ES2239039T3 - Dispositivo de seguridad en circuito de flujo. - Google Patents

Dispositivo de seguridad en circuito de flujo.

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ES2239039T3 ES00964968T ES00964968T ES2239039T3 ES 2239039 T3 ES2239039 T3 ES 2239039T3 ES 00964968 T ES00964968 T ES 00964968T ES 00964968 T ES00964968 T ES 00964968T ES 2239039 T3 ES2239039 T3 ES 2239039T3
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Abstract

Un dispositivo de seguro contra fallos de flujo completo (100) para un sistema de flujo de fluido, que comprende: una carcasa (101) que comprende una pared interior (311) y que tiene aberturas (102, 103) en cada extremo de la misma para permitir que una corriente de fluido fluya a través de las mismas, donde una primera (103) de dichas aberturas admite una corriente de fluido en el dispositivo de seguro contra fallos, y una segunda (102) de dichas aberturas permite que dicha corriente de fluido salga por dicho dispositivo de seguro contra fallo; un tapón de sellado (105) que se puede colocar de forma móvil dentro de dicha carcasa (101), comprendiendo dicho tapón de sellado una superficie inferior (201) y una superficie superior (310), estando orientado dicho tapón de sellado (105) en una primera posición durante el flujo de fluido normal de dicho sistema para permitir el flujo de fluido a través de dicha carcasa (101), y siendo móvil hasta una segunda posición, en la que dicha superficie superior (310) de dicho tapón de sellado (105) forma un contacto de sellado con dicha segunda (102) de dichas aberturas, y caracterizado porque dicho tapón de sellado (105) es móvil cuando se incrementa la velocidad del fluido, siendo dicha velocidad de fluido incrementada de una magnitud indicativa de un funcionamiento inadecuado de dicho sistema, y que comprende, además, al menos un mecanismo de bloqueo (107), estando dispuesto dicho mecanismo de bloqueo (107) entre dicha pared interior (311) y dicha superficie inferior (201) de dicho tapón de sellado (105), soportando de esta manera dicho tapón de sellado (105) en dicha primera posición, siendo móvil dicho mecanismo de bloqueo (105) hacia abajo sobre una superficie interior (108) en pendiente de dicha carcasa (101) por la fuerza de la gravedad hasta una posición de bloqueo para bloquear dicho tapón de sellado (105) en dicha segunda posición en respuesta a dicho movimiento de dicho tapón de sellado (105).

Description

Dispositivo de seguridad en circuito de flujo.
Antecedentes de la invención Campo de la invención
Esta invención se refiere, en general, a sistema de control del flujo de fluido y a dispositivos mecánicos a prueba de fallo o dispositivos de desconexión para prevenir el flujo de fluidos (por ejemplo, corrientes de gases o de líquidos) después de la rotura o fallo de componentes en el sistema, tales como filtros y otros componentes. Más particularmente, la invención se refiere a dispositivos para prevenir el flujo de corrientes de gases a altas temperaturas (por ejemplo, hasta 982,2ºC (1800ºF)) después del daño del filtro.
Descripción de la técnica anterior
Los sistemas industriales, en los que fluyen fluidos (tales como centrales de potencia de turbinas de gas, plantas de procesamiento de combustible líquido, sistemas hidráulicos, sistemas neumáticos y similares) y en los que se filtran habitualmente gases de materiales en partículas arrastrados o son tratados antes de entrar en contacto con componentes del sistema que son susceptibles a tales materiales en partículas, proporcionan habitualmente filtración para eliminar las impurezas y/o para restringir el flujo a los niveles de diseño del sistema. Para prevenir el daño a los componentes del sistema y/o al medio ambiente, tales sistemas están provistos con frecuencia con mecanismos de válvulas de limitación del flujo o de desconexión. Después de que se ha producido un daño, una rotura o una retirada de componentes de filtros, estos mecanismos de desconexión interrumpen el flujo de fluido a través del sistema.
En particular, los sistemas de filtros de barrera de alta temperatura y de alta presión son críticos para la comercialización con éxito de sistemas de centrales de potencia basados en carbón PFBC e IGCC. Actualmente, los sistemas de filtros más apropiados comercialmente se basan en la tecnología de filtro de bujía. Estos sistemas de filtros de barreras emplean generalmente un gran número de elementos de filtros de bujías porosos individuales en paralelo.
Se ha mostrado que los sistemas a base de filtros de bujía a escala piloto eliminan los materiales en partículas hasta una concentración menor que 1 ppm (parte por millón) cuando están en buenas condiciones de funcionamiento. Sin embargo, en el caso de fallo incluso de un elemento de filtro individual, se incrementará la carga de polvo de la salida del sistema de filtro y de esta manera dañará potencialmente las palas de las turbinas de gas, contaminará otros procesos de aguas abajo, y limitará la disponibilidad del sistema de potencia. Un dispositivo de protección contra fallo del filtro que previniese el flujo de gas cargado con partículas a través de la localización del elemento de filtro averiado serviría para reducir al mínimo el daño potencial al equipo de aguas abajo, reduciría al mínimo las emisiones de polvo y permitiría a la central de energía continuar funcionando hasta que se pudiese alcanzar un rendimiento conveniente o programado.
Se conocen en la técnica anterior varios tipos de mecanismos de limitación/desconexión del flujo, (ver las patentes de los Estados Unidos Nº 5.424.581; 3.261.146; 2.892. 512; 2.833;117; 2.687.745; 2.680.451; 2.635.629; 1.983.791. Tales mecanismos se caracterizan por su estructura complicada, por un número grande de partes móviles, por la dificultad en la instalación, por intervalos limitados de temperaturas de funcionamiento y/o por dependencia de la concentración de las partículas arrastradas para la activación de la característica de desconexión.
Existe una necesidad en la técnica de una mejora de la estructura de dispositivos mecánicos de interrupción del flujo de fluido.
El documento DE-A-2547470 describe una válvula de seguridad que tiene una porción de disco estacionaria 4 y una porción de disco móvil 6 localizadas en un canal de flujo 2. El disco 6 está bloqueado normalmente contra el disco estacionario 4 por medio de un acoplamiento de fricción de bola 8 mantenido en posición por una barra de levas 12b. El disco 6 está tensado por medio de un muelle helicoidal 7. Cuando la presión del gas que circula en el canal excede una magnitud predeterminada contra la superficie 121, provoca que la barra se mueva hacia la derecha, liberando el acoplamiento de la barra 8 y provocando que el muelle 7 fuerce el disco móvil 6 hacia el extremo de la válvula, de tal manera que el disco de la válvula 61 está sellado contra el asiento de la válvula 11.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un dispositivo de seguro contra fallos de flujo completo para un sistema de flujo de fluido, que comprende: una carcasa que comprende una pared interior y que tiene aberturas en cada extremo de la misma para permitir que una corriente de fluido fluya a través de las mismas, donde una primera de dichas aberturas admite una corriente de fluido en el dispositivo de seguro contra fallos, y una segunda de dichas aberturas permite que dicha corriente de fluido salga por dicho dispositivo de seguro contra fallo; un tapón de sellado que se puede colocar de forma móvil dentro de dicha carcasa, comprendiendo dicho tapón de sellado una superficie inferior y una superficie superior, estando orientado dicho tapón de sellado en una primera posición durante el flujo de fluido normal de dicho sistema para permitir el flujo de fluido a través de dicha carcasa, y siendo móvil hasta una segunda posición, en la que dicha superficie superior de dicho tapón de sellado forma un contacto de sellado con dicha segunda de dichas aberturas, y caracterizado porque dicho tapón de sellado es móvil cuando se incrementa la velocidad del fluido, siendo dicha velocidad de fluido incrementada de una magnitud indicativa de un funcionamiento inadecuado de dicho sistema, y que comprende, además, al menos un mecanismo de bloqueo, estando dispuesto dicho mecanismo de bloqueo entre dicha pared interior y dicha superficie inferior de dicho tapón de sellado, soportando de esta manera dicho tapón de sellado en dicha primera posición, siendo móvil dicho mecanismo de bloqueo hacia abajo sobre una superficie interior en pendiente de dicha carcasa por la fuerza de la gravedad hasta una posición de bloqueo para bloquear dicho tapón de sellado en dicha segunda posición en respuesta a dicho movimiento de dicho tapón de sellado.
La presente invención proporciona una mejora de la técnica anterior, proporcionando, de acuerdo con una forma de realización, un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo, que incluye un elemento de filtro para filtrar partículas arrastradas desde una corriente de fluido, una carcasa que tiene aberturas en cada uno de sus extremos para permitir que el flujo de fluido fluya a través de ellas, estando acoplada una primera de dichas aberturas al elemento de filtro, un tapón de sellado que está colocado móvil dentro de la carcasa, estando orientado el tapón de sellado en una primera posición durante el funcionamiento normal del elemento de filtro para permitir el flujo de fluido a través de la carcasa y, después del fallo o rotura del elemento de filtro, siendo móvil a medida que se incrementa la velocidad del fluido hasta una segunda posición, en la que dicho tapón de sellado forma un contacto de sellado con una segunda de dichas aberturas, y un mecanismo de bloqueo que soporta el tapón de sellado en la primera posición, y que se mueve hasta una segunda posición de bloqueo para asegurar el tapón de sellado en la segunda posición en respuesta al movimiento de dicho tapón de sellado.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se comprenderá más fácilmente a partir de la descripción detallada dada a continuación en combinación con los dibujos que se acompañan. Éstos se proporcionan a modo de ilustración solamente y no están destinados a limitar la presente invención, y en los que:
La figura 1 es un diagrama de la sección transversal de un dispositivo de seguro contra fallo mecánico de flujo completo 100 de acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, en un modo inactivo de funcionamiento (que permite el flujo normal del fluido).
La figura 2 es un diagrama de la sección transversal del dispositivo de seguro contra fallo mecánico de flujo completo de acuerdo con la invención en un modo activo de funcionamiento, que previene el flujo de fluido a través de un elemento de filtro dañado 110.
La figura 3 es una vista en planta superior de la superficie inferior en pendiente de la carcasa de dispositivo de seguro contra fallo, que muestra la presencia de ranuras 109 para bloquear esferas 107 (solamente se muestra una de ellas).
La figura 4 es una vista lateral del tapón de sellado 105 con una superficie de sellado hemisférica 310, con una vista en sección ampliada de superficie cónica 210 que muestra la presencia de una indentación cóncava 202 para el mantenimiento de las esferas de bloqueo 107 en posición en el modo inactivo; y
La figura 5 es una vista en planta superior del bastidor 316 que asegura el pasador de alineación 205 a la carcasa 101 y establece la posición adecuada del pasador de alineación.
Descripción detallada de la forma de realización preferida
Con referencia a la figura 1, el dispositivo de seguro contra fallo mecánico de flujo completo de acuerdo con una forma de realización de la presente invención está particularmente adecuado para sistemas de filtros de bujía que incluyen filtros de bujía 110. Tales sistemas de filtros de bujía se utilizarían, por ejemplo, en centrales de energía para eliminar el polvo y otros agentes de polución o contaminantes en partículas sólidas procedentes de gases a temperaturas hasta aproximadamente 898,9ºC (1650ºF) que fluyen a través de varias etapas del equipo de la central de energía.
Existen dos causas principales para que el polvo llegue al lado limpio de los sistemas de filtros basados en bujías. La primera es la existencia de fugas pequeñas alrededor de las juntas de obturación de los elementos de filtros que resultan de componentes de juntas defectuosos o de una instalación inadecuada. En tal caso, la trayectoria del flujo de la fuga de gas cargado de polvo a través de la lámina de tubos 302 eludiría el elemento de filtro de bujía y su dispositivo de protección. La única solución para un fallo de este tipo es la prevención a través del control de calidad de los materiales de las juntas de obturación y de los procedimientos de instalación.
La segunda causa en el caso en el que las partículas sólidas rompen la lámina de tubos 302 como resultado de fallo o rotura catastrófica de uno o más elementos de filtro de bujía 110. Los fallos de este tipo han sido experimentados en muchos sistemas de filtro Hot Gas Cleanup (HGCU) a escala piloto y a escala de demostración, y presentan el reto principal para la fiabilidad del sistema que es abordado por la presente invención.
El dispositivo de seguro mecánico contra fallo 100 de acuerdo con una forma de realización preferida de la presente invención incluye una carcasa cilíndrica 101, de aproximadamente 7,62 cm (3 pulgadas) de diámetro y aproximadamente de 10,16 a 12,7 cm (4 a 5 pulgadas) de altura. Las aberturas 102 y 103 están centradas en la parte superior y en la parte inferior de la carcasa 10 y permiten que el gas de la combustión filtrado fluya hacia arriba a través del dispositivo en una dirección del flujo indicada por las flechas 104 durante el funcionamiento normal y que el gas de limpieza a impulsos fluya hacia abajo a través del dispositivo en una dirección opuesta, cuando un elemento de filtro intacto y operativo 110 está conectado al dispositivo de seguro contra fallo.
Un tapón de sellado 105 está previsto en el interior de la carcasa cilíndrica 101. El tapón de sellado 105 está configurado esencialmente en forma de una semiesfera unida en su superficie plana inferior a la superficie plana de un cono del mismo diámetro que la semiesfera. El tapón de sellado 105 está soportado en la carcasa por tres esferas de bloqueo 107 (solamente se muestra una de ellas para simplicidad) que están colocadas de una manera preferida a 120º unas con respecto a las otras alrededor de la porción cónica del tapón de sellado. Las esferas descansan en muescas o canales 109 en una superficie cónica 108 en el interior de la carcasa y contactan también con la superficie acodada interior 311 de la carcasa 101. Como se muestra en la figura 3, las muescas 109 están cortadas en las superficies 108 debajo de las esferas 107 para guiar su movimiento cuando se activa el dispositivo mecánico de seguro contra fallo, como se explica más adelante. Adicionalmente, como se muestra en la figura 4, una indentación continua 202 está formada alrededor de la circunferencia de la superficie inferior 201 del tapón de sellado, en una posición en la que la indentación 202 contacta con las esferas, como se muestra en la figura 1, para ayudar a retener el tapón de sellado en la posición inactiva durante la aparición de vibraciones que pueden ser experimentadas en el depósito del filtro durante la instalación y durante el funcionamiento normal.
El diámetro de las esferas 107, las dimensiones de la carcasa 101, el tapón de sellado 105, las superficies cónicas 108 y 201, las aberturas 101, 103 y el intersticio anular 304 entre la superficie interior de la carcasa 101 y el tapón de sellado 105 en su dimensión más ancha están diseñados de tal manera que con el caudal de flujo normal de gas filtrado hacia arriba hacia el dispositivo de seguro contra fallos, la presión ascendente sobre el tapón de sellado 105 no será suficiente para provocar que el tapón de sellado 105 sea levantado desde su posición de reposo sobre las esferas 107 cuando el elemento de filtro 110 está intacto. El peso del tapón de sellado 105 se puede seleccionar durante el diseño ajustando el tamaño del volumen interno 303, o en otras palabras una porción del interior del tapón de sellado puede ser sólida para establecer el peso óptimo para asegurar la estabilidad adecuada del tapón sobre las esferas durante el funcionamiento normal para los parámetros de flujo particulares del sistema en el que está instalado.
En la forma de realización preferida que se muestra en las figuras 1, 2 y 4, la porción hemisférica 312 del tapón está prevista como una pieza separada desde la porción cónica 313. Esto permite seleccionar la cantidad de volumen interno 303 en la etapa de fabricación, ya sea a través de la fabricación de porciones cónicas 312 de volumen interno variable, o rellenando el volumen interno 303 con una cantidad adecuada de un material adecuado para ajustar el peso del tapón de sellado 105. Las dos pieza 310 y 313 se unen entonces juntas. Como se muestra en la figura 1, se puede prever una conexión roscada 314 para este fin; se pueden utilizar otros métodos de unión de una manera equivalente. El peso del tapón de sellado se determina también a través del grado que debe incrementarse el flujo ascendente (como ocurriría en un fallo) para elevar el tapón de sellado y activar el dispositivo de seguro contra fallos (como se muestra en la figura 2). Para una aplicación de instalación de filtro de barrera específica como se muestra en la figura 1, el peso del tapón de sellado y la dimensión del intersticio se ajustan para que solamente el caudal de flujo encontrado en un fallo del elemento de filtro sea suficiente para elevar el tapón de filtro en una medida suficiente para activar el dispositivo de seguro contra fallos.
Como se muestra en la figura 1, el dispositivo de seguro contra fallos 100 está fijado a la lámina de tubos 302 con la ayuda de una abrazadera de montaje o pestaña 114. Se pueden utilizar otros mecanismos de fijación, en función del diseño de la lámina de tubos. Una junta de obturación 106a está prevista entre el dispositivo de seguro contra fallos y el filtro, y una junta de obturación adicional 106b está prevista entre el elemento de filtro 110 y la lámina de tubos 302. Las juntas de obturación 106a y 106b se pueden fabricar de Nextel® o de un material similar.
La carcasa 101 se puede construir de dos piezas separadas, unidas juntas en la pestaña 307 o por otros medios de unión equivalentes, para permitir la instalación y eliminación del tapón de sellado y de las esferas de bloqueo.
Las esferas 102, 103 y el intersticio anular 304 deberían dimensionarse para que se mantengan trayectorias de flujo suficientes dentro del dispositivo de seguro contra fallos para el paso de gas de la combustión filtrado y de gas de limpieza a impulsos para reducir al mínimo la adición de resistencia al flujo del sistema por el dispositivo de seguro contra fallos durante las operaciones de filtrado o durante la limpieza a impulsos.
En el modo de funcionamiento inactivo (es decir, normal, el flujo ascendente 104 del gas de la combustión filtrado proporciona una presión incrementada en la porción inferior del dispositivo de seguro contra fallos 100, que tiene una magnitud determinada por la velocidad v y por la densidad \rho del gas de acuerdo con el término de Benoulli ½ \rhov^{2}. Una proporción grande de esta presión será disipada de acuerdo con el intersticio anular 304. Las constricciones en el intersticio anular actúan como un orificio anular para el flujo de gas; cuanto más pequeño es el orificio anular, mayor es la presión que se disipa a medida que el gas pasa a través del mismo.
Durante la aplicación de impulsos inversos de gas utilizados para limpiar los elementos de filtro, o en otros casos en los que el flujo de carga descendente es la dirección de flujo normal, la presión descendente ejercida sobre el tapón por el flujo 305 a partir de tales impulsos, o el flujo, se transfiere a través de las esferas 107 hasta la pared interior 311 y la superficie interior inclinada 108 de la carcasa.
Cuando se rompe el elemento de filtro 110, como se muestra en la figura 2, dos condiciones cambian en la proximidad del dispositivo mecánico de seguro contra fallos 100. El primero es que la velocidad ascendente del gas a través de la parte restante del elemento de filtro roto y el dispositivo mecánico de seguro contra fallos se incrementa muy rápidamente, impulsado por la caída de la presión de la lámina de tubos (no se muestra) en el instante de la rotura. La segunda es que el gas cargado con partículas o no filtrado o no tratado avanza desde el punto de rotura del elemento de filtro 110 hacia la parte superior del elemento de filtro de bujía y el dispositivo mecánico de seguro contra fallos 100. Debido a que el dispositivo de seguro contra fallos es desactivado casi de forma instantánea en respuesta al incremento rápido de la velocidad del gas ascendente experimentado en un fallo de un elemento de filtro, es previsible que el gas cargado con partículas pequeñas o sin partículas o el gas no tratado salga por la parte superior del dispositivo de seguro contra fallos antes de que el dispositivo de seguro contra fallos sea activado totalmente y se cierre el flujo de gas.
En el caso de una rotura de un elemento de filtro, la velocidad incrementada del gas a través de dispositivo mecánico de seguro contra fallos 100 crea una caída de la presión significativamente más alta a través de los orificios anulares alrededor del tapón de sellado, incrementando de esta manera en una medida significativa la presión ascendente sobre el tapón de sellado propiamente dicho. El grado hasta el que se incrementará la velocidad del gas que entra en el dispositivo mecánico de seguro contra fallos después de la rotura de un elemento de filtro depende principalmente de la caída de la presión de la lámina de tubos y de las dimensiones de la porción del elemento de filtro roto que permanece fijado a la lámina de tubos. Los cálculos han indicado que, después de la rotura de un elemento de filtro, la velocidad del gas a través del dispositivo mecánico de seguro contra fallos se podría incrementar en un factor de 10 o más (con el incremento concomitante de la presión ascendente sobre el tapón de sellado que se incrementa en un factor de 100 o más).
Después de la aparición de una caída de la presión suficientemente alta a través del orificio anular alrededor del tapón de sellado, como sucedería después de la rotura de un elemento de filtro 110, la presión incrementada del gas ascendente sobre el tapón de sellado elevará el tapón de sellado hacia arriba desde su posición de reposo sobre las esferas, El tapón continuará moviéndose hacia arriba hasta que contacte con la superficie superior de sellado 306 alrededor de la abertura superior 102, como se muestra en la figura 2. El diámetro de esta superficie superior de sellado se hace igual que el diámetro de la superficie hemisférica del tapón de sellado, de manera que se formará una junta de alta calidad cuando estas dos superficies contacten entre sí en el modo activado, como se muestra en la figura 2.
Como se muestra en la figura 1, el interior de la carcasa 101 puede ser configurado de tal manera que la presión a través del orificio anular adyacente a la porción más ancha del tapón de sellado se incremente a medida que el tapón se desplaza hacia arriba estrechando el intersticio anular a medida que el tapón se aproxima a la superficie de sellado 306 en la parte superior de la carcasa 101.
Una vez que el tapón de sellado alcanza la parte superior de la carcasa y contacta totalmente con la superficie de sellado 306, el flujo de gas se bloquea completamente y la fuerza ascendente se reduce a cero. Justamente antes de este instante, las esferas 107 comienzan a rodar hacia abajo por la superficie inclinada 108 en dirección recta con la ayuda de las muescas 109, como se muestra en la figura 2, hasta que las esferas son pinchadas en posición en la parte inferior del tapón de sellado 105 en el lugar 319, entre el tapón y las muescas 109 en la superficie inclinada de la carcasa. A este respecto, las dimensiones de las esferas, de la carcasa y del tapón de sellado están diseñadas para prevenir que las esferas se caigan hacia abajo a través de la abertura 103 en la parte inferior de la carcasa (ver la figura 1). Cuando las esferas alcanzan su posición final, como se muestra en la figura 2, sirven como bloqueos que aseguran el tapón de sellado contra la superficie de sellado 306 de la abertura superior 102 de la carcasa, para prevenir de esta manera el flujo de polvo y/o de gas no tratado más allá del dispositivo de seguro contra fallos y también para prevenir que el tapón de sellado sea forzado de nuevo hacia abajo dentro de la carcasa por la presión que procede de los impulsos de limpieza del flujo de gas inverso.
Como se muestra en la figura 2, se puede fijar un pasador de alineación axial opcional 205 a la parte superior de la carcasa y se extiende dentro del cuerpo del tapón de sellado a través de un taladro de guía 308 de tolerancia estrecha y a través del cuerpo en un segundo taladro de guía 309. Como se muestra en la figura 5, el pasador de alineación puede estar fijado a la parte superior de la carcasa con un bastidor 316 a través de una conexión roscada 318. El bastidor 316 se puede fijar a la carcasa con tornillos 317. El pasador de alineación se puede fijar alternativamente al tapón de sellado y se puede extender a través de taladros de guía en la carcasa. El pasador de alineación 205 ayuda al asiento adecuado del tapón de sellado contra la superficie de sellado 306 de la carcasa.
Adicionalmente, durante la instalación en el recipiente del filtro, se puede utilizar una pequeña cantidad de parafina para retener el tapón de sellado y las esferas en sus posiciones adecuadas dentro de la carcasa por la aplicación a las superficies de contacto de las esferas. La parafina debería fundirse y quemarse a medida que el sistema de filtro es precalentado durante un proceso de arranque del sistema. La reaplicación de parafina sería innecesaria, excepto cuando se ha retirado, se ha reacondicionado o se ha reinstalado un dispositivo de seguro contra fallos, después de la activación por el fallo de su elemento de filtro.
El dispositivo mecánico de seguro contra fallos de flujo completo de la presente invención presenta varias ventajas sobre los dispositivos de dispositivo de seguro contra fallos que utilizan las partículas arrastradas en el gas de circulación para formar una junta de obturación. La formación de una junta utilizando tales partículas arrastradas tiene lugar gradualmente, mientras que el dispositivo mecánico de seguro contra fallos de la invención cierre el flujo de gas cargado con partículas casi inmediatamente después de la rotura del filtro. La efectividad del dispositivo mecánico de seguro contra fallos es independiente, por lo tanto, de la concentración de partículas. Adicionalmente, las juntas de obturación que dependen de la obstrucción de las trayectorias de flujo de las partículas arrastradas pueden ser comprometidas por la aplicación de impulsos de gas de limpieza de flujo inverso periódico. Por el contrario, el dispositivo de seguro contra fallos de la presente invención proporciona una junta de obturación positiva contra la fuerza ejercida por tales impulsos de limpieza. En el caso de que se produzca un fallo durante la aplicación de un impulso de limpieza, el dispositivo de seguro contra fallos se activará a medida que se restablezca la dirección del flujo de fluido normal.
El reacondicionamiento del dispositivo de seguro contra fallos activado es muy sencillo. Todos los componentes están hechos con preferencia de material adecuado (tal como acero 310 SS, que es muy adecuado para aplicaciones de filtros HGCU), que se puede lavar, SECAM reconfigurar a un modo inactivo, y reinstalar.
Los principios básicos del dispositivo mecánico de seguro contra fallos se pueden adaptar en formas de realización alternativas para aplicaciones distintas a la filtración de partículas HGCU. Por ejemplo, se pueden utilizar dispositivos similares a escala mucho mayor en una tubería de petróleo o de gas. El dispositivo de seguro contra fallos estaría colocado a intervalos periódicos a lo largo de tales tuberías, en secciones verticales cortas donde la dirección del flujo es ascendente. En el caso de un fallo de una tubería, el flujo de fluido se incrementaría de forma inmediata aguas arriba desde el dispositivo de seguro contra fallos, activándolo y cerrando el flujo, reduciendo al mínimo de esta manera la pérdida de fluido así como los potenciales riesgos de seguridad y para el medio ambiente.
Otra forma de realización alternativa de la invención podría configurarse de tal manera que incluso un flujo ascendente pequeño activase el dispositivo. Esta forma de realización sería útil para prevenir el flujo de retorno en un sistema en el que la dirección del flujo de fluido normal era descendente.

Claims (16)

1. Un dispositivo de seguro contra fallos de flujo completo (100) para un sistema de flujo de fluido, que comprende:
una carcasa (101) que comprende una pared interior (311) y que tiene aberturas (102, 103) en cada extremo de la misma para permitir que una corriente de fluido fluya a través de las mismas, donde una primera (103) de dichas aberturas admite una corriente de fluido en el dispositivo de seguro contra fallos, y una segunda (102) de dichas aberturas permite que dicha corriente de fluido salga por dicho dispositivo de seguro contra fallo;
un tapón de sellado (105) que se puede colocar de forma móvil dentro de dicha carcasa (101), comprendiendo dicho tapón de sellado una superficie inferior (201) y una superficie superior (310), estando orientado dicho tapón de sellado (105) en una primera posición durante el flujo de fluido normal de dicho sistema para permitir el flujo de fluido a través de dicha carcasa (101), y siendo móvil hasta una segunda posición, en la que dicha superficie superior (310) de dicho tapón de sellado (105) forma un contacto de sellado con dicha segunda (102) de dichas aberturas, y caracterizado porque
dicho tapón de sellado (105) es móvil cuando se incrementa la velocidad del fluido, siendo dicha velocidad de fluido incrementada de una magnitud indicativa de un funcionamiento inadecuado de dicho sistema,
y que comprende, además, al menos un mecanismo de bloqueo (107), estando dispuesto dicho mecanismo de bloqueo (107) entre dicha pared interior (311) y dicha superficie inferior (201) de dicho tapón de sellado (105), soportando de esta manera dicho tapón de sellado (105) en dicha primera posición, siendo móvil dicho mecanismo de bloqueo (105) hacia abajo sobre una superficie interior (108) en pendiente de dicha carcasa (101) por la fuerza de la gravedad hasta una posición de bloqueo para bloquear dicho tapón de sellado (105) en dicha segunda posición en respuesta a dicho movimiento de dicho tapón de sellado (105).
2. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho mecanismo de bloqueo (107) comprende una esfera.
3. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicha esfera (107) rueda hacia abajo entre dicho tapón de sellado (105) y dicha superficie inferior (108) en pendiente hasta la posición de bloqueo que bloquea dicho tapón de sellado (105) en contacto de sellado con dicha segunda abertura (102) después de dicho movimiento de dicho tapón de sellado (105).
4. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende, además, dos esferas adicionales (107) localizadas alrededor de la superficie inferior (201) de dicho tapón de sellado (105).
5. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende, además, una muesca (109) cortada en dicha superficie interior (108) en pendiente para guiar el movimiento de dicha esfera (107).
6. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende, además, una indentación (202) en la superficie inferior (201) de dicho tapón de sellado (105) que contacta con dicha esfera (107), para retener dicha esfera (107) en su posición durante las condiciones normales de funcionamiento del sistema de flujo de fluido.
7. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, un pasador de alineación (205) que está montado sobre dicha carcasa (101) para mantener la alineación del tapón de sellado (105) con respecto a dicha segunda abertura (102) después del movimiento de dicho tapón (105) en contacto con dicha segunda abertura (102).
8. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el interior de dicha carcasa (101) está dimensionado para provocar presión hacia arriba contra dicho tapón de sellado (105) para incrementarla a medida que dicho tapón de sellado (105) avanza hacia dicha segunda abertura (102) después de un incremento anormal del flujo de fluido.
9. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, una junta de obturación (106) que está montada dentro de dicha segunda abertura (102).
10. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho fluido es un gas.
11. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho fluido es un líquido.
12. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha superficie inferior (201) de dicho tapón de sellado (105) es una superficie en pendiente sobre una porción inferior de la misma.
13. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, un elemento de filtro (110) para filtrar partículas arrastradas desde una corriente de fluido, estando acoplada la primera (103) de dichas aberturas a dicho elemento de filtro (110) y en el que dicho tapón de sellado (105) forma el contacto de sellado con la segunda (102) de dichas aberturas, después del fallo o rotura de dicho elemento de filtro (110).
14. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicho elemento de filtro (110) es una filtro de bujía.
15. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 13, cuando depende de la reivindicación 6, en el que la indentación (202) en la superficie (201)de dicho tapón de sellado (15) que contacta con dicha esfera (107) retiene dicha esfera en posición durante las condiciones normales de funcionamiento de dicho elemento de filtro (110).
16. Un dispositivo de seguro contra fallo de flujo completo de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el interior de dicha carcasa (101) está dimensionado para provocar presión hacia arriba contra dicho tapón de sellado (105) para incrementarla a medida que dicho tapón de sellado (105) avanza hacia dicha segunda abertura (102) después del fallo o rotura del filtro.
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