ES2235763T3 - Rueda pulverizadora con boquilla mejorada para pulverizadores rotativos. - Google Patents
Rueda pulverizadora con boquilla mejorada para pulverizadores rotativos.Info
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Abstract
Una boquilla (7) para un pulverizador rotativo, que comprende material sinterizado resistente al desgaste y un canal para flujo en forma de una ranura vertical, caracterizada por una entrada a la cual se aplican radios de curvatura grandes, en la que el radio de curvatura horizontal es mayor que el radio de curvatura vertical.
Description
Rueda pulverizadora con boquilla mejorada para
pulverizadores rotativos.
El presente invento se refiere a una boquilla
mejorada para uso en pulverizadores rotativos resistentes al
desgaste y a ruedas pulverizadoras que contienen dichas boquillas
mejoradas. Dichos pulverizadores rotativos resistentes al desgaste
se han descrito en el documento US 2.520.830 y en las patentes de
EE.UU. concedidas a Niro US 3.454.226, US 4.121.770 y US
4.684.065.
En dichas patentes se describen ruedas
pulverizadoras resistentes al desgaste para pulverizar pastas de un
material muy abrasivo, que comprenden un cubo de rueda y una pared
externa esencialmente cilíndrica que define una cámara anular de una
forma de sección transversal sustancialmente similar a la de una
cubeta, que rodea coaxialmente a dicho cubo, con una serie de
aberturas de expulsión sustancialmente horizontales y radiales
distribuidas en la circunferencia de dicha pared externa. Durante el
funcionamiento, la pasta suministrada es expulsada en forma
pulverizada hacia fuera a través de dichas aberturas de expulsión, a
una cámara de secado circundante, en la cual las partículas finas
formadas en la pulverización son secadas de modo que su contenido de
sólidos cae al fondo de la cámara de secado en forma de un polvo
fino.
En el documento US 3.454.226 se describen
boquillas de un material sinterizado resistente al desgaste
dispuestas en cada una de dichas aberturas, ajustando de modo suelto
con respecto a dicha pared externa, proyectándose las boquillas
dentro de dicha cámara anular. El uso de material sinterizado
resistente al desgaste para las boquillas ha sido declarado
necesario, debido al muy severo desgaste que tiene lugar a causa de
las muy altas velocidades de descarga desde la rueda pulverizadora,
originadas por la fuerza centrífuga cuando se pulverizan
suspensiones que contienen partículas sólidas de un material duro.
En el documento US 4.684.065, la boquilla del documento US 3.454.226
ha sido sustituida por un conjunto de boquilla que comprende un
revestimiento de material sinterizado resistente al desgaste
dispuesto en las aberturas por medio de casquillos de acero
sustituibles que ajustan de modo suelto con respecto a dicha pared
externa. El conjunto de boquilla es mantenido en posición mediante
aros de obturación flexibles, que también impiden que penetre
líquido en el espacio entre la pared de la abertura y el conjunto de
boquilla. En el lado interno del casquillo que mira hacia el
revestimiento, hay formado un rebajo plano dispuesto en el mismo.
Dicho rebajo plano se extiende en la dirección axial del casquillo,
a uno y otro lado. La ventaja que se reivindica de este diseño es la
de que al tener lugar la inevitable flexión de la pared del
pulverizador sometido a rotación, el casquillo puede deformarse sin
que se fracture el frágil revestimiento de cerámica dispuesto en el
mismo. Las boquillas descritas en las antes mencionadas patentes, y
las boquillas comercialmente disponibles, tienen canales para flujo
de forma esencialmente cilíndrica, aunque en la Figura 4 del
documento US 3.454.226 también se ha representado una boquilla que
es de sección transversal cuadrada. Los diseños específicos
descritos en la técnica anterior proporcionan ruedas pulverizadoras
y boquillas que son muy resistentes al desgaste y que tienen una
larga vida de funcionamiento. El presente invento proporciona ruedas
pulverizadoras y boquillas que tienen la misma resistente al
desgaste que las descritas en las patentes de Niro, o incluso
mejores, pero al mismo tiempo se han mejorado las boquillas para
proporcionar partículas microesféricas con una distribución de
partículas por tamaños más estrecha. En el documento US 2.920.830 se
describe una boquilla de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1.
El presente invento proporciona una boquilla de
acuerdo con la reivindicación 1. Se comprobó que cuando se usan
estas boquillas mejoradas para rociar y secar suspensiones, se
obtienen partículas microesféricas con una distribución de
partículas por tamaños más estrecha que cuando se usan boquillas con
canales para flujo cilíndricos.
En el contexto de esta Memoria Descriptiva, la
expresión "material sinterizado resistente al desgaste"
significa un material en el que los granos duros están
interconectados de modo estable, con independencia de que tal
interconexión se haya efectuado por fusión entre sí de las
superficies de los granos, o bien por empotramiento de los granos en
alguna sustancia básica tal como, por ejemplo, la que se usa para la
fabricación de cuerpos de carburo de tungsteno. La expresión
"ranura vertical", significa una ranura en la que el eje
horizontal es más corto que el eje vertical.
Para asegurar la estabilidad del flujo, se
prefiere que el canal para flujo de la boquilla tenga la forma de
una ranura uniformemente redondeada. La expresión "uniformemente
redondeada" significa que la sección transversal de la ranura
perpendicular a la dirección del flujo tiene las esquinas
redondeadas. Se prefieren radios de curvatura grandes en la entrada
del canal para flujo, para asegurar la estabilidad del flujo. El
canal para flujo puede ser de estrechamiento gradual.
En cuanto a los radios de curvatura de la
entrada, se ha comprobado que cuando el radio de curvatura
horizontal es mayor que el radio de curvatura vertical, la boquilla
proporciona una combinación de distribución óptima del líquido a lo
largo de la pared del canal para flujo, lo cual se traduce en una
pulverización homogénea y una capacidad de flujo óptima, lo que da
por resultado una baja resistencia viscosa y una baja turbulencia de
entrada. El radio de curvatura horizontal y el radio de curvatura
vertical se definen aquí como sigue. Cuando se usa x para hacer
referencia a la dirección a lo largo del eje menor de la ranura, y
es la dirección a lo largo del canal para flujo y z es la dirección
vertical, es decir, a lo largo del eje mayor de la ranura. Para
generar la superficie que tiene el radio de curvatura horizontal, se
debe tomar un arco de 90º en el plano xy (horizontal) con un radio
rh, y se debe extruir en la dirección z. Para generar la superficie
de revolución con el radio de curvatura vertical, se sitúa el arco
de 90º en el plano yz (vertical) con el radio rv. No obstante,
debido a que los extremos de la ranura están redondeados, este arco
no se extruye a lo largo de x, sino que, por el contrario, se gira
alrededor de la línea central del semicírculo del redondeado en los
extremos de la ranura.
Las dimensiones óptimas para la altura de la
ranura (el eje vertical) vienen determinadas por la mejora deseada
en la distribución de partículas por tamaños, y por las limitaciones
en el tamaño de la rueda pulverizadora. La anchura óptima de la
ranura (según el eje horizontal) puede seleccionarse para obtener
aproximadamente la misma área de la sección transversal para el
canal para flujo que la que se encuentra típicamente en las
boquillas de la técnica anterior, tales como las descritas en las
patentes de Niro.
Se comprobó que cuando se usa la boquilla del
presente invento, no es necesario emplear un conjunto de boquilla de
dos piezas con un casquillo metálico. Una boquilla de una sola
pieza, hecha por entero de material sinterizado resistente al
desgaste, puede soportar las fuerzas de rotación y la flexión de la
pared, siempre que se empleen aros de obturación flexibles entre la
boquilla y la abertura de expulsión. Dichos aros de obturación se
han descrito en el documento US 4.684.065. Para más detalles, hágase
referencia a esa patente.
Por supuesto, la boquilla de acuerdo con el
invento puede ser también un conjunto de boquilla de dos piezas, que
comprende un casquillo metálico revestido con un revestimiento de un
material sinterizado resistente al desgaste que tiene un canal para
flujo en forma de una ranura vertical, preferiblemente redondeada
uniformemente. Como metales adecuados para el casquillo se incluyen;
el acero (inoxidable), las aleaciones de níquel tales como la
"hastelloy", el titanio, el tantalio, el circonio, etc. Dicho
casquillo de acero puede estar además provisto de un rebajo plano,
de modo que se evite la fractura del revestimiento de material
sinterizado resistente al desgaste al deformarse el casquillo de
acero, debido a las grandes fuerzas de rotación. En esta
realización, se pueden emplear también aros de obturación
flexibles.
En otra realización del invento, la boquilla está
provista de un hombro dirigido hacia fuera que apoya a tope contra
un hombro dirigido en la dirección opuesta, de forma
correspondiente, en la abertura de expulsión de la rueda
pulverizadora. Durante la pulverización de la pasta, las boquillas
están expuestas a sufrir desgaste que, de vez en cuando, puede
incluso ser muy severo. Este desgaste, sin embargo, está limitado a
ciertas áreas bien definidas. En la presente realización, la
boquilla puede ser hecha girar alrededor del eje geométrico del
canal para flujo a medida que se va desgastando gradualmente, con
objeto de prolongar su vida de funcionamiento.
El presente invento está además orientado hacia
una rueda pulverizadora de acuerdo con la reivindicación 5, para
pulverizar pastas de un material muy abrasivo, que comprende un cubo
de rueda y una pared externa esencialmente cilíndrica que define una
cámara anular de una forma de sección transversal sustancialmente
como la de una cubeta, que rodea coaxialmente a dicho cubo, una
serie de aberturas de expulsión sustancialmente horizontales y
radiales distribuidas en la circunferencia de dicha pared externa,
con una boquilla constituida por un material sinterizado resistente
al desgaste dispuesta en cada una de dichas aberturas ajustando de
modo suelto con respecto a dicha pared externa, proyectándose dicha
boquilla dentro de dicha cámara anular y teniendo un canal para
flujo en forma de una ranura vertical. Para asegurar la estabilidad
del flujo, se prefiere que el canal para flujo de la boquilla tenga
la forma de una ranura vertical uniformemente redondeada.
Dicha rueda pulverizadora puede ser provista de
boquillas de una sola pieza, hechas por entero de un material
sinterizado resistente al desgaste, o bien de boquillas de dos
piezas que comprendan un casquillo metálico revestido con un
revestimiento sinterizado resistente al desgaste. Además, las
boquillas pueden estar provistas de un hombro dirigido hacia fuera
que apoya a tope contra un hombro dirigido en dirección opuesta, de
forma correspondiente, en la abertura de expulsión de la rueda
pulverizadora.
Se explicará el presente invento con más detalle,
por medio de Figuras, en las cuales:
La Fig. 1 es una vista en corte parcial de una
rueda pulverizadora con una boquilla de acuerdo con una realización
del invento.
La Fig. 2 es una vista en corte parcial de una
rueda pulverizadora, y
La Fig. 3 es una ilustración tridimensional del
canal para flujo presente en las boquillas de acuerdo con la técnica
anterior.
La Fig. 4 es una ilustración tridimensional del
canal para flujo presente en las boquillas de acuerdo con el
invento.
La Fig. 5 presenta un gráfico del tanto por
ciento de producto obtenido de un diámetro de menos de 38
micrómetros representado gráficamente frente al tanto por ciento de
producto que tiene un diámetro de más de 150 micrómetros.
La rueda pulverizadora ilustrada en la Fig. 1
comprende una cámara anular 2 que tiene una forma de sección
transversal sustancialmente similar a la de una cubeta, provista de
un cubo central 1, una pared externa 3 sustancialmente cilíndrica, y
una cubierta 5. En la cubierta 5 se ha previsto una abertura 6
concéntrica alrededor del cubo 1, a través de la cual se suministra
a la rueda pulverizadora la pasta a ser pulverizada.
A lo largo de la circunferencia de la pared
externa 3 de la rueda pulverizadora, hay previstas una serie de
aberturas de expulsión, a través de las cuales se expulsa hacia
fuera durante el funcionamiento una pasta, en forma pulverizada, al
interior de una cámara de secado, en la cual se secan las partículas
finas formadas en la pulverización, de modo que su contenido de
sólidos caigas al fondo de la cámara de secado en forma de un polvo
fino. Con el fin de evitar el desgaste de la propia rueda
pulverizadora, en las aberturas de expulsión individuales hay
insertadas boquillas 7 de un material sinterizado resistente al
desgaste.
La rueda pulverizadora ilustrada en la Fig. 2
comprende una cámara anular 2 que tiene una forma de sección
transversal sustancialmente similar a la de una cubeta, provista de
un cubo central 1, una pared externa 3 sustancialmente cilíndrica,
una parte de fondo 4, y una cubierta 5. En la cubierta 5 se ha
previsto una abertura 6 concéntrica alrededor del cubo 1, a través
de la cual se suministra a la rueda pulverizadora la pasta a ser
pulverizada.
A lo largo de la circunferencia de la pared
externa 3 de la rueda pulverizadora hay previstas una serie de
aberturas de expulsión, a través de las cuales, durante el
funcionamiento, una pasta suministrada es expulsada hacia fuera en
forma pulverizada, al interior de una cámara de secado circundante,
en la cual se secan las partículas finas formadas en la
pulverización, de modo que su contenido de sólidos caiga al fondo de
la cámara de secado en forma de un polvo fino. Con objeto de evitar
el desgaste de la propia rueda pulverizadora, en las aberturas de
expulsión individuales hay insertadas boquillas 7 que comprenden un
casquillo 8 con revestimientos 9 resistentes al desgaste. El
casquillo 8 está hecho de acero y está provisto de un hombro 10
dirigido hacia fuera, que apoya a tope contra un hombro 11 dirigido
en dirección opuesta, de forma correspondiente, en la abertura de
expulsión. Como se ha mencionado en lo que antecede, el casquillo 8
ajusta de modo suelto en la abertura y, con objeto de evitar que las
partículas penetren en la holgura que así se produce, está sellado
contra la pared externa 3 por medio de un aro de obturación 12
dispuesto próximo a la superficie interior de la pared 3.
Para permitir deformación elástica del casquillo
sin transmitir excesivos esfuerzos al revestimiento 9 de cerámica,
el casquillo 8 está provisto de un rebajo plano 13 en su superficie
interior que da frente al revestimiento. En la realización
representada, el rebajo 13 se extiende desde por debajo del rebajo
para el aro de obturación 12 y próximo al extremo interno del
casquillo 8, es decir, sustancialmente a través de la parte del
casquillo que en el peor de los casos resulta expuesta a esfuerzos
que, si fuesen transmitidos directamente al revestimiento de
cerámica, podrían dañarlo.
En la Fig. 3 se ha presentado una ilustración
tridimensional del canal para flujo presente en las boquillas de
acuerdo con la técnica anterior. Dichas boquillas usuales tienen una
forma esencialmente cilíndrica.
En la Fig. 4 se ha presentado una ilustración
tridimensional del canal para flujo presente en las boquillas de
acuerdo con el invento. Las boquillas de acuerdo con el invento
tienen canales para flujo en forma de una ranura vertical
uniformemente redondeada.
En la Fig. 5 se ha representado un gráfico en el
que se muestra que se obtiene una disminución de las partículas por
tamaños más pequeñas cuando se rocía-seca una pasta
usando la rueda pulverizadora y la boquilla de acuerdo con el
invento. El gráfico muestra que se obtiene una reducción de
aproximadamente un 2% en cantidad absoluta de producto de un tamaño
de partículas de menos de 38 micrómetros, para un tanto por ciento
constante de producto de partículas de más de 150 micrómetros. Esto
equivale a un estrechamiento de un 10 a un 20% en la distribución de
partículas por tamaños.
Claims (9)
1. Una boquilla (7) para un pulverizador
rotativo, que comprende material sinterizado resistente al desgaste
y un canal para flujo en forma de una ranura vertical,
caracterizada por una entrada a la cual se aplican radios de
curvatura grandes, en la que el radio de curvatura horizontal es
mayor que el radio de curvatura vertical.
2. Una boquilla (7) de acuerdo con la
reivindicación 1, provista de un hombro (10) dirigido hacia
fuera.
3. Una boquilla (7) de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, que es un conjunto de una sola pieza hecho de
material sinterizado resistente al desgaste.
4. Una boquilla (7) de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1-3, que comprende un
casquillo de acero (8) revestido con un revestimiento de un material
sinterizado resistente al desgaste que tiene un canal para flujo en
forma de una ranura vertical cuya sección transversal perpendicular
a la dirección del flujo tiene las esquinas uniformemente
redondeadas.
5. Una rueda pulverizadora para pulverizar pastas
de un material muy abrasivo, que comprende un cubo de rueda (1) y
una pared externa (3) esencialmente cilíndrica que define una cámara
anular (2) de una forma de sección transversal sustancialmente
similar a la de una cubeta, que rodea coaxialmente a dicho cubo, una
serie de aberturas de expulsión sustancialmente horizontales y
radiales distribuidas en la circunferencia de dicha pared externa,
una boquilla (7) constituida de material sinterizado resistente al
desgaste dispuesta en cada una de dichas aberturas ajustando de modo
suelto con respecto a dicha pared externa (3), proyectándose dicha
boquilla (7) dentro de dicha cámara anular (2) y teniendo un canal
para flujo en forma de una ranura vertical cuya sección transversal
perpendicular a la dirección del flujo es de esquinas uniformemente
redondeadas, caracterizada por una entrada a la cual se
aplican radios de curvatura grandes, en que el radio de curvatura
horizontal es mayor que el radio de curvatura vertical.
6. Una rueda pulverizadora de acuerdo con la
reivindicación 5, en la que la boquilla (7) es un conjunto de una
sola pieza hecha de material sinterizado resistente al desgaste,
cuya boquilla (7) está sellada en cada abertura por medio de un aro
flexible de obturación.
7. Una rueda pulverizadora de acuerdo con la
reivindicación 5 ó 6, en la que la boquilla (7) está provista de un
hombro dirigido hacia fuera que apoya a tope contra un hombro
dirigido en dirección opuesta, de forma correspondiente, en la
abertura de expulsión (6).
8. Una rueda pulverizadora de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 5-7, en la que la
boquilla (7) comprende un casquillo metálico (8) revestido con un
revestimiento (9) de un material sinterizado resistente al desgaste
que tiene un canal para flujo en forma de una ranura vertical.
9. El uso de la boquilla (7) de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1-4, para
rociar-secar suspensiones.
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