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ES2916826T3 - Aparato para separar materiales sólidos - Google Patents

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ES2916826T3
ES2916826T3 ES15741259T ES15741259T ES2916826T3 ES 2916826 T3 ES2916826 T3 ES 2916826T3 ES 15741259 T ES15741259 T ES 15741259T ES 15741259 T ES15741259 T ES 15741259T ES 2916826 T3 ES2916826 T3 ES 2916826T3
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water
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jets
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ES15741259T
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English (en)
Inventor
Paul Rogers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aquavitrum Ltd
Original Assignee
Aquavitrum Ltd
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Publication date
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  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Se describe un aparato (10) para separar materiales sólidos, que comprende un canal (14) para recibir un líquido y los materiales que se separarán, el canal se proporciona con una superficie de agitación. Se proporcionan medios para dirigir corrientes de fluido (26) en los materiales que se separarán, las corrientes de fluido instan a los materiales sobre y contra la superficie de agitación para separar los materiales. Se insta al material más pesado a lo largo del fondo del canal a una salida bajo la acción de las corrientes de fluido, y el material más ligero separado del material más pesado se eleva a la superficie del líquido. La superficie de agitación comprende una pluralidad de formaciones (34) que se extiende a través de al menos una porción del ancho del canal (14), cada formación que comprende una superficie ascendente y una superficie descendente, al menos parte de la superficie ascendente que tiene una pendiente más pronunciada con respecto a la base del canal que la superficie descendente. Se ha encontrado que la superficie descendente menos profunda de una formación seguida de la superficie ascendente más pronunciada de la siguiente formación proporciona una mejora en la agitación de los materiales sólidos a medida que avanzan por la superficie descendente y comienzan a progresar por la superficie ascendente, mantiene la transición Desde la superficie descendente hasta la superficie ascendente despejada de una acumulación de materiales, y proporciona los materiales más ligeros que se instan hacia arriba en un ángulo adecuado para alcanzar la superficie para su extracción. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato para separar materiales sólidos
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un aparato para separar materiales sólidos. Las realizaciones de la presente invención se pueden aplicar al lavado de material agregado contaminado, tal como desechos de vidrio, para separar los residuos de los desechos de vidrio u otros agregados. Más particularmente, pero no exclusivamente, la invención se refiere a un aparato para lavar vidrio, particularmente vidrio o desechos de vidrio rotos, y para separar vidrio y desechos de vidrio rotos de los residuos y detritos a menudo asociados con residuos y desechos de vidrio y que se encuentran en corrientes de residuos domésticos e industriales. Además, esta invención se relaciona con la separación y el lavado de material orgánico, particularmente material orgánico fibroso, de arena, suciedad u otros contaminantes para generar materias primas para procesos biológicos industriales, que incluyen, entre otros, la generación de biocombustibles.
Antecedentes
Los residuos de vidrio se recogen normalmente en centros de reciclaje, por empresas de recolección de basura y en contenedores en la acera. La mayoría de los residuos de vidrio proceden de envases para alimentos y bebidas y, a menudo, los residuos de vidrio están contaminados con restos de alimentos y otros materiales, tales como envases, etiquetas, tapas y tapones, que pueden ser de plástico, corcho y metal.
La recolección se realiza normalmente mediante grandes contenedores, a veces situados bajo el nivel del suelo y con opciones para clasificar el vidrio en diferentes colores. Otras formas de recolección son en los centros de reciclaje o involucran a los dueños de casa/consumidores que depositan botellas y frascos en un contenedor, que puede ser un cubo de basura o contenedor para recolección en la acera.
Los sistemas de recolección alternativos son silos bajo pasarelas con rampas o receptáculos más pequeños adaptados para ser recogidos por remolques o camiones de plataforma. Sin embargo, lo que es común a todos estos recolectores de vidrio es que el vidrio a menudo se rompe debido al impacto y al bajo peso del vidrio. En consecuencia, los fragmentos de vidrio se compactan entre sí.
En algunas situaciones en las que están presentes restos del contenido de los recipientes, tales como alimentos, la aglomeración de vidrio compactado, biomaterial (como restos de alimentos), papel y otras partes del recipiente (como tapas y envases) forman un bloque sólido relativamente denso de residuos.
Estado de la técnica
La patente de los Estados Unidos US-B-8 146841 (Glass Processing Solutions LLC) divulga un sistema para limpiar partículas de vidrio producidas a partir de vidrio mixto después de usado y corrientes de residuos similares. El sistema opera a través de una serie de pulverizadores, separadores de tamaño y separación basada en materiales.
El sistema también incluye etapas de ozonización, secado, encolado y eliminación de papel/pelusa. El sistema descrito es complejo y hasta cierto punto depende de un suministro de materias primas relativamente limpias en lugar de residuos muy contaminados.
La solicitud de patente del Reino Unido GB-A-563754 (Ridley) divulga un sistema para separar materiales granulados sólidos, tales como carbón o minerales. Los sólidos se asientan sobre una superficie móvil dispuesta debajo de residuos flotantes a una profundidad suficiente para que se produzca la separación. La superficie en movimiento eleva los sólidos por una inclinación hacia arriba de la superficie.
El documento alemán DE-A-3717839 (Andritz) se refiere a un sistema para separar materiales ligeros, en particular plásticos, de fracciones de basura preclasificadas. La mezcla se somete a separación por gravedad en un cubo de hundimiento-flotación y el material más liviano se elimina por flotación, de modo que la mezcla recibe la acción de surtidores de líquido. Varias boquillas de surtidores están dispuestas encima del cubo de hundimiento-flotación para que los surtidores de líquido puedan rociarse sobre las mezclas de sustrato.
La patente estadounidense US 4844 106 (Hunter) se refiere a un aparato para limpiar fragmentos de residuos para su reciclaje. El aparato incluye un depósito que contiene un líquido de lavado y un transportador móvil parcialmente sumergido. Una criba tiene una salida colocada sobre la parte sumergida del transportador para que los fragmentos pasen a lo largo de la criba hacia el transportador mientras que algunos residuos y material contaminante caen a través de la criba y al depósito lejos del transportador. Los fragmentos se lavan y se transportan a través de un banco de boquillas rociadoras que rocían los fragmentos en una dirección contraria al movimiento del transportador.
La solicitud de patente china publicada 2013-A-2013/57110 (China Bluestar) se refiere a un dispositivo para separar mercurio de fragmentos de vidrio en fragmentos de tubos fluorescentes residuales. Un transportador en espiral consiste en un cuerpo de carcasa y un cuerpo en espiral giratorio incorporado. La parte inferior delantera del cuerpo de la carcasa alberga un transportador que forma una entrada de alimentación. Una abertura de descarga de mercurio recibe vapores de mercurio y se dispone un dispositivo de rociado en la cara frontal de una región media del cuerpo de la carcasa.
En el documento EP1806181, un proceso implica suministrar una materia prima a un enfriador de agua que está formado por un canal lleno de agua, en el que el canal tiene paredes laterales que discurren perpendicularmente. Un material terminado limpio se descarga del enfriador de agua y las impurezas se eliminan con agua que se desborda. Se suministra aire comprimido al enfriador de agua, de modo que se desarrolla un flujo similar a un remolino en el enfriador de agua, en el que la presión se introduce en los tubos de alimentación que se encuentran paralelos entre sí.
En el documento EP0365965, se proporciona una instalación para lavar la suciedad en la que la suciedad se convierte en una suspensión con agua y las sustancias nocivas se separan de la suciedad a través del agua. El objetivo es reducir el consumo de agua y al mismo tiempo mejorar la preparación de la suciedad. Esto se consigue porque una primera área de criba y una primera sección de base asignada a esta primera área de criba tienen dispuesta más adelante de ellas una segunda área de criba y, dispuesta más adelante de esta última, un área de alimentación de agua adicional que tiene otra alimentación de agua. La segunda línea de alimentación se alimenta con el agua que sale del área de la primera criba.
En el documento US2222776, un depurador giratorio comprende un soporte que representa el lecho de la máquina, un bastidor de caja abierta, montado elásticamente en sus cuatro esquinas sobre dicho soporte por medio de resortes helicoidales y soportes para poder girar en rutas de movimiento dispuestas verticalmente y en el sentido de las agujas del reloj, medios para hacer girar dicho bastidor, que comprenden un eje excéntrico que se extiende transversalmente a través del bastidor, engranado con el mismo y siendo transportado en ambos extremos por cojinetes que se fijan sobre el soporte.
En el documento WO2014111678, un aparato para limpiar agregado contaminado comprende: al menos un canal dispuesto en uso para recibir un líquido que contiene agregado contaminado; y un primer y segundo bancos o grupos de al menos un surtidor. El primer banco o grupo de surtidores está dispuesto para dirigir fluido presurizado hacia el agregado contaminado para agitar el agregado contaminado contra una superficie promoviendo así la separación del agregado limpio del agregado contaminado. El segundo banco o grupo de surtidores está dispuesto para dirigir y/o impulsar el agregado limpio hacia una salida de drenaje.
Aunque hasta cierto punto los sistemas antes mencionados han demostrado ser efectivos en sus tareas específicas previstas, no existe ningún sistema que sea capaz de eliminar los empaques y el etiquetado de los residuos de vidrio, tales como frascos y botellas.
Cada vez hay más demanda de residuos de vidrio limpios como materia prima para muchos tipos de usos finales especializados, como la producción de fibra de vidrio para tableros refractarios o materiales aislantes.
La presente invención surgió con el fin de proporcionar un separador de residuos de vidrio específicamente adaptado para eliminar residuos de alimentos, envases y materiales contaminantes de los residuos de vidrio. Sin embargo, se ha reconocido que la presente invención también se puede aplicar de forma más general a la separación de sólidos más pesados de sólidos más ligeros. En particular, mientras que los sólidos más livianos a menudo pueden ser productos de residuo, en algunos casos los sólidos más livianos pueden tener propósitos útiles en sí mismos, por ejemplo, como biocombustible.
Algunas realizaciones de la presente invención pretenden proporcionar un método de lavado de vidrio con el fin de proporcionar un material de desperdicio limpio para el procesamiento y otras corrientes de productos. Las realizaciones de la invención buscan proporcionar un método para lavar y separar residuos y material residual de agregados contaminados, tales como, por ejemplo, desechos de vidrio.
Sumario de la invención
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para separar materiales sólidos, comprendiendo el aparato:
un canal para recibir un líquido y los materiales a separar, estando el canal provisto de una superficie de agitación; medios para dirigir corrientes de fluido a los materiales a separar, empujando las corrientes de fluido a los materiales sobre y contra la superficie de agitación para separar los materiales;
en el que cuando el aparato está en uso, el material más pesado es empujado a lo largo del fondo del canal hasta una salida bajo la acción de las corrientes de fluido, y el material más liviano separado del material más pesado sube a la superficie del líquido; y
en el que la superficie de agitación comprende una pluralidad de formaciones, cada una de las cuales se extiende a lo largo de al menos una parte del ancho del canal, comprendiendo cada formación una superficie ascendente por la que suben los materiales a medida que son empujados a lo largo del canal y una superficie descendente por la que discurren los materiales a medida que son empujados a lo largo del canal, al menos parte de la superficie ascendente tiene una pendiente más pronunciada con respecto a la base del canal que la superficie descendente.
Se ha encontrado que la superficie descendente menos profunda de una formación seguida por la superficie ascendente más empinada de la siguiente formación proporciona una mejora en la agitación de los materiales sólidos a medida que descienden por la superficie descendente y comienzan a ascender por la superficie ascendente, mantiene la transición de la superficie descendente a la superficie ascendente libre de acumulación de materiales, y prevé que los materiales más ligeros sean empujados hacia arriba en un ángulo adecuado para alcanzar la superficie para su eliminación.
La superficie ascendente puede comprender una primera parte ascendente en un primer ángulo con respecto a la base del canal y una segunda parte ascendente en un segundo ángulo con respecto a la base del canal, siendo el primer ángulo menos profundo que el segundo ángulo, en el que al menos una parte de las corrientes de fluido se dirigen aproximadamente hacia la primera parte ascendente. Ventajosamente, la primera parte ascendente menos profunda forma una transición más gradual desde la superficie descendente de la formación anterior, mejorando el movimiento del agregado y reduciendo la acumulación de materiales en la transición de la superficie descendente a la superficie ascendente. La segunda parte más empinada establece un ángulo adecuado de ascenso para que el material más liviano alcance la superficie del líquido.
La superficie descendente puede extenderse desde un vértice de la superficie ascendente hasta la base de la superficie ascendente de una formación adyacente. Preferiblemente, al menos algunas de las corrientes de fluido se dirigen aproximadamente en paralelo o en un ángulo pequeño hacia abajo sobre la superficie descendente. Esto hace que los materiales avancen por la superficie descendente y se agiten juntos para promover la separación.
En algunas realizaciones, la segunda superficie ascendente puede ser sustancialmente vertical.
En algunas realizaciones, al menos parte de la superficie ascendente y/o la superficie descendente es curva y/o cóncava. Se ha descubierto que las superficies curvas son menos propensas al desgaste y permiten que los materiales progresen más suavemente por el canal.
Los medios para direccionamiento pueden comprender un banco de boquillas de surtidores dispuestas a intervalos espaciados a lo ancho del canal, y un deflector que se extiende a través del canal frente al banco de boquillas de surtidores para redirigir y dar forma a las corrientes de fluido emitidas desde las boquillas de surtidores para formar las corrientes de fluido dirigidas hacia los materiales. El deflector puede fijarse de forma ajustable a cualquier lado del canal y comprender una placa deflectora situada delante de cada una de las boquillas de surtidores. Tal deflector de una sola pieza se puede ajustar una vez para todas las boquillas en una fila particular, y es más simple y económico de fabricar e instalar.
El canal puede estar provisto de un canto ajustable a lo largo del borde superior de al menos un lado del canal. La inclinación del canto con respecto al canal puede ser ajustable. Preferiblemente, se proporciona un canto ajustable a lo largo de ambos lados del canal. Cuando se configura correctamente, preferiblemente la superficie del líquido en el canal es sustancialmente paralela al canto superior del borde. Puede proporcionarse un desagüe, que se extiende a lo largo del exterior del canal, para recibir el líquido que escapa del canal sobre el borde. Proporcionar un canto ajustable permite que el líquido escape uniformemente sobre el canto a lo largo de todo el canal, ajustando su altura (posiblemente a diferentes alturas a lo largo de su longitud) para que coincida con la superficie del agua, que puede cambiar dependiendo de las condiciones de flujo dentro el canal.
El canal puede estar provisto de una o más guías en la superficie del líquido, estando conformadas las guías para dirigir el material más liviano separado en o cerca de la superficie del líquido hacia y sobre el canto y hacia el desagüe. Se pueden prever medios, en forma de banco de surtidores de agua y opcionalmente deflectores, para dirigir el fluido hacia las guías y/o la superficie del líquido. Las guías pueden actuar como un deflector para redirigir y dar forma a las corrientes de fluido emitidas desde las boquillas de surtidores para formar las corrientes de fluido dirigidas hacia la superficie del líquido, reduciendo la necesidad de deflectores separados. La guía de residuos puede extenderse por debajo de la superficie del líquido y estar inclinada de tal manera que un flujo predominante del líquido cerca de la superficie del líquido empuje el material más liviano separado dentro del líquido contra y hacia arriba de la pendiente de la guía hacia la superficie del líquido. Preferiblemente, la guía de residuos se extiende por encima de la superficie del líquido. Generalmente, la guía de residuos está configurada de la manera anterior para maximizar, en la medida de lo posible, la cantidad de residuos que se dirige fuera del canal y hacia el desagüe.
En algunas realizaciones, cuando el aparato está en uso, la dirección predominante de la corriente superficial en la parte superior del canal es sustancialmente opuesta a la dirección de desplazamiento del material más pesado a lo largo de la parte inferior del canal. Esto puede ser beneficioso, ya que tiende a dar como resultado que el agua en el extremo de salida del canal sea más limpia que el agua en el extremo de entrada del canal, lo que significa que el material más pesado es generalmente más limpio cuando sale del aparato.
En algunas realizaciones, los medios para dirigir son integrales con y/o como parte de la superficie de agitación. Por ejemplo, los medios para dirigir pueden colocarse debajo del vértice de una formación. Con esta disposición, los surtidores (con deflectores) no interfieren con el movimiento ascendente de los materiales más livianos, y también limpian el canal de obstrucciones que podrían resultar en patrones de flujo complejos e indeseables dentro del canal.
En un ejemplo, una primera parte superior de la superficie descendente está definida por la parte superior de una cubierta debajo de la cual se ubican los medios para dirigir, estando configurados los medios para dirigir las corrientes de fluido hacia abajo y a lo largo de una segunda parte inferior de la superficie descendente hacia la base de la superficie ascendente de una formación adyacente.
La superficie ascendente y/o la superficie descendente pueden tener un gradiente menos profundo en o cerca de la base y/o el vértice que a mitad de camino.
Aunque el aparato se puede utilizar generalmente para separar cualquier material sólido en un componente más pesado y un componente más liviano, el aparato es especialmente beneficioso cuando el material más pesado es un agregado tal como desperdicio de vidrio y el material más liviano son residuos. Debe entenderse, sin embargo, que los residuos en sí mismos pueden tener un valor comercial cuando se separan del agregado, por ejemplo, como biocombustible. De manera más general, dos materiales sólidos pueden no tener valor cuando se combinan (estado de entrada al aparato) pero tienen valor cuando se separan (estado de salida del aparato).
Puede ser preferible que una parte del material más liviano sea más densa que el fluido. En esta realización, el aparato para separar materiales sólidos es particularmente beneficioso ya que permite la separación de materiales que tienen una densidad similar, típicamente un desafío importante en la industria del reciclaje. Tal realización puede ser útil para separar vidrio y plásticos densos, aunque la separación de otras mezclas que contengan una corriente de residuos orgánicos, una corriente de residuos más ligera que el líquido, una corriente más densa que el líquido, una corriente más ligera que el vidrio y una corriente de residuos de vidrio más densa que todas las demás, también se contemplas otras. También se prevé que la corriente de residuos de vidrio pueda ser alternativamente una corriente de residuos minerales o cerámicos, o una combinación de estas corrientes de residuos.
También puede ser preferible que se forme una zona turbulenta en el fluido próximo a la superficie de agitación. Una zona turbulenta puede facilitar la mezcla, el movimiento o la rotación de los materiales más pesados y más livianos, lo que podría permitir que la corriente de fluido los separe. La zona turbulenta puede entonces ayudar a la separación del material más liviano y más pesado, el material más pesado moviéndose sobre la formación mientras que el material más liviano se mueve hacia la superficie bajo la influencia del flujo del fluido.
Preferiblemente, las diferencias entre la forma media del material más pesado y la forma media del material más liviano pueden ayudar a la separación de dichos materiales en la zona turbulenta. Tal realización puede ser deseable ya que puede haber diferencias en el tamaño o forma media de los materiales más pesados y livianos en un agregado contaminado, y tal característica aumentará la capacidad del aparato para separar estos materiales.
En tal realización, las variaciones en el tamaño, la forma y la orientación de los materiales, junto con las diferencias en su densidad, harán que se comporten de manera diferente en el área de turbulencia a través del impacto conocido en número de partículas de Stokes (A. Karnik J. S. Shrimpton Phys. Fluids, 2012, 24, 073301). El resultado final de estas diferencias de comportamiento puede ser que el material más liviano se mueva hacia la superficie del fluido mientras que el material más pesado se mueva sobre la formación, ambos bajo la influencia del flujo del fluido.
También puede ser preferible que el aparato comprenda además al menos un divisor de flujo. Tal realización de la invención puede ser ventajosa ya que puede permitir la separación del flujo turbulento en la base del canal del flujo inverso más lineal y menos turbulento en los niveles superiores del canal. La separación de estos flujos puede ser ventajosa ya que puede permitir la rápida eliminación de cualquier residuo, elevado a la superficie del agua bajo la influencia de los surtidores y deflectores, del canal sin que dicho residuo se hunda de nuevo en la zona de flujo turbulento.
Preferiblemente, dicho divisor de flujo puede ubicarse próximo a la superficie del fluido. Tal característica puede ser ventajosa ya que la ubicación de dicho divisor de flujo próximo a la superficie del fluido puede permitir la separación más efectiva de los flujos turbulentos y menos turbulentos y, por lo tanto, la eliminación más efectiva de cualquier residuo elevado al área de flujo menos turbulenta. Más preferiblemente, dicho divisor de flujo está ubicado entre 5 mm y 50 mm desde la superficie del fluido, aún más preferiblemente entre 50 mm y 300 mm desde la superficie del fluido y lo más preferiblemente a 200 mm desde la superficie del fluido. También puede ser preferible que las barreras de flujo sean móviles de modo que pueda variarse su posición con respecto a la superficie del fluido.
Preferiblemente, dicho divisor de flujo puede girar. Más preferiblemente, esta rotación es alrededor de un eje perpendicular al eje longitudinal del canal. Tal rotación puede ser preferible ya que permite que el divisor de flujo gire de tal manera que las regiones turbulentas y menos turbulentas del flujo puedan separarse de la manera más efectiva, y cualquier residuo elevado a la región de flujo menos turbulenta se elimine rápidamente del canal.
Preferiblemente, dicho divisor de flujo se puede mover a lo largo del eje longitudinal del canal. Tal movimiento puede ser preferible ya que permite colocar el divisor de flujo de tal manera que las regiones turbulentas y menos turbulentas del flujo puedan separarse de manera más efectiva, y cualquier residuo elevado a la región de flujo menos turbulenta se elimine rápidamente del canal.
Preferiblemente, el líquido (en el canal) y el fluido (corrientes dirigidas dentro del canal) son ambos agua. Sin embargo, en principio podría usarse un líquido que no sea agua, o el agua podría tener un aditivo de limpieza, y el fluido podría ser diferente del líquido y podría ser potencialmente gaseoso (por ejemplo, aspas de aire).
A continuación se describirán realizaciones de la invención únicamente a modo de ejemplo y con referencia a las siguientes Figuras, en las que:
Breve descripción de las Figuras
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un aparato de separación de materiales de acuerdo con una forma de realización de la presente invención;
Las Figuras 2A y 2B ilustran esquemáticamente una rampa de entrada para un aparato de separación de materiales; Las Figuras 3A y 3B ilustran esquemáticamente una rampa de salida de un aparato de separación de materiales; Las Figuras 4A a 4C ilustran esquemáticamente un canal de separación;
La Figura 5 ilustra esquemáticamente un deflector de una sola pieza;
Las Figuras 6A y 6B ilustran esquemáticamente un desagüe y un canto ajustable;
Las Figuras 7A y 7B ilustran esquemáticamente una guía de residuos;
La Figura 8 ilustra esquemáticamente un aparato de separación de materiales de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención;
La Figura 9A ilustra esquemáticamente una guía de residuos y un flujo de agua asociados con el aparato de la Figura 8; La Figura 9B ilustra esquemáticamente un flujo de agua y un área de turbulencia asociada con el aparato de 8, omitiendo la barrera de residuos opcional.
Las Figuras 10A a 10E ilustran esquemáticamente varias superficies de agitación que pueden ser utilizadas por diversas realizaciones de la presente invención; y
La Figura 11 ilustra esquemáticamente un ejemplo de dimensiones (no limitativas) y la estructura para el aparato de la Figura 8.
La Figura 12 ilustra esquemáticamente el uso de divisores de flujo o hidroalas en un aparato de limpieza de agregados.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención
Haciendo referencia a la Figura 1, se muestra un ejemplo del aparato 10 de separación que comprende una rampa 12 de entrada, un canal 14 de separación y una rampa 16 de salida. En uso, el canal 14 de separación se llena hasta el borde con agua (u otro líquido). El agua, y en consecuencia los materiales a separar, se mueven dentro del canal bajo la acción de una bomba, que impulsa surtidores de agua a través del canal, como se describirá en detalle a continuación. El canal 14 puede ser un canal y puede tener una forma generalmente rectangular. Se proporciona un canto 18 a lo largo de la parte superior de cada lado del canal 14 de separación y, en uso, el nivel del agua dentro del canal 14 llega ligeramente por encima del borde superior de este canto 18, de modo que el agua fluye sobre el canto 18 a lo largo del canal 14 en un desagüe 20, que se extiende a lo largo de cualquier lado del canal 14, hacia el exterior y debajo del canto 18. Preferiblemente, el borde superior interior del canto tiene un borde sustancialmente cuadrado (90°), que se ha encontrado que promueve un flujo de fluido mejor y más controlado sobre el canto que el que sería el caso de un borde más redondeado o enrollable (sobre el cual el agua fluiría con demasiada facilidad). Obsérvese que en la Figura 1 solo se muestra una parte del desagüe 20, para mayor claridad, pero que la forma del desagüe 20 se puede observar más claramente en la Figura 6, que se describe en detalle a continuación. Los residuos y el agua en el desagüe 20 se pueden filtrar para separar los residuos del agua, reciclándose el agua de vuelta al aparato y almacenándose los residuos para su uso o eliminación. La disposición anterior descansa sobre un bastidor 22.
En uso, el canal 14 de separación se llena con agua, y el agregado contaminado o cualquier otra combinación de materiales sólidos de diferentes pesos se deposita en el extremo superior de la rampa 12 de entrada. Los materiales sólidos combinados se conducen hacia abajo por la rampa 12 de entrada bajo la acción de los surtidores 24 de agua en la masa de agua y en el canal 14 de separación. Los materiales sólidos combinados se conducen luego a lo largo del canal 14 de separación bajo la acción de los surtidores 26 de agua, generalmente a lo largo de la base del canal 14. La base del canal 14 está provista de una superficie de agitación (no claramente visible en la Figura 1) que está provista de formaciones contra las cuales los surtidores 26 de agua agitan el material combinado para separarlo, y sobre las cuales se impulsa el material combinado desde el extremo del canal 14 adyacente a la rampa 12 de entrada hasta el extremo del canal 14 adyacente a la rampa 16 de salida. A medida que el material combinado avanza sobre la superficie de agitación, tiende a separarse debido a la fuerza del agua, y la violenta y contundente acción de frotamiento entre partículas de agregado. Cuando se separan materiales relativamente más pesados y más livianos, los materiales más pesados (p. ej., desechos de vidrio) tienden a continuar a lo largo de la base del canal, mientras que los materiales más livianos (p. ej., plásticos, residuos de alimentos y papel) tienden a subir a la superficie del agua, en la que pueden flotar hasta que salgan del canal 14 sobre el canto 18 y dentro del desagüe 20.
Para ayudar en este proceso, se proporcionan guías 30 de residuos en la superficie del agua dentro del canal 14 de separación. Tales guías de residuos pueden ser preferibles, se apreciará que no son esenciales para el funcionamiento del aparato presentado en esta solicitud. Como puede observarse en la Figura 1, estas guías 30 tienen forma de "V". En la realización de la Figura 1, la dirección y la fuerza de los surtidores 26 de agua, y la forma de las formaciones de la superficie de agitación son tales que la dirección predominante del flujo de agua en o cerca de la parte superior (superficie) del canal es opuesta a la dirección en la que se mueve el agregado a lo largo del fondo (base) del canal. Como resultado, las guías en forma de V están orientadas "apuntando" en contra de la dirección del flujo de la superficie, de modo que el agua, y cualquier residuo arrastrado por esa agua, se desvía lateralmente hacia (y por lo tanto sobre) los cantos 18 y hacia los desagües 20 a cada lado del canal 14. Mientras que, en principio, un canto 18 y un desagüe 20 podrían proporcionarse solo en un lado del canal, con la guía 30 inclinada a lo largo de la superficie del canal para desviar el agua y los residuos hacia ese lado, esto significaría que algunos de los residuos (los del lado opuesto al canto 18 y al desagüe 20) tendrían que viajar el doble de distancia para llegar al borde. Por lo tanto, el aparato puede eliminar los residuos de la superficie del agua mucho más rápidamente si se proporcionan un canto 18 y un desagüe 20 a ambos lados del canal 14. La guía 30 de residuos se extiende por debajo de la superficie del agua, de modo que los residuos cerca pero no en la superficie son guiados hacia los bordes, y también se inclina para que estos residuos subirán la inclinación de la guía 30 de residuos para alcanzar la superficie del agua. La guía 30 de residuos también se extiende por encima de la superficie del agua para que el agua (y los residuos) no fluyan sobre su superficie. Se apreciará que el flujo del agua tenderá a hacer que el agua misma suba y pase por encima de la guía 30 de residuos, y para inhibir esto, se proporciona un borde en la parte superior de la guía 30 de residuos que se extiende hacia atrás sobre el flujo de agua entrante. El agregado limpio (materiales sólidos más pesados) que ha sido empujado a lo largo del fondo del canal 14 eventualmente llega a la base de la rampa 16 de salida, y luego es empujado hacia arriba por la rampa de salida bajo la acción de los surtidores 28 de agua, y sale por el borde. Se apreciará que el agregado se mueve por lo tanto desde el lado derecho de la Figura 1 hacia el lado izquierdo de la Figura 1, mientras que el agua superficial generalmente se mueve desde el lado izquierdo de la Figura 1 hacia el lado derecho de la Figura 1.
Haciendo referencia a la Figura 2A (vista en planta), se puede observar que la rampa 12 de entrada está dividida en varias particiones 32, lo que permite que el agregado fluya más uniformemente por la rampa 12 de entrada. En uso, el agregado se deposita en la parte superior de las particiones 32 (en la parte superior de la Figura 2A). Se puede observar que los surtidores 24 de agua comprenden una boquilla y una placa deflectora. Las placas deflectoras dan forma y desvían la corriente de agua de las boquillas en la forma y dirección deseadas (las placas deflectoras se describirán con mayor detalle a continuación). En la Figura 2A se muestran dos bancos de surtidores 24a y 24b de agua que empujan el agregado hacia abajo por la rampa 12 de entrada y hacia el canal 14, así como dos bancos de surtidores 26a de agua dentro del canal 14 de separación, que reemplazan efectivamente a los surtidores 24a y 24b de agua para impulsar el agregado hacia adelante cuando llega al canal 14 de separación. A diferencia del canal de separación, que comprende una superficie de agitación no plana, la base de la rampa 12 de entrada es lisa, para reducir la acumulación de agregado. Se apreciará que puede ocurrir alguna separación del agregado dentro de la rampa 12 de entrada debido a la fuerza de los surtidores 24a y 24b de agua y al roce del agregado contra sí mismo, pero sin una superficie de agitación contra la cual se pueda agitar el agregado, probablemente el grado de separación que se produce dentro de la rampa 12 de entrada es bajo.
Con referencia a la Figura 2B (vista lateral - sección a través de la línea A-A de la Figura 2A), los surtidores 24a, 24b pueden observarse hacia la parte superior (24a) y la mitad (24b) de la rampa 12 de entrada. La base de la rampa 12 de entrada se puede observar formando un ángulo, de modo que la gravedad ayuda a transportar el agregado entrante desde la parte superior hasta la parte inferior de la rampa 12 de entrada, asistido por la acción de los surtidores 24a, 24b. Se puede observar en la Figura 2B que la rampa 12 de entrada comienza fuera pero se extiende hacia abajo en el canal 14. Además, el nivel del agua en el canal 14 es tal que la superficie del agua se extiende a lo largo de la mayor parte de la rampa 12 de entrada también. Como resultado, solo los surtidores 24a están por encima del nivel del agua, estando los surtidores 24b por debajo de la superficie del agua. Además de ayudar a impulsar el agregado hacia abajo por la rampa 12 de entrada, los surtidores 24a, 24b (y más particularmente los surtidores 24b) también impulsan el agregado contra, hacia arriba y sobre una primera formación 34 de la superficie de agitación en la base del canal 14. Se observará en la Figura 2B que el canal 14 comprende surtidores 26 de agua en dos bancos: bancos 26b superiores y bancos 26a inferiores. El banco inferior de surtidores 26a sirve para mover y agitar el agregado sobre y contra las formaciones de la superficie de agitación, mientras que el banco superior de surtidores 26b sirve para dirigir el material más liviano (por ejemplo, residuos) liberado del agregado hacia arriba, hacia la superficie del agua y/o hacia las guías 30b. Como resultado, el flujo de agua en y cerca de la superficie del agua en la Figura 2B tiene la misma dirección que la dirección en la que se impulsa el agregado (es decir, la dirección opuesta a la de la Figura 1) y, por lo tanto, las guías 30b de residuos están orientadas en la dirección opuesta en las Figuras 2A y 2B que cuando se compara con la Figura 1.
Haciendo referencia a la Figura 3A (vista en planta), se puede observar que la rampa 16 de salida está dividida en varias particiones 42, lo que permite que el agregado fluya más uniformemente hacia arriba por la rampa 16 de salida. En contraste con los surtidores 24 y 26a de agua, se puede observar que los surtidores 28 de agua comprenden solamente una boquilla y carecen de placa deflectora. Esto se debe a que los surtidores 28 de agua no necesitan agitar el agregado contra las formaciones conformadas, sino que simplemente necesitan empujarlo hacia arriba y hacia afuera de la rampa 16 de salida, y lavar cualquier residuo suelto o contaminante a medida que el agregado avanza fuera del agua y hacia el borde de salida de la rampa 16 de salida. En la Figura 3A se muestran cuatro bancos de surtidores 28a, 28b, 28c, 28d de agua, así como dos bancos de surtidores 26a de agua dentro del canal 14 de separación, desde donde los surtidores 28a de agua se hacen cargo efectivamente de impulsar el agregado hacia la salida cuando ha completado su paso a través del canal 14 de separación. A diferencia del canal 14 de separación, que comprende una superficie de agitación no plana, la base de la rampa 16 de salida es lisa, por lo que ese agregado limpio se puede mover suavemente hacia arriba y hacia afuera de la rampa 16 de salida.
Con referencia a la Figura 3B (vista lateral - sección a través de la línea A-A de la Figura 3A), los surtidores 28a, 28b, 28c, 28d pueden observarse en varias posiciones a lo largo y por encima de la base de la rampa 16 de salida. Puede observarse que la base de la rampa 16 de salida está en un ángulo, de modo que el agregado se saca de la masa de agua en el canal 14 antes de salir del aparato. Se requieren los surtidores 28a, 28b, 28c, 28d para empujar el agregado limpio (materiales más pesados) hacia arriba y fuera de la rampa 16 de salida contra la gravedad. En la Figura 3B se puede observar que el canal 16 de entrada termina fuera pero comienza hacia abajo dentro del canal 14. Además, el nivel del agua en el canal 14 es tal que la superficie del agua se extiende también a lo largo de la mayor parte de la rampa 16 de salida. Como resultado, los surtidores 28a, 28b, 28c, 28d solo se requieren para transportar el agregado limpio una corta distancia por encima de la superficie del agua. Se apreciará que el agregado pesa menos dentro del agua que fuera de ella, con el resultado de que es más fácil mover el agregado cuando está en el agua. También se puede observar en la Figura 3B que los surtidores 28a y 28b de agua están debajo de la superficie del agua, 28c está aproximadamente en la superficie del agua y 28d está muy por encima de la superficie del agua, para dar al agregado un empuje final sobre el borde de la rampa 16 de salida. Solo se requiere el surtidor 28d para desplazar el agregado que no está soportado por el agua, y esto solo por una corta distancia. Se observará en la Figura 3B que el canal 14 comprende surtidores 26a de agua en dos bancos: bancos 26b superiores y bancos 26a inferiores. El banco inferior de surtidores 26a sirve para mover y agitar el agregado sobre y contra las formaciones de la superficie de agitación, mientras que el banco superior de surtidores 26b sirve para dirigir el material más liviano (por ejemplo, residuos) liberado del agregado hacia la superficie del agua. Como resultado, el flujo de agua en y cerca de la superficie del agua está en la Figura 3B en la misma dirección que la dirección en la que se impulsa el agregado (es decir, la dirección opuesta a la de la Figura 1) y, por lo tanto, las guías 30b de residuos están orientadas en la dirección opuesta.
Haciendo referencia a la Figura 4A, se muestra una vista tridimensional de una parte del interior del canal 14. Puede observarse que el interior del canal 14 comprende una superficie de agitación en su base, que comprende una serie de formaciones 34, sobre las cuales se transportará el agregado y contra las cuales se agitará el agregado. En el presente caso, cada formación 34 se extiende como una cresta a lo largo de todo el ancho de la base del canal 14, pero se apreciará que son posibles diferentes disposiciones. Encima y ligeramente detrás de cada una de las formaciones 34, se proporcionan un banco inferior de surtidores 26a de agua y un banco superior de surtidores 26b de agua. El banco inferior de surtidores 26a de agua impulsa los agregados/materiales sólidos más pesados a lo largo de la base del canal 14 sobre y contra la superficie de agitación. El banco superior de surtidores 26b de agua se dirige hacia la superficie del agua y transporta materiales residuales/mas livianos hacia la superficie en la que salen por los lados del canal 14. Por lo general, se proporciona un banco de surtidores de agua encima y detrás de cada formación de la superficie de agitación. El banco inferior de surtidores 26a de agua se dirige sustancialmente hacia abajo y a lo largo de una superficie descendente (trasera) de la formación 34. Cuando se utilizan bancos de surtidores superior e inferior y están orientados hacia adelante, la dirección de flujo predominante en la superficie del agua es típicamente la misma dirección en la que se impulsa el agregado. Si solo se proporciona el banco inferior de surtidores (como es el caso en la Figura 1, por ejemplo, y en la Figura 8 que se describe a continuación), o si el banco superior de surtidores da frente a una dirección inversa, entonces la dirección de flujo predominante en la superficie del agua puede ser opuesta a la dirección en la que se impulsa el agregado. Debe entenderse que la dirección predominante del flujo en la superficie no solo puede ser una función de los surtidores, sino también de la forma y el tamaño de las formaciones y las dimensiones generales del canal 14.
Con referencia a la Figura 4B, se muestra una vista lateral de una formación 34 y los bancos superior e inferior de surtidores 26a, 26b de agua, en relación con la superficie 40 del agua. En la Figura 4B, los triángulos indican las posiciones del vidrio/agregado dentro del canal, lo que demuestra que, en general, estos componentes más pesados permanecen cerca del fondo del canal mientras son transportados por los surtidores 26a y la corriente general cerca de la base del canal 11. Las flechas que salen de los surtidores 26a de agua indican la dirección de las corrientes de agua que salen de los surtidores 26a de agua. Puede observarse que la dirección de las corrientes se desvía del eje de las boquillas debido a la presencia de la placa deflectora. La corriente de agua de los surtidores 24a de agua empuja el agregado hacia abajo y a lo largo de una superficie descendente (posterior) de la formación 34, y luego hacia arriba por una superficie ascendente (frontal) de una formación 34a adyacente, en la que luego ingresa la corriente del surtidor del banco siguiente de surtidores. Hacia la derecha de la Figura 4B, las flechas indican la dirección del flujo de agua promovida por el banco anterior de surtidores inferiores (no mostrados en la Figura 4B, a la derecha de los surtidores mostrados en la Figura 4B). Se puede observar que el agua tiende a seguir fluyendo hacia arriba en general en la dirección establecida por el ángulo de ascenso de la cara frontal (ascendente) de la formación 34, llevándose consigo cualquier residuo desprendido del agregado por su agitación. Este flujo tenderá a llevar los residuos a la superficie del agua, en la que es guiada hacia y sobre el canto 18 y hacia el desagüe 20. Sin embargo, los materiales más pesados son demasiado pesados para ser arrastrados a la superficie por las corrientes que fluyen hacia arriba, y por lo tanto, caen sobre el vértice (pico) de la siguiente proyección.
Cuanto más potentes son las corrientes de fluido proyectadas por los surtidores 26 bajo el agua, mayor es el impacto del agua contra el agregado y más residuos se eliminan. El ángulo de los surtidores 26 bajo el agua está dispuesto para permitir tanto la agitación del agregado como para permitir que el flujo del agregado avance a través del canal hasta la rampa 16 de salida. Generalmente, los bancos inferiores de los surtidores 26a deben estar en ángulo de modo que las corrientes de agua son sustancialmente paralelas a las superficies descendentes de las formaciones, o golpean las superficies descendentes en un ángulo poco profundo.
La superficie de agitación en la base del canal comprende formaciones que están conformadas y dimensionadas para promover la agitación y la abrasión del agregado. La ubicación, la forma y el tamaño de las formaciones se seleccionan de modo que los surtidores 26a dirijan piezas de agregado contra las formaciones para que las piezas de agregado choquen entre sí y se agiten o se desgasten entre sí, mejorando la eliminación de residuos, tales como papel y material residual no deseado. La superficie descendente relativamente poco profunda de las formaciones proporciona un área extendida sobre la cual el agregado puede avanzar bajo la acción de los surtidores de agua. Mientras el agregado avanza a lo largo de la superficie descendente, las piezas del agregado caen unas sobre otras y contra la superficie dura de la formación, tendiendo a remover los residuos. El ángulo poco profundo también es importante porque reduce el ángulo con el que la superficie descendente se encuentra con la superficie ascendente de la siguiente formación, si el ángulo de unión es demasiado grande, los residuos tienden a acumularse en esta área y la corriente de agua de los surtidores tenderán a colapsarse al impactar con la base de la superficie ascendente en lugar de ser redirigidos para escalar la superficie ascendente. Sin embargo, el ángulo poco profundo da como resultado que los residuos permanezcan cerca del agregado cerca del fondo del canal. La superficie ascendente, a la que llegan los agregados y los residuos cuando descienden hasta la base de la superficie descendente, proporciona un ascenso mucho más empinado. Además de promover una forma diferente de agitación bajo la acción de los surtidores de agua, el camino de ascenso en un ángulo pronunciado da como resultado diferentes caminos a través del líquido en el canal que toman los materiales más pesados y los materiales más livianos. En particular, los materiales más livianos tienden a continuar la línea de ascenso desde la superficie ascendente hacia la parte superior del canal y la superficie del líquido, mientras que los materiales más pesados tienden a caer sobre el vértice y sobre la superficie descendente de la siguiente formación (en la que son capturados por el siguiente conjunto de surtidores de agua) por su propio peso. Por lo tanto, se apreciará que es deseable que las formaciones tengan una superficie ascendente que sea más empinada que su superficie descendente.
Debe lograrse y mantenerse un equilibrio entre lograr flujos de agua controlados que transporten de manera confiable el agregado hacia adelante y los residuos hacia la superficie, un alto grado de turbulencia local cerca de las formaciones para agitar y separar el agregado, y proporcionar las condiciones relativamente tranquilas de la superficie del agua en el canal, de modo que los residuos pueden retirarse de la superficie mediante un flujo controlado sobre el canto. La corriente superficial debe ser suficiente para transportar residuos y materiales menos densos al desagüe, mientras que la corriente subterránea debe ser localmente muy vigorosa cerca de la base del canal para promover la abrasión y la limpieza del agregado. Las formaciones se pueden instalar en una variedad de ángulos, de acuerdo con el tipo de agregado a limpiar y los ángulos y la potencia de los surtidores de agua. Se entenderá que la superficie de agitación presenta una superficie de 'tabla de lavar' que ayuda a acelerar la limpieza (promoviendo la agitación) y/o retener el agregado en el canal por un período de tiempo más largo, debido a la mayor distancia a recorrer por el agregado, y el efecto de desaceleración de las superficies ascendentes.
Como puede observarse en las Figuras 4A y 4B, el aparato puede comprender un primer banco de surtidores dispuestos para dirigir líquido presurizado al agregado contaminado para agitar el agregado contaminado contra una superficie promoviendo así la separación del agregado limpio. El primer banco de surtidores 26a está dispuesto en una dirección predominantemente hacia abajo de modo que los surtidores se dirijan hacia el fondo del canal 14 para agitar el agregado. En el caso de las Figuras 4A y 4B, el aparato comprende además un segundo banco de surtidores 26b dispuestos para dirigir y/o empujar los residuos en dirección ascendente hacia la superficie del agua. Por el contrario, la Figura 1 muestra un aparato en el que solo se proporcionan surtidores que miran hacia abajo, consiguiendo un movimiento hacia arriba de los residuos por medio de la forma de las formaciones en la base del canal 14. El primer banco de surtidores 26a está dispuesto dentro de un arreglo que comprende una pluralidad de filas separadas de primeros surtidores. Los surtidores dentro de cada fila están dispuestos para estar separados unos de otros desde un primer lado del canal hasta un segundo lado opuesto del canal. Los surtidores dentro de cada fila están separados unos de otros en una dirección que se extiende transversalmente, por ejemplo, sustancialmente perpendicular a la longitud del canal 14. Los primeros surtidores dentro de cada fila están en comunicación fluida con un colector que se extiende entre el par de lados opuestos del canal. Una bomba proporciona una presión constante de un líquido (aunque en algunas realizaciones se puede usar un gas, tal como aire, en su lugar), tal como agua, usando válvulas de aguja o válvulas de aislamiento, de acuerdo con el agregado que se limpia. Cada colector puede tener una presión de agua dinámica de fluido de entre 50 y 300 psi (3,34 y 20,69 bar), que puede aumentar de acuerdo con el agregado que se limpie. Idealmente, cada surtidor, cuando se cumplen las condiciones de estado estable, tiene un flujo y una presión dinámicos constantes, para permitir un caudal de líquido preciso y constante, tal como el agua, para forzar el agregado contaminado a través del canal 14 en dirección hacia adelante desde la rampa 12 de entrada hasta la rampa 16 de salida.
Tanto los surtidores 26a, 26b inferior y superior pueden estar dispuestos para girar alrededor de un eje que se extiende transversalmente a la longitud del canal 14. Uno o más, por ejemplo, cada uno de los surtidores puede girar alrededor del eje longitudinal del colector. Los surtidores dentro de cada fila pueden girar colectivamente alrededor del eje longitudinal del colector. Alternativamente, cada surtidor dentro de cada fila puede estar dispuesto para girar individualmente alrededor del eje longitudinal del colector. El ángulo de cada surtidor dentro de la fila, o de todos los surtidores dentro de la fila, puede variarse selectivamente para alterar el ángulo con el que la corriente de agua incide en el flujo del líquido dentro del canal 14. Cada fila de surtidores dentro de cada una de los arreglos está separado de una fila adyacente de surtidores correspondientes a lo largo del canal 14. Como se muestra en la Figura 4a, cada banco superior de surtidores 26b se desplaza en una dirección más hacia arriba desde el banco inferior correspondiente de surtidores 26a. El banco superior de surtidores 26b puede estar alineado con el banco inferior de surtidores 26a.
La Figura 4C muestra una vista ampliada de un surtidor de agua que comprende una boquilla 42 que se proyecta desde un colector 41 y una placa 44 deflectora. El agua se bombea a la boquilla (y a las boquillas adyacentes) a través del colector 41. Luego, el agua se expulsa a través de la boquilla 42 en una corriente que golpea el lado inferior de la placa 44 deflectora. La placa 44 deflectora está montada justo encima de la boquilla 42, pero está inclinada para interceptar la corriente de agua proyectada desde la boquilla 42. De cualquiera de las Figuras 1 a 3 se puede observar que se requiere que cualquier surtidor 26 de agua actúe sobre el agregado a través de una cierta proporción del ancho del canal 14. Sin embargo, como se puede observar en la Figura 4B, es deseable que el surtidor esté muy enfocado en la dirección vertical con el fin de maximizar la fuerza con la que el surtidor golpea el agregado, se requiere que sea suficiente para mover el agregado a lo largo y hacia arriba de la cara ascendente de una formación (que está a una distancia sustancial de los surtidores 26a de agua), y también para promover una agitación suficiente del agregado para separar los residuos del agregado. Si bien las boquillas de abanico pueden proporcionar esta geometría hasta cierto punto, se ha descubierto que al dirigir la corriente (preferiblemente ya en forma de abanico) a una superficie plana (la placa de deflexión) es posible aumentar la extensión lateral (a lo largo del ancho del canal) de la corriente manteniendo una estrecha extensión vertical. Esto utiliza la presión de agua existente y el caudal de manera más eficaz. Además, la placa 44 deflectora protege la corriente de agua de ser rota por la corriente ascendente que sube desde la superficie ascendente directamente debajo de los surtidores de agua.
Con referencia a la Figura 5, se muestra un deflector 45 de una sola pieza que comprende una serie de placas 44a, 44b, 44c deflectoras dispuestas sobre las boquillas respectivas de un colector. El deflector de una sola pieza puede fabricarse y montarse de manera más económica que los deflectores individuales, ya que solo requiere la fijación a ambos lados del canal, en lugar del colector en sí. Esta disposición también hace que sea mucho más fácil proporcionar capacidad de ajuste. En particular, si la fijación a cada lado del canal es una fijación ajustable, el ángulo de las placas 44a, 44b, 44c deflectoras se puede ajustar a la misma inclinación, al mismo tiempo, simplemente ajustando la inclinación del deflector 45 de una sola pieza en su conjunto. La Figura 5 también muestra un colector superior, boquillas superiores y un deflector superior, cada uno de los cuales tiene una estructura similar al colector inferior, las boquillas inferiores y el deflector inferior. En algunos casos, las guías de residuos pueden actuar como un deflector para redirigir y dar forma a las corrientes de fluido emitidas desde algunas de las boquillas de surtidores superiores (observando que no es necesario proporcionar guías de residuos adyacentes a cada banco de boquillas de surtidores) para formar las corrientes de fluido dirigidas hacia la superficie del líquido. Cuando se implementa, esto reduce la cantidad de deflectores superiores dedicados que se requieren.
Haciendo referencia a la Figura 6A, se muestra una vista tridimensional de una parte del canal 14. Uno de los colectores 41 y sus placas 44 deflectoras son visibles, al igual que una formación 34 debajo de ellas. Parte del canto 18 también es visible, y la capacidad de ajuste se proporciona mediante un perno de ajuste y una ranura 19. En algunas realizaciones, el canto 18 puede proporcionarse en varias longitudes, siendo cada longitud ajustable independientemente en altura. También se muestra el desagüe 20, provisto fuera del canal, y colocado para atrapar el agua y los residuos que se escapen sobre el canto 18. En la Figura 6B se muestra una vista lateral externa del borde superior del canal 14, incluido el canto 18. Se puede observar en la Figura 6B que el canto se eleva más hacia el lado izquierdo del diagrama que hacia el lado derecho (obsérvese la posición del borde superior del canto 18 en relación con las barreras 30 de residuos). La razón de esto es que los fluidos que fluyen dentro del canal 14 tienden a dar como resultado que la superficie del agua no esté nivelada, sino que tenga una ligera inclinación con respecto a la horizontal, siendo el grado de inclinación proporcional a (entre otras cosas) el caudal de agua a través del aparato. Es deseable que se permita que el agua y los residuos escapen sobre el canto 18 de manera sustancialmente uniforme a lo largo de la longitud del canal 14. En consecuencia, no es deseable que la superficie del agua esté por debajo del borde superior del canto (de modo que el agua no pueda escapar) o muy por encima del borde superior del canto (lo que provocará un caudal muy alto de agua que sale del canal, lo cual es ineficiente). Proporcionando un canto ajustable, es posible conseguir una eliminación uniforme de los residuos de la superficie del agua a lo largo de toda la longitud del canal, incluso cuando las condiciones de funcionamiento del aparato se modifican de una manera que altera la inclinación de la superficie del agua.
Con referencia a la Figura 7A, se muestra el posicionamiento de una guía 30 de residuos con respecto a las formaciones 34 y los surtidores 26a, 26b inferior y superior. Se apreciará que no es necesario proporcionar guías 30 de residuos en el mismo intervalo de distancia a lo largo del canal que las formaciones y los surtidores de agua, y normalmente se proporcionarán con menos frecuencia. En la Figura 7A, se proporcionan surtidores 26b de agua superiores y, por lo tanto, el flujo de agua en o cerca de la superficie del agua es hacia adelante (en la misma dirección en la que los surtidores 26a de agua inferiores empujan el agregado). Por lo tanto, la guía 30 de residuos está orientada de tal manera que el flujo de agua de los surtidores 26b de agua se desvía hacia los lados del canal 14 al golpear la guía 30 de residuos. La Figura 7B proporciona una vista lateral de las formaciones 34, los surtidores 26a inferiores, los surtidores 26b superiores y la guía 30 de residuos. Los círculos representan la posición de los residuos/contaminantes/material más liviano dentro del canal 14. Los surtidores superior e inferior y las formaciones son sustancialmente como en la Figura 4B. En contraste con la Figura 4B (que demostró la posición del agregado/material más pesado cerca del fondo del canal) se puede observar que los residuos generalmente son arrastrados por el flujo del agua hacia arriba por la superficie ascendente (frontal) de la formación 34 y luego continúa generalmente a lo largo de la misma línea de ascenso para ser capturada por la corriente de agua de los surtidores 26b superiores y forzados así contra la guía 30 de residuos para ser desviada hacia y sobre el canto 18 hacia el desagüe 20.
La Figura 8 ilustra esquemáticamente otra realización, en la que los surtidores de agua están efectivamente integrados en la superficie de agitación. La Figura 8 muestra un aparato 100 de separación como un todo, incluyendo rampas 112 de entrada y 116 de salida que son sustancialmente como se ha descrito anteriormente. De manera similar, el aparato está soportado sobre un bastidor 122, y un canto 118 y un desagüe 120 que se extienden a lo largo de ambos lados del aparato. Estos elementos no se vuelven a describir, ya que su estructura y funcionamiento es precisamente como se ha explicado anteriormente. En la Figura 8, se han omitido del dibujo un panel lateral, un canto y un desagüe para proporcionar una vista de la estructura dentro de un canal 114 de separación. Puede observarse que las guías 130 de residuos en este caso están orientadas para el flujo superficial inverso (es decir, el agua en la superficie o cerca de ella fluye en dirección opuesta a la dirección en la que se transporta el agregado). Esto se debe, al menos en parte, a la ausencia de surtidores superiores en este diseño. Como punto general, se ha encontrado que es deseable que el agua superficial, que es relativamente pesada con residuos y contaminantes, se aleje de la rampa 116 de salida del aparato, ya que se puede esperar que el agregado que sale del aparato sea más limpio que si el agua superficial se moviera hacia la rampa 116 de salida.
Puede observarse en la Figura 8 que cada uno de los colectores del surtidor de agua pasa por debajo de un vértice de las formaciones, extendiéndose las formaciones sobre los colectores con una campana o parte de una cubierta. Como resultado, la masa de agua por encima de las formaciones está libre de los colectores del surtidor de agua que, de otro modo, podrían obstruir el paso de los residuos hacia la superficie y que podrían interferir con los flujos deseados dentro de la masa de agua dentro del canal. Con esta implementación, se puede esperar un flujo generalmente menos turbulento y más uniforme dentro del cuerpo principal de agua, lo que hace más probable que los residuos sean transportados a la superficie.
La Figura 9A es una vista lateral de las formaciones, surtidores de agua y guía de residuos. La Figura 9A muestra las posiciones tanto del material más pesado (por ejemplo, vidrio o agregado) con pequeños triángulos y el material más liviano (por ejemplo, residuos o contaminantes) con pequeños círculos. En la Figura 9A, las formaciones 134 comprenden una porción 134a superior debajo de la cual se colocan los surtidores 126 de agua (colector de boquillas), y parte de la cual forma el vértice de las formaciones. La superficie ascendente (cara frontal) de la formación 134 se extiende desde la base hasta el vértice. La superficie descendente (cara trasera) de la formación 134 comprende una parte superior bajo la cual se disponen los surtidores de agua (colector de boquillas), una parte inferior que se extiende hasta la base de una formación adyacente, y una abertura desde el área cubierta en la que se proporcionan surtidores 126 de agua, a través de los cuales las boquillas dirigen las corrientes de agua hacia abajo a lo largo de la parte inferior de la superficie descendente de la formación 134. Las corrientes de agua de los surtidores 126 empujan tanto el agregado como los residuos por la parte inferior de la superficie descendente, para luego ascender por la superficie ascendente de la formación adyacente. El agregado, al ser más pesado, continúa su movimiento hacia adelante sobre el vértice de la formación adyacente y baja por la parte superior (cubierta) de la superficie descendente de la formación, para caer frente a la trayectoria de la corriente de agua que se proyecta desde debajo de la cubierta. De esta manera, el agregado es empujado desde un extremo del canal de separación al otro. Por el contrario, los residuos, al ser más ligeros, se elevan hacia la superficie del agua como se muestra, siguiendo aproximadamente la dirección y el camino establecidos por la superficie ascendente. En o cerca de la superficie del agua, su dirección se invierte para viajar hacia la rampa 112 de entrada del aparato 100. Cuando los residuos golpean la guía 130, se desvían hacia y sobre el costado del canal 114 hacia el desagüe 120.
La Figura 9B es una vista lateral de las formaciones y surtidores de agua. La Figura 9B muestra las posiciones del material más pesado con triángulos y el material más liviano con círculos. En la Figura 9B, se representa la zona turbulenta en el fluido 200 creada por la formación 134. En esta zona turbulenta, el material más pesado puede separarse del material más liviano debido a los diferentes comportamientos de los materiales más pesados y livianos en el flujo turbulento. La Figura 9B representa el material más liviano que es transportado hacia la superficie del fluido por el flujo de los surtidores 126 de agua, mientras que el material más pesado es transportado sobre la formación 134 por el mismo flujo del fluido, ocurriendo la separación entre los materiales más pesados y livianos en la zona 200 turbulenta.
Las diferencias de comportamiento entre los flujos de fluido más pesado y más liviano también pueden observarse debido a las diferencias de densidad entre los dos materiales, o diferencias en la forma media de los materiales más pesados y más ligeros. En el caso de un agregado de desechos de vidrio y plástico, las piezas de desechos de vidrio pueden, en promedio, ser generalmente curvos o no planos, mientras que los plásticos pueden, en promedio, ser más grandes y con un perfil más plano. Esta diferencia de forma puede ocurrir debido a los objetos de los que se origina el agregado; por ejemplo, las piezas generalmente curvadas de desechos de vidrio pueden provenir de botellas o vasos rotos, mientras que los plásticos densos y planos pueden provenir de cubiertas o láminas protectoras. Estas diferencias de forma entre las diferentes fuentes de material en el agregado dan como resultado diferentes comportamientos en área de flujo turbulento, el plástico más plano se hunde más lentamente y con una dispersión horizontal más amplia.
La separación de residuos de desechos de vidrio es uno de los muchos usos potenciales para el aparato de limpieza de agregados. Alternativamente, el aparato de limpieza de agregados puede usarse para separar un agregado de biocombustible y arena, suciedad u otros contaminantes. En esta realización de la invención, la influencia de los medios para dirigir el fluido hacia el agregado, junto con la superficie de agitación, pueden favorecer la eliminación de contaminantes del biocombustible. En uno de tales ejemplos, el material fibroso, orgánico, biocombustible o precursor de biocombustible asciende a la superficie del fluido contenido en el canal bajo la influencia del flujo del fluido. Al mismo tiempo, las piezas más pesadas de arena o piedra, los contaminantes del biocombustible o el material del biocombustible o precursor del biocombustible, se empujan a lo largo de la base del canal, pasando sobre cualquier superficie de agitación, hasta que también se eliminan del canal.
Las Figuras 10A a 10E muestran cinco formas diferentes para las formaciones de la superficie de agitación. La Figura 10A muestra una formación en la que la superficie ascendente consta de dos partes; una primera parte poco profunda (en un ángulo de aproximadamente 45° con respecto a la base del canal) y una segunda parte vertical. La superficie descendente es una sola pieza y se extiende desde el vértice (parte superior de la segunda parte vertical de la superficie ascendente) hasta la base de la primera parte poco profunda de la siguiente formación. La primera parte menos profunda de la formación permite que el agregado sea empujado hacia arriba bajo la acción de los surtidores de agua, mientras que la parte vertical imparte una dirección ascendente al flujo que transporta el material/residuos más livianos a la superficie del agua.
La Figura 10B muestra una formación similar a la Figura 10A, pero con una primera parte poco profunda que está en un ángulo menos profundo que en la Figura 10A (aproximadamente 30°), para facilitar que los surtidores empujen el agregado hacia arriba de la pendiente, y una segunda parte que no es vertical, pero tiene un ángulo más pronunciado que la primera parte poco profunda (aproximadamente 60°), conservando una dirección ascendente hacia el flujo que transporta los residuos pero con un efecto retardante menor en el movimiento hacia adelante del agregado más pesado.
La Figura 10C muestra una formación que es similar a la Figura 10B, pero que tiene una transición curva, convexa, desde la superficie descendente, a través de la base de la superficie ascendente, y hasta parte de la superficie ascendente. Efectivamente, la inclinación de la superficie ascendente aumenta gradualmente desde su base hasta la mitad de la superficie ascendente. Este diseño curvo proporciona un flujo más suave de agua, agregados y residuos, y puede ser menos propenso al desgaste.
La Figura 10D muestra una formación en la que los surtidores de agua están integrados con la formación, como también se muestra en las Figuras 8 y 9. En la Figura 10D se puede observar que tanto el vértice como la base de las formaciones son curvas, y que la parte superior de la formación aloja los surtidores de agua, que pueden proyectarse hacia abajo en la superficie descendente a través de una abertura en la superficie descendente.
La Figura 10E muestra una formación que es similar a la Figura 10A, pero en la que se proporciona una transición curva y convexa desde la superficie descendente, a través de la base de la superficie ascendente, y hasta parte de la superficie ascendente, de manera similar a la Figura 10C.
Se apreciará que en todos los casos anteriores al menos parte, y preferiblemente toda o la mayor parte de la superficie ascendente tiene una mayor inclinación con respecto a la base que la superficie descendente.
Haciendo referencia a la Figura 11, se muestran una vista en planta (izquierda), una sección transversal a lo largo del canal (parte superior derecha) y una sección transversal a lo ancho del canal (parte inferior derecha). Se establecen dimensiones de ejemplo para el aparato, pero se pretende que den una idea de la escala para propósitos de ejemplo, y no se pretende que limiten el alcance de la invención. En el presente ejemplo, se muestra que el aparato tiene un canal de 3000 mm, con picos de formación (y por lo tanto también los surtidores en filas adyacentes) separados por 500 mm. Se proporcionan cinco boquillas en un solo colector, separadas por 276,5 mm. La altura de las boquillas sobre la base del canal es de 170,5 mm.
La Figura 12 representa una realización de la invención en la que el aparato de limpieza comprende además una pluralidad de divisores de flujo o hidroalas 300 colocados horizontalmente a través del canal 114. En esta realización, dichos divisores de flujo pueden separar el flujo turbulento en las regiones inferiores del canal 301, del flujo menos turbulento inverso en las regiones superiores del canal 302 para ayudar en la eliminación de residuos más ligeros del canal.
Además, dichos divisores 300 de flujo pueden girarse perpendicularmente al eje longitudinal del canal 114 o moverse a lo largo del eje longitudinal del canal 114 de manera que estén posicionados para separar el flujo 301 inferior turbulento y el flujo 302 superior menos turbulento de manera más efectiva.
Además, dichos divisores 300 de flujo pueden superponerse.
La invención se ha descrito únicamente a modo de ejemplo y se apreciará que se pueden realizar variaciones en las realizaciones antes mencionadas sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, los surtidores pueden proporcionar cualquier fluido adecuado, como por ejemplo gas presurizado, para proporcionar, por ejemplo, una cuchilla de aire dirigida hacia el líquido dentro del canal o canales.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato para separar materiales sólidos, comprendiendo el aparato:
un canal (14) para recibir un líquido y los materiales a separar, estando el canal provisto de una superficie de agitación; medios (26) para dirigir corrientes de fluido a los materiales a separar, empujando las corrientes de fluido a los materiales sobre y contra la superficie de agitación para separar los materiales;
en el que cuando el aparato está en uso, el material más pesado es empujado a lo largo del fondo del canal (14) hacia una salida (16) bajo la acción de las corrientes de fluido, y el material más liviano separado del material más pesado sube a la superficie del líquido; y
en el que la superficie de agitación comprende una pluralidad de formaciones (34), cada una de las cuales se extiende a lo largo de al menos una parte del ancho del canal (14), comprendiendo cada formación una superficie ascendente por la que los materiales viajan a medida que son empujados a lo largo del canal, y una superficie descendente por la cual viajan los materiales a medida que son empujados a lo largo del canal,
caracterizado porque al menos parte de la superficie ascendente tiene una pendiente más pronunciada con respecto a la base del canal que la superficie descendente.
2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la superficie ascendente comprende una primera parte ascendente en un primer ángulo con respecto a la base del canal y una segunda parte ascendente en un segundo ángulo con respecto a la base del canal, siendo el primer ángulo menos profundo que el segundo ángulo, en el que al menos algunas de las corrientes de fluido se dirigen aproximadamente hacia la primera parte ascendente.
3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la superficie descendente se extiende desde un vértice de la superficie ascendente hasta la base de la superficie ascendente de una formación adyacente.
4. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en el que al menos algunas de las corrientes de fluido se dirigen aproximadamente en paralelo o en un ángulo pequeño hacia abajo sobre la superficie descendente.
5. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cuando el aparato está en uso, la dirección predominante de la corriente superficial en la parte superior del canal es sustancialmente opuesta a la dirección de desplazamiento del material más pesado a lo largo del fondo del canal.
6. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de direccionamiento está integrado y/o hace parte de la superficie de agitación.
7. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el medio de direccionamiento se coloca debajo del vértice de una formación.
8. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 7, en el que una primera parte superior de la superficie descendente está definida por la parte superior de una cubierta debajo de la cual se ubican el medio para direccionamiento, estando configurado el medio para direccionamiento para dirigir las corrientes de fluido hacia abajo y a lo largo de una segunda parte inferior de la superficie descendente hacia la base de la superficie ascendente de una formación adyacente.
9. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en uso, el material más pesado es un agregado tal como un desecho de vidrio, y el material más liviano es un residuo, o el material más pesado es un contaminante, y el material más liviano es un biocombustible, o el material más pesado es un contaminante, y el material más liviano es un precursor de biocombustible.
10. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en uso, una parte del material más liviano es más denso que el fluido.
11. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en uso se forma una zona turbulenta en el fluido próximo a la superficie de agitación, ayudando la zona turbulenta a la separación del material más pesado y más liviano.
12. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 11, en el que las diferencias entre la forma media del material más pesado y la forma media del material más liviano ayudan a la separación de dichos materiales en la zona turbulenta.
13. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aparato comprende además al menos un divisor (300) de flujo.
14. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicho divisor (300) de flujo está situado próximo a la superficie del fluido.
15. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, en el que dicho divisor (300) de flujo se puede girar y/o mover a lo largo del eje longitudinal del canal.
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