como órganos de transporte. Por lo tanto, se usan en la mayoría de los casos bombas de desplazamiento positivo (por ejemplo, bombas de émbolo giratorio) que están equipadas con tornillos de alimentación para el llenado. The suspension obtained has a high content of dry substances with correspondingly bad fluidity properties, so that centrifugal pumps cannot be used as transport elements. Therefore, positive displacement pumps (for example, rotating piston pumps) which are equipped with feed screws for filling are used in most cases.
En las condiciones habituales de trabajo en empresas de producción agrícola no puede excluirse que en la cadena de procesamiento entren sustancias molestas, como piedras, restos de hormigón o piezas de acero. Unas sustancias molestas grandes cuyas dimensiones superen las dimensiones del diámetro de bola máximo posible del grupo de bombeo no pueden pasar por la esclusa y provocan bloqueos. Unas sustancias molestas pequeñas provocan desgaste en los componentes de la bomba. Por otro lado, también existen casos de aplicación en las que las sustancias sólidas no deseadas o molestas están representadas por fibras o fibras de dimensiones demasiado grandes en suspensiones biológicas. Under the usual conditions of work in agricultural production companies it cannot be excluded that annoying substances, such as stones, concrete remains or steel parts, enter the processing chain. Large annoying substances whose dimensions exceed the dimensions of the maximum possible ball diameter of the pumping group cannot pass through the sluice and cause blockages. Small annoying substances cause wear on the pump components. On the other hand, there are also cases of application in which unwanted or annoying solid substances are represented by fibers or fibers that are too large in biological suspensions.
Piedras de cantos vivos provocan problemas especiales, causando desgaste en las puntas del émbolo y aumentando, por lo tanto, las rendijas internas. La consecuencia es una reducción del rendimiento de la bomba. Stones of living edges cause special problems, causing wear on the tips of the plunger and therefore increasing the internal slits. The consequence is a reduction in pump performance.
Si pudieran evitarse tales sustancias sólidas o molestas en el proceso de mezcla, se evitarían tiempos de parada prolongados debidos a la retirada de las sustancias molestas o a reparaciones necesarias por el desgaste, de modo que podría mejorarse la aceptación y la rentabilidad del procedimiento de mezcla. If such solid or annoying substances could be avoided in the mixing process, prolonged downtimes due to the removal of the annoying substances or repairs necessary for wear would be avoided, so that acceptance and profitability of the mixing procedure could be improved.
Por lo tanto, se busca un separador que sea capaz de separar también las sustancias molestas, como piedras, piezas de hierro, trozos de madera, fibras y similares de una suspensión rica en sustancias fibrosas. Therefore, a separator is sought that is also able to separate annoying substances, such as stones, pieces of iron, pieces of wood, fibers and the like from a suspension rich in fibrous substances.
Una posibilidad para retirar las sustancias molestas consiste en cribar las sustancias gruesas antes del proceso de mezcla. No obstante, el trabajo necesario para ello no guarda ninguna proporción razonable con los costes de reparación en caso de unos daños posibles de la bomba. One possibility to remove the annoying substances is to screen the coarse substances before the mixing process. However, the work necessary for this does not keep any reasonable proportion to the repair costs in case of possible damage to the pump.
Por lo tanto, es preferible una separación de las sustancias molestas de la suspensión mezclada, en la que sea posible la separación incluso en casos de suspensiones espesas. Therefore, a separation of the annoying substances from the mixed suspension is preferable, in which separation is possible even in cases of thick suspensions.
Son conocidos separadores de sólidos/líquidos basados en un tornillo y una criba. A este respecto, un tornillo de presión compacta material sólido y lo más rico posible en sustancias fibrosas formando un tapón, del que se exprime el líquido. Esto es contraproducente en el sentido del objetivo aquí en cuestión, puesto que, además de las sustancias molestas, también se separan las sustancias sólidas orgánicas, que justamente son las que deben seguir transportándose. Solid / liquid separators based on a screw and a sieve are known. In this regard, a solid material compact screw and as rich as possible in fibrous substances forming a plug, from which the liquid is squeezed. This is counterproductive in the sense of the objective in question, since, in addition to the annoying substances, organic solid substances are also separated, which are precisely the ones that must continue to be transported.
Tampoco son adecuados los sistemas centrífugos conocidos, como los decantadores, que también separan todas las sustancias sólidas y no pueden distinguir entre piedras molestas y sustancias fibrosas más o menos deseadas. Nor are known centrifugal systems, such as decanters, which also separate all solid substances and cannot distinguish between annoying stones and more or less desired fibrous substances.
También son conocidos los hidrociclones, que separan las sustancias sólidas pesadas del líquido mediante un flujo acelerado del medio y una desviación en espiral en un recipiente cónico. No obstante, este principio no es adecuado en el caso de líquidos altamente viscosos. Hydrocyclones are also known, which separate heavy solid substances from the liquid by an accelerated flow of the medium and a spiral deflection in a conical container. However, this principle is not suitable in the case of highly viscous liquids.
También son conocidos mecanismos de corte con separador integrado de cuerpos extraños. Aquí se separan mediante criba las partículas gruesas, siendo necesario, no obstante, un corte exacto continuo para mantener libre la criba. No obstante, los procesos de corte en medios de este tipo conllevan mucho desgaste y, por lo tanto, unos costes elevados. Además, los cuerpos extraños pueden llegar, en este sistema, una y otra vez al dispositivo de corte, por lo que pueden tener un efecto de desgaste especialmente grande. Cutting mechanisms with integrated foreign body separator are also known. Here, coarse particles are separated by sieving, however, an exact continuous cut is necessary to keep the sieve free. However, cutting processes on media of this type entail a lot of wear and, therefore, high costs. In addition, foreign bodies can arrive, in this system, over and over again to the cutting device, so they can have a particularly large wear effect.
Para conseguir el objetivo aquí planteado, se propone una bomba de émbolo giratorio modificada, cuya pared de carcasa está configurada de forma permeable a líquidos. La permeabilidad se consigue, por ejemplo, porque la pared de carcasa está configurada con rendijas en forma de ranuras, que se extienden en la dirección circunferencial. Según otra realización ventajosa, los émbolos giratorios están provistos de salientes que están realizados de forma complementaria respecto a las ranuras en la pared de la carcasa, de modo que los émbolos giratorios engranan unos en otros y en las ranuras en la pared de la carcasa. To achieve the objective set forth here, a modified rotating piston pump is proposed, whose housing wall is configured permeable to liquids. Permeability is achieved, for example, because the carcass wall is configured with slits in the form of grooves, which extend in the circumferential direction. According to another advantageous embodiment, the rotating pistons are provided with projections that are made in a complementary manner with respect to the grooves in the housing wall, so that the rotating pistons engage each other and in the grooves in the housing wall.
La invención se explicará a continuación, a título de ejemplo, con ayuda de los dibujos. The invention will be explained below, by way of example, with the help of the drawings.
La Fig. 1 muestra una representación esquemática de la vista frontal de un dispositivo según la invención; Fig. 1 shows a schematic representation of the front view of a device according to the invention;
la Fig. 2 muestra una vista en corte del dispositivo mostrado en la Fig. 1 en una representación a escala ampliada; Fig. 2 shows a sectional view of the device shown in Fig. 1 in an enlarged representation;
la Fig. 3a muestra una vista lateral de la bomba de émbolo giratorio del dispositivo mostrado en la Fig. 1 en una representación a escala ampliada; Fig. 3a shows a side view of the rotating piston pump of the device shown in Fig. 1 in an enlarged representation;
la Fig. 3b muestra una vista a escala ampliada de un detalle de una parte de la bomba de émbolo giratorio mostrada en la Fig. 3a. Fig. 3b shows an enlarged view of a detail of a part of the rotating piston pump shown in Fig. 3a.
En las figuras, una bomba de émbolo giratorio, concretamente del tipo del que se conocen las bombas de émbolo giratorio de este tipo, está designada con 9. No obstante, en el dispositivo según la presente invención se ha modificado la carcasa, de lo cual se hablará más adelante. In the figures, a rotating piston pump, specifically of the type known as rotating piston pumps of this type, is designated 9. However, in the device according to the present invention the housing has been modified, of which It will be discussed later.
Con 10 se designa la alimentación para una suspensión. Los émbolos giratorios 8 y 9 rotatorios garantizan que la suspensión pueda salir lateralmente a través de ranuras de la carcasa ranurada 21, concretamente de la forma indicada con el signo de referencia 11. La suspensión puede evacuarse para un procesamiento subsiguiente mediante una tubería 14 con ayuda de una bomba 13. The power supply for a suspension is designated with 10. The rotating pistons 8 and 9 ensure that the suspension can exit laterally through grooves of the grooved housing 21, specifically in the manner indicated by the reference sign 11. The suspension can be evacuated for subsequent processing by means of a pipe 14 with the aid of a pump 13.
No obstante, es esencial en relación con la presente invención que, enfrente de la alimentación 10 para la suspensión, esté previsto un colector 15, en el que puedan recogerse todas las sustancias que no pueden pasar por las ranuras. La carcasa 15 está provista de un orificio de revisión 12 lateral para que puedan retirarse las sustancias sólidas molestas que se acumulan a lo largo del tiempo. However, it is essential in relation to the present invention that, in front of the feed 10 for the suspension, a manifold 15 is provided, in which all substances that cannot pass through the slots can be collected. The housing 15 is provided with a side revision hole 12 so that the annoying solid substances that accumulate over time can be removed.
La Fig. 2 muestra la carcasa ranurada 21, así como piezas de apoyo 23, que hacen que la carcasa se mantenga unida. Fig. 2 shows the grooved carcass 21, as well as support pieces 23, which make the carcass held together.
La Fig. 3a muestra el exterior de la bomba de émbolo giratorio 9 en el dispositivo según la invención. Se ve la carcasa ranurada 21 y los apoyos 23. Fig. 3a shows the outside of the rotating piston pump 9 in the device according to the invention. The slotted housing 21 and the supports 23 are seen.
La Fig. 3b representa un detalle ampliado de una parte de la bomba de émbolo giratorio mostrada en la Fig. 3a. No obstante, se trata aquí de una representación esquemática, porque las distintas rendijas o ranuras se muestran en distintos tamaños, para ilustrar que una carcasa puede estar provista, por ejemplo, de una anchura de rendijas s1 y otra bomba de émbolo giratorio con rendijas s2. Si se pretenden separar, concretamente, sustancias molestas como piedras, trozos de madera, piezas de hierro y similares, s1 tendría un tamaño de 1 mm a 20 mm. Cuando se trata, en cambio, de separar sustancias fibrosas de una suspensión, s2 se encontraría entre 0,1 mm y 1 mm. Por lo tanto, depende del dimensionado de las rendijas cuando se trata de separar sustancias molestas de una suspensión o cuando sólo deben separarse fibras de un tamaño determinado de una suspensión. Fig. 3b represents an enlarged detail of a part of the rotating piston pump shown in Fig. 3a. However, it is a schematic representation here, because the different slits or slots are shown in different sizes, to illustrate that a housing can be provided, for example, with a width of slits s1 and another rotating plunger pump with slits s2 . If they are intended to separate, specifically, annoying substances such as stones, pieces of wood, pieces of iron and the like, s1 would have a size of 1 mm to 20 mm. When it comes, however, to separate fibrous substances from a suspension, s2 would be between 0.1 mm and 1 mm. Therefore, it depends on the size of the slits when it comes to separating annoying substances from a suspension or when only fibers of a certain size from a suspension should be separated.
En las formas de realización mostradas en las Fig. 3a y 3b, las ranuras o rendijas tienen una orientación en el sentido de la dirección circunferencial. Para los fines de la presente invención, también son concebibles otras configuraciones de la permeabilidad a líquidos de la pared la carcasa 21 de la bomba de émbolo giratorio 9. In the embodiments shown in Figs. 3a and 3b, the grooves or slots have an orientation in the direction of the circumferential direction. For the purposes of the present invention, other configurations of the liquid permeability of the wall are also conceivable to the housing 21 of the rotating piston pump 9.
Al alimentar la suspensión del dispositivo según la invención desde abajo, las sustancias molestas salen del separador hacia arriba. En primer lugar, se forma un tapón de cuerpos extraños envuelto por líquido, del que puede salir el líquido a través de las rendijas en la carcasa. La longitud de la tubería de presión determina la parte de humedad residual en las sustancias sólidas separadas. By feeding the suspension of the device according to the invention from below, the annoying substances leave the separator upwards. First, a plug of foreign bodies wrapped in liquid is formed, from which the liquid can flow through the slits in the housing. The length of the pressure line determines the part of residual moisture in the separated solid substances.
En este caso, es ventajoso fabricar los émbolos giratorios de un material duro, que tenga un coeficiente de fricción reducido respecto a los cuerpos extraños que han de ser separados, para que sea fácil seguir transportando los cuerpos extraños. In this case, it is advantageous to manufacture the rotating pistons of a hard material, which has a reduced coefficient of friction with respect to the foreign bodies to be separated, so that it is easy to continue transporting the foreign bodies.
Como otra modificación, existe la posibilidad de realizar también los émbolos giratorios de forma ranurada, concretamente de tal modo que las zonas salientes de un émbolo giratorio entren en los huecos del otro émbolo giratorio y engranen en los mismos. También se sustituyen las rendijas de la carcasa por una pared de carcasa con rendijas en forma de ranuras que se extienden en la dirección circunferencial. As another modification, there is the possibility of also making the rotating pistons in a grooved manner, specifically in such a way that the projecting areas of a rotating piston enter the gaps of the other rotating piston and engage in them. The housing slits are also replaced by a housing wall with slits in the form of slots extending in the circumferential direction.
Cuando se alimenta al dispositivo según la invención desde arriba una suspensión cargada con sustancias molestas, el líquido y todas las sustancias sólidas cuyas dimensiones son inferiores a la medida de las rendijas de la carcasa pueden alimentarse sin impedimento a la bomba 13 y bombearse para su procesamiento subsiguiente. Durante este proceso se llena en primer lugar también el colector 15 con suspensión. When the device according to the invention is fed from above a suspension loaded with annoying substances, the liquid and all solid substances whose dimensions are smaller than the size of the housing slits can be fed without impediment to the pump 13 and pumped for processing subsequent. During this process, the collector 15 is also filled with suspension.
Las sustancias sólidas más grandes permanecen en las cámaras que se abren entre los émbolos giratorios 8 y 9 y la The largest solid substances remain in the chambers that open between the rotating pistons 8 and 9 and the
5 carcasa con rendijas 21 y son transportadas al colector 15 cuando giran los émbolos. Allí desplazan la suspensión existente hasta que el colector 15 esté completamente lleno de sustancias molestas. Un dispositivo de visualización adecuado señaliza este estado. En este caso, debe vaciarse el recipiente. 5 housing with slits 21 and are transported to manifold 15 when the pistons rotate. There they move the existing suspension until the manifold 15 is completely filled with annoying substances. A suitable display device signals this status. In this case, the container must be emptied.
Los émbolos giratorios 8 y 9 pueden estar provistos de una capa gruesa de goma, para que exista cierta flexibilidad en 10 situaciones de aplastamiento. The rotating pistons 8 and 9 can be provided with a thick layer of rubber, so that there is some flexibility in 10 crushing situations.
Puesto que el número de revoluciones necesario es muy bajo debido a la presencia relativamente reducida de sustancias sólidas, en todas las variantes del separador sólo debe esperarse una carga por abrasión reducida, incluso en caso de sustancias molestas de cantos vivos. Since the number of revolutions required is very low due to the relatively reduced presence of solid substances, in all variants of the separator only a reduced abrasion load should be expected, even in the case of annoying substances from live edges.
15 El tamaño mínimo de las sustancias extrañas que han de ser separadas depende de la anchura de las ranuras de la carcasa. Gracias a la elección de la anchura de las ranuras puede definirse el tamaño de las sustancias molestas que han de ser separadas. Se trata de una construcción económica, puesto que puede usarse la unidad de accionamiento de la fabricación en serie de las bombas. Sólo se necesita una potencia motriz reducida, puesto que no tienen lugar 15 The minimum size of the foreign substances to be separated depends on the width of the grooves of the housing. Thanks to the choice of the width of the slots, the size of the annoying substances to be separated can be defined. It is an economical construction, since the drive unit of the mass production of the pumps can be used. Only reduced power is needed, since they do not take place
20 procesos de compresión. 20 compression processes.
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