ES2299108T3 - Aparato de chorro de agua y procedimiento correspondiente. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para limpiar residuos de un paso en una pieza industrial que comprende las etapas siguientes: crear un fuente presurizada de líquido (14), conectar un extremo (20) de un conducto de fluido alargado (18) a una válvula (22) conectada de manera fluida a dicha fuente presurizada de líquido, presentando dicho conducto una boquilla (26) de área de sección transversal reducida conectada de manera fluida y alineada directamente con su otro extremo, y abrir de manera selectiva dicha válvula para crear un flujo de aceleración de líquido desde dicha válvula, a través de dicho conducto y hacia dicha boquilla, formando dicho flujo de aceleración de líquido una pared móvil de líquido en dicho conducto que, al chocar con la boquilla, forma una pulverización de líquido de alta presión desde la boquilla que es suficiente para extraer residuos en el paso.
Description
Aparato de chorro de agua y procedimiento
correspondiente.
La presente invención se refiere en general a un
chorro de agua, a alta velocidad/alta presión.
Existen muchos chorros de agua previamente
conocidos que son utilizados para una diversidad de propósitos.
Estos chorros de agua proporcionan agua a presión en forma de un
chorro a alta velocidad y a alta presión que se utiliza en muchas
aplicaciones, tales como en aplicaciones para la limpieza, así como
en aplicaciones para el corte.
Para crear el chorro de agua a alta presión,
estos dispositivos previamente conocidos, han venido utilizando
tradicionalmente una bomba de alta presión, que a su vez requiere un
motor potente para accionar la bomba. Dichas bombas de alta presión
a menudo requieren motores que tienen una potencia de salida de 200
kW (150 caballos) o incluso más.
Dado que estos chorros de agua previamente
conocidos han requerido enormes bombas de alta presión así como
potentes motores para accionar las bombas, estos chorros de agua son
costosos, no solamente para fabricarlos y adquirirlos, sino también
para trabajar con ellos.
En vista de los inconvenientes de los chorros de
agua a alta velocidad/alta presión, se utilizan frecuentemente
chorros de agua a baja presión en aplicaciones tales como en la
limpieza de piezas industriales, tales como bloques de motores,
cigüeñales y piezas similares, por ejemplo durante su fabricación.
Sin embargo, estos chorros de agua a baja presión y baja velocidad
previamente conocidos son incapaces de conseguir una eliminación
completa de residuos metálicos (virutas) de algunas piezas
industriales tales como bloques de motor.
La patente US nº 4.135.669 (D1), por ejemplo, da
a conocer un pulverizador eléctrico con ruedas y portátil con un
depósito de líquido presurizado. El líquido presurizado se
transporta a través de un tubo flexible desde el recipiente de
presión (recipiente de líquido) hasta un vástago de pulverización,
que está conectado al extremo opuesto del tubo flexible. Una válvula
está prevista en el extremo corriente arriba del vástago para
descargar líquido desde el depósito como una pulverización a través
de la boquilla en el extremo opuesto del depósito.
La patente US nº 4.222.521 (D2) da a conocer
asimismo un pulverizador portátil con un recipiente de líquido
presurizado. El recipiente de líquido se presuriza por aire desde
una fuente externa que entra en el depósito a través de una válvula
en la parte superior del depósito que incluye asimismo una
disposición de alivio de presión. El líquido se descarga a través de
un tubo flexible que está conectado al depósito en un extremo y una
pistola de pulverización en el otro. Un elemento de calentamiento
está previsto en el depósito para asegurar que el aparato es capaz
de proporcionar una corriente presurizada y calentada de líquido a
la pistola de pulverización para limpiar las partes rotas que
pueden contener materiales peligrosos tales como fibras de
amianto.
Un aspecto de la presente invención proporciona
un chorro de agua que evita las desventajas mencionadas
anteriormente, de los dispositivos previamente conocidos, y es
particularmente útil para el lavado o la eliminación de residuos
metálicos de piezas
industriales, tales como bloques de motor.
industriales, tales como bloques de motor.
El chorro de agua según uno de los aspectos de
la presente invención, comprende un depósito que forma un recipiente
que se llena de un líquido tal como agua. Un conducto alargado
presenta un extremo en comunicación con el recipiente y una
boquilla conectada y directamente alineada con el otro extremo del
conducto. Esta boquilla dispone además de una abertura cuya sección
transversal es inferior a la sección transversal de la abertura del
conducto y preferentemente es inferior a una centésima parte del
área de la sección transversal del conducto.
Entre el recipiente y el conducto está conectada
en serie una válvula, y esta válvula puede desplazarse entre una
posición abierta y una posición cerrada. El recipiente está además
presurizado mediante aire a presión en un intervalo comprendido
entre 2 y 20 bar (30 a 300 psi). En consecuencia, cuando la válvula
es desplazada a la posición abierta, la presión del aire del
recipiente insufla agua desde el recipiente a través del conducto y
hacia la boquilla. Cuando este flujo de agua llega a la boquilla, la
reducida área de abertura de la boquilla transforma el flujo de agua
a través del conducto en un chorro de agua a alta velocidad. Este
chorro de agua, a su vez, puede ser utilizado en muchas
aplicaciones tales como la limpieza de piezas industriales.
Para excluir, o por lo menos reducir al mínimo,
la turbulencia del flujo de agua en el conducto cuando se abre la
válvula, se conecta preferentemente un circuito de purga del aire al
conducto adyacente a la boquilla o en dicha boquilla. Dicho circuito
de purga del aire realiza el purgado del aire del conducto durante
el flujo de agua a través del conducto y hacia la boquilla, y
reduce al mínimo la turbulencia del flujo de agua a través del
conducto, que de otro modo podría ser causada por el aire atrapado
en el interior del conducto. Además, en una forma de realización de
la invención, el circuito de purga del aire comprende una bomba de
vacío para evacuar de forma activa el aire del conducto.
A continuación se describirá en particular, a
modo de ejemplo, una forma de realización de la invención, haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una vista lateral en sección que
ilustra una disposición de la presente invención;
la Figura 2 es una vista similar a la de la
Figura 1 pero que ilustra el funcionamiento de la invención después
de la apertura inicial de la válvula;
la Figura 3 es una vista similar a la de la
Figura 2 y que ilustra además el funcionamiento de la disposición
ilustrada de la presente invención; y
la Figura 4 es un gráfico que ilustra el
funcionamiento del aparato de la presente invención.
Haciendo referencia en primer lugar a la Figura
1, se presenta en una forma de realización de la presente invención
un chorro de agua 10 que comprende un depósito 12, que constituye un
recipiente 14. El recipiente 14 está lleno de un líquido,
normalmente agua, hasta el punto en que se forma una bolsa de aire
16 en la parte superior del depósito 12 (tal como aparece en la
parte superior del dibujo de la Figura 1).
Un conducto alargado 18 está provisto de un
extremo 20 (el extremo corriente arriba) conectado al recipiente 14
en una salida del depósito 12. Una válvula 22 está conectada en
serie de manera fluida entre el extremo 20 del conducto 18 y el
recipiente 14. Preferentemente, esta válvula 22 es una válvula de
compuerta y está accionada por un servomotor 24 entre una posición
abierta y una posición cerrada. En su posición cerrada (Figura 1),
la válvula de compuerta 22 impide que el fluido fluya desde el
recipiente 14, a través del conducto mientras que, a la inversa, en
su posición abierta (Figura 2), la válvula 22 permite que el fluido
fluya libremente desde el recipiente 14 y a través del conducto
18.
Haciendo referencia todavía a la Figura 1, en el
otro extremo 28 (el extremo corriente abajo) del conducto 18 está
fijada una boquilla 26. Dicha boquilla 26 está prevista de una
abertura 30 en su extremo corriente abajo de modo que el área de su
sección transversal es inferior al área de la sección transversal
del conducto 18 en un plano normal a la dirección del flujo.
Preferentemente, el área de la abertura 30 de la boquilla es una
centésima parte del área de la sección transversal del conducto
18.
El conducto 18 se prolonga en una línea
sustancialmente recta desde la válvula 22 y hacia la boquilla 26
para reducir al mínimo la turbulencia del flujo de agua a través del
conducto 18. Además, un circuito de purga del aire 34 está en
comunicación fluida con el interior del conducto 18, bien en la
boquilla 26 o junto a la misma. Dicho circuito de purga del aire 34
purga el aire del conducto 18 durante el flujo de agua a través del
conducto 18. El circuito de purga del aire puede comprender además
una bomba de vacío que evacua de forma activa el aire del interior
del conducto 18.
Haciendo referencia todavía a la Figura 1, unos
medios de compresión del aire 36, tales como una bomba para el aire,
comprimen el aire de la bolsa 16 del depósito 12 hasta una presión
predeterminada. Preferentemente, esta presión está comprendida
entre 2 y 20 bar (30-300 psi). De manera adicional,
el área de la sección transversal del depósito 12 es preferentemente
varias veces el área de la sección transversal del conducto 18, de
manera que la presión efectiva en el extremo 20 del conducto 18 es
varias veces la presión del aire de la bolsa 16.
Haciendo referencia ahora a las Figuras 1 y 2,
cuando se desea activar el chorro de agua, se desplaza la válvula 22
desde su posición cerrada (Figura 1) a su posición abierta (Figura
2). Al realizar esto, el agua u otro líquido contenido en el
interior del recipiente 14 fluye en sentido descendente a través de
la válvula 22 y hacia el conducto 18. El flujo de agua a través del
conducto 18 se acelerará a lo largo del conducto 18 y formará de
esta manera una pared de agua en el interior del conducto 18, tal
como se muestra en la Figura 2. De manera simultánea, a medida que
el agua fluye a través del conducto 18, el circuito de purga del
aire 34 elimina el aire del interior del conducto, de modo que el
aire en el interior del conducto no amortigua el flujo de agua a lo
largo del conducto 18 ni crea turbulencias en el flujo del agua a lo
largo del conducto.
Haciendo referencia ahora a la Figura 3, a
medida que el agua fluye a través del conducto 18 e impacta en la
boquilla 26, la boquilla 26 reduce el flujo de agua desde el área de
la sección transversal del conducto 18 hasta el área reducida de la
abertura de salida 30 de la boquilla. Esto crea a su vez un chorro
de agua de alta velocidad y de alta presión 40 en la abertura 30 de
la boquilla.
Haciendo referencia ahora a la Figura 4, se
representa un gráfico que ilustra la presión del chorro de agua 40
en función del tiempo. Tal como se representa en la Figura 4, a
medida que el flujo de agua a través del conducto 18 golpea
inicialmente en la boquilla 26, se crea una presión
extraordinariamente elevada, por ejemplo, de 667 bar (10.000 psi)
en el chorro de agua 40 cuando sale por la boquilla, como se indica
en el punto 42 de la Figura 4. A continuación, disminuye la presión
del chorro de agua 40 hasta completar el ciclo.
Una aplicación práctica del chorro de agua 10 de
la presente invención es la limpieza de piezas industriales, tales
como bloques de motor, de residuos metálicos y otros residuos
abandonados durante las operaciones de mecanizado en el curso de la
fabricación, etc. Por ejemplo, suponiendo que el conducto 18 tenga
un diámetro interior a 100 mm (cuatro pulgadas) y la abertura de la
boquilla 30 tenga un diámetro de 8 mm, (cinco dieciseisavos de
pulgada), una presurización de unos 10 bar (150 psi) en la bolsa de
aire 16 del depósito 12 hace que el flujo de agua a través del
conducto 18 alcance una velocidad de unos 88 km/h (55 millas por
hora) en los aproximadamente 1,8 m (seis pies) de la sección recta
del conducto 18. Este flujo de agua se transforma en una presión de
aproximadamente 667 bar (10.000 psi) en el chorro de agua 40. De
esta manera, cuando se utiliza el chorro de agua 10 para limpiar
piezas industriales, la elevada presión inicial del chorro de agua
es suficiente para arrancar cualesquiera residuos que pudieran
haber quedado atrapados en el interior de los pasos de las piezas
industriales, tales como bloques de motor, y a continuación expulsar
cualquier residuo o virutas de metal de la pieza industrial.
Por lo mencionado anteriormente, puede
apreciarse que la presente invención proporciona un chorro de agua
sencillo y sin embargo muy eficiente. Sin embargo, una vez descrita
la invención, diversas modificaciones resultarán evidentes para los
expertos en la materia sin apartarse, por ello, del espíritu de la
invención tal como se define en las reivindicaciones
independientes.
Claims (10)
1. Procedimiento para limpiar residuos de un
paso en una pieza industrial que comprende las etapas
siguientes:
crear una fuente presurizada de líquido
(14),
conectar un extremo (20) de un conducto de
fluido alargado (18) a una válvula (22) conectada de manera fluida a
dicha fuente presurizada de líquido, presentando dicho conducto una
boquilla (26) de área de sección transversal reducida conectada de
manera fluida y alineada directamente con su otro extremo, y
abrir de manera selectiva dicha válvula para
crear un flujo de aceleración de líquido desde dicha válvula, a
través de dicho conducto y hacia dicha boquilla, formando dicho
flujo de aceleración de líquido una pared móvil de líquido en dicho
conducto que, al chocar con la boquilla, forma una pulverización de
líquido de alta presión desde la boquilla que es suficiente para
extraer residuos en el paso.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicha etapa de creación comprende la etapa de creación de una
presión en el intervalo comprendido entre 2 bar (30 psi) y 20 bar
(300 psi).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que el área de sección transversal de la boquilla (26) es
inferior a una centésima parte del área de sección transversal del
conducto (18).
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende asimismo la etapa de
purgar aire del conducto (18) en un lugar adyacente a la boquilla
(26) simultáneamente a medida que el flujo de líquido se desplaza
desde la válvula (22) hacia la boquilla.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho conducto se extiende
sustancialmente en línea recta entre dicha válvula y dicha boquilla
para minimizar la turbulencia del flujo de líquido a través del
conducto.
6. Aparato para eliminar residuos de un paso en
una pieza industrial que comprende:
unos medios para crear una fuente presurizada de
líquido (14),
una válvula (22) conectada de manera fluida a
dicha fuente presurizada de líquido,
un conducto de fluido alargado (18) conectado de
manera fluida por un extremo (20) a dicha válvula,
una boquilla (26) que presenta un área de
sección transversal inferior a un área de sección transversal de
dicho conducto conectado de manera fluida a un segundo extremo (28)
de dicho conducto,
unos medios para crear un flujo de aceleración
de líquido desde dicha válvula, a través de dicho conducto a dicha
boquilla, caracterizado porque dicha boquilla se alinea
directamente con dicho segundo extremo de dicho conducto.
7. Aparato según la reivindicación 6, que
comprende un circuito de fluido de purga del aire (34) conectado de
manera fluida a dicho conducto (18) corriente debajo de dicha
válvula (22) para reducir el amortiguamiento del flujo de líquido
mediante aire comprimido en el conducto.
8. Aparato según la reivindicación 6 ó 7, en el
que dichos medios de creación de presión (36) crean una presión en
el intervalo comprendido entre 2 bar (30 psi) y 20 bar (300
psi).
9. Aparato según la reivindicación 6, 7, u 8, en
el que un área de sección transversal de dicha boquilla (26) es
inferior a una centésima parte del área de sección transversal del
conducto (18).
10. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 9, en el que dicho conducto se extiende
sustancialmente en línea recta entre dicha válvula y dicha boquilla
para minimizar la turbulencia del flujo de líquido a través del
conducto.
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