ES2231751T3 - Turbina para pulverizador rotativo y pulverizador rotativo. - Google Patents
Turbina para pulverizador rotativo y pulverizador rotativo.Info
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Abstract
Turbina (1) para pulverizador rotativo para la impulsión de un plato acampanado en un pulverizador rotativo de una instalación para recubrimiento, que comprende un rodete (3) giratorio alojado en dicha turbina con varios álabes (4), varias toberas (9 a 11) para proyectar el gas impulsor contra los álabes (4) de la turbina, una cámara (12) intermedia unida a las toberas (9 a 11), para la recepción del gas impulsor, presentando la cámara (12) intermedia una primera boca (13) receptora del gas impulsor, caracterizada porque está provista de al menos una segunda boca (14) receptora del gas impulsor en la cámara (12) intermedia.
Description
Turbina para pulverizador rotativo y pulverizador
rotativo.
La invención se refiere a una turbina para
pulverizador rotativo, según el preámbulo de la reivindicación 1,
para la impulsión de un plato acampanado en un pulverizador rotativo
que se emplea en una instalación para recubrimiento, así como a un
pulverizador rotativo según a la reivindicación 13 y que utiliza una
turbina para pulverizador rotativo de este tipo.
Como es sabido, en las instalaciones de pintado
modernas se emplean pulverizadores rotativos provistos de un plato
acampanado que gira a gran velocidad impulsado por una turbina de
aire comprimido. En este tipo de pulverizadores, el plato
generalmente tiene forma de cono truncado y se ensancha en la
dirección de pulverización, de modo que a causa de la fuerza
centrífuga el material de recubrimiento experimenta una aceleración
en el plato, en dirección axial y especialmente en dirección radial.
Por consiguiente, se genera un chorro de pulverizado de forma cónica
en el lado truncado del plato. El documento
US-4.589.597 ilustra un pulverizador rotativo según
la norma vigente, con una turbina de aire comprimido y un plato
acampanado.
La velocidad de giro de la turbina de aire
comprimido está comprendida entre 15.000 y 80.000 r.p.m. Sin
embargo, para velocidades altas la potencia de impulsión puede ser
insuficiente para mantener la velocidad en el valor deseado, en el
momento en que se abre el surtidor principal retirando su aguja y se
suministra el material de recubrimiento. Así, al abrir el surtidor
principal del pulverizador rotativo, la velocidad de giro de la
turbina podría reducirse hasta en un 20%, con lo que la calidad del
pintado quedaría mermada.
Por tanto, la invención tiene como objetivo la
mejora de las conocidas turbinas de aire comprimido que impulsan un
plato acampanado en un pulverizador rotativo, de tal modo que se
evite en la mayoría de los casos la caída del valor de la velocidad
de giro al abrir el surtidor principal.
La consecución de este objetivo se basará en las
características descritas en la reivindicación 1, tomando como base
la conocida turbina para pulverizador rotativo descrita al principio
según el preámbulo de dicha reivindicación, así como en las
características descritas en la reivindicación 13, en relación con
un pulverizador rotativo que utilice una turbina de este tipo.
En la turbina para pulverizador rotativo según la
invención está alojado un rodete giratorio con varios álabes, contra
los cuales múltiples toberas proyectan un gas impulsor.
Existen múltiples posibilidades en relación con
el diseño constructivo del rodete de la turbina y de los álabes. A
continuación se indica una breve descripción de las mismas, que no
pretende ser exhaustiva.
Así, el rodete de la turbina puede llevar
incorporado un disco circular con los distintos álabes dispuestos
axialmente.
Sin embargo, en lugar de emplear un rodete de
turbina de este tipo, cerrado por un lado y abierto por el otro,
también es posible utilizar un rodete de turbina cerrado
bilateralmente en dirección axial, en el cual los álabes están
dispuestos en dicha dirección entre dos discos circulares. En este
caso, la evacuación de los gases proyectados puede efectuarse
gracias a bocas de salida en las proximidades del eje de rotación
del rodete de la turbina, dispuestas unilateral o bilateralmente en
los discos circulares.
Además, también existe la posibilidad de utilizar
un rodete de turbina abierto bilateralmente en la dirección axial.
En este caso, los álabes están dispuestos en la superficie lateral
de un cubo rotatorio.
No obstante, la invención no se limita al diseño
constructivo del rodete de la turbina que se ha descrito
anteriormente a título de ejemplo.
Así, en relación con el diseño constructivo de
los distintos álabes de la turbina existen múltiples posibilidades.
A continuación se indica una breve descripción de las mismas, que no
pretende ser exhaustiva.
Por ejemplo, los distintos álabes de la turbina
pueden tener forma curvada sólo en dirección radial y no en
dirección axial, lo cual tiene sus ventajas desde el punto de vista
de la técnica de fabricación, puesto que cada álabe de la turbina
puede ser fabricado mediante un procedimiento de fresado. Esta
conformación de los álabes es particularmente ventajosa para rodetes
de turbina que en dirección axial estén cerrados por un lado y
abiertos por el otro, puesto que el fresado de los álabes puede
realizarse en la periferia de un disco circular.
Sin embargo, también es posible elegir la
alternativa con los distintos álabes curvados en ambas direcciones,
tanto axial como radialmente. Así, se logra optimizar la transmisión
por impulsos del gas impulsor a los álabes. Se considera que una
conformación de los álabes de esta naturaleza es especialmente
adecuada cuando los álabes se fabrican primero separadamente y a
continuación se fijan al rodete de la turbina.
Así mismo, cada uno de los álabes de la turbina
puede estar provisto de una cámara o cuenco receptor del chorro del
fluido motriz. No obstante, si se emplean álabes con dos cámaras o
cavidades, se alojarán una al lado de otra en dirección axial.
Además, la turbina para pulverizador rotativo
según a la invención dispone de múltiples toberas que proyectan el
gas impulsor contra los álabes del rodete. Preferentemente, el
diseño se realizará con toberas Laval, tal y como se ilustra en el
documento DE 10233199, o de naturaleza similar, lo cual es favorable
desde el punto de vista fluidodinámico.
Las distintas toberas que impulsan los álabes de
la turbina para pulverizador rotativo según la invención se
abastecen del gas impulsor de una cámara intermedia. Según la
invención, dicha cámara presenta por lo menos dos bocas receptoras
del gas impulsor. Gracias al empleo de varias bocas receptoras del
gas impulsor en la cámara intermedia se incrementa la potencia de
impulsión de la turbina para pulverizador rotativo, de modo que al
abrir el surtidor principal no se produce una caída de la velocidad
de giro o bien sólo se reduce de forma insignificante. Por
consiguiente, la presente invención no opta por la solución empleada
hasta hoy para incrementar la potencia de impulsión y que se basa en
el aumento de la sección transversal de una única boca receptora en
la cámara intermedia. En lugar de aumentar el tamaño de una única
boca receptora en la cámara intermedia, la invención prevé la
utilización de diversas bocas receptoras. La existencia de varias
bocas receptoras en la cámara intermedia constituye una ventaja
adicional, puesto que pueden disponerse de un modo favorable desde
el punto de vista fluidodinámico.
Preferentemente, la cámara intermedia provoca el
amortiguamiento de los chorros de gas, a causa de su capacidad de
acumulación.
Se recomienda una forma de realización de la
invención con un mínimo de tres toberas que se deriven de la cámara
intermedia para proyectar el gas impulsor contra los álabes de la
turbina. También es posible el empleo de una mayor cantidad de
toberas, para que en el futuro se alcancen velocidades de rotación
mayores del plato acampanado o se impulse dicho plato con un par
mayor.
Preferentemente, la cámara intermedia presentará
forma de anillo y girará alrededor del eje de rotación del rodete de
la turbina, de modo que por ejemplo pueda recorrer un ángulo
comprendido entre 90º y 270º en relación con dicho eje.
Se recomienda una forma de realización de la
turbina para pulverizador rotativo según la invención, de modo tal
que la cámara intermedia anular rodee el rodete de la turbina por el
exterior y en dirección radial. No obstante, es posible disponer la
cámara en dirección axial al lado del rodete de la turbina,
proyectándose el gas impulsor lateralmente contra el mismo,
especialmente si está abierto unilateral o bilateralmente en
dirección axial.
En una variante de la invención, cada una de las
toberas presenta un recorrido angular, en relación con el eje de
rotación del rodete de la turbina, que es un múltiplo impar del
recorrido angular de los álabes adyacentes. El emplazamiento de las
toberas y de los álabes de la turbina de este modo implica que la
posición relativa de cada tobera respecto a su álabe más cercano es
distinta, independientemente de la posición del rodete de la
turbina. Ello resulta ventajoso, puesto que el momento de impulsión
de la turbina para pulverizador rotativo presenta una pulsación
insignificante, ya que el aire impulsor de las distintas toberas se
proyecta desfasadamente (no simultáneamente) contra cada uno de los
álabes.
Preferentemente, por lo menos una de las toberas
que proyecta el gas impulsor contra los álabes de la turbina se
ramifica en algún punto entre dos bocas receptoras de la cámara
intermedia, lo cual resulta favorable desde el punto de vista
fluidodinámico.
Además, preferentemente las toberas se
transforman sin interrupciones en una cámara cilíndrica hueca de la
turbina. Ello es contrario a las conocidas turbinas para
pulverizador rotativo, que están provistas de toberas cuyo extremo
se orienta en dirección periférica aguas abajo, con lo que se forma
en dirección axial un escalón en la superficie lateral interna de la
cámara cilíndrica de la turbina. Por lo tanto, en esta variante de
la invención dicha cámara será preferentemente lisa y su contorno
interior quedará libre de escalones, solamente interrumpido por el
orificio de la tobera en la zona de toberas.
Así mismo, desde el punto de vista fluidodinámico
resulta ventajoso emplazar en la cámara intermedia más toberas en el
lado aguas abajo que en el lado aguas arriba de cada boca
receptora.
Preferentemente, se alojará la totalidad las
toberas de la cámara intermedia en el lado aguas abajo de los
conductos alimentadores de turbina.
Además, las distintas toberas pueden distribuirse
asimétricamente en el perímetro. Por ejemplo, la cámara intermedia
anular puede recorrer un campo angular de unos 110º alrededor del
eje de rotación del rodete de la turbina, intervalo en el que se
distribuyen todas las toberas.
Preferentemente, las bocas receptoras
desembocarán en la cámara intermedia paralelamente al eje de
rotación de la turbina, lo cual resulta favorable en cámaras
anulares giratorias. No obstante, es posible que las bocas
receptoras de la cámara intermedia ya estén dispuestas o conformadas
de tal forma que se favorezca el movimiento natural de la corriente
en el interior de dicha cámara. Por ejemplo, las bocas receptoras en
la cámara y orientadas en dirección periférica pueden estar
inclinadas en la dirección de la corriente, de modo que el gas
impulsor que penetra en la cámara intermedia ya posee una componente
de corriente en dirección periférica.
Así mismo, el alcance de la invención comprende
un pulverizador rotativo completo con la turbina para pulverizador
rotativo descrita anteriormente y según la invención.
Preferentemente, cada una de las bocas receptoras
de la cámara intermedia está unida a conductos alimentadores para el
gas impulsor independientes. En primer lugar, los conductos
alimentadores independientes posibilitan un control o regulación
independiente de la admisión del gas impulsor para ambas bocas
receptoras. Además, se pueden utilizar conductos alimentadores
independientes con una sección individual relativamente pequeña,
siempre que la sección total del conjunto de los conductos
alimentadores sea suficientemente grande. Ello facilita el manejo de
los conductos alimentadores individuales en una instalación de
recubrimiento.
Por consiguiente, es preferible que los conductos
alimentadores estén compuestos de tubos flexibles, por lo menos en
parte de su longitud, y que puedan adaptarse al movimiento de un
robot de pintado alojado en un pulverizador rotativo.
En una variante de la invención, los conductos
alimentadores se agrupan aguas arriba en las bocas receptoras de la
cámara intermedia de la turbina para pulverizador rotativo y se
abastecen de una fuente común de gas impulsor.
Se recomienda una forma de realización de la
invención, en la que los distintos conductos alimentadores unidos a
las bocas receptoras de la cámara intermedia presenten una sección
comprendida entre 5 mm^{2} y 80 mm^{2}, por lo menos en parte de
su longitud. Son posibles otros diseños ventajosos de la invención,
que se describen en las reivindicaciones subordinadas o se explican
a continuación con detalle mediante diagramas, junto con la
descripción del ejemplo de realización preferido de la invención. En
los dibujos, las figuras muestran:
La figura 1 es una vista de perfil de una turbina
para pulverizador rotativo según la invención,
La figura 2 es una vista explosionada de la
turbina para pulverizador rotativo de la figura 1 y
La figura 3 es una corona de toberas de la
turbina para pulverizador rotativo de las figuras 1 y 2.
La vista de perfil de la figura 1 ilustra una
turbina 1 para pulverizador rotativo que puede emplearse en un
pulverizador rotativo de una instalación de pintado y que impulsa el
eje 2 de un plato acampanado. Para simplificar el diagrama no se
representa el plato 2 que puede montarse sobre dicho eje.
Un rodete 3 de turbina se une al eje 2 del plato
acampanado. Dicho rodete comprende esencialmente un disco circular
con un número significativo de álabes 4 de turbina, que se
encuentran conformados en su periferia del lado del plato.
Así mismo, la carcasa de la turbina 1 para
pulverizador rotativo según a la invención consta de diversas partes
5 a 8, como se pone especialmente de manifiesto en la vista
explosionada de la figura 2.
La parte 6 de la carcasa tiene forma de corona
circular. Cuando dicha parte está montada en la carcasa, rodea
radialmente por el exterior al rodete 3 de la turbina. Así, la parte
6 de la carcasa forma una cámara cilíndrica, en cuyo interior gira
el rodete 3 de la turbina.
Desde la superficie lateral interna de la parte 6
anular de la carcasa desembocan diversas toberas Laval 9 a 11 hacia
el interior de la cámara cilíndrica de la turbina. Gracias a ello,
en régimen de funcionamiento se logra impulsar los distintos álabes
4 del rodete 3 de la turbina.
Las toberas Laval 9 a 11 están unidas a una
cámara 12 intermedia anular dispuesta en el interior de la parte 6
de la carcasa y que gira en dirección periférica con un campo
angular de aproximadamente 130º respecto al eje de rotación del
rodete 3. La cámara 12 intermedia anular está fresada en la parte 6
de la carcasa y está abierta unilateralmente en dirección axial.
Así, cuando la cámara 12 está montada, su lado abierto queda tapado
por la parte 7 de la carcasa.
Las dos bocas 13, 14 receptoras desembocan
axialmente en la cámara 12 intermedia anular. Cada una de las bocas
presenta una sección circular de 5 mm de diámetro.
Ambas bocas 13, 14 receptoras están separadas
entre sí y unidas a conductos alimentadores independientes que
desembocan en sus correspondientes boquillas 15 de aire de
impulsión, dispuestas en la cara frontal opuesta al plato acampanado
de la turbina 1 para pulverizador rotativo. En los dibujos sólo se
representa la boquilla 15 de impulsión asociada a la boca 13
receptora.
Las bocas 13, 14 receptoras están alojadas en el
interior de la cámara 12 intermedia anular giratoria, en los lados
aguas arriba de dicha cámara 12. Esta disposición favorece el flujo
natural de la corriente en el interior de dicha cámara 12. La
disposición presentada por las toberas Laval 9 a 11 también tiene el
mismo objetivo, ya que las toberas están mayoritariamente alojadas
en el lado aguas abajo de las bocas 13, 14 receptoras.
Además, existe una tobera 16 adicional en la
parte 6 de la carcasa, dispuesta en la turbina 1 para pulverizador
rotativo según la invención. La función de esta tobera 16 es frenar
el rodete 3 de la turbina proyectando en sentido inverso el aire de
compensación contra los distintos álabes 4 de la turbina.
Claims (17)
1. Turbina (1) para pulverizador rotativo para la
impulsión de un plato acampanado en un pulverizador rotativo de una
instalación para recubrimiento, que comprende
un rodete (3) giratorio alojado en dicha turbina
con varios álabes (4),
varias toberas (9 a 11) para proyectar el gas
impulsor contra los álabes (4) de la turbina,
una cámara (12) intermedia unida a las toberas (9
a 11), para la recepción del gas impulsor,
presentando la cámara (12) intermedia una primera
boca (13) receptora del gas impulsor,
caracterizada porque
está provista de al menos una segunda boca (14)
receptora del gas impulsor en la cámara (12) intermedia.
2. Turbina (1) para pulverizador rotativo según
la reivindicación 1, caracterizada porque está provista de al
menos tres toberas (9 a 11) que parten de la cámara (12) intermedia
para proyectar el gas impulsor contra los álabes (4) de la
turbina.
3. Turbina (1) para pulverizador rotativo según
la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque está dispuesta
de tal modo que la cámara (12) intermedia presenta forma de anillo y
gira alrededor del eje de rotación del rodete (3) de la turbina.
4. Turbina (1) para pulverizador rotativo según
la reivindicación 3, caracterizada porque está dispuesta de
tal modo que la cámara (12) intermedia anular rodea al rodete (3) de
la turbina en dirección radial por el exterior.
5. Turbina (1) para pulverizador rotativo según
la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque está dispuesta
de tal modo que las toberas (9 a 11) presentan un recorrido angular
en relación con el eje de rotación del rodete (3) de la turbina cuyo
valor es igual a un múltiplo impar del recorrido angular de los
álabes (4) adyacentes.
6. Turbina (1) para pulverizador rotativo según
cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada por
estar dispuesta de tal modo que por lo menos una de las toberas (9 a
11) se ramifica de la cámara (12) intermedia entre la primera boca
(13) receptora y la segunda boca (14) receptora.
7. Turbina (1) para pulverizador rotativo según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque está dispuesta de tal modo que todas las toberas (9 a 11) se
transforman sin interrupciones en una cámara cilíndrica hueca de la
turbina.
8. Turbina (1) para pulverizador rotativo según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque está provista de un mayor número de toberas (9 a 11) que se
ramifican de la cámara intermedia (12) en el lado aguas abajo que en
el lado aguas arriba de todas las bocas (13, 14) receptoras.
9. Turbina (1) para pulverizador rotativo según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque está dispuesta de tal modo que todas las toberas (9 a 11) se
ramifican de la cámara (12) intermedia en el lado aguas abajo de la
primera boca (13) receptora y/o de la segunda boca (14)
receptora.
10. Turbina (1) para pulverizador rotativo según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque está dispuesta de tal modo que las toberas (9 a 11) están
distribuidas asimétricamente en el perímetro.
11. Turbina (1) para pulverizador rotativo según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque está dispuesta de tal modo que las bocas (13, 14) receptoras
desembocan en la cámara (12) intermedia paralelamente al eje de
rotación del rodete (3) de la turbina.
12. Turbina (1) para pulverizador rotativo según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque está configurada por toberas (9 a 11) Laval.
13. Pulverizador rotativo empleado en una
instalación para recubrimiento con una turbina (1) para pulverizador
rotativo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
14. Pulverizador rotativo según la reivindicación
13, caracterizado por estar dispuesto de tal modo que cada
una de las bocas (13, 14) receptoras de la cámara (12) intermedia de
la turbina (1) para pulverizador rotativo está unida a conductos
(15) alimentadores independiente para el gas impulsor.
15. Pulverizador rotativo según la reivindicación
14, caracterizado porque está dispuesto de tal modo que los
conductos alimentadores (15) de la turbina para pulverizador
rotativo se agrupan aguas arriba y se abastecen de una fuente común
de gas impulsor.
16. Pulverizador rotativo según la reivindicación
14 y/o 15, caracterizado porque está dispuesto de tal modo
que los conductos (15) alimentadores de la turbina (1) para
pulverizador rotativo son tubos flexibles, por lo menos en parte de
su longitud.
17. Pulverizador rotativo según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque está dispuesto
de tal modo que los conductos (15) alimentadores de la turbina para
pulverizador rotativo presentan una sección comprendida entre 5
mm^{2} y
80 mm^{2}, por lo menos en parte de su longitud.
80 mm^{2}, por lo menos en parte de su longitud.
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