ES2994309T3 - Shearing device, arrangement and use - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de corte (1), disposición y usos del mismo. El dispositivo de corte se puede conectar a un conjunto de accionamiento de la disposición para separar sólidos de líquidos, comprendiendo el dispositivo de corte (1) - una disposición de fijación (3) dispuesta en un primer extremo (4) del dispositivo para conectar el dispositivo de corte (1) al conjunto de accionamiento, - una disposición de corte (19) que está dispuesta para definir elementos de corte (5) en ángulo con la dirección longitudinal (AL) del dispositivo e intervalos (6) entre ellos, en donde - el dispositivo (1) tiene una porción proximal (7) más cercana al primer extremo (4) y una porción distal (8) más cercana a un segundo extremo (9) del dispositivo opuesto al primer extremo (4), y - el ancho promedio de los elementos de corte (5) dispuestos en la porción distal (8) es mayor que el ancho promedio de los elementos de corte (5) dispuestos en la porción proximal (7). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de cizallamiento, disposición y uso
Antecedentes
La invención se refiere a un dispositivo de cizallamiento conectable a un conjunto de accionamiento de una disposición para separar sólidos de líquido.
La invención se refiere además a una disposición para la separación sólido-líquido.
La invención se refiere además a un uso del dispositivo de cizallamiento o de la disposición para separar sólidos de suspensiones en las industrias mineras y de procesamiento de minerales.
Aunque las disposiciones conocidas para separar los sólidos del líquido, como los espesadores, clarificadores y concentradores, utilizados para separar los sólidos de las suspensiones son el resultado de un vigoroso trabajo de investigación y desarrollo, sigue habiendo necesidades de dispositivos y disposiciones de cizallamiento aún más eficaces en el campo de las industrias mineras y de procesamiento de minerales. Pueden encontrarse ejemplos de este tipo de acuerdos en los documentos US 2011/198303 y US 2011/180484.
Breve descripción
Visto desde un primer aspecto, puede proporcionarse un dispositivo de cizallamiento conectable a un conjunto de accionamiento de una disposición para separar sólidos de líquido, comprendiendo el dispositivo de cizallamiento
• un dispositivo de fijación dispuesto en un primer extremo del dispositivo para conectar el dispositivo de cizallamiento al conjunto de accionamiento,
• una disposición de cizallamiento dispuesta para definir elementos de cizallamiento en ángulo con la dirección longitudinal del dispositivo e intervalos entre ellos, en los que
• el dispositivo tiene una porción proximal más cercana al primer extremo y una porción distal más cercana a un segundo extremo del dispositivo opuesto al primer extremo, y
• la anchura media de los elementos de cizallamiento dispuestos en la porción distal es mayor que la anchura media de los elementos de cizallamiento dispuestos en la porción proximal.
De este modo, se puede crear una velocidad de cizallamiento uniforme para los agregados de pulpa y, por lo tanto, se puede lograr un dispositivo de cizallamiento más eficaz. Los inventores han descubierto de forma inesperada y sorprendente que unas velocidades de cizallamiento demasiado elevadas cerca de las superficies de los elementos de cizallamiento rompían los agregados, lo que retrasaba la deshidratación de la suspensión, y que dichas velocidades de cizallamiento demasiado elevadas pueden evitarse mediante la estructura reivindicada del dispositivo de cizallamiento.
Visto desde otro aspecto, puede proporcionarse una disposición para la separación sólido-líquido, que comprende:
• un depósito para recibir una materia prima, y
• al menos un dispositivo de cizallamiento como el descrito en esta divulgación, conectado mediante la disposición de fijación a un conjunto de accionamiento para girar en torno a un eje de rotación.
De este modo, puede conseguirse una disposición más eficaz para la separación sólido-líquido.
Visto desde un aspecto aún más lejano, puede proporcionarse el uso del dispositivo de cizallamiento y/o la disposición descrita en esta divulgación para separar sólidos de suspensiones en las industrias de minería y procesamiento de minerales.
De este modo puede lograrse un proceso más eficaz de separación de sólidos de suspensiones.
El dispositivo, la disposición y el uso se caracterizan por lo indicado en las reivindicaciones independientes. Algunas otras realizaciones se caracterizan por lo indicado en las demás reivindicaciones. En la especificación y los dibujos de la presente solicitud de patente también se describen realizaciones inventivas. El contenido inventivo de la solicitud de patente también puede definirse de otras formas distintas a las definidas en las reivindicaciones siguientes. El contenido inventivo también puede estar formado por varias invenciones separadas, especialmente si la invención se examina a la luz de subtareas expresas o implícitas o en vista de los beneficios o grupos de beneficios obtenidos. Algunas de las definiciones contenidas en las reivindicaciones siguientes pueden resultar innecesarias a la vista de las ideas inventivas separadas. Las características de las diferentes realizaciones de la invención pueden, dentro del alcance de la idea inventiva básica, aplicarse a otras realizaciones.
En una realización, los elementos de cizallamiento aumentan progresivamente de anchura desde el primer extremo hacia el segundo.
Una ventaja es que puede lograrse una velocidad de cizallamiento aún más uniforme de los agregados de la suspensión.
En una realización, los elementos de cizallamiento aumentan su anchura en grupos de manera que algunos elementos de cizallamiento adyacentes tienen la misma anchura.
Una ventaja es que la fabricación del dispositivo de cizallamiento es sencilla y barata.
En una realización, la disposición de cizallamiento comprende una pluralidad de elementos de cizallamiento espaciados a lo largo del dispositivo para definir intervalos respectivos entre ellos.
Una ventaja es que la estructura es sencilla y ligera.
En una realización, el elemento de cizallamiento tiene una forma lineal.
Una ventaja es que la estructura es sencilla y ligera.
En una realización, el elemento de cizallamiento es una piqueta o varilla redondeada.
Una ventaja es que se puede limitar la probabilidad de altas velocidades de cizallamiento no deseadas causadas por el elemento de cizallamiento.
En una realización, los intervalos entre los elementos de cizallamiento varían de modo que dos o más elementos de cizallamiento están espaciados a intervalos desiguales entre sí.
Una ventaja es que se puede conseguir un cizallamiento más uniforme de la suspensión.
En una realización, los intervalos aumentan progresivamente desde el primer extremo hasta el segundo extremo del brazo.
Una ventaja es que se puede optimizar la perturbación de la suspensión causada por los elementos de cizallamiento. En una realización, el dispositivo de cizallamiento comprende un brazo dispuesto en la dirección longitudinal del dispositivo de cizallamiento, y al menos algunos de los elementos de cizallamiento se extienden a ambos lados del brazo.
Una ventaja es que las fuerzas de torsión del brazo causadas por la suspensión a los elementos de cizallamiento pueden reducirse o minimizarse.
En una realización, el dispositivo de cizallamiento comprende un brazo dispuesto en la dirección longitudinal del dispositivo de cizallamiento, y al menos algunos de los elementos de cizallamiento se extienden sólo en un lado del brazo.
Una ventaja es que toda la longitud de al menos algunos de los elementos de cizallamiento puede ser utilizada en el cizallamiento, y que el brazo puede ser dispuesto por encima de la región a ser cizallada, y por lo tanto el requerimiento de par del conjunto de accionamiento puede ser disminuido.
En una realización, la porción proximal del brazo tiene una porción en la vecindad de la disposición del accesorio que es desprovista de los elementos de cizallamiento.
Una ventaja es que puede evitarse la rotación del lecho de pulpa, también conocida como "donado", y por lo tanto también puede evitarse o al menos limitarse la disminución de la densidad de la pulpa espesada causada por el donado.
En una realización, el dispositivo de cizallamiento comprende un elemento auxiliar en al menos uno de los intervalos. Una ventaja es que se puede conseguir un mejor guiado del flujo con respecto a los elementos de cizallamiento. En una realización, la disposición comprende un conjunto de rastrillo dispuesto por debajo de los dispositivos de cizallamiento y que comprende al menos un brazo de rastrillo con cuchillas raspadoras que se extienden hacia abajo, hacia el fondo del depósito, para mover la pulpa sedimentada y compactada hacia una salida inferior.
Una ventaja es que se puede aumentar el rendimiento de la disposición.
Breve descripción de las figuras
Algunas realizaciones que ilustran la presente divulgación se describen con más detalle en los dibujos adjuntos, en los que
La figura 1 ilustra una formación zonal de material con densidades globales diferentes en una disposición para separar la pulpa de un material de alimentación,
La figura 2 es una vista lateral esquemática de una disposición para separar sólidos de un material de alimentación en sección transversal parcial,
La figura 3 es una vista superior esquemática de la disposición mostrada en la figura 2,
La figura 4a es una vista lateral esquemática de un dispositivo de cizallamiento,
La figura 4b es una vista lateral esquemática de un detalle del dispositivo de cizallamiento mostrado en la figura 4a, La figura 5 es una vista lateral esquemática de otro dispositivo de cizallamiento,
La figura 6 es una vista lateral esquemática de un tercer dispositivo de cizallamiento,
La figura 7 es una vista esquemática de un dispositivo de cizallamiento mostrado desde el segundo extremo del mismo, La figura 8 es una vista esquemática de un detalle de un dispositivo de cizallamiento,
La figura 9 es una vista lateral esquemática de un cuarto dispositivo de cizallamiento,
La figura 10a ilustra un perfil de velocidad de cizallamiento de un dispositivo de cizallamiento conocido, y
La figura 10b ilustra un perfil de velocidad de cizallamiento de un dispositivo de cizallamiento de acuerdo con una realización de la invención.
En las figuras, algunas realizaciones se muestran simplificadas en aras de la claridad. Las piezas similares están marcadas con los mismos números de referencia en las figuras.
Descripción detallada
La figura 1ilustra una formación zonal de material con diferentes densidades globales en una disposición para separar la pulpa de un material de alimentación.
Los dispositivos de separación, como espesadores, clarificadores y concentradores, se utilizan normalmente para separar sólidos de suspensiones en las industrias mineras y de procesamiento de minerales. Estos dispositivos suelen constar de un depósito 11 en el que se depositan los sólidos de una suspensión o solución y se depositan en el fondo en forma de pulpa o lodo que se extrae por una salida inferior 16 y se recupera. De este modo, un licor diluido de menor densidad relativa se desplaza hacia la parte superior del depósito, para su eliminación a través de un lavador de desbordamiento. La suspensión a espesar se introduce inicialmente a través de una tubería, conducto o línea de alimentación en un pozo de alimentación 17 dispuesto dentro del depósito. Un conjunto de rastrillo (mostrado en la Figura 2) está montado para girar alrededor de un eje de transmisión central y normalmente tiene al menos dos brazos de rastrillo con cuchillas raspadoras para mover el material sedimentado hacia el interior para su recogida a través de la salida del flujo inferior.
En su aplicación al procesamiento, separación y extracción de minerales, un mineral finamente molido se suspende como sólidos en un medio líquido adecuado, como el agua, con una consistencia que permite el flujo y el asentamiento en condiciones de reposo. Los sólidos se sedimentan de la suspensión mediante una combinación de gravedad con o sin procesos químicos y/o mecánicos. Inicialmente, se puede añadir coagulante y/o floculante a la suspensión para mejorar el proceso de sedimentación. A continuación, la suspensión se mezcla cuidadosamente en el dispositivo de separación, como un espesador, para facilitar la aglutinación de las partículas sólidas, formando finalmente "agregados" más densos de sólidos que se depositan fuera de la suspensión. El líquido, también conocido como licor, suele quedar atrapado con las partículas sólidas dentro de los agregados de sólidos.
Típicamente, se forman gradualmente dentro del depósito 11 varias zonas o capas de material con diferentes densidades globales, como se ilustra en la Figura 1. En el fondo del depósito 11, la pulpa forma una zona A relativamente densa de pulpa o sólidos compactados que con frecuencia están en forma de agregados en red (es decir, los agregados de sólidos están en contacto continuo unos con otros). Esta zona A suele denominarse "lecho de pulpa" o capa de pulpa en red. Por encima del lecho de pulpa A, una zona obstaculizada B tiende a contener sólidos que aún no se han asentado o "compactado" completamente. Es decir, los sólidos o agregados aún no están en contacto continuo entre sí (no están en red). Por encima de la zona obstaculizada B se encuentra una zona de "sedimentación libre" C, donde los sólidos o agregados están parcialmente suspendidos en el líquido y descienden hacia el fondo del depósito 11. Se apreciará que la zona obstaculizada B no siempre es una zona distinta entre la capa en red A y la zona de asentamiento libre C. En cambio, la zona obstaculizada B puede formar una transición o una interfaz entre la capa en red A y la zona de asentamiento libre C que se mezcla entre las dos zonas. Encima de la zona de asentamiento libre C hay una zona clarificada D de licor diluido, en la que hay pocos sólidos y el licor diluido se retira del depósito 11 por medio de un lavador de rebose (mostrado en la figura 2). La salida del flujo inferior 16 retira la pulpa compactada del depósito 11.
La figura 2es una vista lateral esquemática de una disposición para separar sólidos de un material de alimentación en sección transversal parcial, yla figura 3es una vista superior esquemática de la disposición mostrada en la figura 2.
La disposición 100 comprende un depósito 11 para recibir un material de alimentación que se alimenta desde, por ejemplo, un pozo de alimentación 17. El depósito 11 tiene básicamente una forma cilíndrica con un fondo cónico 15 y tiene un eje central vertical CA. El diámetro del depósito 11 puede ser de decenas de metros, como por ejemplo unos 20 m, como por ejemplo 18 m.
El material de alimentación se asienta en el depósito 11 y los sólidos se forman en agregados, los agregados se asientan hacia el fondo 15 del depósito y forman una capa de sólidos en red.
En el depósito 11 hay al menos un dispositivo de cizallamiento 1. En una realización, el dispositivo de cizallamiento 1 está dispuesto para causar una perturbación sustancialmente uniforme a través de una región superior de la capa en red A, con el fin de perturbar los sólidos en red dentro de un período de tiempo predeterminado. De este modo, el líquido arrastrado se libera de los sólidos en red y la densidad relativa de los sólidos aumenta por debajo de la zona de perturbación.
Típicamente, la disposición 100 comprende al menos dos dispositivos de cizallamiento 1, tales como 2 a 12, o 2 a 10, o 2 a 6 dispositivos de cizallamiento. El número de dispositivos de cizallamiento puede ser par o impar. Por ejemplo, la realización mostrada en las figuras 2 y 3 comprende dos dispositivos de cizallamiento 1. En una realización, los dispositivos de cizallamiento 1 son idénticos entre sí. En otra realización, hay dispositivos de cizallamiento 1 de al menos dos configuraciones diferentes en la disposición 100. En una realización, la disposición 100 comprende sólo un dispositivo de cizallamiento 1 descrito en esta divulgación.
El dispositivo de cizallamiento 1 puede comprender un brazo y una disposición de cizallamiento dispuesta en el brazo. La disposición de cizallamiento está dispuesta para definir elementos de cizallamiento en ángulo con el brazo e intervalos entre los elementos de cizallamiento (mostrados en las siguientes Figuras). En una realización, el brazo está dispuesto horizontalmente, como se muestra en la figura 2. Alternativamente, el brazo puede estar dispuesto en un ángulo desviado del plano horizontal.
Un dispositivo de fijación 3 está dispuesto en un primer extremo 4 del dispositivo de cizallamiento 1 para conectarse a un conjunto de accionamiento que está dispuesto para girar el dispositivo de cizallamiento 1 alrededor de un eje de rotación X. En una realización, tal como se muestra en la Figura 2, el eje de rotación X es concéntrico al eje central CA. Alternativamente, el eje de rotación del dispositivo de cizallamiento es paralelo, excéntrico o desplazado con respecto a un eje central del depósito.
En una realización, la disposición 100 comprende un conjunto de rastrillo 12 que incluye al menos un brazo de rastrillo 13. El brazo de rastrillo 13 tiene cuchillas rascadoras 14 que se extienden hacia abajo, hacia el fondo 15 del depósito, para desplazar la pulpa sedimentada y compactada hacia la salida del flujo inferior 16. Típicamente, la disposición 100 comprende al menos dos brazos de rastrillo 13. Por ejemplo, la realización mostrada en las figuras 2 y 3 comprende dos brazos de rastrillo 13. Normalmente, el conjunto de rastrillo 12 puede girar a una velocidad diferente a la del dispositivo de cizallamiento 1. En una realización, tal como se muestra en la figura 3, el conjunto de rastrillo 12 está dispuesto para girar R en la misma dirección que el dispositivo de cizallamiento 1. En otra realización, el conjunto de rastrillo 12 está dispuesto para girar en dirección opuesta a la del dispositivo de cizallamiento 1.
La figura 4aes una vista lateral esquemática de un dispositivo de cizallamiento, lafigura 4bes una vista lateral esquemática de un detalle del dispositivo de cizallamiento mostrado en la figura 4a, lafigura 5es una vista lateral esquemática de otro dispositivo de cizallamiento,la figura 6es una vista lateral esquemática de un tercer dispositivo de cizallamiento,la figura 7es una vista esquemática de un dispositivo de cizallamiento mostrado desde el segundo extremo del mismo, yla figura 8es una vista esquemática de un detalle de un dispositivo de cizallamiento.
En una realización, el dispositivo de cizallamiento 1 comprende un brazo 2, una disposición de fijación 3 dispuesta en un primer extremo 4 del brazo para conectar el dispositivo de cizallamiento 1 al conjunto de accionamiento, y una disposición de cizallamiento 19. En una realización, la disposición de cizallamiento 19 comprende una pluralidad de elementos de cizallamiento 5 dispuestos a y en ángulo con el brazo 2. Los elementos de cizallamiento están espaciados a lo largo del brazo 2, de modo que entre ellos hay intervalos 6 respectivos. El brazo y el dispositivo de cizallamiento se fabrican normalmente de un metal o aleación.
En una realización, el elemento de cizallamiento 5 es un objeto que tiene una longitud L, una anchura W y un espesor T La longitud L del elemento de cizallamiento 5 se extiende con un ángulo de inclinación a con respecto al brazo 2. El espesor T (representado en la figura 7) es la dimensión del elemento de cizallamiento perpendicular a la dirección longitudinal<a>L del dispositivo. La anchura W es la dimensión del elemento de cizallamiento perpendicular a la longitud L y el espesor T En una realización, la anchura W se selecciona en el intervalo de 10 mm a 300 mm.
El dispositivo de cizallamiento 1 tiene una porción proximal 7 más cercana al primer extremo 4 y una porción distal 8 que se encuentra más cerca de un segundo extremo 9 del dispositivo, es decir, el extremo opuesto al primer extremo 4. La anchura media de los elementos de cizallamiento 5 dispuestos en la porción distal 8 es mayor que la anchura media de los elementos de cizallamiento 5 dispuestos en la porción proximal 7. En otras palabras, los elementos de cizallamiento 5 dispuestos en la porción distal 8 son generalmente más anchos que los elementos de cizallamiento 5 dispuestos en la porción proximal 7.
En una realización, la sección proximal 7 comprende un número igual de elementos de cizallamiento 5 con la porción distal 8.
En una realización, la longitud de la sección proximal 7 es el 50% de la distancia entre el elemento de cizallamiento más cercano al primer extremo 4 y el elemento de cizallamiento más cercano al segundo extremo 9.
En una realización, los elementos de cizallamiento 5 aumentan progresivamente en anchura W desde el primer extremo 4 hacia el segundo extremo 9. El aumento progresivo puede seguir una fórmula lineal, no lineal o una combinación de lineal y no lineal.
En una realización, tal como se muestra en la Figura 4a, los elementos de cizallamiento 5 aumentan su anchura W en grupos. Esto significa que hay algunos elementos de cizallamiento adyacentes que tienen una misma primera anchura, formando un primer grupo, y junto al primer grupo hay un segundo grupo formado por elementos de cizallamiento que tiene una segunda anchura, y dicha segunda anchura difiere de la primera anchura.
En una realización, tal como se muestra en las Figuras, el elemento de cizallamiento 5 tiene una forma lineal. Por ejemplo, el elemento de cizallamiento 5 puede ser una piqueta o varilla redondeada. En una realización, al menos sustancialmente todos, o incluso todos, los elementos de cizallamiento 5 tienen una forma lineal. Alternativamente, uno o más elementos de cizallamiento 5 tienen una configuración no lineal. Por ejemplo, el elemento o elementos de cizallamiento pueden ser helicoidales, espirales o curvos, en todo o en parte. También son posibles configuraciones de varillas acodadas en forma de V, medios tubos o tubos semicirculares u otros elementos de cizallamiento que tengan diferentes secciones poligonales. La sección transversal puede ser constante o presentar alteraciones a lo largo de su longitud.
En una realización, la mayoría de los elementos de cizallamiento 7 tienen la misma longitud. Por ejemplo, en la figura 4a, todos los elementos de cizallamiento 7 más próximos al primer extremo 4 del brazo, excepto dos, tienen la misma longitud.
En una realización, todos los elementos de cizallamiento 7 tienen la misma longitud.
En una realización, los elementos de cizallamiento 7 disminuyen progresivamente de longitud desde el primer extremo 4 hasta el segundo extremo 9.
En una realización, los elementos de cizallamiento 7 aumentan progresivamente en longitud desde el primer extremo 4 hasta el segundo extremo 9.
En algunas realizaciones, las longitudes de los elementos de cizallamiento 7 varían de modo que los elementos de cizallamiento más largos o más cortos son los situados en una parte media del dispositivo.
Los intervalos o espaciamientos 6 entre los elementos de cizallamiento 5 pueden ser constantes, es decir, los elementos de cizallamiento están espaciados a intervalos uniformes, o variables. En una realización, los intervalos 6 entre los elementos de cizallamiento 5 varían de modo que dos o más elementos de cizallamiento están espaciados a intervalos desiguales entre sí. En una realización, los intervalos 6 aumentan progresivamente desde el primer extremo 4 hasta el segundo extremo 9.
En una realización, el elemento de cizallamiento 5 se fija al brazo mediante soldadura. En una realización, el elemento de cizallamiento 5 se fija mediante medios de fijación, como uno o más pernos, al brazo.
En una realización, tal como se muestra en las figuras, el brazo 2 es lineal. Este tipo de estructura es sencilla y básicamente lo más ligera posible. Sin embargo, en otras realizaciones, el brazo puede tener una forma curva o no lineal.
En una realización, la sección transversal del brazo 2 es redondeada, como redonda, ovalada u ovoide. Una ventaja es que se puede limitar la probabilidad de que se produzcan altas velocidades de cizallamiento no deseadas causadas por el brazo.
En una realización, la sección transversal del brazo 2 es un polígono, tal como cuadrangular, pentagonal, hexagonal, etc.
El brazo 2 puede tener dimensiones de sección transversal constantes, o alternativamente, el brazo puede tener dimensiones de sección transversal variables. En una realización, las dimensiones de la sección transversal disminuyen desde el primer extremo 4 hasta el segundo extremo 9.
Como se ha comentado anteriormente en esta divulgación, el elemento de cizallamiento 5 tiene el ángulo de inclinación a con respecto a la dirección longitudinal AL del dispositivo. En una realización, el ángulo de inclinación a se selecciona en el intervalo de 20° -160°. En una realización, dicho ángulo es al menos sustancialmente de 90°. La figura 5 muestra una realización en la que el ángulo es de 90°. En una realización, el ángulo de inclinación a se selecciona en el intervalo de 30° -150°, tal como 45°. Una ventaja es que se pueden utilizar elementos de cizallamiento relativamente más largos y, de este modo, se puede potenciar el efecto del cizallamiento acumulativo sustancialmente uniforme de la pulpa. En una realización, el ángulo de inclinación a de todos los elementos de cizallamiento 5 de la disposición de cizallamiento 19 es al menos sustancialmente el mismo. En otra realización, existen variaciones en dicho ángulo.
Sin embargo, los elementos de cizallamiento 5 también pueden estar inclinados en un ángulo de incidencia p con respecto a una primera dirección XA de la disposición de fijación 3, como se muestra en la figura 7. Como el dispositivo de cizallamiento 1 está fijado en la disposición, dicha primera dirección XA se sitúa paralela o coplanaria al eje de rotación X de la disposición.
En una realización, el ángulo de incidencia p se selecciona en un intervalo de -70° a 70°. Valor positivo del ángulo p significa que el extremo inferior del elemento de cizallamiento 5 se desplaza por delante del extremo superior de dicho elemento de cizallamiento cuando se mueve en la dirección R de rotación. En una realización, el ángulo de incidencia p se selecciona en el intervalo de -45° a 45°. En una realización, el ángulo p es de 0°. En una realización, el ángulo de incidencia p se selecciona en el intervalo de -30° a 30°. En una realización, el ángulo de incidencia p se selecciona en un intervalo de -20° a 20°.En una realización, todos los elementos de cizallamiento 5 dispuestos en el dispositivo de cizallamiento 1 tienen al menos sustancialmente el mismo ángulo de incidencia. En otra realización, existen variaciones sustanciales en el ángulo de incidencia entre los elementos de cizallamiento 5 dispuestos en el dispositivo de cizallamiento 1. En una realización, el ángulo de incidencia p varía de modo que los elementos de cizallamiento 5 siguen un plano similar al de una cuchilla de hélice.
Una ventaja de las realizaciones en las que el ángulo de incidencia p es superior a cero es que se pueden utilizar elementos de cizallamiento más largos en la disposición 100 y, por lo tanto, se puede mejorar el efecto del cizallamiento acumulativo sustancialmente uniforme en la pulpa que sale de la región.
En una realización, al menos algunos de los elementos de cizallamiento 5 se extienden a ambos lados del brazo 2. En una realización, tal como se muestra en las figuras 4a y 5, todos o al menos sustancialmente todos los elementos de cizallamiento 5 se extienden a ambos lados del brazo 2.
En una realización, al menos algunos de los elementos de cizallamiento 5 se extienden sólo en un lado del brazo 2. Por ejemplo, en la realización mostrada en la figura 6, todos los elementos de cizallamiento 5 están completamente en un lado del brazo 2, y por lo tanto el otro lado está desprovisto de elementos de cizallamiento. En otra realización, hay elementos de cizallamiento 5 en el dispositivo de cizallamiento 1 que se extiende sólo en un lado del brazo 2, pero al menos uno de dichos elementos de cizallamiento se extiende en un primer lado del brazo y otro de dichos elementos de cizallamiento se extiende en un segundo lado del brazo. Este tipo de elemento(s) de cizallamiento dispuesto(s) en el primer lado del brazo puede tener las mismas dimensiones, perfil, forma, intervalos, ángulo de inclinación y/o ángulo de incidencia que el(los) elemento(s) de cizallamiento dispuesto(s) en el segundo lado del brazo, pero no necesariamente.
En algunas realizaciones en las que el ángulo de inclinación a se desvía de 90°, tal como 30° - 50°, la longitud de los elementos de cizallamiento 5 próximos al primer extremo 4 se seleccionan para terminar en un mismo plano o al menos sustancialmente el mismo plano normal a la dirección longitudinal L del brazo.
En una realización, hay una porción 10 (mostrada en la Figura 4a) en las proximidades de la disposición de fijación 3 que está desprovista de los elementos de cizallamiento 5. En otra realización, dicha porción 10 está provista de elementos de cizallamiento sustancialmente más pequeños y/o dispuestos de forma más dispersa en comparación con los elementos de cizallamiento 5 fuera de dicha porción 10.
La disposición de fijación 3 dispuesta en el primer extremo 4 del dispositivo puede comprender, por ejemplo, una brida o placa de fijación construida para transmitir la fuerza motriz que hace girar el dispositivo de cizallamiento 1 desde un conjunto de accionamiento (no mostrado). En otra realización, la disposición de fijación 3 comprende o consiste en una o más superficies del dispositivo 1 o del brazo 2 para soldar el dispositivo de cizallamiento al conjunto de accionamiento. En esta realización, la brida o placa de fijación no es necesaria.
En una realización, el dispositivo comprende al menos un elemento auxiliar 21 en al menos un intervalo 6. Por ejemplo, la realización mostrada en la figura 5 comprende dos elementos auxiliares 21 en un segundo intervalo desde el segundo extremo 9. Las dimensiones y la forma de los elementos auxiliares 21 se seleccionan de forma que no interfieran en la velocidad de cizallamiento uniforme creada por los elementos de cizallamiento 5. En una realización, la longitud del elemento auxiliar 21 no es superior al 50 %, preferiblemente no superior al 10 % de la longitud de un elemento de cizallamiento adyacente.
La figura 8es una vista esquemática de un detalle de un dispositivo de cizallamiento. En una realización, el elemento de cizallamiento 5 tiene una superficie exterior continua y sólida sin orificios ni hendiduras, tal como se muestra en las figuras 4b y 7. En otra realización, la superficie exterior del elemento de cizallamiento 5 tiene al menos un orificio o hendidura. En una realización, tal como se muestra en la figura 8, la hendidura de anchura G divide el elemento de cizallamiento en dos partes longitudinales.
La figura 9es una vista lateral esquemática de un cuarto dispositivo de cizallamiento. En una realización, al menos algunos de los elementos de cizallamiento 5 están conectados entre sí mediante al menos un elemento de conexión 20. En la realización mostrada en la figura 8, hay dos elementos de conexión 20 que se extienden entre todos los elementos de cizallamiento 5 de la disposición de cizallamiento 19. Los intervalos 6 entre los elementos de cizallamiento tienen extremos cerrados, de modo que se han formado aberturas de forma rectangular. La forma de los intervalos puede variar en función del ángulo de inclinación de los elementos de cizallamiento, de la colocación del elemento o elementos de conexión, etc. Además, el número de elementos de conexión 20 puede ser inferior a dos o superior a dos. Este tipo de dispositivo de cizallamiento 19 puede fabricarse, por ejemplo, a partir de un material en forma de placa en el que se cortan los intervalos, o ensamblarse a partir de piezas conformadas por separado, etc. En una realización, la estructura de la disposición de cizallamiento 19 es lo suficientemente fuerte como para soportar cargas y tensiones causadas en el proceso de separación. Así, el brazo 2 puede ser más corto, incluso sustancialmente más corto que la longitud total del dispositivo de cizallamiento 1. En una realización, tal como se muestra en la figura 9, el brazo 2 se extiende justo hasta el elemento de cizallamiento 5 más cercano al primer extremo 4 del brazo. En una realización, la disposición de cizallamiento 19 está conectada directamente al conjunto de accionamiento (no mostrado), y el dispositivo de cizallamiento 1 puede construirse sin el brazo.
La figura 10ailustra un perfil de velocidad de cizallamiento de un dispositivo de cizallamiento conocido, yla figura 10bilustra un perfil de velocidad de cizallamiento de un dispositivo de cizallamiento de acuerdo con una realización de la invención. Los perfiles de velocidad de cizallamiento se derivan de análisis DFC (Dinámico Fluido Computacional).
Como puede verse en la Figura 10a, que muestra el dispositivo de cizallamiento conocido, los elementos de cizallamiento generan una tasa de cizallamiento muy alta cerca de las superficies de los mismos. Se trata de un fenómeno indeseable, ya que las altas velocidades de cizallamiento rompen los áridos y se impide o, al menos, se retrasa la deshidratación.
Enla figura 10b, que muestra el dispositivo de cizallamiento de acuerdo con una realización de la invención, puede verse fácilmente que las velocidades de cizallamiento cerca de los elementos de cizallamiento son esencialmente inferiores a las mostradas en la figura 10a. De este modo, no se rompen los agregados y se favorece la deshidratación. La invención no se limita únicamente a las realizaciones descritas anteriormente, sino que son posibles muchas variaciones dentro del alcance del concepto inventivo definido por las reivindicaciones que figuran a continuación. Los dibujos y la descripción correspondiente sólo pretenden ilustrar la idea de la invención. La invención puede variar en detalle dentro del ámbito de la idea inventiva definida en las reivindicaciones siguientes.
Símbolos de referencia
1 dispositivo de cizallamiento
2 brazo
3 sistema de fijación
4 primer extremo
5 elemento de cizallamiento
6 intervalo
7 porción proximal
8 porción distal
9 segundo extremo
10 porción desprovista de elementos de cizallamiento
11 depósito
12 montaje del rastrillo
13 brazo de rastrillo
14 cuchilla raspadora
15 fondo
16 salida de subflujo
17 comedero
18 rebosadero lavadero
19 disposición de la cizalla
20 elemento de unión
21 elemento auxiliar
100 disposición
a ángulo de inclinación
p ángulo de incidencia
A lecho de pulpa
B zona obstaculizada
C zona de libre establecimiento
D zona aclarada
AL dirección longitudinal del dispositivo de cizallamiento
CA eje central
G brecha
L dirección longitudinal
R sentido de giro
T espesor
W anchura
X eje de rotación
XA primera dirección
Claims (15)
1. Dispositivo de cizallamiento (1) conectable a un conjunto de accionamiento de una instalación para separar sólidos de líquidos, que comprende
- dispositivo de fijación (3) dispuesto en un primer extremo (4) del dispositivo para conectar el dispositivo de cizallamiento (1) al conjunto de accionamiento,
- una disposición de cizallamiento (19) dispuesta para definir elementos de cizallamiento (5) en ángulo con la dirección longitudinal (AL) del dispositivo e intervalos (6) entre ellos, en los que
- el dispositivo (1) tiene una porción proximal (7) más próxima al primer extremo (4) y una porción distal (8) más próxima a un segundo extremo (9) del dispositivo opuesto al primer extremo (4), en el que
- el elemento de cizallamiento (5) tiene longitud (L), anchura (W) y espesor (T),
- la longitud del elemento de cizallamiento (5) se extiende en un ángulo de inclinación (a) con respecto a la dirección longitudinal (AL) del dispositivo,
- el espesor (T) es la dimensión del elemento de cizallamiento perpendicular a la dirección longitudinal (AL) del dispositivo, y
- la anchura (W) es la dimensión del elemento de cizallamiento perpendicular a la longitud y al espesor,caracterizada porque
- la anchura media de los elementos de cizallamiento (5) dispuestos en la porción distal (8) es mayor que la anchura media de los elementos de cizallamiento (5) dispuestos en la porción proximal (7).
2. Dispositivo de cizallamiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que
- los elementos de cizallamiento (5) aumentan progresivamente de anchura desde el primer extremo (4) hacia el segundo extremo (9).
3. Dispositivo de cizallamiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que
- los elementos de cizallamiento (5) aumentan su anchura en grupos de forma que algunos elementos de cizallamiento adyacentes tienen una misma anchura.
4. Dispositivo de cizallamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la disposición de cizallamiento (19) comprende
- pluralidad de elementos de cizallamiento (5) espaciados a lo largo de la dirección longitudinal (AL) del dispositivo para definir intervalos respectivos (6) entre ellos.
5. Dispositivo de cizallamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que
- el elemento de cizallamiento (5) tiene una forma lineal.
6. Dispositivo de cizallamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que
- el elemento de cizallamiento (5) es una piqueta o varilla redondeada o redonda.
7 .Dispositivo de cizallamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que
- los intervalos (6) entre los elementos de cizallamiento (5) varían de modo que dos o más elementos de cizallamiento están espaciados a intervalos desiguales entre sí.
8. Dispositivo de cizallamiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que
- los intervalos (6) aumentan progresivamente desde el primer extremo (4) hasta el segundo (9).
9. El dispositivo de cizallamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un brazo (2) dispuesto en la dirección longitudinal (AL) del dispositivo de cizallamiento, y en el que
- al menos algunos de los elementos de cizallamiento (5) dispuestos en la porción proximal (7) y la porción distal (8) se extienden a ambos lados del brazo (2).
10. El dispositivo de cizallamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un brazo (2) dispuesto en la dirección longitudinal (AL) del dispositivo de cizallamiento, y en el que
- al menos algunos de los elementos de cizallamiento (5) dispuestos en la porción proximal (7) y la porción distal (8) se extienden sólo por un lado del brazo (2).
11. Dispositivo de cizallamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que
- la porción proximal (7) del dispositivo tiene una porción (10) en la vecindad de la disposición del accesorio (3) que es desprovista de los elementos de esquileo (5).
12. Dispositivo de cizallamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende
- un elemento auxiliar (21) en al menos uno de los intervalos (6), en el que
- la longitud del elemento auxiliar 21 no es superior al 50 %, preferentemente no es superior al 10 % de la longitud de un elemento de cizallamiento adyacente.
13. Una disposición para la separación sólido-líquido, la disposición (100) que comprende:
- un depósito (12) para recibir un material de alimentación, y
- al menos un dispositivo de cizallamiento (1) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, conectado por la disposición de fijación (3) a un conjunto de accionamiento para girar alrededor de un eje de rotación (X).
14. La disposición de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende
- un conjunto de rastrillo (12) que comprende al menos un brazo de rastrillo (13) con cuchillas rascadoras (14) que se extienden hacia abajo, hacia el fondo (15) del depósito, para desplazar la pulpa sedimentada y compactada hacia una salida inferior (16).
15. Uso del dispositivo de cizallamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 12 o la disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 - 15 para separar sólidos de suspensiones en las industrias minera y de procesamiento de minerales.
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