ES2836375T3 - Sector de espesor progresivo - Google Patents
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Abstract
Sector de filtrado para disco filtrante de un filtro rotativo que comprende - un elemento estructural (1) formado por un soporte de drenaje (2) interno nervado y un marco (4) que rodea el soporte de drenaje (2) provisto de un tubo de conexión (10), y - una tela filtrante (3) que cubre el elemento estructural (1), teniendo el elemento estructural (1) un espesor que aumenta progresivamente en la dirección del tubo de conexión (10) y estando constituido el soporte de drenaje (2) por una sola hoja (20), estando dicha hoja provista de una alternancia de canales paralelos, caracterizado porque el soporte de drenaje (2) está perforado con orificios (21) alineados colocados en las paredes de los canales y cuyo diámetro aumenta con el espesor del sector.
Description
DESCRIPCIÓN
Sector de espesor progresivo
La presente invención se refiere a un sector para un disco filtrante y más en particular a un elemento estructural en forma de sector destinado a ser ensamblado con sectores del mismo tipo para formar un disco de filtro rotativo, que comprende al menos un disco, utilizado en una instalación industrial de separación líquido-sólido al vacío o bajo presión.
Los sectores generalmente consisten en un elemento estructural cubierto con una tela filtrante. El elemento estructural comprende, por un lado, un soporte de drenaje interno rígido que soporta la tela filtrante y asegura el flujo del filtrado líquido y, por otro lado, un marco que delimita el soporte de drenaje y provisto de un tubo de conexión a un eje que asegura tanto la recolección del filtrado como el accionamiento del sector rotativo. El espesor del soporte de drenaje es generalmente constante.
Una realización conocida consiste, en particular, en utilizar una única chapa ondulada cuyas ondulaciones radiales forman canales de profundidad constante que delimitan el volumen interior del soporte de drenaje y aseguran el flujo del líquido.
En el documento FR 2 567 039, se prevé perfeccionar este estado de la técnica produciendo sectores de espesor variable.
Más precisamente, el soporte de drenaje de cada sector tiene un grosor creciente desde su borde más alejado del centro del disco, llamado borde exterior, hasta la boca de su tubo de conexión al eje.
El propósito de esta característica es aumentar gradualmente el espesor del sector a lo largo de su radio para garantizar una sección de paso suficiente en la boca de la tubería de conexión al eje rotativo y así optimizar la evacuación de la fase líquida.
En este documento, este objetivo se consigue mediante una realización en la que las dos caras que delimitan el compartimento interior del sector están constituidas por paneles (por ejemplo, de chapa ondulada) que se ensamblan inclinándose entre sí a la otra para obtener la variación de espesor deseada y mantenida por espaciadores.
Si bien estos sectores de espesor variable mejoran el rendimiento y la eficiencia del procedimiento de filtración, siguen siendo muy pesados porque tienen dos paneles de chapa metálica para el soporte de la tela filtrante.
Con tales sectores, por su peso, las fases de mantenimiento y, en particular, su reposición en los discos, son operaciones delicadas y laboriosas que generan limitaciones en la herramienta, la toma de medidas de seguridad reforzadas requiriendo la presencia de al menos dos operadores.
El peso de estos sectores limita su tamaño y, por tanto, también el tamaño de los filtros en los que se colocan.
El documento JPS 5 610 913 U divulga un sector de filtrado para un disco filtrante que comprende un elemento estructural que tiene un espesor que aumenta progresivamente en la dirección del tubo de conexión y cuyos canales son paralelos.
El objeto de la presente invención es resolver estos problemas técnicos de manera satisfactoria y eficaz proponiendo una solución que permita simplificar y aligerar la estructura de los sectores conservando las ventajas hidráulicas ligadas a su variación de espesor.
Este objeto se consigue según la invención mediante un sector de filtrado para un disco filtrante de un filtro rotativo de acuerdo con la reivindicación 1.
Dicho sector de filtrado comprende:
- un elemento estructural formado por un soporte de drenaje interno nervado y un marco que rodea el soporte de drenaje provisto de un tubo de conexión, y
- una tela filtrante que recubre el elemento estructural,
caracterizado porque el elemento estructural tiene un espesor que aumenta progresivamente en la dirección del tubo de conexión y porque el soporte de drenaje está constituido por una sola hoja. El soporte de drenaje consta de una única lámina nervada provista de una alternancia de canales cuya profundidad aumenta a medida que se acercan a la boca de su tubería.
El uso de la invención en el contexto de un proceso de separación líquido-sólido mediante filtros de discos rotativos permite aligerar los sectores de los filtros optimizando la velocidad de descarga del filtrado y mejorando por ahí el
rendimiento del procedimiento. Además, las operaciones de mantenimiento se simplifican y facilitan mediante la reducción del peso de los sectores. Además, el perfil delgado del sector le confiere flexibilidad, lo que reduce el riesgo de quiebra del sector bajo carga.
El soporte de drenaje está perforado con orificios alineados cuyo diámetro aumenta en fase con el espesor del sector. Estas perforaciones facilitan el flujo de líquidos en la zona y se colocan en las paredes de los canales. El flujo de fluidos, o filtrados líquidos, aumentando a medida que se acercan a la tubería de conexión, aumentando los diámetros de los orificios en la misma dirección mejora este flujo.
Ventajosamente, el marco consta de solo dos carcasas producidas por estampación. La periferia de la hoja nervada que constituye el soporte de drenaje está cubierta con dicho marco periférico.
Ventajosamente, las dos carcasas del marco tienen un perfil en forma de U con lados de longitud progresiva. La altura de los lados de la sección en U del marco aumenta desde el borde exterior hacia la boca del tubo, al igual que la profundidad de los canales de la hoja nervada. Preferiblemente, el marco consiste en dos carcasas idénticas unidas entre sí a lo largo de un eje central del sector atrapando la hoja nervada. Las dos carcasas laterales del marco están interconectadas por al menos dos refuerzos transversales dispuestos a cada lado de la hoja nervada.
El perfil en U del marco constituye un núcleo, cuya anchura aumenta, por tanto, en fase con el espesor del sector. El aumento de la anchura del alma de la sección en U del marco desde el borde exterior hacia la boca permite reforzarlo donde el marco está más solicitado.
Según una primera variante, el soporte de drenaje tiene canales en forma de U.
Según una segunda variante, el soporte de drenaje tiene canales en forma de V. En este caso, la parte superior de las ondulaciones tiene el mismo radio de curvatura en ambas caras de la hoja nervada. Preferiblemente, según esta variante, se prevé que el paso de las ondulaciones esté comprendido entre 10 y 20 mm.
Los canales del soporte de drenaje son paralelos. Esta realización es adecuada para discos filtrantes de gran diámetro (más de 4 m de diámetro) porque, más allá de los 4 m de diámetro, el paso de los canales radiantes que aumenta desde la boca del tubo hacia el exterior del sector sería demasiado grande para sostener la tela filtrante de modo correcto.
La invención también se refiere al filtro rotativo equipado con un sector de filtrado que presenta al menos una de las características anteriores.
También pueden aparecer otras ventajas para el experto en la técnica al leer los ejemplos que figuran a continuación, ilustrados por figuras cifras que se dan a título de ejemplo:
- la Figura 1 muestra una vista frontal de un sector según la invención,
- la Figura 2 es una vista en sección transversal a lo largo de M-M de la Figura 1,
- la Figura 3 es una vista en sección transversal a lo largo de MI-MI de la Figura 1,
- la Figura 4 muestra una vista en perspectiva del marco de un sector según la invención,
- la Figura 5 es una perspectiva de un soporte de drenaje de un sector de la invención,
- la Figura 6 es una vista de una de las carcasas del marco de la Figura 4 antes de estampar,
- la Figura 7 es una vista de la hoja del soporte de drenaje antes de su transformación.
En la siguiente descripción, el lado del sector cercano al eje del filtro, es decir, el lado de la tubería de conexión, se denomina “ interior” y el lado opuesto al eje del filtro se denomina “exterior”.
El sector mostrado en la Figura 1 está destinado a asociarse con otros sectores idénticos que están todos conectados a un eje de soporte y accionamiento rotativo de un filtro (no mostrado) y que asegura la evacuación del filtrado líquido. Cada sector comprende un elemento estructural 1 que consta de un soporte de drenaje nervado rígido 2 y un marco 4 que rodea el soporte de drenaje 2 y provisto de un tubo de conexión 10. El elemento estructural 1 sirve como soporte y apoyo a una tela filtrante 3 (mostrada en la sección sólo en la Figura 2). La tela filtrante 3, apoyada sobre el soporte de drenaje 2, delimita el volumen interior del sector filtrante 30 para el flujo del filtrado líquido durante la implementación del ciclo de separación líquido-sólido.
La periferia del soporte de drenaje 2 que consiste en una hoja nervada está recubierta con un marco periférico 4 de sección transversal 40a en U que asegura el mantenimiento y la rigidez del soporte de drenaje 2.
El marco 4 consta de dos carcasas simétricas 40 y 41 con alas 42 que constituyen refuerzos y están soldadas entre sí. Cada carcasa 40 o 41 está hecha de una hoja plana cortada según la Figura 6, luego estampada para producir un perfil en forma de U y luego soldada. La carcasa 40 ilustrada en la Figura 6 comprende un núcleo 43 y cuatro alas 42. Las
carcasas 40 y 41 podrían comprender más o menos cuatro alas. El extremo 44 de las carcasas 40 y 41, de longitud I, se dobla después de estampar para formar el extremo del marco 4.
Las dos carcasas 40 y 41 del marco 4 están conectadas por las alas 42 y por el extremo plegado 44 del marco 4 constituyendo refuerzos transversales para evitar el riesgo de deformación del sector.
El ancho del núcleo 43 de cada capa 40 o 41 del marco 4 aumenta, en los bordes laterales del marco 4, para seguir la variación en la profundidad h de los canales 22 a lo largo del soporte de drenaje 2. Cuando el núcleo 43 está doblado, tiene forma de U con dos lados 43a.
La altura H de los lados 43a de la sección en forma de U del marco 4 también aumenta en los bordes laterales del marco, acercándose radialmente a la boca del tubo 10 del sector. Esta altura H puede variar, por ejemplo, entre 15 y 45 mm.
Preferiblemente, el marco 4 consta de dos carcasas, obtenidas estampando una hoja plana, idénticas, las cuales se fijan a lo largo del eje central del sector, por ejemplo, mediante una soldadura, atrapando el soporte de drenaje 2. Para reducir el peso del sector y mejorar el flujo del filtrado líquido, el soporte de drenaje 2 consta de una sola hoja nervada 20 provista de una alternancia de canales, o ranuras 22, cuya profundidad h aumenta al acercarse a la boca del tubo 10, como se muestra en las Figuras. La profundidad h0 en la boca del tubo 10 es mayor que la profundidad h1 al nivel del extremo 11.
La yuxtaposición de estos canales 22 que se extienden desde la boca del tubo 10 hasta el extremo 11 del sector, generalmente forma el soporte de drenaje 2 para el flujo del filtrado líquido.
La profundidad de los canales 22 aumenta a medida que se acercan a la boca del tubo. Las partes superiores 23 de las ondulaciones que forman los canales 22 soportan localmente la tela de filtro 3.
Para un sector con una longitud comprendida entre 1,5 y 2,5 m, la profundidad h de los canales 22 del soporte de drenaje 2 puede variar, por ejemplo, de 5 mm a 35 mm.
En la realización ilustrada por las figuras, los canales 22 forman una serie de ondulaciones paralelas de sección sustancialmente en forma de V, cada vértice 23 de los cuales tiene un perfil redondeado con un radio de curvatura comprendido entre 2 y 3 mm.
El paso d de las ondulaciones, es decir, la distancia que separa dos vértices 23 consecutivos, está comprendida entre 10 y 20 mm y aquí permanece invariable a lo largo del soporte de drenaje 2.
Sin embargo, sería posible en una variante no mostrada, prever que las ondulaciones del soporte de drenaje 2 tengan un paso variable entre el borde exterior del sector y su boca de modo que no sean necesariamente paralelas, podrían ser, por ejemplo, radiantes.
Los canales 22 se producen por deformación y/o estampación de una hoja plana de acero cuyo espesor está comprendido entre 0,5 y 1,5 mm.
La realización del soporte de drenaje 2 consiste en perforar y doblar una lámina plana 20 para obtener una lámina ondulada formando canales 22 de altura progresiva, paralelos o no, cuyas paredes 24 están provistas de agujeros 21. Se observa que el diámetro de dichos agujeros 21 aumenta de un borde a otro de la hoja 20 a lo largo de su longitud. Al final, los agujeros 21 se colocan en las paredes 24 de los canales 22 para facilitar el flujo del filtrado.
La etapa 1 consiste en trazar las líneas de los agujeros 21 y las generatrices de plegado 201. Este trazado debe asegurar, por un lado, el posicionamiento de los agujeros 21 en el centro de las paredes 24 de los canales 22 y, por otro lado, asegurar la regularidad de las ondulaciones.
Teniendo en cuenta la profundidad progresiva de los canales 22, el desarrollo teórico se corrige por un factor de fluencia no constante de un borde a otro a lo largo de la hoja 20.
El factor de fluencia, que varía según el material, el espesor y/o el tratamiento térmico, se ajustará mediante una serie de pruebas de conformado.
La etapa 2 consiste en cortar y perforar la hoja 20, por ejemplo mediante un láser o una punzonadora. En esta etapa, las lengüetas de guía 200 también se cortarán en los extremos de los generadores de plegado 201.
La etapa 3 consiste en formar las ondulaciones, por ejemplo, mediante una herramienta de estampación provista de un punzón y una matriz.
La altura del punzón y la profundidad de la matriz aumentan gradualmente de un extremo a otro a lo largo de la herramienta para formar canales de espesor creciente.
Por lo tanto, el contacto del punzón con la hoja 20 se realiza gradualmente de un extremo de la herramienta al otro. Por lo tanto, es necesario guiar perfectamente la hoja desde el inicio hasta el final de la formación de los canales 22. Las lengüetas de guía 200 provistas en los extremos de cada generador de plegado 201 se deslizan verticalmente en ranuras cortadas en la matriz de la herramienta evitando así cualquier desplazamiento lateral de la hoja 20. Los canales 22 se forman así uno tras otro, asegurando la regularidad de las ondulaciones.
Ahora se describirá el ciclo de separación sólido-líquido que se descompone de la siguiente manera:
El volumen interno del sector filtrante delimitado por el tejido que lo rodea 30 se mantiene en depresión durante la fase de filtración cuando el sector se sumerge en la solución por filtrar.
Durante esta fase, la tela filtrante 3 se presiona contra el soporte de drenaje 2 y el líquido se aspira a través de la tela filtrante 3 hacia el volumen interior del sector 30 hacia el tubo de conexión 10 y luego se descarga por el eje colector situado en el eje del filtro, mientras que los sólidos permanecen aplicados contra la cara exterior de la tela filtrante 3 en forma de “torta”.
A la fase de filtración-aspiración le sigue la rotación del disco, una fase de limpieza-soplado de la tela filtrante 3 durante la cual el volumen interior del sector filtrante 30 se presuriza con aire comprimido que saca las tortas del sector pasando a través de la tela filtrante 3.
El caudal y la eficiencia de filtración se optimizan mediante la reducción general del volumen interior del sector 30 al reducir su espesor al nivel del borde externo 11 del sector mientras se conserva una sección suficiente en la boca de su tubo de conexión 10 al eje colector.
El espesor del volumen interior del sector de filtrado 30 varía por lo tanto de forma continua a lo largo de toda la longitud radial del sector y aumenta desde el borde exterior 11 hasta la boca del tubo 10.
El perfil del soporte de drenaje y, por lo tanto, del sector se estrecha así a modo de pala o ala.
Claims (6)
1. Sector de filtrado para disco filtrante de un filtro rotativo que comprende
- un elemento estructural (1) formado por un soporte de drenaje (2) interno nervado y un marco (4) que rodea el soporte de drenaje (2) provisto de un tubo de conexión (10), y
- una tela filtrante (3) que cubre el elemento estructural (1),
teniendo el elemento estructural (1) un espesor que aumenta progresivamente en la dirección del tubo de conexión (10) y estando constituido el soporte de drenaje (2) por una sola hoja (20), estando dicha hoja provista de una alternancia de canales paralelos, caracterizado porque el soporte de drenaje (2) está perforado con orificios (21) alineados colocados en las paredes de los canales y cuyo diámetro aumenta con el espesor del sector.
2. Sector de filtrado de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el marco (4) consiste en solo dos carcasas (40, 41) producidas por estampación.
3. Sector de filtrado de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque las dos carcasas (40, 41) del marco tienen un perfil en forma de U con lados (43a) de longitud progresiva.
4. Sector de filtrado de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el soporte de drenaje (2) presenta canales (22) en forma de U.
5. Sector de filtrado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el soporte de drenaje (2) presenta canales (22) en forma de V.
6. Filtro rotativo equipado con un sector de filtrado de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.
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