ES2198561T3 - Cubas de presion y cierres de extremo para las mismas. - Google Patents

Abstract

LOS RECIPIENTES DE PRESION QUE TIENEN CIERRES FINALES PARA CERRAR HERMETICAMENTE AL MENOS UN EXTREMO ABIERTO SE CONSTRUYEN DE MODO QUE PERMITAN UN ACCESO SIN REDUCCION EN LA SECCION DE PASO A UNA PORCION DE CUBIERTA GENERALMENTE TUBULAR EN LA QUE SE COLOCARAN UNO O MAS CARTUCHOS DE FILTRO. SE COLOCA UN ANILLO DE ESTANQUEIDAD (45) DE SECCION TRANSVERSAL RECTANGULAR EN UNA RANURA FORMADA EN LA CUBIERTA TUBULAR (15) EN UN LUGAR AXIALMENTE HACIA EL INTERIOR DE UNA REGION SUPERFICIAL CILINDRICA EN LA QUE HAY UNA RANURA ANULAR CENTRAL. SE INTRODUCE UNA CABEZA DE CIERRE (39) DENTRO DE ESTA SUPERFICIE ANULAR LA CUAL COMPRENDE UN RESALTO (73) QUE IMPIDE QUE AL INSERTARLA PASE MAS ALLA DEL ANILLO DE ESTANQUEIDAD (45). LA CABEZA PUEDE TENER UNA ESTRUCTURA DE 2 PIEZAS EN LA QUE UN ELEMENTO EMBRIDADO Y ABOMBADO CON UNA SUPERFICIE CONVEXA QUE MIRA HACIA ADENTRO EN FORMA DE ESFEROIDE ACHATADO SOBRESALE A TRAVES DEL INTERIOR DEL ANILLO DE ESTANQUEIDAD Y COINCIDE CON UNA PLACA DE SUJECION (41) QUE TIENE UNAMUESCA ANULAR EN LA PERIFERIA DE SU CARA EXTERIOR QUE QUEDA ALINEADA CON LA RANURA QUE HAY FORMADA EN LA CUBIERTA TUBULAR PARA CREAR UNA CAVIDAD DISEÑADA PARA RECIBIR UN ANILLO DE RETENCION HELICOIDAL (79) CON FORMA DE BANDA TIPO RESORTE DE AL MENOS DOS VUELTAS QUE NO SE PUEDEN SALIR ACCIDENTALMENTE CUANDO SE PRESURIZA EL RECIPIENTE. SE CREA EFICAZMENTE UNA ESTRUCTURA CON UN EXTREMO ACAMPANADO PARA LA CUBIERTA TUBULAR A PARTIR DE UNA RESINA POLIMERICA REFORZADA CON FILAMENTOS MEDIANTE EL USO DE UN INSERTO SACRIFICIAL QUE NO SOLO CREA EL ASIENTO PARA EL ANILLO DE ESTANQUEIDAD SINO QUE FORMA TAMBIEN UN ESPACIO PARA ACOMODAR UNAS CONEXIONES HIDRAULICAS DE FLUJO LATERAL.

Description

Cubas de presión y cierres de extremo para las mismas.

Esta invención se refiere a cubas de presión que tienen al menos un extremo abierto y a cierres de extremo para las mismas. Más específicamente, se refiere a cubas de presión cilíndricas diseñadas para operaciones de filtración activadas por presión, en particular a cubas que proporcionan acceso de paso completo para aceptar cartuchos de medios de filtración cilíndricos alargados. Más en concreto aún, se refiere a dispositivos de cierre de extremos mejorados para tales cubas de presión. También se refiere a métodos para hacer tales cubas de presión de este tipo general y en particular a las diseñadas para operaciones de filtración activadas por presión, especialmente filtración usando cartuchos de filtro, y más en particular a hacer cubas adecuadas para aberturas de pared lateral para proporcionar acoplamientos de flujo de fluido a través de la pared lateral cilíndrica de la cuba de presión.

Antecedentes de la invención

Las cubas de presión cilíndricas se utilizan para varias aplicaciones industriales, y una categoría de cubas de presión de compuesto plástico reforzado, resistentes, relativamente ligeras ha crecido como resultado de los avances en fibras sintéticas y resinas poliméricas, por ejemplo, usando torones continuos de fibras o filamentos de vidrio o carbono para reforzar composiciones de resinas poliméricas curables, tal como resinas de poliéster, resinas de viniléster, resinas de poliuretano, resinas epoxi y análogos. Aunque hay muchos usos industriales para tales cubas de presión, un campo de uso importante es el campo de la filtración, tanto la filtración directa o de extremo muerto como la filtración de flujo cruzado; y a efectos de esta aplicación, el término filtración se utiliza de manera que incluya en sentido amplio tratamientos de separación donde se emplean membranas semipermeables. "Cartucho de filtro" se utiliza en el sentido amplio de incluir bolsas filtro, filtros de cartucho y cartuchos o elementos de membrana semipermeable. "Filtración por cartucho" se utiliza de modo que incluya tales operaciones de filtración usando tales cartuchos de filtro.

En general, filtración de "flujo cruzado" contrasta con lo que a veces se denomina filtración directa o "de extremo muerto". En filtración de flujo cruzado, solamente una porción del líquido de alimentación pasa por el medio filtrante, fluyendo el resto del líquido de alimentación a través de una membrana u otra superficie de medio filtrante y saliendo por el otro extremo del cartucho de filtro; en tal dispositivo hay dos orificios de salida de la cuba de presión, es decir, orificios separados por los que salen el concentrado de flujo cruzado y el filtrado o permeato. En filtración directa o "de extremo muerto", todo el flujo del líquido de alimentación pasa por los medios de filtro, y por lo general solamente hay una sola corriente de salida.

Los ejemplos de procesos de filtración de flujo cruzado empleados comúnmente en las últimas décadas incluyen, aunque sin limitación, hiperfiltración (ósmosis inversa), nanofiltración y ultrafiltración, todas las cuales emplean materiales de membrana semipermeable y se denominan comúnmente procesos de separación por membrana. En tales operaciones, se ha empleado convencionalmente cartuchos cilíndricos que se reciben en una cuba de presión tubular circundante con orificios de entrada y salida adecuados. Uno o varios cierres de extremo para tal cuba de presión están diseñados de manera que tengan lo que se denomina acceso de paso completo; esto permite que se introduzca deslizantemente por su extremo abierto un cartucho cilíndrico o una bolsa con un diámetro exterior definido menor que el del agujero interior de la cuba de presión. En algunos casos, tales cartuchos cilíndricos incluyen una pluralidad de envueltas hechas de hojas de material de membrana semipermeable que se enrollan en espiral alrededor de un núcleo poroso central para proporcionar una cantidad relativamente grande de área de superficie de membrana dentro de un volumen dado.

Muchas cubas de presión de la técnica anterior utilizadas en operaciones de filtración con cartucho, especialmente filtración de flujo cruzado, han empleado carcasas tubulares hechas de compuestos de resina polimérica reforzados con fibra de vidrio provistos de cierres de extremo del tipo de tapón, que se retienen en relación hermética en el extremo de la carcasa por una junta estanca de aro en O convencional y por aros de retención adecuados. Los aros de retención utilizados incluyen aros convencionales en espiral y de salto, así como aros segmentales que incluyen una pluralidad de piezas separadas que se retienen apropiadamente en forma montada por tornillos o conectores análogos. En general, en tales cubas de presión de compuesto de plástico reforzado, todos los orificios de entrada y salida se han dispuesto en el par de tapones de extremo opuesto, para no romper la integridad del cuerpo de compuesto curado. Los tapones de extremo propiamente dichos son cuerpos generalmente planos en forma de chapa.

Las consideraciones de seguridad son frecuentemente de importancia primordial en cubas de filtración por presión, puesto que muchas de tales filtraciones requieren presiones operativas relativamente altas. Los ejemplos de operaciones de filtración donde es importante poder suministrar una alimentación a alta presión a los cartuchos incluyen aquellos donde se está realizando permeación con membrana semipermeable, porque tal separación requiere una diferencia de presión relativamente alta a través de la membrana para lograr una operación eficiente.

La Solicitud de Patente Publicada WO 88/03830 describe conjuntos de cierre para cubas de presión que se pueden usar en equipo de filtración de flujo cruzado u otro tipo de filtración por presión para proporcionar acceso de paso completo. Se ilustra un tapón de extremo con una superficie cilíndrica exterior que se puede introducir deslizantemente dentro de un agujero interior liso en el extremo de una cuba de presión. El tapón de extremo está provisto de un conector hembra axialmente interior que recibe una espiga en un extremo de un elemento de filtración. Cuando se instala el cierre de extremo, se comprimen físicamente un par de aros en O que residen en un rebaje anular exterior en el tapón. El tapón está fijado en posición por un elemento de bloqueo que asienta en una ranura dentro de la pared cilíndrica interior de la cuba de presión donde está fijado en posición por fijadores con pestaña montados por pernos roscados.

La Patente de Estados Unidos número 4.781.830 muestra un tipo diferente de conjunto de cierre de extremo para un aparato de filtración de flujo cruzado que también proporciona acceso de paso completo. En el dispositivo ilustrado, se construye una carcasa cilíndrica alargada de acero inoxidable que incluye un adaptador generalmente en forma de campana en cada extremo que puede incluir un codo de conexión de conducto lateral. Un casquete de extremo encaja con el adaptador, mediante un encaje del tipo de bayoneta, para cerrar el agujero de extremo, y se utiliza un aro en O convencional para formar un cierre hermético entre el tapón de extremo y la superficie de asiento en el adaptador. Esta disposición requiere varios subconjuntos metálicos especializados y no se considera especialmente adecuada para empleo en un dispositivo de cuba de presión de compuesto plástico reforzado.

Por consiguiente, se han seguido buscando versiones mejoradas de conjuntos de cierre de extremo para cubas de presión para la filtración por presión, en particular cubas de resina polimérica reforzadas con fibra para filtración con cartucho.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona una cuba de presión, y un método de hacer una cuba de presión, según las reivindicaciones independientes anexas 1 y 11, respectivamente. Dicha cuba de presión incluye un conjunto de cierre de extremo que es especialmente adecuado para uso con cubas de presión de resina polimérica reforzada con fibra o análogos para proporcionar acceso de paso completo para la filtración de fluido activada por presión, por ejemplo filtración con bolsa y cartucho, incluyendo filtración con membrana de flujo cruzado, y también proporciona métodos mejorados para hacerlo. Dentro de la envuelta tubular de resina polimérica reforzada con fibra, en una posición dentro de su extremo abierto, se incorpora un elemento anular de sección transversal generalmente en forma de C que incluye una ranura anular central en su superficie radialmente interior que por lo demás es cilíndrica. La superficie cilíndrica interior del elemento anular tiene un diámetro aproximadamente igual a, o ligeramente mayor que, el diámetro del agujero principal de la cuba de presión alargada, y así proporciona acceso de paso completo mediante el que se puede introducir o sacar deslizantemente un cartucho cilíndrico de filtración. La cuba de presión se forma con una cavidad anular o región de agujero escariado justo axialmente hacia dentro de este elemento anular y contigua con él, y se ha dispuesto una ranura poco profunda en la pared de esta cavidad, inmediatamente adyacente al elemento anular, donde asienta un aro hermético elastomérico flexible de sección transversal rectangular. Dado que el cierre hermético lo realiza la envuelta tubular, se permite una libertad sustancial en el diseño del tapón o cabeza para cerrar el extremo abierto de la envuelta. Más en concreto, facilita el uso de una forma estructural con pestaña y abombada que es más eficiente estructuralmente que las cabezas en forma de chapa convencionales, dando lugar a cabezas más finas, menos caras.

El extremo abierto de la cuba de presión se cierra con un tapón o cabeza que tiene una superficie proporcionada de manera que se reciba de forma relativamente apretada dentro de la región circular definida por el elemento anular y que tiene una porción de menor diámetro exterior que sobresale a y/o a través del interior circular del aro hermético de sección transversal rectangular y expande preferiblemente ligeramente el aro elastomérico. Un saliente en la cabeza contacta la cara axialmente externa del aro de cierre hermético y proporciona un tope más allá del que no se puede introducir más la cabeza. El interenganche entre la cabeza y la envuelta tubular se logra preferiblemente por un aro de bloqueo extraíble que después se encaja en la ranura en el elemento anular de cuba de presión; el aro de bloqueo se extiende suficientemente radialmente al paso para bloquear la cabeza en posición, cerrando por ello y sellando el extremo abierto de la cuba de presión. Incluso a altas presiones internas, se evita así que la cabeza se mueva hacia fuera pasando por el aro de bloqueo.

Se usa preferiblemente un aro de bloqueo que es de forma helicoidal e incluye preferiblemente tres vueltas o revoluciones de una cinta plana de material elástico. Se ha dispuesto una lengüeta vertical, que se extiende preferiblemente en una dirección axialmente hacia fuera, en el extremo externo del aro de bloqueo helicoidal, y el agarre de la lengüeta permite la extracción manual del aro de bloqueo "sacándolo" por movimiento secuencial alrededor de la periferia de 360º del paso. Disponiendo un saliente circular que está espaciado radialmente hacia dentro del borde externo de la cabeza, en la periferia de la cara axialmente hacia fuera de la cabeza se forma lo que se podría denominar una ranura anular. Con la cabeza en su posición completamente introducida, este saliente está en alineación con la ranura en el elemento anular de cuba de presión, y por lo tanto se crea una cavidad que tiene una profundidad tal que al menos una de las vueltas del aro de bloqueo elástico se atrape totalmente en ella por el saliente y así no pueda experimentar físicamente suficiente movimiento radial hacia dentro para permitir la extracción del aro de bloqueo de la ranura anular mientras esta vuelta está confinada en la cavidad. Esta disposición proporciona una medida de seguridad adicional que evita que un operario quite inadvertidamente el aro de bloqueo cuando la cuba de presión todavía contiene presión superatmosférica interna, lo que por lo demás podría dar lugar potencialmente al escape del cierre de extremo a velocidad alta.

Además, la invención proporciona un método de hacer tales cubas de presión de resina polimérica reforzada con fibra que incorporan estos cierres de extremo mejorados donde se dispone convenientemente una cavidad ampliada o agujero escariado justo axialmente hacia dentro del cierre de extremo, facilitando tal cavidad la incorporación de acoplamientos de flujo laterales sin disminuir el acceso de paso completo deseado para cubas de presión de filtración con cartucho o análogos. A este respecto, un inserto sacrificial de material plástico adecuado que se separará de la resina polimérica, está situado en un mandril de acero u otra forma análoga alrededor de la que se ha de enrollar la envuelta tubular y después curar, usando torones continuos o haces de fibras de vidrio impregnados con resina u otro material filamentoso sintético, por ejemplo fibras de carbono. Este inserto sacrificial está colocado en yuxtaposición con una superficie axialmente hacia dentro del elemento anular, que se puede colocar en un separador tubular fino que se utiliza para centrar el elemento anular, que tiene un diámetro interno ligeramente mayor que el del agujero principal de la envuelta tubular (que se determina naturalmente por el diámetro del mandril cilíndrico que se utiliza). Después de devanar torones de fibras continuas impregnadas con resina alrededor del mandril para crear el conjunto general, se realiza el curado para crear una envuelta tubular rígida fuerte, que después se separa del mandril. Después de la extracción del separador fino que también es diseñado para separarlo de la resina curada, se quita el inserto sacrificial. Puede estar dividido originalmente, a lo largo de una línea diagonal, o construido de otro modo con puentes frangibles, para facilitar su extracción mediante el agujero de extremo adyacente. Tal extracción proporciona preferiblemente tanto la ranura poco profunda deseada inmediatamente junto a al elemento anular de soporte de ranura como la región grande de agujero escariado que facilita la instalación de un acoplamiento de flujo lateral de manera que todos los orificios de entrada y salida no tengan que estar en las cabezas de cierre de extremo.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva fragmentaria, despiezada, que representa una cuba de presión de filtración con cartucho incluyendo su cierre de extremo que realiza varias características de la invención.

La figura 2 es una vista en sección tomada mediante un conjunto de envuelta tubular fabricado para la cuba de presión de la figura 1 tal como se formó en un mandril adecuado.

La figura 3 es una vista en sección similar a la figura 2 después de que la envuelta tubular se ha separado del mandril y se han extraído los insertos de fabricación.

La figura 4 es una vista en sección a través de la envuelta tubular similar a la figura 3 pero con el cierre de extremo ilustrado en la figura 1 instalado en un dispositivo hermético, y con un acoplamiento opcional de flujo lateral instalado.

La figura 4A es una vista fragmentaria ampliada de una porción de la figura 4 designada por el círculo de línea de trazos.

La figura 5 es una vista similar a la figura 1 mostrando una cuba de presión parecida a la representada en la figura 3 que incluye una realización alternativa de un cierre de extremo.

La figura 6 es una vista en sección de la envuelta tubular representada en la figura 5 con su cierre de extremo instalado, con porciones del conjunto de cierre de extremo representadas en sección y otras en alzado, y con un acoplamiento opcional de flujo lateral instalado.

La figura 7 es una vista en perspectiva que representa una realización alternativa de un aro de bloqueo helicoidal o cinta que se puede emplear en la cuba de presión de las figuras 1-4A o las figuras 5 y 6.

La figura 8 es una vista frontal del aro de bloqueo helicoidal de la figura 7.

La figura 9 es una vista frontal de una herramienta de mano para uso al quitar el aro de bloqueo helicoidal de la figura 7 de una cuba de presión con un cierre de extremo en posición.

La figura 10 es una vista en alzado derecho de la herramienta representada en la figura 9.

La figura 11 es una vista en perspectiva de la herramienta representada en las figuras 9 y 10.

La figura 12 es una vista fragmentaria ampliada parecida a la figura 4A mostrando la misma porción de la cuba de presión con el cierre de extremo instalado donde el aro de bloqueo helicoidal alternativo de la figura 7 está en posición.

La figura 13 es una vista, en general en sección, pero con la herramienta mostrada en alzado, de una porción fragmentaria de la cuba de presión y conjunto de cierre de extremo representado en la figura 12 con la herramienta introducida en posición de extracción antes de su rotación para comenzar la extracción del aro de bloqueo instalado de la figura 7.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

En las figuras 1 a 4 se ilustra una cuba de presión mejorada 11 que incluye un conjunto de cierre de extremo separado extraíble 13 que proporciona acceso de paso completo para permitir la introducción de cartuchos cilíndricos de filtración y análogos. Así, la cuba de presión es muy adecuada para uso con cartuchos cilíndricos adaptados para la filtración activada por presión, por ejemplo, cartuchos de filtración de flujo cruzado hechos de conjuntos de hojas de membrana semipermeable enrolladas en espiral. La cuba de presión 11 también es idónea para uso en tratamientos de filtración por presión directa o de extremo muerto, usando bolsas filtro, cartuchos de filtro u otros paquetes equivalentes de medios de filtro. La cuba de presión 11 incluye una envuelta tubular alargada 15 que tiene al menos un extremo abierto donde está situado el conjunto de cierre 13 para sellar la cuba de presión a la atmósfera y permitir el mantenimiento de presiones superatmosféricas, por ejemplo de hasta mil psi o más, a usar para llevar a cabo eficientemente separaciones u otras filtraciones. Dado que se facilita tal acceso de paso completo, un cartucho de filtración cilíndrico circular recto que tiene un diámetro justo ligeramente menor que el agujero de la envuelta tubular alargada 15 se puede introducir o sacar fácilmente deslizantemente mediante el extremo abierto representado en la figura 1. El extremo opuesto (no representado) de la envuelta tubular puede ser simplemente un duplicado del extremo que se representa de manera que un cartucho cilíndrico de sección transversal circular se pueda introducir por cualquier extremo. Alternativamente, el otro extremo puede tener un tipo diferente de cierre de extremo, o puede ser simplemente un extremo ciego, es decir, estar completamente cerrado formándose con una pared de extremo plano o cúpula integral o análogos, como es conocido en esta técnica.

La envuelta tubular 15 se puede hacer de cualquier material adecuado que tenga la resistencia y estabilidad para resistir la presión superatmosférica deseada a la que se pretende someter la cuba de presión. Por ejemplo, la envuelta tubular se podría hacer de una aleación de metal adecuada, tal como acero inoxidable o alguna otra aleación resistente a la corrosión. También se podría hacer de termoplásticos de diseño que se podrían moldear o conformar apropiadamente de otro modo, dependiendo de nuevo de la presión que deba resistir. Preferiblemente, la envuelta tubular 15 se hace de material de resina polimérica reforzado con fibra; se puede emplear, por ejemplo, vidrio impregnado con resina u otro material filamentoso sintético, tal como fibras de carbono. Tales fibras se impregnan con una resina polimérica curable adecuada, tal como un poliéster, un viniléster, un poliuretano, una epoxi o alguna resina termoestable comparable. Se emplea muy preferiblemente una resina epoxi, como es conocido en esta técnica, y la fabricación de la envuelta tubular 15 se realiza enrollando apropiadamente alrededor de un mandril 17 una multiplicidad de torones de fibras de vidrio continuas que se hacen pasar por un baño de material líquido de resina epoxídica que contiene un endurecedor adecuado que promueve la curación como resultado del paso del tiempo y/o la aplicación de calor, todo ello como es conocido en esta técnica.

La figura 3 muestra la envuelta tubular 15 en su forma final; tiene una sección de cuerpo principal 19 de diámetro interior y exterior sustancialmente constante y por lo tanto espesor de pared uniforme. Al menos un extremo de la envuelta tubular tiene una sección de campana 21 de mayor diámetro conectada integralmente al cuerpo principal 19; esta sección de campana lleva embebido fijamente un elemento anular 23 que interengancha con el conjunto de cierre de extremo 13. El elemento anular 23 se hace preferiblemente de una aleación de metal, por ejemplo acero al carbono o acero inoxidable, o de un material adecuado compuesto de resistencia y rigidez estructurales adecuadas. El elemento anular tiene una superficie radialmente interior 25 que es una sección de un cilindro circular que es coaxial con el agujero de sección transversal circular mediante el cuerpo principal 19, superficie 25 que se interrumpe por una ranura central 27. La ranura 27 tiene una superficie de base cilíndrica 29, que también es coaxial con el paso principal a través de la envuelta tubular, y tiene un par de paredes laterales flanqueantes 31. En la superficie interior de la sección de campana 21, en una posición inmediatamente adyacente y axialmente hacia dentro del elemento anular 23, se ha formado una ranura poco profunda 33 que proporciona un asiento para un aro hermético como se describe más adelante.

La fabricación de la porción de envuelta tubular de la cuba de presión se representa esquemáticamente en la figura 2 cuando se emplea la construcción preferida de formar la envuelta tubular de torones de material de fibra continua impregnados con una resina polimérica curable. Dependiendo de la longitud de las cubas de presión, se puede fabricar una pluralidad de envueltas tubulares en relación de extremo con extremo en el mismo mandril. Dado que la superficie radialmente interior 25 del elemento anular 23 tiene un diámetro ligeramente mayor que el agujero a través del cuerpo principal 19, que se define por la superficie exterior del mandril 17, se instala un separador fino 34 en el mandril para colocar coaxialmente el elemento anular 23 en la posición deseada cerca del extremo de lo que será la envuelta tubular. Se usa preferiblemente un manguito termoplástico expansible barato que puede ser suficientemente largo para soportar un elemento anular 23 para la envuelta tubular siguiente formada en el mismo mandril, o, en su lugar, se puede enrollar una lámina flexible de material termoplástico alrededor del mandril interior del elemento anular. Para proporcionar una cavidad interior de una forma precisa, se utiliza un inserto tubular sacrificial 35 que tiene un diámetro interno igual al diámetro exterior del mandril 17 y una configuración de superficie exterior que es el complemento de la superficie interior de una cavidad 37 que formará en la envuelta tubular última 15. En la realización ilustrada, la creación de la cavidad forma la sección de campana 21.

El inserto sacrificial 35 se moldea preferiblemente por inyección a partir de un material termoplástico adecuado, por ejemplo polipropileno, que tiene características superficiales a las que no se adhiere la resina polimérica, y se construye preferiblemente de manera que se pueda quitar de forma relativamente fácil, después del curado, para completar la fabricación de la envuelta tubular. Para facilitar la extracción, por ejemplo, se puede prever una sola ranura que se extienda diagonalmente en la dirección radial que se extiende la longitud del inserto, tal ranura podría terminar justo cerca de la superficie exterior dejando un puente frangible. Tal construcción permitiría extraer el inserto comprimiéndolo hacia dentro de manera que tenga un diámetro externo más pequeño. Alternativamente, se podría prever una pluralidad de ranuras radiales u otras indentaciones o ranuras espaciadas que dejarían en la superficie puentes frangibles que permitirían romper el inserto sacrificial de forma relativamente fácil en una pluralidad, por ejemplo 4 o 5, secciones que se podrían sacar individualmente por el extremo abierto adyacente. En la figura 2 se ilustra tal ranura 36 cerca de la parte inferior que se forma en la superficie interior y que termina cerca de la superficie exterior dejando un puente frangible 36a. La superficie exterior del inserto sacrificial 35 se forma con una pestaña anular que se extiende hacia fuera en su extremo derecho, como se ilustra en la figura 2, que crearía la ranura poco profunda 33 en la superficie interior de la sección de campana inmediatamente adyacente al elemento anular 23. Si se desea, el separador 34 se podría moldear integralmente como una parte del inserto sacrificial 35; sin embargo, su simplicidad de diseño es tal que se puede preferir el uso ilustrado de un separador tubular fino separado.

Con el separador 34, el elemento anular 23 y el inserto sacrificial 35 en posición en el mandril, el devanado alrededor del conjunto de mandril con fibras continuas impregnadas con resina, tal como torones de fibras de vidrio continuas impregnadas con resina epoxi, se realiza usando técnicas actuales para crear una disposición o conjunto como se ilustra en general en la figura 2. A la terminación del devanado para crear un cuerpo tubular del grosor de pared deseado, se realiza el curado, por ejemplo, calentando a una temperatura de aproximadamente 100-150ºC durante aproximadamente 3 a 6 horas, para curar la resina epoxi a dureza como es conocido en esta técnica.

En lugar de devanar los filamentos de vidrio impregnados con resina directamente sobre la superficie del mandril metálico 17, se podría encajar primero un recubrimiento tubular fino (no representado) sobre el mandril, recubrimiento que sería una parte integral de la envuelta tubular eventual como es conocido en esta técnica. Tales recubrimientos se hacen comúnmente de materiales termoplásticos, tal como polietileno, que tienen preferiblemente una configuración superficial para promover la unión a la resina polimérica a usar para impregnar el material filamentoso.

Después del curado y la extracción del mandril, se recorta la cara de extremo 38. El recorte proporciona una cara de extremo lisa 38 y se puede llevar a cabo cortando el conjunto de envuelta tubular y el manguito 34 para separar simultáneamente envueltas tubulares adyacentes. Después se saca el manguito 34, y el inserto sacrificial 35 se quita usando herramientas adecuadas. Por ejemplo, se puede introducir tornillos de autorroscado radialmente en la superficie interior del inserto de manera que se pueda aplicar fuerza que romperá los puentes frangibles, o se podría introducir alternativamente un par de tales tornillos de autorroscado en una relación de flanqueo a una hendidura diagonal que permitiría comprimir estos extremos de acoplamiento, deslizando efectivamente una superficie en la otra para disminuir el diámetro externo del inserto para poder sacarlo por el extremo abierto adyacente de la envuelta tubular. La envuelta tubular fabricada resultante 15 tiene el aspecto ilustrado en la figura 3 que proporciona un agujero de paso completo, es decir, el paso a través del extremo abierto es de diámetro igual o ligeramente mayor que el diámetro del agujero alargado de la sección de cuerpo principal 19 de la cuba de presión.

Como se ve en las figuras 1 y 4, el conjunto de cierre de extremo incluye una cabeza en dos piezas en forma de un elemento metálico en forma de cúpula 39 y una chapa frontal o de fijación de acoplamiento 41. El elemento en forma de cúpula 39 tiene una superficie exterior convexa 43 que sobresale a través del interior de un aro hermético elastomérico 45 de forma anular y sección transversal rectangular, que está asentado y se retiene en la ranura poco profunda 33 en el elemento anular. El elemento en forma de cúpula 39 tiene un agujero central 47 en su vértice, que en su entorno operativo está colocado concéntrico con la línea central axial del agujero de la envuelta tubular. La chapa de fijación 41 incluye un elemento de chapa principal 49, un saliente tubular que se extiende hacia atrás o hacia dentro 51 y una pluralidad de nervios de refuerzo 53, por ejemplo 4, que están dispuestos a incrementos de 90º alrededor del saliente. El borde periférico externo del elemento de chapa principal 49 encaja ajustadamente dentro del interior del elemento en forma de cúpula 39, y el extremo izquierdo libre del saliente tubular 51, como se representa en la figura 4, asienta contra la superficie cóncava interior del elemento en forma de cúpula en relación circundante al agujero central 47.

Un conector tubular 55 que lleva una junta estanca elastomérica 57 y que tiene un extremo exterior roscado por fuera 59 se extiende a través del agujero central 47 y el saliente tubular 51; interconecta la chapa de fijación 41 dentro del elemento en forma de cúpula 39 después de la instalación de una tuerca roscada de forma hexagonal 61, que tiene roscas interiores que acoplan con las roscas exteriores en el extremo delantero o exterior 59 del conector tubular 55. Apretando la tuerca roscada 61 de manera que se presione contra una cara externa 63 de la chapa de fijación 41, se comprime la junta estanca elastomérica 57, y se crea un cierre estanco a los fluidos entre el conector tubular 55 y el elemento en forma de cúpula 39. El conector tubular 55 tiene un paso 65 que se extiende axialmente a su través y proporciona flujo de líquido en el centro mediante el cierre de extremo, a o fuera del interior de la cuba de presión. A este respecto, el conector 55 se puede formar con un receptor delantero roscado 67 que tiene roscas de tubo estándar para facilitar una conexión de tubo, y un receptáculo trasero 69 que está diseñado para soportar una junta estanca elastomérica y recibir deslizantemente una espiga que sobresaldría de un extremo de un cartucho de filtración, estando alineados todos en sus respectivas líneas centrales.

El elemento en forma de cúpula ilustrado 39 es de forma esferoidal generalmente achatada, preferiblemente elipsoidal; sin embargo, podría tener alternativamente forma semiesférica, si se desea. Sin embargo, se prefiere la forma esferoidal achatada mostrada, disponiéndose el agujero central 47 en el polo. La superficie exterior convexa 43 del elemento en forma de cúpula termina en su periferia en un reborde circular 71, que está en el extremo derecho o axialmente hacia fuera en la disposición operativa ilustrada. El reborde 71 lo facilita una pestaña anular que se extiende radialmente hacia fuera del resto de la superficie exterior y crea un saliente que mira hacia dentro 73, como se aprecia bien en la figura 4A. Una tira de transición cilíndrica 75 separa preferiblemente el reborde 71 de la porción convexa principal de la superficie exterior. Aunque la superficie esferoidal se podría continuar al saliente 73, se prefiere la tira cilíndrica 75, que tiene preferiblemente una anchura aproximadamente igual a la anchura del aro de cierre hermético 45.

La proporción relativa de los componentes es tal que, cuando se instala el aro elastomérico hermético de sección transversal rectangular 45 en la ranura poco profunda 33 en la envuelta tubular, su periferia asienta firmemente en la ranura, y aunque es flexible, tiene suficiente definición estructural para resistir el desplazamiento axial de manera que se retenga en su posición asentada en la ranura poco profunda cuando se introduzca el conjunto de cabeza de dos piezas. El aro elastomérico hermético 45 es una junta estanca torneada de sección transversal generalmente cuadrada hecha de un elastómero sintético, tal como caucho de etileno propileno o caucho de nitrilo, que tiene una dureza de al menos aproximadamente 70, que es naturalmente expansible y compresible. Su diámetro externo es tal que su superficie cilíndrica exterior pueda girar sin dificultad dentro de la ranura poco profunda 33, y su diámetro interno es ligeramente menor que el diámetro externo de la tira cilíndrica de transición 75 en la superficie exterior del elemento 39, por ejemplo aproximadamente 0,028- 0,04 pulgada (0,071-0,102 cm). Como resultado de estas proporciones, cuando se instala la cabeza, la superficie esferoidal achatada convexa 43 sirve como una superficie de introducción que produce una expansión suave de la superficie interior del aro hermético de sección transversal rectangular 45 cuando se produce el movimiento axial relativo, y cuando se termina la introducción de manera que el aro de cierre hermético 45 esté alineado con la tira de transición cilíndrica 75, la junta estanca se ha comprimido entre la tira 75 y la base de la ranura poco profunda 33. Hay preferiblemente una compresión en una cantidad de entre aproximadamente 7% y aproximadamente 20% de su espesor transversal en una dirección radial, estableciendo así un excelente cierre estanco a los fluidos entre el exterior del elemento en forma de cúpula 39 y la superficie interior de la envuelta tubular 15. En esta posición, el saliente 73 puede contactar con la cara lateral del aro de cierre hermético 45 que sirve de un tope más allá del que la cabeza no se puede introducir más.

Cuando se ha introducido completamente la cabeza, la disposición es como se ilustra en general en la figura 4, con un saliente 77 que está dispuesto en la cara externa 63 de la chapa de fijación 41, que crea una ranura periférica anular alineada con la ranura central 27 en el elemento anular 23 para crear una cavidad que está diseñada para recibir un aro de bloqueo 79 que efectúa el interenganche entre la cabeza y la envuelta tubular para retener la cabeza en su orientación hermética. Se puede emplear varios aros de bloqueo diferentes, como es conocido en esta técnica, que asentarán en la ranura central 27 y se extenderán radialmente hacia dentro en la región de la cavidad para contactar la cara externa 63 de la cabeza y evitar así la expulsión axial de la cabeza, bloqueándola efectivamente en la posición cerrada. Por ejemplo, se podría emplear un simple aro de resorte, o se podría emplear un aro segmentado como el utilizado actualmente en cubas de filtración por presión. Sin embargo, se emplea preferiblemente un aro de bloqueo helicoidal 79, como se aprecia bien en la figura 1, que tiene forma de una cinta de material plana, de sección transversal rectangular, elástico que incluye al menos aproximadamente dos vueltas o revoluciones completas entre su extremo interno y su extremo externo. El extremo externo tiene una lengüeta o poste vuelto hacia arriba 81 situado cerca de su término que es la construcción preferida para facilitar la extracción fácil; sin embargo, alternativamente podría estar perforado o indentado simplemente. La lengüeta 81 se configura preferiblemente reduciendo la anchura del extremo de la cinta y curvándola 90º. El aro de bloqueo 79 tiene preferiblemente tres vueltas y termina con una lengüeta 81 que se extiende axialmente hacia fuera en una dirección paralela a la línea central del paso de elemento tubular. El aro de bloqueo se puede hacer de una cinta de material elástico, tal como acero inoxidable, o alguna otra aleación de metal elástico adecuada o un material de fibra compuesto o análogos.

El aro de bloqueo 79 está diseñado de manera que tenga un diámetro externo igual a aproximadamente el diámetro interno de la base 29 de la ranura, y su carácter elástico permite que sus vueltas estén separadas una de otra como se ilustra en la figura 1. Por consiguiente, la instalación del aro de bloqueo 79 se efectúa fácilmente introduciendo el extremo interno en la cavidad formada entre la base 29 de la ranura 27 y el saliente 77, y "pasando" después el aro 360º por cada vuelta hasta que todo el aro de bloqueo esté asentado en la ranura, como se ilustra en la figura 4, extendiéndose la lengüeta cilíndrica 81 axialmente hacia fuera hacia el extremo abierto. Se puede ver que el aro de bloqueo 79 llena esencialmente toda la ranura y en esta posición evita la salida de la cabeza de dos piezas previendo un contacto que se extiende radialmente al paso y contra el que contacta la cara de superficie exterior 63 de la cabeza cuando el interior de la cuba de presión se somete a presión superatmosférica. Como se puede ver por la figura 4, la profundidad axial de la ranura anular creada por el saliente 77, que forma la mitad radialmente interior de la cavidad, es inferior a la anchura axial de la ranura 23 en una cantidad que es aproximadamente igual al espesor de una vuelta de la cinta de material elástico. Por lo tanto, el saliente 77 no evita la extracción de la vuelta exterior del aro de bloqueo 79, que se efectúa agarrando la lengüeta 81 y moviéndola radialmente hacia dentro. Además, tal extracción se puede facilitar utilizando una herramienta que tiene un cuerpo de forma cilíndrica circular recta colgante de un mango, teniendo la superficie de extremo operativo de la herramienta un agujero situado excéntricamente que recibiría la lengüeta; al girar tal herramienta 180º, la acción excéntrica de la herramienta contra la superficie interior del elemento anular 23 extraería suavemente el extremo externo del aro de bloqueo de la cavidad, de manera que el aro se podría pasar después manualmente hacia fuera invirtiendo el procedimiento de instalación, es decir, siguiendo manualmente tres vueltas de 360º alrededor del agujero.

Deberá ser evidente, sin embargo, que tal extracción es posible solamente cuando el conjunto de cierre está en una posición "descargada" (o como se representa en la figura 4) donde el diseño de la cavidad permite tal deflexión de la cinta helicoidal radialmente hacia dentro pasando por el saliente 77. Por ejemplo, si un operario intentase inadvertidamente quitar el aro de bloqueo 79, suponiendo erróneamente que la cuba de presión no estaba a presión cuando de hecho había presión superatmosférica dentro de la cuba, se evitaría que lo hiciese. Habría en la cabeza una fuerza axial hacia fuera que tendería a mover la cara externa 63 de la chapa de fijación 41 a la derecha, y tal movimiento se produciría en la medida permitida por el aro de bloqueo. Como resultado de tal movimiento axial hacia fuera de la cabeza, el saliente 77 se desplazaría a la derecha en la figura 4 y en efecto haría que la mitad radialmente interior de la cavidad disminuyese en profundidad axial a medida que se quitasen vueltas del aro de bloqueo, y una vez que se quitase la vuelta exterior del aro, el saliente 77 atraparía las dos vueltas restantes en la cavidad y así evitaría positivamente la extracción adicional del aro de bloqueo. En consecuencia, se evitaría positivamente que un operario quitase inadvertidamente el aro de una cuba presionizada que de otro modo podría dar lugar potencialmente a la expulsión o salida de la cabeza como un proyectil desde el extremo abierto de la envuelta tubular.

En general, se puede ver que son varias las ventajas significativas que resultan de este nuevo dispositivo de cierre de extremo.

La creación del asiento de retención en la superficie interior de la envuelta tubular 15 permite que el aro hermético de sección transversal rectangular 45 sea soportado por la envuelta tubular, mientras que hasta ahora, en tales cubas de presión de acceso de paso completo, la cabeza extraíble soportaba en general esta junta estanca crítica. El conjunto alternativo presente tiene la ventaja considerable de que permite una libertad considerable en el diseño de la cabeza y permite el empleo de diseños de cabeza más económicos en tales conjuntos de cierre de extremo. En la realización ilustrada, permite el empleo de una cabeza de 2 piezas en forma de un elemento con pestaña y abombado 39 hecho, por ejemplo, de acero inoxidable de 1/16 pulgada (0,16 cm) de grueso en combinación con una chapa de fijación rebordeada moldeada por inyección 41 hecha de ABS o material termoplástico similar, en lugar de usar una cabeza en forma de chapa de aleación metálica más convencional, de 9/32 pulgada (0,71 cm) de grosor, para una cuba de presión de 4 pulgadas (10,2 cm) que se diseña para operar a presiones internas de hasta aproximadamente 300 psi (21,1 kg/cm^{2}). Aunque se puede preferir acero inoxidable, se puede usar otros materiales para el elemento 39. Por ejemplo, se puede usar acero al carbono recubierto con una barrera a la humedad o recubierto con un diafragma hecho de película termoplástica, por ejemplo PVDF o polietileno, o el elemento 39 se puede formar de una hoja de material compuesto reforzado con fibra.

Además de proporcionar acceso de paso completo a la cuba de presión y un asiento para el aro de cierre hermético 45, la cavidad 37 en la sección de campana 21 proporciona espacio para permitir la fácil instalación de acoplamientos laterales para una envuelta tubular de resina polimérica reforzada con fibra 15 sin menoscabo del acceso de paso completo deseado. En la realización ilustrada, se perfora o forma de otro modo adecuado un agujero transversal 83 en la pared lateral de la sección de campana 21. Si se desea, el agujero 83 puede tener rosca simple, puesto que la resina epoxi reforzada con fibra soportará adecuadamente una rosca de tubo para poder enroscar simplemente una conexión de tubo a un agujero roscado. A causa de la profundidad radial sustancial de la cavidad 37, el extremo roscado de tal conexión de tubo puede entrar en la envuelta tubular en esta región una distancia suficiente para garantizar un encaje firme entre las roscas de acoplamiento sin interferir con el movimiento axialmente hacia dentro o hacia fuera de un cartucho de filtración o análogos. Sin embargo, se utiliza preferiblemente un acoplamiento separado estándar 85 que se introduce mediante el agujero transversal 83 desde el interior, llegando hacia dentro desde el extremo abierto de la envuelta tubular, de manera que sobresalga hacia fuera a través de la pared lateral. El acoplamiento 85 tendría una pestaña de extremo 87 que lleva una junta estanca elastomérica 89 y que se mantendría en posición con la junta estanca comprimida contra la pared lateral interior por la instalación de un aro de resorte 91 de diseño convencional en una ranura dispuesta para ello en el exterior del acoplamiento. La cavidad 37 proporciona amplio espacio libre para la pestaña 87 y junta estanca elastomérica 89 y así proporciona una solución excelente al antiguo problema de disponer económicamente pasos laterales de flujo de fluido a una cuba de presión de resina polimérica reforzada con fibra, que hasta ahora no ha sido verdaderamente posible desde el punto de vista comercial. Además, este diseño puede acomodar 2 o más acoplamientos 85 en una sección de campana, por ejemplo a una separación de 90º o 180º, que puede facilitar en gran medida la interconexión de tales cubas de presión en una disposición en paralelo.

En las figuras 5 y 6 se ilustra una realización alternativa de una cuba de presión 95 que incluye una envuelta tubular 15 exactamente la misma que la antes descrita, con un conjunto de cierre de extremo modificado 97. En general, el conjunto de cierre de extremo 97 utiliza el mismo aro hermético de sección transversal rectangular 45 y el mismo aro de bloqueo helicoidal 79, pero emplea un tapón en forma de chapa 99 y un conector tubular 101 de forma y diseño ligeramente diferentes.

Más específicamente, como se aprecia bien tal vez en la figura 6, el tapón 99 tiene forma de una chapa relativamente gruesa de forma circular, que puede ser un material compuesto reforzado con fibra, por ejemplo resina epoxi reforzada con fibra de vidrio, aluminio recubierto con PVDF, polietileno o análogos, acero ordinario recubierto o revestido como se ha mencionado anteriormente, o posiblemente incluso acero inoxidable o alguna otra aleación de metal adecuada resistente a la corrosión. El tapón en forma de chapa 99 está configurado de manera que tenga una pestaña central 103 de diámetro más grande ligeramente menor que el diámetro de la superficie radialmente interior 25 del elemento anular 23. El tapón 99 tiene una cara externa 105 que está provista de un saliente 107 que proporciona una ranura periférica anular que imita la función del saliente 77 antes descrito e igualmente forma una cavidad con la ranura central 27 para retener el aro de bloqueo helicoidal 79. La superficie axialmente interior o izquierda del tapón, según se ve en la figura 6, está escalonada de manera que tenga una superficie de diámetro ligeramente menor y proporcione un saliente 111 que mire axialmente hacia dentro. La superficie escalonada hacia dentro del tapón 99 termina en un chaflán 113.

El tapón 99 tiene un paso central 115 que puede estar escariado, como se ilustra, y está diseñado para recibir el extremo externo del conector tubular 101 que sobresale a su través. Una junta estanca elastomérica 117 que está asentada en tal agujero escariado proporciona un cierre estanco a los fluidos entre el tapón 99 y el conector tubular 101, y el conector tubular se bloquea en el tapón 99 por un aro de resorte estándar 119 que se recibe en una ranura dispuesta apropiadamente en la superficie exterior del conector justo a la izquierda de su sección de extremo exterior, que está provista de una rosca de tubo macho 121. El extremo interno del conector tubular 101 se forma con un receptáculo 123 parecido al receptáculo 69 antes descrito, en el que asentará una junta estanca elastomérica o aro en O y que recibirá y efectuará un cierre hermético con la espiga del extremo de un cartucho de filtración o análogos que esté colocado operativamente dentro del agujero de la envuelta tubular 15.

Una vez que tal cartucho de filtración (no representado) está en posición, el conjunto de tapón y conector tubular 99, 101 se introducen axialmente en el extremo de la envuelta tubular 15 en el que previamente se ha asentado el aro hermético de sección transversal rectangular 45. La superficie achaflanada 113 entra en el interior del aro de cierre hermético haciendo que se extienda y expanda de manera similar al efecto logrado por la superficie elipsoidal convexa 43 de la cabeza de dos piezas descrita anteriormente. El aro de cierre hermético 45 se comprime igualmente radialmente para crear un excelente cierre estanco a los fluidos entre la superficie exterior del tapón 99 y la superficie interior de la envuelta tubular. El saliente vertical que mira hacia atrás 111 en la superficie radialmente exterior del tapón evita el movimiento adicional axialmente hacia dentro del tapón y detiene tal movimiento con el saliente 107 que forma la ranura anular alineada en general con la ranura 27 para crear la cavidad deseada descrita anteriormente. Como una parte de tal introducción axial del conjunto de tapón/conector tubular, una espiga en el extremo de un cartucho de filtración situado en posición operativa dentro del agujero de cuba de presión entra en el extremo izquierdo del conector tubular 101 y se recibe herméticamente en el receptáculo 123.

Con el tapón 99 en esta posición, el aro de bloqueo 79 se instala de la misma manera que la antes descrita, introduciendo primero el extremo interno en la cavidad formada en parte por la ranura 27 y ejerciendo presión después manualmente hacia dentro en la cinta elástica, siguiendo tres vueltas de 360º, durante lo que la superficie radialmente exterior del aro de bloqueo 79 desliza contra la superficie cilíndrica interior 25 del elemento anular 23 hasta que el extremo externo del aro de bloqueo salta finalmente a posición, dejando el aro completamente instalado como se ilustra en la figura 6. En esta orientación, el aro de bloqueo proporciona la barrera radial contra la que contacta la cara externa 105 en la región de la ranura 107 bajo presión interna, evitando axialmente la salida del tapón y bloqueando así el cierre de extremo en posición. El dimensionamiento de la cavidad, como se ha descrito anteriormente, evita igualmente la extracción accidental de las dos vueltas interiores del aro de bloqueo mientras el interior de la cuba de presión contenga presión superatmosférica. Puede igualmente instalarse un acoplamiento lateral de provisión de paso de flujo de fluido 85 en un paso transversal mediante la pared lateral de la sección de campana 21 de la envuelta tubular de una cuba de presión del tipo de resina polimérica reforzada con fibra.

En la figura 7 se ilustra una realización alternativa de un aro de bloqueo helicoidal o cinta 79a que es esencialmente idéntico al aro de bloqueo representado en las figuras 1 y 5 a excepción de que, en lugar de tener una lengüeta axialmente sobresaliente 81, el extremo externo del aro de bloqueo 79a se forma con una ranura redondeada 125, como se aprecia bien en la figura 8. Por lo demás, el aro de bloqueo 79a se hace del mismo material elástico, tal como acero inoxidable, y tiene las mismas dimensiones. Se instala de la misma manera que el aro de bloqueo 79, y una vez instalado como se ilustra en la figura 12, la ranura redondeada 125 proporciona un rebaje interior del extremo externo del aro de bloqueo.

Para facilitar la extracción del aro para quitar el cierre de extremo, se facilita una herramienta simple 131 representada en las figuras 9-11. La herramienta incluye un cañón tubular 133 que tiene un agujero perforado que pasa por su extremo superior y tiene su extremo inferior maquinado. El agujero en el extremo superior recibe una varilla 135 que hace de mango de la herramienta. Su extremo inferior se corta y después curva para proporcionar un dedo puntiagudo 137 que se alinea en general tangencial a, y separado por una ranura de, el resto del cañón tubular. El aro de bloqueo 79a se puede quitar fácilmente introduciendo la herramienta, véase la figura 13, de modo que su extremo inferior descanse en la superficie de la vuelta central de la hélice, estando el dedo puntiagudo 137 en general contra la punta exterior del aro de bloqueo. La rotación hacia la derecha del mango 135 hace que el extremo del aro, estrechado por la ranura redondeada, salte a la ranura adyacente al dedo 137 con un sonido audible. Con el dedo en posición y el extremo de aro de bloqueo en la ranura, tirando de la herramienta en general radialmente hacia dentro se arrastra el extremo externo del aro junto con ella. Una vez libre este extremo, el resto del aro se pasa manualmente hacia fuera de la cavidad como en el caso del aro de bloqueo 79.

En resumen, se puede ver que los diseños del conjunto de cierre de extremo son adecuados para ser utilizados con cubas de presión de varias formas que se puede hacer de varios materiales estructurales diferentes. Sin embargo, son especialmente ventajosos para proporcionar acceso de paso completo a cubas de presión adaptadas para uso en filtración por presión, y en particular para filtración con cartucho donde se instalarán uno o varios cartuchos cilíndricos mediante un extremo abierto al agujero de una envuelta tubular. El asiento de un aro elastomérico hermético, preferiblemente uno de sección transversal rectangular o cuadrada en general, en la superficie interior de la envuelta tubular permite considerable libertad de diseño de la cabeza y facilita el empleo eficiente y económico de cabezas con pestaña y abombadas en forma de cúpula. Tales cabezas que no tienen estructuras reentrantes se pueden formar de forma relativamente barata a partir de metal o material compuesto, y se pueden revestir o recubrir fácilmente con una película termoplástica para mejorar la resistencia química, según se desee. Además, tal superficie elipsoidal convexa lisa facilita la instalación sencilla del cierre de extremo garantizando una expansión gradual del aro hermético anular 45, promoviendo tanto la facilidad de la introducción final como la garantía de un cierre hermético entre la cabeza y la superficie interior de la envuelta tubular.

Además, el diseño general que utiliza un aro de bloqueo helicoidal en forma de una cinta plana de al menos dos vueltas permite el establecimiento de una cavidad a prueba de fallos que evita positivamente la extracción accidental de tal aro de bloqueo mientras la cuba de presión permanece presionizada a altas presiones internas. Además, el diseño es especialmente adecuado para la incorporación a cubas de presión de resina polimérica reforzada con fibra donde se puede formar eficientemente una cavidad adecuada de forma y dimensión exactas dentro de un extremo de campana en un mandril mediante la utilización de un inserto sacrificial. Este método de fabricación no sólo proporciona una forma de crear eficientemente un asiento preciso en la superficie interior de la envuelta tubular para retener el aro hermético de sección transversal rectangular (que, como se ha indicado anteriormente, proporciona una libertad ventajosa al diseñar la cabeza), sino que también proporciona espacio anular justo dentro del cierre de extremo que puede acomodar conexiones de conducto lateral que hasta ahora eran difíciles de lograr en cubas de presión de resina polimérica reforzada con fibra. Tales conexiones laterales de flujo son especialmente ventajosas para uso en aparatos de filtración de flujo cruzado, por ejemplo procesos de separación por ósmosis inversa, aunque también se emplean ventajosamente en otros sistemas de filtración por presión.

Aunque la invención se ha descrito con respecto a algunas realizaciones preferidas que constituyen el mejor modo que en la actualidad contemplan los inventores para llevar a cabo esta invención, se deberá entender que se puede hacer varios cambios y modificaciones que serán obvios para los expertos en esta técnica sin apartarse del alcance de la invención definida por las reivindicaciones anexas a la presente memoria. Por ejemplo, como se mencionado anteriormente, si se emplea una envuelta tubular de resina polimérica reforzada con fibra, puede estar provista de un recubrimiento termoplástico interior fino, como es conocido en la materia, que se extiende esencialmente toda su longitud, y si se desea, dicho recubrimiento se puede emplear para crear la región de agujero escariado y la ranura poco profunda 33 en la que asienta la junta de sección transversal rectangular, formando la ranura poco profunda en la superficie del recubrimiento propiamente dicho o inmediatamente junto a su extremo, según se desee. Otra alternativa para obtener la ranura poco profunda 33 es ensanchar y engrosar el elemento anular 23 y crear tal ranura en la pared de una región de agujero escariado en un extremo. Naturalmente, si la cuba de presión se hace de metal o un compuesto adecuado, las ranuras 27 y 33 pueden maquinarse en la superficie interior; sin embargo, tal construcción no tendría la economía de fabricación que deriva de usar un inserto anular de forma definida. Por otra parte, deberá ser factible laminar el inserto anular en un tubo metálico que proporcionaría el cuerpo de cuba de presión.

Aunque las cabezas ilustradas se representan con pasos centrales a su través para la provisión de una entrada o salida de fluido en la línea central del cierre de extremo, se podría prever un paso adicional de fluido descentrado en el tapón 99, por ejemplo. Alternativamente, una de las cabezas se podría hacer sin perforaciones, sin paso de fluido; como tales serían útiles para cerrar un extremo de una cuba de presión donde, si se desea, se podría disponer opcionalmente uno o varios pasos cerca de dicho extremo por acoplamientos laterales, como los descritos, que están asentados en agujeros transversales a través de la pared lateral de las secciones de extremo de campana. Si se utiliza una cabeza de cierre del tipo de tapón, podría soportar alternativamente el aro de cierre hermético 45, aunque no se prefiere.

Además, también se pueden incorporar en la invención general otras varias alternativas de construcción de la cabeza. El elemento en forma de cúpula 39 se podría diseñar de manera que funcionase con una región sellante ligeramente más larga axialmente y con la superficie esferoidal convexa mirando axialmente hacia fuera. En tal modificación, en lugar de una chapa de fijación con nervios 41, se podría usar un aro de soporte anular que encajaría contra la superficie convexa para proporcionar el saliente que define la mitad radialmente interior de la cavidad para el aro de bloqueo 79, y tal versión alternativa de un elemento en forma de cúpula colocaría en el lado opuesto del reborde la superficie cilíndrica en la que se expandiría el aro de cierre hermético. También se puede utilizar alternativamente otros medios de interenganche; por ejemplo, se podría usar la ranura 27 para recibir una porción axial de pestaña o faldilla en el extremo de una cabeza abovedada destinada a uso una sola vez. Tal ranura la podría proporcionar un elemento anular separado o prever directamente en la pared de la envuelta propiamente dicha cuando se contemple operación a presión baja. Esta faldilla se laminaría o deformaría de otro modo, por ejemplo, por laminado en frío, para asentar dentro de la ranura (cuya forma se podría modificar adecuadamente para facilitarlo) aunque tal construcción comportaría probablemente destruir la cabeza abovedada para quitarla al final de la duración del cartucho de filtración o análogos.

Se exponen características particulares de la invención en las reivindicaciones que siguen.

Claims (11)

1. Una cuba de presión (11, 95) que incluye al menos un cierre de extremo separado (13, 97), cuba que incluye:

una envuelta generalmente tubular (15) que tiene al menos un extremo abierto y que tiene una superficie interior, envuelta que incluye un elemento anular (23) situado cerca de dicho extremo abierto que forma una porción de su superficie interior,

formándose dicho elemento anular (23) con primeros medios de ranura anular (27) en una superficie radialmente interior del mismo,

una cabeza separada (39, 99) que tiene una periferia externa de sección transversal circular que está proporcionada para cerrar sustancialmente dicho extremo abierto de dicha envuelta y para interenganchar con dicha envuelta mediante dichos medios de ranura anular, y

medios elastoméricos estancos de forma anular para crear un cierre estanco a los fluidos entre dichos medios de cabeza y dicha envuelta,

donde unos medios extraíbles de aro de bloqueo (79, 79a) están dispuestos en dichos primeros medios de ranura (27) y se extienden radialmente hacia dentro una distancia suficiente para bloquear el movimiento axialmente hacia fuera de dichos medios de cabeza pasando por ellos para cerrar dicha cuba de presión bloqueando dichos medios de cabeza en una posición que cierra dicho extremo abierto de dicha envuelta,

caracterizada porque

(a) dicha envuelta tiene segundos medios de ranura (33) en dicha superficie interior situados axialmente hacia dentro de dicho elemento anular (23), y porque

(b) dichos medios estancos (45) son rectangulares en sección transversal y están dispuestos y se retienen en dichos segundos medios de ranura y colocan dicha cabeza separada (39, 99) en una posición completamente introducida en dicha envuelta generalmente tubular.

2. La cuba de presión según la reivindicación 1, caracterizada porque dichos medios de cabeza (39, 99) tienen una porción (73, 103) con un diámetro exterior de tal manera que se extienda radialmente hacia fuera una distancia suficiente para bloquear el movimiento axialmente hacia dentro de dichos medios de cabeza pasando completamente por dichos medios estancos (45).

3. La cuba de presión según la reivindicación 2, caracterizada porque dicho elemento anular (23) tiene una superficie interior (25) que es cilíndrica a excepción de dichos primeros medios de ranura (27), dichos medios de cabeza incluyen un elemento en general en forma de cúpula (39) que tiene una superficie cóncava interior y una superficie convexa exterior (43), dicho elemento en forma de cúpula tiene un reborde circular (71) que se extiende radialmente hacia fuera para proporcionar medios salientes mirando hacia dentro que evitan dicho movimiento adicional hacia dentro pasando por dichos medios estancos, y dicho elemento en forma de cúpula está dispuesto de manera que dicho reborde esté situado en yuxtaposición con dicho elemento anular en una posición entre dichos medios de interenganche y dichos medios estancos elastoméricos anulares.

4. La cuba de presión según la reivindicación 3, caracterizada porque dicha superficie convexa (43) de dicho elemento en forma de cúpula mira axialmente hacia dentro y sobresale a través de dichos medios elastoméricos estancos (45), dicho elemento en forma de cúpula tiene una tira cilíndrica de transición (75) que está situada entre dichos medios salientes (73) y dicha superficie exterior convexa (43), y dicho diámetro de dicha tira de transición es mayor que dicho diámetro interior de dichos medios elastoméricos estancos de manera que dicha superficie exterior convexa expanda radialmente dichos medios elastoméricos estancos durante su introducción a su través.

5. La cuba de presión según la reivindicación 4, caracterizada porque medios de chapa de fijación (41) están dispuestos dentro de dicho elemento en forma de cúpula, medios de chapa que incluyen un elemento de chapa que está dispuesto en alineación generalmente plana con dicho reborde y sobresale axialmente hacia fuera más allá del mismo.

6. La cuba de presión según la reivindicación 5, caracterizada porque dichos medios de cabeza incluyen medios que definen un paso central para flujo de fluido a su través, medios de definición de pasa central que incluyen un conector tubular (55) que se extiende axialmente e incluye un saliente tubular (51) que se forma como una parte integral de dichos medios de chapa de fijación, extendiéndose dicho conector tubular a través de un agujero central (47) dispuesto en dicho elemento en forma de cúpula y a través de dicho saliente tubular y que lleva una junta estanca circular (57) que efectúa un cierre hermético con dicho elemento en forma de cúpula alrededor de dicho agujero central.

7. La cuba de presión según la reivindicación 2, caracterizada porque dicho elemento anular (23) tiene una superficie interior (25) que es cilíndrica a excepción de dichos primeros medios de ranura (27), dichos medios de cabeza incluyen medios obturadores generalmente circulares (99) que tienen una pestaña central (103) que tiene un diámetro para recibirse dentro y residir en yuxtaposición con dicha superficie interior del elemento anular, y dichos medios obturadores tienen una porción de extremo escalonado de menor diámetro situada axialmente hacia dentro de dicha pestaña central, menor diámetro extremo que se recibe deslizantemente dentro del interior de dicha junta estanca elastomérica, sirviendo dicha pestaña de medios salientes (111) que evitan completamente el movimiento axialmente hacia dentro de dichos medios obturadores pasando por dicha junta estanca elastomérica (45).

8. La cuba de presión según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizada porque los primeros medios de ranura tienen una superficie base (29) de forma cilíndrica, donde dichos medios extraíbles de aro de bloqueo (79, 79a) tienen forma de una cinta helicoidal de material elástico plano, cinta que está dimensionada para llenar en general dichos primeros medios de ranura y extenderse radialmente hacia dentro para bloquear el movimiento axialmente hacia fuera de dichos medios de cabeza y se forma de manera que tenga un extremo interior y un extremo exterior, formándose dicho extremo exterior para facilitar la extracción de dichos medios de aro de bloqueo de dichos primeros medios de ranura para permitir la extracción siguiente de dichos medios de cabeza.

9. La cuba de presión según la reivindicación 8, caracterizada porque dicha cinta helicoidal está dimensionada para llenar en general dicha primera ranura, y dicha cinta tiene un extremo interior y un extremo exterior, teniendo dicho extremo exterior medios de lengüeta vertical (81) para facilitar la extracción de dicho aro de bloqueo.

10. La cuba de presión según la reivindicación 8 o 9, caracterizada porque dichos medios de aro de bloqueo (79, 79a) tienen al menos aproximadamente 2 vueltas de dicho material elástico, y una porción de cara exterior de dichos medios de cabeza se forma con un saliente anular (77, 107) que proporciona una ranura anular alrededor de su periferia, saliente que junto con dichos primeros medios de ranura forma una cavidad en la que se reciben dichos medios de aro de bloqueo, evitando dicha cavidad la extracción accidental de dichos medios de aro de bloqueo de dichos primeros medios de ranura mientras permanezca presión superatmosférica dentro de dicha cuba de presión.

11. Un método de hacer una cuba de presión generalmente tubular que tiene una envuelta tubular que tiene al menos un extremo abierto que está diseñado para interenganchar con medios de cabeza de cierre de manera que proporcionen acceso pleno a su través, incluyendo dicho método

proporcionar medios de mandril generalmente cilíndricos (17) proporcionados para tener una superficie exterior que se aproxima a una superficie interior de dicha envuelta tubular,

colocar en dichos medios de mandril un elemento anular (23) que se forma con una primera ranura anular (27) en una superficie radialmente interior (25) del mismo,

enrollar dichos medios de mandril y dicho elemento anular con torones de material de fibra continua e impregnar dicho material de fibra con una resina polimérica curable para crear un conjunto en dichos medios de mandril,

curar dicho conjunto enrollado para crear una envuelta tubular rígida fuerte que tiene al menos un extremo abierto, y

separar dicho conjunto enrollado de dichos medios de mandril,

caracterizado por colocar un inserto sacrificial anular (35) de forma específica en dichos medios de mandril en una posición axialmente hacia dentro y adyacente a dicho elemento anular (23) con respecto al interior último de dicha cuba de presión antes de dicho enrollamiento, y

quitar dicho inserto sacrificial de la pared interior de dicha envuelta tubular después de dicho curado y separación,

estando configurado dicho inserto sacrificial de manera que proporcione segundos medios de ranura (33) situados junto a dicho elemento anular (23) como una parte de una cavidad (37) que se extiende axialmente dentro de dicho elemento anular (23), segundos medios de ranura (33) que están diseñados para recibir unos medios elastoméricos estancos (45) que crean una junta estanca con los medios de cabeza de cierre.