ES2204774T3 - Boquilla rociadora de dos fuidos. - Google Patents
Boquilla rociadora de dos fuidos.Info
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Abstract
Boquilla rociadora de dos fluidos, en especial para pulverizar líquidos de baja viscosidad para la refrigeración en instalaciones de colada continua, que comprende una carcasa (1, 20) con una cámara de mezcla (2, 27) y en cada caso un canal de conexión (3, 5, 25, 26) que desemboca en ésta para el suministro de un medio gaseoso y un líquido, así como una embocadura (6, 32) conectada corriente abajo de la cámara de mezcla, en la dirección de circulación, un taladro (8) axial cilíndrico y una abertura de salida (9) con simetría de rotación, caracterizada porque en el taladro (8) de la embocadura (6, 32) está dispuesta una pieza insertada de torsión (11, 40) y la abertura de salida (9) está prevista en posición central en el suelo (8a) de la embocadura (8) con un diámetro que corresponde, a lo sumo, a la mitad del diámetro del taladro (8) de la embocadura (6, 32).
Description
Boquilla rociadora de dos fluidos.
La invención se refiere a una boquilla rociadora
de dos fluidos, en especial para pulverizar líquidos de baja
viscosidad para la refrigeración en instalaciones de colada
continua, con una carcasa con una cámara de mezcla y en cada caso un
canal de conexión que desemboca en ésta para el suministro de un
medio gaseoso y un líquido, así como con una embocadura conectada
después de la cámara de mezcla, en la dirección de circulación, con
un taladro axial cilíndrico y una abertura de salida con simetría de
rotación.
En las instalaciones de colada continua se prevé,
para la fabricación de tochos de acero o lingotes desbastados de
acero, una refrigeración secundaria de dos fluidos la cual,
principalmente se alcanza con boquillas cónicas llenas de dos
fluidos con mezcla interna de los medios. Así se conocen para este
objetivo, por ejemplo, boquillas pulverizadoras neumáticas de la
serie constructiva 138.XXX, las cuales son comercializadas por la
solicitante (Catálogo Lechler "Die ganze Welt der Düsentechnik"
edición 921, nota de edición "Kat./10.92/D, E, F, GB/5000",
página 1.28). Estas boquillas pulverizadoras neumáticas de cono
lleno, que funcionan de acuerdo con el principio de la presión
hidrostática - la presión del aire se mantiene constante - están
dotadas con una cámara de mezcla cilíndrica en la cual desemboca
axialmente la corriente de aire y desgarra, en gotas finas, un
chorro de líquido (agua) guiado en la cámara de mezcla
transversalmente respecto de ella. Desde la cámara de mezcla la
mezcla de dos fluidos es guiada entonces, a través de un canal
anular, hasta una abertura de salida asimismo anular que es formada
por una abertura, dispuesta en el extremo inferior del espacio
anular que viene de la cámara de mezcla, de mayor tamaño que el
espacio anular, y por un plato de impacto sujeto en posición
central en esta abertura. El plato de impacto está sujeto, al mismo
tiempo, mediante un vástago central en una embocadura dotada con la
abertura de salida y el canal de salida anular está formado, por
dentro, por el vástago del plato de impacto y, por fuera, por la
pared de la embocadura. La mezcla de dos fluidos, la cual antes del
canal de salida ya está formada ampliamente homogénea en la cámara
de mezcla, hace impacto entonces, durante la circulación axial a
través de la embocadura, sobre el plato de impacto y es cedida
cónicamente hacia fuera en forma de un chorro de rociado de cono
lleno.
En este tipo de boquillas pulverizadoras
neumáticas, la abertura de salida anular propiamente dicha está
formada, entre el borde exterior el plato de impacto y la abertura
de salida de la embocadura, únicamente como un anillo muy estrecho
con una anchura con un orden de magnitud de 0,7 mm. Las boquillas
de este tipo tienden por ello a presentar taponamientos en la
salida, cuando los medios de funcionamiento, es decir por lo tanto
el aire y el agua, no se pueden mantener muy limpios, como es el
caso durante la formación del chorro. Las boquillas de este tipo
constructivo exigen también tolerancias de fabricación muy pequeñas
y muestran también, a lo largo de toda la zona de presión, es decir
cuando la presión hidrostática ha variado, una fuerte variación del
ángulo de rociado, donde tampoco se puede mantener el carácter de
cono lleno a lo largo de la totalidad de la zona de regulación.
La presente invención se plantea, por lo tanto,
el problema de formar una boquilla rociadora de dos fluidos del
tipo mencionado al principio de tal manera que las boquillas se
vuelvan insensibles a taponamientos y se puedan utilizar en la
totalidad de la zona de regulación, con un consumo de aire reducido
y un ángulo de rociado estable. Con ello debe cubrirse el espectro
de productos, más amplio en las instalaciones de colada continua
modernas, para la fabricación de aceros de calidad. Las boquillas
rociadoras de dos fluidos deben poder adaptarse en cada caso a la
anchura de los productos que se quieren fabricar, sin dar lugar a
un sobreenfriamiento.
Para resolver este problema la invención prevé
que en el taladro de la embocadura esté dispuesta una pieza
insertada de torsión y la abertura de salida está prevista en
posición central en el suelo de la embocadura con un diámetro que
corresponde, a lo sumo, a la mitad del diámetro del taladro de la
embocadura.
Este acondicionamiento permite la disposición de
una abertura de salida relativamente grande que es insensible a
taponamientos. Se ha demostrado al mismo tiempo sorprendentemente
que la pieza insertada de torsión dispuesta en la embocadura no
actúa, como era en sí de temer, como una especie de colector de
gotas y vuelve a anular de nuevo la mezcla íntima y homogénea en sí
deseada del líquido y al aire. La pieza insertada de torsión se
ocupa de que la mezcla sea puesta en rotación antes de alcanzar la
abertura de salida, de tal manera que pueda salir entonces a
presión cónicamente de la embocadura. Se ha demostrado que con esta
realización el ángulo de rociado se hace esencialmente más
independiente de la presión hidrostática que se puede variar. La
boquilla es también insensible a ensuciamientos.
Como perfeccionamiento de la invención, se puede
extender la abertura de salida para formar un cono de salida, cuyo
ángulo de salida está adaptado al ángulo de rociado deseado. La
parte del suelo de la embocadura que rodea la abertura de salida
puede ser al mismo tiempo plana y estar orientada
perpendicularmente respecto del eje del taladro. Sin embargo, es
también posible que la parte del suelo que rodea la abertura de
salida esté redondeada.
Como perfeccionamiento de la invención, la pieza
insertada de torsión puede estar taladrada o fresada y estar dotada
con varios taladros o fresados dispuestos en el perímetro, los
cuales está repartidos de manera uniforme en el perímetro. Se ha
demostrado que con una pieza insertada de torsión como esta se
pueden alcanzar resultados muy buenos y que, como se ha mencionado
ya con anterioridad, no ha aparecido la en sí temida desintegración
de la mezcla de dos fluidos. Al mismo tiempo, como perfeccionamiento
de la invención, se ha dotado la pieza insertada de torsión también
con un taladro central que discurre axialmente, que presenta un
bisel de entrada y de salida. Esta abertura de paso central, la cual
está dispuesta en posición central, influye positivamente en la
simetría de distribución. Al mismo tiempo hay que vigilar de manera
adecuada, como perfeccionamiento de la invención, que la suma de las
secciones transversales libres de todos los taladros previstos en
la pieza insertada de torsión o la suma de las secciones
transversales de paso libres del taladro central y de las rendijas
de paso fresadas por el exterior sea mayor que la sección
transversal de paso de la abertura de salida de la embocadura. Este
perfeccionamiento conduce a la rotación de la mezcla de dos fluidos
antes de la abertura de salida y garantiza la formación del chorro
de cono lleno deseado.
Como acondicionamiento de la invención, se elige
al mismo tiempo la distancia entre el suelo de la embocadura y la
pieza insertada de torsión en cada caso de tal manera que se
alcanza una circulación homogénea antes de la abertura de salida,
que no presenta ya las influencias de los chorros individuales que
van por los taladros.
Como perfeccionamiento de la invención, la cámara
de mezcla puede ser formada cilíndrica con canales de conexión
situados perpendiculares entre sí, donde la embocadura está formada
como un manguito atornillable, el cual está conectado inmediatamente
después de la cámara de mezcla. Sin embargo, también es posible
formar la cámara de mezcla de tal manera que el canal de conexión
para el líquido desemboque, a través de una boquilla, en la cámara
de mezcla la cual está dotada, en la pared opuesta a esta boquilla,
con una depresión como superficie de rebotadura para el chorro de
líquido procedente de la boquilla, donde la conexión de aire
discurre en la dirección del eje de la cámara de mezcla y
perpendicular al eje del chorro de líquido. En esta forma de
realización puede estar prevista, entre la embocadura y la cámara
de mezcla, un tubo de prolongación, como es el caso asimismo en
otros tipos constructivos (DE 195 05 647) conocidos. La embocadura
puede ser fijada al mismo tiempo al tubo de prolongación mediante
una tuerca de racor.
La invención está representada en el dibujo sobre
la base de dos ejemplos de realización y se explica a continuación.
En el dibujo, las figuras muestran:
la Fig. 1, la representación esquemática de una
sección longitudinal a través de una boquilla rociadora de dos
fluidos según la invención,
la Fig. 2, la sección a través de la carcasa y la
cámara de mezcla de la boquilla rociadora de dos fluidos según la
Fig. 1 vista en la dirección de la línea de corte
II-II,
la Fig. 3, otra forma de realización de una
boquilla rociadora de dos fluidos según la invención en la cual en
la carcasa con la cámara de mezcla está empalmado un tubo de
prolongación con la embocadura,
la Fig. 4, la vista lateral de la carcasa de la
boquilla rociadora de dos fluidos según la Fig. 3 con la conexión
de aire y agua,
la Fig. 5, la vista superior sobre una pieza
insertada de torsión taladrada, como está prevista en las
embocaduras de las Fig. 1 y 3,
la Fig. 6, una sección parcial a través de la
pieza insertada de torsión de la Fig. 5 en la dirección de la línea
de corte VI-VI,
la Fig. 7, la vista superior sobre una pieza
insertada de torsión con ranuras generadoras de torsión fresadas en
el perímetro, y
la Fig. 8, la vista lateral de la pieza insertada
de torsión de la Fig. 7.
La Fig. 1 muestra una boquilla rociadora de dos
fluidos en la cual se mezclan entre sí aire y agua para la
generación de un chorro de rociado. La boquilla rociadora de dos
fluidos según las Fig. 1 y 2 posee una carcasa 1 en la cual, por un
lado, está prevista una cámara de mezclas 2 cilíndrica con un canal
de suministro de aire 3 dispuesto coaxialmente y, por el otro, un
canal de suministro de agua 4 con una perforación transversal 5
hacia la cámara de mezcla 2. El líquido, en el presente caso agua,
sale por ello en forma de un chorro perpendicularmente respecto de
la dirección de circulación del aire introducido a través del canal
de suministro 3 al interior de la cámara de mezcla 2. El chorro de
agua es desgarrado con ello y el aire y el agua se mezclan de
manera íntima. En la cámara de mezcla 2, la cual está dotada en el
extremo inferior con una rosca interior, está atornillada una
embocadura 6 formada como manguito atornillable, la cual está
obturada respecto de la carcasa 1 mediante un anillo de obturación
7. La embocadura 6 está dotada con un taladro 8 cilíndrico dispuesto
coaxialmente respecto de la cámara de mezcla 2, en cuyo suelo 8a
está dispuesta en posición central una abertura de salida 9
circular, cuyo diámetro es, sin embargo, menor que el diámetro del
taladro 8 y vale a lo sumo la mitad de este diámetro. La abertura
de salida 9 se transforma fuera, en la dirección de circulación, en
un cono de salida 10 que se extiende, el cual en el ejemplo de
realización presenta un ángulo \alpha de aproximadamente 140º.
Este ángulo está concebido para la generación de un ángulo de
rociado de 90º. De forma conocida el chorro de rociado generado
converge, a causa de la formación de depresión en el cono 10, tras
la salida.
En el taladro 8 cilíndrico de la embocadura 6
está prevista, a distancia respecto del suelo 8a, una pieza
insertada de torsión 11, la cual está insertada en el taladro 8,
por ejemplo, mediante ajuste prensado. Esta pieza insertada de
torsión 11 puede estar fabricada, según las Fig. 5 y 6, mediante
taladrado, y ello de tal manera que un taladro central 12 en
posición central, el cual está biselado en la entrada y la salida,
está rodeado por varios taladros inclinados 13 distribuidos
uniformemente en el perímetro, los cuales están dispuestos con un
ángulo \beta determinado respecto del eje central 14 de la pieza
insertada de torsión, que coincide con el eje central del taladro 8
y de la cámara de mezcla 2 de canal de conexión 3. El ángulo
\beta vale 45º en el ejemplo de realización, si bien puede ser
variado sin embargo también en cierta medida. Si por ello la mezcla
aire-agua, formada en la cámara de mezcla 2, entra
en la pieza insertada de torsión 11 y pasa a través de ella,
entonces es puesta en rotación en el espacio del taladro 8, entre
la pieza insertada de torsión 11 y la abertura de salida 9, donde el
taladro central 12 influye positivamente sobre la simetría de
distribución de los chorros de mezcla que salen de la pieza
insertada de torsión 11. La mezcla de dos fluidos rotante sale
entonces, sometida a presión, a través de la abertura 9 y forma un
chorro de rociado de cono lleno.
Hay que mencionar que la suma de las secciones
transversales de paso de los taladros 12 y 13 en la pieza insertada
de torsión 11 debe ser siempre mayor que la sección transversal de
paso libre de la abertura de salida 9.
La Fig. 2 muestra aún dos taladros de fijación 15
en la carcasa 1, los cuales discurren paralelos respecto del eje 14
de la cámara de mezcla 2. Con su ayuda se puede montar la carcasa 1
en una sujeción.
La Fig. 3 muestra una forma de realización
modificada con una carcasa 20, la cual está dotada con dos
conexiones 21 y 22 atornilladas, cuyo diámetro se estrecha en cada
caso en la dirección de circulación indicada mediante las flechas 23
y 24. Ambas piezas insertadas 21 y 22 desembocan con sus aberturas
de salida 25 y 26 a modo de boquilla en una cámara de mezcla 27, la
cual discurre coaxialmente respecto de la conexión atornillada 21 y
está formada aproximadamente cilíndrica. La pared de la cámara de
mezcla 27 opuesta a la boquilla 26 está dotada, al mismo tiempo,
con una depresión 28, que sirve de superficie de rebotadura para el
chorro de agua que entra en el sentido de la flecha 24 y que
desgarra el chorro de agua mediante el choque, de tal manera que el
aire que se aporta en la dirección de la flecha 23 puede dar lugar
a la mezcla uniforme deseada entre el aire y el agua. Este tipo de
carcasas 20, con una cámara de mezcla formada como la descrita,
están descritas en la publicación DE 196 04 902 A1.
A la cámara de mezcla 27 se conecta un tubo de
prolongación 29 el cual está dotado, en el extremo inferior, con un
fuelle 30 montado con una rosca exterior, el cual de nuevo sirve
para acoger una tuerca de racor 31, con cuya ayuda se sujeta una
embocadura 32 en el extremo inferior del tubo. La embocadura 32
está formada de manera análoga a la embocadura 6 de la Fig. 1. El
taladro 8 de la embocadura 32, la pieza insertada de torsión 11 y la
abertura de salida 9 han sido dotadas por ello con las mismas
cifras de referencia. La forma de funcionamiento de la disposición
de boquillas rociadoras de dos fluidos según la Fig. 3 corresponde
también, con respecto al chorro de rociado de cono lleno que sale de
la embocadura 32, a la de la boquilla rociadora de dos fluidos de
la Fig. 1.
Las Fig. 7 y 8 muestran una pieza insertada de
torsión 40 asimismo utilizable en lugar de la pieza insertada de
torsión taladrada de las Fig. 5 y 6, la cual ha sido fabricada
mediante fresado. También esta pieza insertada de torsión 40 tiene
el taladro central 12, si bien los canales de paso generadores de
torsión están formados, sin embargo, por las ranuras 41 fresadas
inclinadas en el perímetro exterior de la pieza insertada de torsión
40. Respecto de las secciones transversales de paso libres se
cumple aquí también que las secciones transversales de paso libres
de las ranuras 41, las cuales son cerradas hacia fuera tras el
montaje por el taladro 8 de la embocadura 6 ó 32, deben ser
asimismo mayores que las de la sección transversal de paso libre de
la abertura de salida 9.
Como pieza insertada de torsión se muestra en
cada caso una pieza insertada de torsión taladrada (Fig. 5) o una
pieza insertada de torsión fresada (Fig. 7). También sería
imaginable prever una pieza insertada de torsión X, que presente una
pendiente muy reducida.
Claims (12)
1. Boquilla rociadora de dos fluidos, en especial
para pulverizar líquidos de baja viscosidad para la refrigeración
en instalaciones de colada continua, que comprende una carcasa (1,
20) con una cámara de mezcla (2, 27) y en cada caso un canal de
conexión (3, 5, 25, 26) que desemboca en ésta para el suministro de
un medio gaseoso y un líquido, así como una embocadura (6, 32)
conectada corriente abajo de la cámara de mezcla, en la dirección
de circulación, un taladro (8) axial cilíndrico y una abertura de
salida (9) con simetría de rotación, caracterizada porque en
el taladro (8) de la embocadura (6, 32) está dispuesta una pieza
insertada de torsión (11, 40) y la abertura de salida (9) está
prevista en posición central en el suelo (8a) de la embocadura (8)
con un diámetro que corresponde, a lo sumo, a la mitad del diámetro
del taladro (8) de la embocadura (6, 32).
2. Boquilla rociadora de dos fluidos según la
reivindicación 1, caracterizada porque la abertura de salida
(9) se extiende para formar un cono de salida (10), cuyo ángulo de
salida (á) está adaptado al ángulo de rociado deseado.
3. Boquilla rociadora de dos fluidos según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la parte del
suelo (8a) de la embocadura que rodea la abertura de salida (9) es
plana y está orientada perpendicularmente respecto del eje (14) del
taladro (8).
4. Boquilla rociadora de dos fluidos según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la parte del
suelo (8a) que rodea la abertura de salida (9) está redondeada.
5. Boquilla rociadora de dos fluidos según la
reivindicación 1, caracterizada porque la pieza insertada de
torsión (11, 40) está taladrada o fresada.
6. Boquilla rociadora de dos fluidos según la
reivindicación 5, caracterizada porque la pieza insertada de
torsión (11, 40) está dotada con varios taladros (13) o varias
ranuras (41) dispuestas en el perímetro exterior, las cuales están
distribuidas de manera uniforme en el perímetro.
7. Boquilla rociadora de dos fluidos según la
reivindicación 6, caracterizada porque la pieza insertada de
torsión (11, 40) presenta un taladro central (12) que discurre en
la dirección del eje con un bisel de entrada y salida.
8. Boquilla rociadora de dos fluidos según la
reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque la suma de las
secciones transversales de paso libres de los taladros (13) o las
ranuras (41) es mayor que la sección transversal de paso de la
abertura de salida (9) de la embocadura (6, 32).
9. Boquilla rociadora de dos fluidos según la
reivindicación 1, caracterizada porque la distancia entre el
suelo (8a) y la pieza insertada de torsión (11, 40) se elige de tal
manera que se alcanza una circulación homogénea antes de la abertura
de salida (9).
10. Boquilla rociadora de dos fluidos según la
reivindicación 1, caracterizada porque la cámara de mezcla
(2) está formada cilíndrica con canales de conexión (3, 5)
perpendiculares entre sí y la embocadura (6) es un manguito
atornillable el cual está conectado inmediatamente después de la
cámara de mezcla (2).
11. Boquilla rociadora de dos fluidos según la
reivindicación 1, caracterizada porque el canal de conexión
(26) para el líquido desemboca a modo de boquilla en la cámara de
mezcla (27) la cual está dotada, en la pared opuesta al canal de
conexión (26) a modo de boquilla, con una depresión (28) como
superficie de rebotadura para el chorro de líquido procedente de la
boquilla, en la que la conexión de aire (25) discurre en la
dirección del eje de la cámara de mezcla (27) y es perpendicular al
eje del chorro de líquido.
12. Boquilla rociadora de dos fluidos según la
reivindicación 11, caracterizada porque entre la embocadura
(32) y la cámara de mezcla (27) está previsto un tubo de
prolongación (29) y porque la embocadura (32) está fijada a dicho
tubo de prolongación mediante una tuerca de racor (31).
Applications Claiming Priority (1)
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