ES2232467T3 - Raspador de tubo. - Google Patents
Raspador de tubo.Info
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Abstract
Un raspador (9) para la eliminación de depósitos del exterior de un miembro tubular, que comprende: una envuelta (10) exterior que define un entrante (30) circunferencial abierto hacia dentro y dos aberturas (32) axiales alineadas; un elemento (12) de raspador en forma de alambre resiliente alargado doblado para definir una serie de segmentos (26) resilientes concatenados integrales, estando conectados cada par de segmentos por medio de una doblez (28) siendo recibida la doblez dentro de dicho entrante (20) con al menos un segmento (26a) extendiéndose sustancialmente a lo largo de una cuerda de las aberturas (32) axiales alineadas por medio de lo cual, para dar cabida al miembro tubular a través de dichas aberturas axiales alineadas, el miembro tubular debe deformar dicho al menos un segmento hacia fuera, de manera que la elasticidad del segmento lo fuerza hacia dentro contra el miembro tubular y hace que limpie el miembro tubular a medida que el raspador se desplaza axialmente respecto delmiembro tubular.
Description
Raspador de tubo.
Esta invención se refiere generalmente a un
procedimiento y a un aparato para mantener la superficie externa de
un miembro tubular sin costra o incrustaciones, depósitos y
similares. Esta invención es particularmente idónea para el raspado
y limpieza de tubos de cuarzo protectores usados en la
esterilización por radiación ultravioleta y/o desinfección de agua u
otros líquidos, aunque no está limitada estos usos.
El uso de luz ultravioleta en la esterilización
y/o desinfección de agua es muy conocido. Además, la luz
ultravioleta se puede usar para efectuar otros tratamientos o
reacciones en fluidos, incluso agua y aire. La luz ultravioleta se
obtiene típicamente de una lámpara que tiene forma de tubo hueco
recto de un material transparente a la luz ultravioleta
especialmente un tubo de cuarzo. También se puede usar una cubierta
de cuarzo. Las conexiones eléctricas se extienden a través de los
extremos sellados de los tubos, y estas conexiones eléctricas se
protegen del contacto con el fluido.
La superficie de la lámpara ultravioleta, o la
cubierta exterior, si se usa, tiende a acumular costra, depósitos o
similares, especialmente después de un periodo de uso continuo. Los
problemas de la costra y otros depósitos son parcialmente agudos en
el tratamiento del agua. La acumulación de costra sobre la
superficie del tubo reduce la transmisión de luz ultravioleta desde
la lámpara hacia el fluido. Esto produce un decrecimiento de la
intensidad de la luz y, consecuentemente, la eficiencia y
efectividad del tratamiento decrece. En el tratamiento de agua, la
limpieza de la superficie exterior del tubo puede ser necesaria
semanalmente, diariamente o, incluso, más frecuentemente,
dependiendo de la calidad del agua sometida a tratamiento.
La limpieza de los tubos se podría efectuar
retirando los tubos del fluido y raspándolos o tratándolos
químicamente. En la situación típica de uso de una pluralidad de
tubos en un grupo, esto puede requerir el desmontado parcial del
aparato y un paro prolongado en el uso del aparato.
Se han desarrollado varios procedimientos para la
limpieza de tubos sin retirarlos del fluido, usando cepillos,
escobillas o similares. Uno de dichos sistemas se da a conocer en la
patente de EE. UU. 5.266.280, concedida el 30 de noviembre de 1993 a
Hallett. En este sistema, se utiliza una cubierta cilíndrica
transparente a la luz UV para aislar una lámpara UV del espacio
interior del vaso de un reactor. La cubierta se selecciona de manera
que aisle la lámpara UV del fluido. Se provee un dispositivo de
cepillos para cepillar la superficie exterior de la cubierta para
eliminar los materiales depositados del fluido. El dispositivo de
cepillos tiene al menos dos cepillos con cerdas que se extienden
radialmente por dentro hacia la cubierta de manera que los cepillos
abarcan la cubierta. Los cepillos se acoplan conjuntamente de manera
espaciada sobre la cubierta con un dispositivo para alternar los
cepillos a lo largo del exterior de la funda, preferiblemente
periódicamente.
La patente de EE. UU. 3.462.597, concedida el 19
de agosto de 1969 a Young, da a conocer un sistema de lámpara UV
para purificación de agua que incluye un sistema limpiador para la
funda protectora que rodea la lámpara UV. El sistema limpiador
comprende anillos escurridores hechos de Teflon^{TM} o un material
similar no afectado por la radiación UV. Los anillos están
espaciados entre sí y preferiblemente están divididos de manera que
se puedan mantener elásticamente o resistentemente en el exterior
del tubo protector mediante un muelle. El anillo limpiador se
conecta a un soporte del anillo que está enganchado por una varilla
que se extiende a través de un extremo del reactor. Seguidamente, el
soporte del anillo se alterna para realizar una acción de limpieza a
lo largo del tubo protector para eliminar los materiales físicos y
biológicos que se han depositado sobre el exterior del tubo. Sin
embargo, el sistema podría parecer inadecuado para dar cabida a las
variaciones dimensionales del tubo protector, que normalmente es de
cuarzo. Además, el uso de los anillos limpiadores hechos de
fluoropolímero de Teflon (marca registrada) o de un material similar
no limpiaría la superficie de cuarzo a causa de a) la falta de una
superficie de raspado dura y afilada (como una cuchilla) y b) la
resbalabilidad inherente del fluoropolímero de Teflon.
La patente de EE. UU. 3.562.520, concedida en
febrero de 1971 Hippen, da a conocer el uso de un sistema limpiador
para limpiar rutinariamente un tubo protector de cuarzo que rodea
una lámpara UV. El sistema limpiador incluye varios elementos
limpiadores como anillos que rodean contactan limpiando la
superficie externa del tubo protector. El sistema limpiador está
forzado a lo largo del tubo por un muelle espiral. Cuando el agua a
tratar fluye a través del reactor, el limpiador retorna al otro
extremo del tubo para efectuar un limpiado del área del tubo entre
la entrada y la salida. Se dice que esto asegura que el tubo
protector esté limpio de depósitos durante cada arranque del
dispositivo purificador del agua.
La patente de EE. UU. 3.904.363, concedida 9 de
septiembre de 1975 a Free, da a conocer un sistema limpiador que
también es activado por flujo de agua. Sin embargo, durante un flujo
de agua continuo duradero, el tubo protector no se puede limpiar. El
flujo de agua desplaza el sistema limpiador hasta un extremo del
tubo y lo mantiene allí. Cuando el agua se cierra, las escobillas
descienden hasta la bese del reactor bajo la influencia de la
gravedad. El sistema limpiador incluye una membrana de plástico
semirrígido flexible o de metal flexible. La membrana puede ser una
membrana de textura similar a un cepillo de material de plástico o
compuesto. Sin embargo, la membrana es muy fina y es probable que
sea inadecuada para eliminar depósitos resistentes sobre la funda
protectora. Asimismo, la versión de plástico de la escobilla podría
estar sometida a deterioro bajo una radiación UV de alta intensidad
de lámparas de gran potencia.
La incapacidad de los dispositivos dados a
conocer en las patentes de EE. UU. 3. 562 520 y 3904 363 para operar
con un flujo continuo de agua se traduciría en que un flujo de agua
duradero a través del dispositivo daría lugar a la acumulación
gradual de los depósitos sobre el tubo protector. Esto reduciría la
transmisión de luz U.V. y, consecuentemente, la efectividad de la
radiación U.V. en el tratamiento de las bacterias.
La patente de EE. UU. 5. 528.044, concedida el 18
de junio de 1996 a Hutchinson, da a conocer el uso de un sistema
limpiador que tiene una barra que se puede desplazar desde el
exterior de la cámara del reactor para desplazar el sistema
limpiador alternativamente de manera mecánica. El sistema limpiador
tiene una placa con una pluralidad de miembros digitales que se
extienden radialmente hacia dentro que enganchan la superficie
exterior del tubo que rodea la lámpara.
Otras patentes de EE. UU. son las 4.482.809,
4.872.980, 5.006.244 y 5.418.370, todas concedidas a
Maarschalkerweerd. En los dispositivos descritos en las tres
primeras patentes, el manguito que rodea las lámparas UV llega a
estar periódicamente atorado con materias extrañas, y requiere su
limpieza manual para eliminar dichas materias. La última patente
supera este inconveniente mediante un aparato limpiador que
incorpora un manguito de limpieza que engancha una parte del
exterior de la unidad origen de la radiación y que es desplazable
entre una posición retraída y una posición extendida. El manguito de
limpieza incluye la cámara en contacto con parte de la fuente de
radiación, la cual está provista con una solución limpiadora
adecuada para eliminar materiales indeseados. Dichos procedimiento y
aparato de limpieza tienden a ser relativamente complicados y
costosos.
El documento
US-A-5.501.843 da a conocer un
sistema de raspadores para limpiar la superficie exterior de un
tubo, en el que una jaula formada entre dos cartuchos de limpieza se
llena con material de un raspador que consta de recodos de acero
inoxidable.
A la vista de la técnica anterior y de sus
inconvenientes enumerados anteriormente, un objetivo de un aspecto
de esta invención es proveer un raspador para eliminar depósitos del
exterior de un miembro tubular tal como una funda de cuarzo
protectora, de manera simple y efectiva.
En consecuencia, un aspecto de la presente
invención provee un raspador para la eliminación de depósitos del
exterior de un miembro tubular que comprende:
una envoltura exterior que define un entrante
circunferencial abierto hacia dentro y dos aberturas axiales
alineadas,
un elemento del raspador en forma de alambre
resiliente doblado para definir una serie de segmentos resilientes
concatenados e integrales, estando conectado cada par de segmentos
contiguos por medio de una doblez,
siendo recibidas las dobleces dentro de dicho
entrante con al menos extendiéndose sustancialmente a lo largo de
una cuerda de las aberturas axiales alineadas.
Por lo que, con el fin de dar cabida al miembro
tubular a través de dichas aberturas axiales alineadas, el miembro
tubular debe deformar hacia fuera dicho al menos un segmento, de
manera que la elasticidad del segmento deformado lo fuerza hacia
dentro contra el miembro tubular y hace que limpie el miembro
tubular cuando el raspador se desplaza axialmente respecto del
miembro tubular.
Otro aspecto de la presente invención provee un
procedimiento para eliminar depósitos del exterior de un miembro
tubular, comprendiendo el procedimiento:
Provisión de un raspador que incluye:
un recubrimiento exterior que define un entrante
circunferencial abierto hacia dentro y dos aberturas axiales
alineadas,
y un elemento del raspador en forma de alambre
resiliente alargado doblado para definir una serie de segmentos
resilientes concatenados integrales, estando conectado cada par de
segmentos contiguos por medio de una doblez,
siendo recibidas las dobleces dentro de dicho
entrante, extendiéndose al menos un segmento sustancialmente a lo
largo de una cuerda de las aberturas axiales alineadas,
e inserción del miembro tubular a través de
dichas aberturas axiales alineadas para deformar hacia fuera dicho
al menos un segmento, con lo que la elasticidad del segmento
deformado lo fuerza hacia dentro contra el miembro tubular y hace
que limpie el miembro tubular a medida que el raspador se desplaza
axialmente respecto del miembro tubular.
En los dibujos adjuntos se ilustran dos
realizaciones de esta invención, en los que numerales iguales
indican partes similares a lo largo de las diferentes vistas, y en
los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
despiece de los componentes principales de una realización de esta
invención;
La figura 2 es una vista de una sección axial de
los componentes principales vistos en la figura 1, también en
relación despiezada;
La figura 3 es un alzado del extremo del raspador
montado del cual se muestran las piezas en las figuras 1 y 2, que
ilustra la posición teórica de un segmento de un elemento de
raspador (hecho de alambre doblado), para ilustrar el principio de
la invención;
La figura 4 es una vista similar a la figura 3,
que muestra una sección transversal de un miembro tubular pasando a
través de las aberturas alineadas de un miembro de envoltura, con el
miembro tubular doblando el segmento raspador hacia fuera de su
posición, creando de esta manera una presión hacia dentro, lo que
permite que el segmento de alambre limpie una parte de la superficie
del miembro tubular;
La figura 5 es una vista axial del raspador, que
muestra varios de los segmentos de alambre;
La figura 6 es una vista de una sección axial de
una parte del elemento de sostenimiento principal de la segunda
realización, que es similar al mismo elemento de la figura 2; y
La figura 7 es un alzado lateral esquemático que
muestra un miembro tubular, un miembro raspador y medios para
desplazar el miembro raspador a lo largo del miembro tubular.
La presente invención provee un raspador para
eliminar depósitos del exterior de un miembro tubular, tal como una
funda tubular de cuarzo. En determinadas realizaciones, el raspador
provee un elemento del raspador para contactar con el miembro
tubular. Dicho elemento de raspador puede adoptar forma de alambre
resiliente alargado sostenido dentro de una envoltura para presentar
segmentos del alambre que se extienden a lo largo de cuerdas de las
aberturas axiales alineadas. De esta manera, el miembro tubular
puede estar albergado a través de las aberturas solo deformando
hacia fuera los segmentos de alambre. La elasticidad de los
segmentos los fuerza contra el miembro tubular, dando lugar el
desplazamiento longitudinal del raspador a la limpieza de la
superficie del miembro tubular.
La atención se dirige primero a la figura 1, que
ilustra los cuatro elementos básicos del raspador 9 descritos en
este documento. Los cuatro elementos se ven en alineación axial
aunque en relación despiezada, para mayor claridad.
En el extremo izquierdo de la figura 1 se muestra
una envuelta 10 exterior a cuya derecha está un elemento 12 del
raspador, seguido por una arandela 14 y un resorte circular 16.
Aunque la figura 1 solo muestra una arandela 14 y un resorte
circular 16, se debe entender que el sistema completo requiere dos
arandelas y dos resortes circulares.
Como se ve mejor en la figura 2, la envuelta 10
exterior tiene forma de cilindro circular hueco con una pared 18
cilíndrica exterior y una pared 20 cilíndrica interior. En la pared
20 cilíndrica interior están provistos dos surcos 22 separados,
estando adaptado cada uno para recibir un resorte circular 16. Cada
resorte circular 16 está dimensionado para quedar retenido
elásticamente en posición dentro del surco 22 correspondiente. Como
se ve mejor en la figura 1, cada resorte circular 16 es un miembro
casi anular, configurado de manera tal que los extremos 24 libres se
pueden aproximar entre sí elásticamente para hacer efectivo el
diámetro menor y permitir que esté a presión en posición.
Los resortes 16 circulares están espaciados
axialmente entre sí para permitir la inclusión de las dos arandelas
14, estando cada una inmediatamente contigua a uno de los resortes
16 circulares (se muestran con trazo discontinuo dentro de la
envuelta 10), y conteniendo también el elemento 12 del raspador,
estando éste entre las arandelas 14.
Para evitar confusión, se debe explicar que la
figura 2 muestra cada resorte 16 circular en dos posiciones: fuera y
dentro de la envuelta 10 y, análogamente, cada arandela 14 se
muestra fuera y dentro de la envuelta 10. Las posiciones interiores
de todos dichos elementos están en trazo discontinuo.
Volviendo a la figura 1, el elemento 12 del
raspador adopta la forma de un alambre resiliente alargado doblado
para definir una serie de segmentos 26 resilientes concatenados e
integrales, estando conectados cada par de segmentos 26 contiguos
por medio de una doblez 28. Las dobleces 28 están redondeadas.
Cuando está doblado de esta manera, el elemento del raspador consta
de una serie de partes relativamente rectas conectadas en secuencia
por partes redondeadas. Más exactamente, el elemento 12 del raspador
de una realización preferida se forma doblando un alambre resiliente
para formar una serie de triángulos aproximadamente con vértices
romos, de manera tal que cada doblez está en una localización casi
contigua a, pero no coincidente con, las localizaciones de las
dobleces que están alejadas tres segmentos de la doblez dada en
cualquier sentido.
El elemento 12 de raspador es recibido dentro de
un entrante definido por la envuelta 10 y las dos arandelas 14,
estando estas identificadas por el numeral 30 en la figura 2.
Como se puede ver en la figura 5, el resultado de
doblar el alambre resiliente alargado con la configuración vista en
la figura 1 es que sustancialmente todos los segmentos de alambre se
extienden sustancialmente a lo largo de cuerdas de las aberturas 32
axiales alineadas que están definidas por las arandelas 14.
Para ilustrar lo que ocurre teóricamente, se
dirige la atención a la figura 3, que muestra solo un segmento 26a
de alambre que se extiende a lo largo de una cuerda de la abertura
32. Comparando las figuras 3 y 4, se verá que cuando el miembro
tubular (mostrado en sección transversal en 34 en la figura 4)
adopta una posición central dentro de la abertura 32, solo puede
hacerlo forzando el segmento 26a de alambre hacia fuera. Sin
embargo, debido a que el alambre es resiliente, tratará de
permanecer en la posición de la figura 3, y su deformación hacia
fuera hará que empuje hacia dentro contra la superficie exterior del
miembro 34 tubular, permitiendo de esta manera que se lleve a cabo
una acción de raspado y limpieza sobre la superficie cuando el
raspador 9 se desplaza a lo largo del miembro 34 tubular.
Disponiendo sustancialmente todos los segmentos de alambre
presionando hacia dentro el miembro tubular de la misma manera se
producirá una acción de raspado múltiple que es altamente efectiva y
eficiente.
Como se mencionó anteriormente, la figura 5 es
una representación más exacta de la configuración del raspador.
Se debería mencionar también que el número de
segmentos de alambre que se ve en la figura 1 es mucho menor que el
número práctico real, que es de 100, aproximadamente.
En la realización mostrada en la figura 6, la
parte izquierda de la envuelta 10a se ha convertido en una simple
pestaña 36 que se proyecta hacia dentro, que realiza la misma
función que la arandela 14 hacia la izquierda (en la figura 2).
Por lo tanto, se puede ver que la envuelta 10,
10a, con dos o una arandela (retenida en posición por un resorte
circular 16) define un entrante 30 circunferencial abierto hacia
dentro 30 y dos aberturas 32 axiales alineadas.
Para reforzar la función de raspado del elemento
12 de raspador, el alambre resiliente puede ser no redondo en su
sección transversal. Preferiblemente, el alambre resiliente tiene
sección transversal poligonal, que, aún más preferiblemente, es de
sección transversal cuadrada.
Se debe entender que el raspador 9 se podría
montar en asociación con un medio adaptado para soportarlo en una
posición desde la cual pueda rodear el miembro tubular, y que se
pueda desplazar axialmente respecto del miembro tubular. Esto se
muestra esquemáticamente en la figura 7, que representa un tubo 34,
un raspador 9 conectado a un miembro 42 de carro adaptado para
desplazarse longitudinalmente a lo largo de un tornillo 44 roscado.
Cuando el tornillo 44 se hace girar, el carro 42 se desplaza hacia
la izquierda o hacia la derecha (dependiendo del sentido de giro), y
lleva el raspador 9 a lo largo de miembro 34 tubular.
Aunque en los dibujos adjuntos, se han ilustrado
dos realizaciones de esta invención y se han descrito anteriormente,
debe ser evidente para los expertos en la técnica que se pueden
hacer cambios y modificaciones sin salir del alcance de esta
invención, como se explica en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
1. Un raspador (9) para la eliminación de
depósitos del exterior de un miembro tubular, que comprende:
una envuelta (10) exterior que define un entrante
(30) circunferencial abierto hacia dentro y dos aberturas (32)
axiales alineadas;
un elemento (12) de raspador en forma de alambre
resiliente alargado doblado para definir una serie de segmentos (26)
resilientes concatenados integrales, estando conectados cada par de
segmentos por medio de una doblez (28)
siendo recibida la doblez dentro de dicho
entrante (20) con al menos un segmento (26a) extendiéndose
sustancialmente a lo largo de una cuerda de las aberturas (32)
axiales alineadas
por medio de lo cual, para dar cabida al miembro
tubular a través de dichas aberturas axiales alineadas, el miembro
tubular debe deformar dicho al menos un segmento hacia fuera, de
manera que la elasticidad del segmento lo fuerza hacia dentro contra
el miembro tubular y hace que limpie el miembro tubular a medida que
el raspador se desplaza axialmente respecto del miembro tubular.
2. El raspador de la reivindicación 1, en el que
el alambre resiliente no es redondo en sección transversal.
3. El raspador de la reivindicación 1, en el que
el alambre resiliente tiene una sección transversal poligonal.
4. El raspador de la reivindicación 1, en el que
el alambre resiliente tiene una sección transversal cuadrada.
5. El raspador de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 4, en el que el doblado del alambre resiliente
es tal que una doblez que está dentro del entrante en una
localización estrechamente contigua, pero no coincidente, a las
localizaciones de las dobleces que son tres segmentos alejados de la
doblez en cualquier dirección.
6. El raspador de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 5, en el que las aberturas alineadas son
sustancialmente circulares, y en el que todos los segmentos de
alambre, sustancialmente, se extienden sustancialmente a lo largo de
cuerdas de las aberturas
alineadas.
alineadas.
7. El raspador de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 6, en combinación con medios para soportar el
raspador en una posición en la que puede rodear el miembro tubular,
y se puede desplazar axialmente respecto del miembro tubular.
8. El raspador de la reivindicación 7, en el que
el doblado del alambre resiliente es tal que una doblez dada está
dentro del entrante en una localización estrechamente estrechamente
contigua, pero no coincidente, a las localizaciones de las dobleces
que son tres segmentos alejados de la doblez en cualquier dirección,
siendo redondeadas todas las dobleces.
9. El raspador de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 8, en el que dicha envuelta (10) exterior
incluye un miembro exterior cilíndrico, un par de arandelas (14)
anulares adaptadas para encajar dentro de dicho miembro exterior en
una relación de separación, y un par de resortes circulares (16)
para retener las arandelas en posición, teniendo el miembro exterior
surcos (22) circunferenciales internos para recibir los resortes
anulares.
10. Un procedimiento para la eliminación de
depósitos del exterior de un miembro tubular, comprendiendo el
procedimiento:
provisión de un raspador (9) que incluye:
una envuelta (10) exterior que define un entrante
(30) circunferencial abierto hacia dentro y dos aberturas (32)
axiales alineadas
y un elemento (12) de raspador en forma de
alambre resiliente alargado doblado para definir una serie de
segmentos (26) resilientes concatenados integrales; estando
conectados cada par de segmentos contiguos por medio de una doblez
(28):
siendo recibida la doblez (28) dentro de dicho
entrante (30) con al menos un segmento (26a) extendiéndose
sustancialmente a lo largo de una cuerda de las aberturas (32)
axiales alineadas,
e inserción del miembro tubular a través de
dichas aberturas alineadas para deformar dicho al menos un segmento
hacia fuera, con lo que la elasticidad del segmento deformado lo
fuerza hacia dentro contra el miembro tubular y hace que limpie el
miembro tubular a medida que el raspador se desplaza axialmente
respecto del miembro tubular.
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