ES2903225T3 - Inserto de extremo de conducto - Google Patents

Abstract

Conjunto que comprende un conducto (30) en donde se pretende que circule un fluido y un inserto de extremo de conducto (11), extendiéndose este inserto de extremo longitudinalmente entre un primer extremo (20) y un segundo extremo (13), comprendiendo dicho inserto un elemento lineal (21) enrollado en hélice y que define un juego de al menos dos y como máximo quince bucles (16-20) alrededor de la dirección longitudinal, estando dicho elemento lineal dispuesto en el conducto de manera que su dirección longitudinal coincida con una dirección de flujo del fluido en el conducto, estando el primer extremo situado más hacia el interior del conducto que el segundo extremo, en donde el juego de bucles comprende al menos un bucle (16-19), llamado bucle de gran diámetro, en el interior del conducto y cuyo diámetro externo al sacar el inserto del conducto sea estrictamente mayor que el diámetro interno del conducto, y en donde una porción de extremo del elemento lineal enrollado en hélice que corresponde al primer extremo define un bucle abierto (20), llamado bucle de extremo, y caracterizado porque cuando el inserto está fuera del conducto, dicho bucle de gran diámetro (16-19; 118, 119) presenta un diámetro externo estrictamente mayor que el doble del radio de curvatura externo de una porción de extremo del bucle de extremo (20; 120).

Description

DESCRIPCIÓN

Inserto de extremo de conducto

La invención se refiere a un conjunto que comprende un conducto y un inserto según la reivindicación 1.

El conducto puede ser, en particular, un tubo de un intercambiador térmico, por ejemplo, utilizado en la industria, en particular, petrolera o petroquímica.

Existen dispositivos, llamados reductores de incrustaciones, instalados de forma móvil en rotación en el interior de los tubos de intercambiadores de calor con el objeto de prevenir una incrustación eventual debido, por ejemplo, a impurezas en suspensión o depósitos de sales minerales disueltas en el fluido, al coque en formación en un procedimiento de craqueo térmico o a especies que contienen azufres solubles en hidrocarburos.

Tales dispositivos se describen, por ejemplo, en las solicitudes EP 0174254, EP 0233 092, FR 2637659, EP 0 282406, EP 0369851 y EP 1227292 del solicitante. Tienen en común un elemento móvil, generalmente en forma de hélice circular, fijado al extremo corriente arriba del conducto para poder girar libremente en el mismo bajo el efecto del flujo del fluido. El documento FR 2 975 754 A1 desvela un conjunto según el preámbulo de la reivindicación 1.

Es conocido prever un inserto en el extremo corriente abajo del conducto con el fin de poder retener el dispositivo de reducción de incrustaciones descrito anteriormente en caso de desolidarización del conducto.

Un inserto del tipo conocido por la técnica anterior, tal como el de la figura 1, comprende un elemento lineal enrollado en una hélice circular, de diámetro externo ligeramente mayor que el diámetro interno del conducto en donde se recibe el inserto. De este modo, el inserto se mantiene tomando apoyo sobre las paredes internas del conducto.

El elemento lineal se extiende entre un elemento de agarre, en el exterior del conducto y un bucle de extremo en el interior del conducto. Este bucle de extremo está cerrado.

Sin embargo, este tipo de inserto es relativamente delicado de instalar.

Por lo tanto, existe la necesidad de un inserto de extremo de conducto que tome apoyo sobre las paredes internas del conducto y que permita una instalación más fácil y rápida.

Se propone un conjunto según la reivindicación 1.

Debido a esta abertura, el elemento lineal puede ser más fácil de introducir en el conducto. Si el bucle de extremo tiene el mismo diámetro que el resto del devanado en hélice, este devanado se puede inclinar, por ejemplo, para proceder con esta introducción.

Una vez introducido el extremo libre del inserto en el conducto, el resto del devanado puede ser relativamente fácil de introducir forzando ligeramente sobre el elemento lineal para aumentar localmente el paso de la hélice y reducir su diámetro externo.

Con el bucle de extremo abierto, el extremo del elemento lineal se puede desplazar ligeramente durante este paso forzado, sin hacer tope contra otra porción del elemento lineal.

Cuando se instala en el interior del conducto, el inserto toma apoyo contra las paredes internas del conducto. Dicho de otra manera, está montado de forma fija en el interior del conducto, sin posible movimiento relativo con respecto al conducto. Este montaje fijo resulta del apoyo (de las fuerzas) del al menos un bucle de gran diámetro contra las paredes internas del conducto. La diferencia entre el diámetro externo de al menos un bucle de gran diámetro (cuando el inserto está fuera del conducto) y el diámetro interno del conducto puede ser suficiente en particular para evitar cualquier movimiento del inserto con respecto al conducto cuando el elemento lineal está en el interior del conducto. Esta diferencia puede ser determinada por un experto en la materia, en particular, mediante pruebas. En un modo de realización, el inserto puede comprender en el segundo extremo un elemento de agarre, por ejemplo, en forma de resorte de torsión, o alternativamente simplemente el último bucle del devanado.

El segundo extremo se puede disponer, por ejemplo, en el exterior del conducto, mientras que el primer extremo está en el interior del conducto. Como alternativa, el segundo extremo también se puede recibir en el conducto, entendiéndose que entonces está más cerca de la abertura del conducto que el primer extremo.

En un modo de realización, el bucle de extremo puede formar el primer extremo del inserto. Como alternativa, se puede prever un elemento entre este primer extremo y el bucle de extremo, por ejemplo, una varilla que se extiende longitudinalmente más allá del devanado.

En particular, el bucle de gran diámetro puede tener un diámetro externo estrictamente mayor que el diámetro externo del bucle de extremo.

Como alternativa, solo una porción de extremo del bucle de extremo presenta un radio de curvatura menor.

De este modo, el bucle de extremo está abierto y, puede ser, al menos en parte, de un radio de curvatura menor que uno o más bucles, de manera que el dispositivo sea aún más fácil de introducir en un conducto.

En un modo de realización, al menos una porción de extremo del bucle de extremo tiene un radio de curvatura externo estrictamente menor que la mitad del diámetro interno del conducto.

Por ejemplo, el bucle de extremo presenta un diámetro externo estrictamente menor que el diámetro interno del conducto.

De este modo, el elemento lineal se puede enrollar en una hélice que no es cilíndrica de extremo a extremo.

Como alternativa, el elemento lineal se puede enrollar de este modo en una hélice cilíndrica de un extremo a otro, siempre que tenga un extremo libre abierto.

Por "enrollado en hélice", también se entiende una hélice en el sentido geométrico del término (es decir, que el cuerpo se puede conformar de modo que, siendo el elemento lineal similar a una curva, la tangente en cada punto de al menos una porción del elemento lineal forma un ángulo constante con la dirección longitudinal) que cualquier devanado helicoidal. Dicho de otra manera, el paso entre los bucles puede ser idéntico de un extremo del cuerpo al otro, o de un extremo al otro de los bucles adicionales, o no. Por ejemplo, se puede prever que el ángulo entre una dirección dada y la tangente varíe (de forma continua o no) de un punto al otro.

La invención tampoco se limita a conductos de sección circular. En el caso de un conducto de sección elíptica o rectangular, el devanado podría ser circular o, incluso, elíptico. En ese caso, se entenderá que por "diámetro", se entiende la dimensión más pequeña de un perfil, por ejemplo, la diagonal en el caso de un conducto de sección rectangular.

Ventajosamente, al menos un paso del devanado en hélice puede ser mayor que el espesor del elemento lineal, por ejemplo, mayor o igual al doble de este espesor.

Ventajosamente, al nivel del al menos un bucle de gran diámetro, el o los pasos del devanado puede(n) ser superior(es) ventajosamente al espesor del elemento lineal, por ejemplo, mayor o igual al doble de este espesor. En un modo de realización, el bucle de extremo puede tener un paso más pequeño que el paso de este al menos un bucle de gran diámetro. En particular, cuando el ángulo entre la dirección longitudinal y el elemento lineal es idéntico al nivel del bucle de extremo y del o de los bucles de gran diámetro. Pero el ángulo entre la dirección longitudinal y el elemento lineal puede ser alternativamente diferente al nivel del bucle de extremo y al nivel del o de los bucles de gran diámetro. Por ejemplo, este ángulo puede ser más pequeño al nivel del bucle de extremo o, alternativamente, más alto.

La invención no se limita a una forma particular del elemento de agarre.

Se podrá, por ejemplo, prever, un resorte de torsión cuyo extremo es de una sola pieza con el otro bucle de extremo del devanado (lado de segundo extremo) y cuyo otro extremo es libre, dispuestos para ejercer fuerzas tendientes a presionar un bucle del cuerpo hacia la pared del conducto.

El elemento lineal puede estar hecho de metal, plástico, o lo que sea.

El conjunto puede comprender, además del conducto y el inserto fijado a un extremo del conducto, un dispositivo reductor de incrustaciones fijado al otro extremo del conducto. El dispositivo reductor de incrustaciones comprende un elemento lineal montado de forma rotativa en el conducto y de mayor diámetro externo estrictamente menor que el diámetro interno del conducto. El inserto se puede colocar en el extremo corriente abajo y el dispositivo reductor de incrustaciones en el extremo corriente arriba: en caso de separación del dispositivo reductor de incrustaciones, este último es accionado por el fluido y se detiene en su curso por el inserto. El inserto es, de este modo, un dispositivo de retención para un dispositivo reductor de incrustaciones.

El inserto puede comprender en su primer extremo un elemento de fijación de un elemento lineal reductor de incrustaciones, siendo este elemento de fijación y este elemento lineal conformados de modo que, bajo el efecto del flujo de fluido, el elemento lineal reductor de incrustaciones se pueda accionar en rotación y, de este modo, raspar contra las paredes del conducto, limitando la incrustación. De este modo, el inserto sirve como cabezal de fijación para un dispositivo reductor de incrustaciones.

El elemento de fijación puede comprender, por ejemplo, una varilla que se extiende longitudinalmente a través del devanado del inserto y que se termina en el primer extremo en un gancho al que se puede unir un devanado de reducción de incrustaciones.

El conjunto puede comprender, por ejemplo, un inserto de cabezal de fijación a un dispositivo reductor de incrustaciones y/o un inserto de retención de un dispositivo reductor de incrustaciones.

También se propone un intercambiador de calor que comprende uno o varios conjuntos tal como se describió anteriormente, siendo este o estos conjuntos recibidos en una envoltura.

Un intercambiador de calor puede comprender una pluralidad de conductos atravesados por un fluido, y al menos un inserto de extremo de conducto como se describió anteriormente fijado a un extremo de al menos uno de dichos conductos.

Cada conducto que recibe un inserto puede tener ventajosamente un diámetro interno mayor que el diámetro externo del bucle de extremo del inserto, y estrictamente menor que el diámetro mayor del devanado.

Los conductos se pueden recibir en una envoltura llamada coraza y en la que circula un fluido refrigerante para realizar intercambios de calor sin contacto directo entre los fluidos. La coraza puede extenderse longitudinalmente paralela a los conductos, y presentar una sección de dimensiones del orden de un metro.

Con el fin de forzar que el fluido entre los conductos y las paredes internas de la coraza fluya entre los conductos, se pueden proporcionar placas transversales que soporten los conductos.

El intercambiador de calor puede comprender para al menos un conducto, un dispositivo reductor de incrustaciones montado en el extremo corriente arriba de dicho conducto y un inserto de retención de dicho dispositivo reductor de incrustaciones, estando montado dicho inserto en el extremo corriente abajo de dicho conducto. El dispositivo reductor de incrustaciones y/o el inserto de retención puede(n) ser tal como se describió anteriormente, con un bucle abierto con el fin de facilitar su inserción en el conducto.

La invención no se limita a dimensiones o proporciones particulares, sino que ventajosamente, la longitud del devanado, según la dirección longitudinal, puede ser entre 1,5 y 10 veces más largo que el diámetro más grande del cuerpo.

En un modo de realización, el devanado puede tener una longitud comprendido entre 1 centímetro y 20 centímetros, ventajosamente entre 3 y 5 centímetros.

El mayor diámetro externo del devanado puede tener ventajosamente una longitud de entre 5 milímetros y 10 centímetros, ventajosamente entre 1 y 2 centímetros.

El diámetro externo del bucle de extremo puede tener ventajosamente una longitud de entre 4 milímetros y 9,95 centímetros, ventajosamente de entre 0,9 y 1,9 centímetros.

En un modo de realización ventajoso, la diferencia entre el diámetro externo más grande del devanado y el diámetro externo del bucle de extremo puede ser inferior a 1 centímetro, ventajosamente inferior a 5 milímetros, ventajosamente inferior o igual a 2 milímetros. Por ejemplo, se puede elegir una diferencia cercana a un milímetro. En un modo de realización ventajoso, la relación entre el diámetro externo del bucle de extremo y el diámetro externo más grande del devanado puede estar entre 0,5 y 0,99, por ejemplo, entre 0,9 y 0,95.

La invención se describe ahora con referencia a los dibujos adjuntos, no limitativos, en donde:

[Fig. 1] La figura 1 representa dos insertos del tipo conocido de la técnica anterior.

[Fig. 2] La figura 2 es una vista esquemática de este ejemplo de un inserto del tipo conocido de la técnica anterior.

[Fig. 3] La figura 3 representa un ejemplo de conjunto según un modo de realización de la invención.

[Fig. 4] La figura 4 es una vista esquemática del inserto de ejemplo representado en la figura 3.

[Fig. 5] La figura 5 es una vista esquemática de un ejemplo de intercambiador de calor según un modo de realización de la invención.

[Fig. 6] La figura 6 muestra un ejemplo de inserto para un conjunto según un modo de realización de la invención. Con referencia a las figuras 1 y 2, que serán comentadas simultáneamente, se han representado ejemplos de inserto del tipo conocido por la técnica anterior. Cada uno de los insertos 1, 1', 1" comprende un devanado 2, 2', 2" y un elemento de agarre 3, 3', 3".

En estos ejemplos, el devanado y el elemento de agarre son de una sola pieza, estando el devanado y el elemento de agarre realizados de un solo elemento lineal.

Los devanados 2, 2', 2" comprenden cada uno un alambre de metal enrollado en hélice, relativamente rígido.

Cada devanado 2, 2', comprende cuatro bucles que presentan un paso idéntico o sustancialmente idéntico, y un bucle de extremo cerrado.

El devanado de 2" consta de dos bucles de paso idéntico y un bucle de extremo cerrado.

Cada uno de estos bucles de extremo cerrado puede tener un paso cero, es decir, que en el extremo el elemento lineal se enrolla en un círculo, o alternativamente en un paso muy pequeño, inferior al doble del espesor del elemento lineal.

En el ejemplo de la figura 2, el bucle de extremo tiene un paso cero, mientras que los bucles que preceden a este bucle de extremo tienen un paso de 8 mm.

Todos los bucles, incluido el bucle de extremo, tienen el mismo diámetro exterior:

- en el ejemplo de la figura 2, este diámetro exterior es de 5,6 mm.

- con referencia a la figura 1, el diámetro exterior del cuerpo 2 es mayor que el diámetro exterior del devanado 2'.

El dispositivo 1 está destinado a un conducto de mayor diámetro que el dispositivo 1'.

Los elementos de agarre 3, 3', 3" son en estos ejemplos del tipo de resorte de torsión.

Con referencia a las figuras 3 y 4, que serán comentadas simultáneamente, se ha representado un ejemplo de inserto 11 para un conjunto según un modo de realización de la invención.

Este inserto 11 comprende un devanado 12 y un elemento de agarre 13. En este ejemplo de modo de realización, el devanado 12 y el elemento de agarre 13 son de una sola pieza, siendo el devanado 12 y el elemento de agarre 13 realizados a partir de un único elemento lineal 21.

El elemento lineal puede ser un alambre de metal relativamente rígido 21.

Al nivel del devanado 12, el elemento lineal 21 se enrolla en hélice alrededor de un eje longitudinal (D) y define los bucles 16, 17, 18, 19, 20.

El elemento de agarre 13 puede estar conformado para formar un resorte de torsión.

Una 14 de las ramas de este resorte está en la continuidad de un último bucle 16 del devanado 12.

Las otras 15 de las ramas de este resorte pueden ejercer fuerzas tendientes a presionar este bucle 16 sobre una pared de un conducto 30 cuando el inserto 11 está instalado en este conducto 30, como se ilustra en la figura 3. El conjunto representado en la figura 3 comprende, por lo tanto, un conducto cilíndrico 30 y un inserto 11 elegidos de modo que el diámetro externo de los bucles de mayor diámetro 16-19 sea ligeramente mayor (cuando el inserto 11 ha salido del conducto 30) que el diámetro interno del conducto 30. De este modo, cuando el inserto 11 se introduce en el conducto 30, estos bucles 16-19 ejercen fuerzas contra las paredes del conducto, asegurando de este modo la fijación del inserto 11 en el conducto 30.

Los bucles 16, 17, 18, 19 tienen un mismo diámetro y un mismo paso. La porción del devanado correspondiente a estos bucles 16 a 19 tiene, por lo tanto, la forma de una hélice cilíndrica circular, inscrita en un cilindro de revolución (de base circular).

En cambio, en este ejemplo, el bucle de extremo 20, situado frente al elemento de fijación 13, presenta un diámetro menor que el diámetro de los bucles 16 a 19.

El paso de este último bucle 20 puede ser ventajosamente superior o igual al doble del espesor del elemento lineal. En otras palabras, este bucle de extremo 20 está abierto. Dicho de otra manera, el devanado puede ser helicoidal de un extremo a otro.

En este modo de realización, el paso del bucle de extremo 20 está cerca del paso de los bucles 16 a 19.

Por ejemplo, se puede prever que la tangente en cada punto del elemento lineal 21 al nivel del bucle 20 forme el mismo ángulo con la dirección longitudinal que al nivel de los bucles 16 a 19, como en el ejemplo de las figuras 3 y 4.

Como alternativa, en un modo de realización no representado, el bucle de extremo 20 podría corresponder a un ángulo diferente del correspondiente a los bucles 16 a 19.

En otro modo de realización no representado, también se podría prever que los bucles 16 a 19 presenten diferentes pasos de un bucle a otro, incluso que el ángulo formado con la dirección longitudinal varíe continuamente a lo largo del elemento lineal 21.

Volviendo a las Figuras 3 y 4, se podrá observar que el diámetro externo del bucle de extremo 20 es solo ligeramente menor que el diámetro externo de los bucles 16 a 19. En este ejemplo, el diámetro externo del bucle de extremo 20 es de 14,2 mm mientras que el diámetro externo de los bucles 16 a 19 es de 15,2 mm. Por lo tanto, la diferencia es de solo 1 mm, pero esto puede ser suficiente para facilitar la inserción del dispositivo 11 en un conducto de, por ejemplo, 15 mm de diámetro interno.

Con referencia a la figura 5, se ha representado un intercambiador de calor 40 que comprende una envoltura 41 llamada coraza que presenta un diámetro interno de 1 metro, por ejemplo, y en donde está montada una placa circular 42 de metal perforada con orificios 43, 43'. La placa circular perforada 42 se extiende en un plano perpendicular a la dirección longitudinal de la coraza 41.

La coraza 41 está además dividida por medios no representados (por ejemplo, un tabique horizontal u otros conductos en la continuidad de los conductos 30) en un paso de flujo de fluido entrante 44 y un paso de flujo de fluido saliente 45.

Para cada orificio 43, 43', un conducto 30 está montado estanco, constituyendo el orificio 43 una abertura de extremo corriente arriba o corriente abajo de este conducto.

El intercambiador está configurado para forzar al fluido que circula en el paso 44 a entrar en las aberturas 43', y de la misma manera, el fluido procedente de las aberturas 43 que desembocan en el paso 45 es bloqueado por la placa circular 42 y fluye hacia el paso 45.

Los conductos 30 correspondientes al paso 44 reciben de este modo en su extremo corriente arriba un inserto 111 del tipo representado en la figura 6, que sirve como cabezal de fijación para un devanado reductor de incrustaciones 211.

Con respecto al paso 45, cada conducto 30 que desemboca en este paso recibe en su extremo corriente abajo un inserto 11, del tipo que se representa en la figura 3, que sirve para la retención de un dispositivo reductor de incrustaciones respectivo instalado corriente arriba del conducto y no representado.

Con referencia a la figura 6, un inserto 111 que sirve como cabezal de fijación para un dispositivo reductor de incrustaciones se extiende entre un primer extremo 113 y un segundo extremo 114.

Este inserto comprende un devanado que define bucles 118-120. Se podrá observar que el bucle 120 más cercano al primer extremo está abierto y tiene un radio de curvatura ligeramente más pequeño que los otros bucles 118-119. Estos bucles 118-119 tienen un diámetro externo ligeramente superior al diámetro interno del conducto, no representado, en donde se introduce este inserto por su primer extremo 113.

El devanado continúa en el lado del segundo extremo con un juego de bucles compactos 117. El último bucle compacto en el lado del segundo extremo hace tope contra un borde 116 del cilindro 115.

El cilindro 115 está engarzado a una varilla 121 que atraviesa el devanado y que se extiende hacia el interior del conducto más allá del bucle 121.

De este modo, el conjunto de varilla 121 más el cilindro 115 está montado de forma rotativa sobre el devanado 117­ 120.

La varilla 121 termina en un gancho 122 para la instalación de un devanado reductor de incrustaciones. De este modo, este elemento reductor de incrustaciones está montado de forma rotativa sobre un cabezal 111 que se apoya sobre el conducto a través de sus grandes bucles 118-119.

El cilindro 115 constituye un elemento de agarre susceptible de ser agarrado por un operario que desee instalar o retirar el inserto 111 del conducto.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Conjunto que comprende un conducto (30) en donde se pretende que circule un fluido y un inserto de extremo de conducto (11), extendiéndose este inserto de extremo longitudinalmente entre un primer extremo (20) y un segundo extremo (13), comprendiendo dicho inserto

un elemento lineal (21) enrollado en hélice y que define un juego de al menos dos y como máximo quince bucles (16-20) alrededor de la dirección longitudinal, estando dicho elemento lineal dispuesto en el conducto de manera que su dirección longitudinal coincida con una dirección de flujo del fluido en el conducto, estando el primer extremo situado más hacia el interior del conducto que el segundo extremo,

en donde

el juego de bucles comprende al menos un bucle (16-19), llamado bucle de gran diámetro, en el interior del conducto y cuyo diámetro externo al sacar el inserto del conducto sea estrictamente mayor que el diámetro interno del conducto, y

en donde una porción de extremo del elemento lineal enrollado en hélice que corresponde al primer extremo define un bucle abierto (20), llamado bucle de extremo,

y caracterizado porque cuando el inserto está fuera del conducto, dicho bucle de gran diámetro (16-19; 118, 119) presenta un diámetro externo estrictamente mayor que el doble del radio de curvatura externo de una porción de extremo del bucle de extremo (20; 120).

2. Conjunto según la reivindicación 1, en donde el bucle de extremo (20; 120) tiene un paso más pequeño que el paso de dicho al menos un bucle de gran diámetro (16-19; 118-119).

3. Conjunto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde, el elemento lineal (21; 121) está conformado de modo que la tangente en cada punto a lo largo de al menos una porción del elemento lineal forma un ángulo constante con la dirección longitudinal.

4. Conjunto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la relación entre el diámetro externo del bucle de extremo (20; 120) y el diámetro externo más grande del elemento lineal está entre 0,5 y 0,99.

5. Conjunto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el diámetro externo más grande del inserto (11; 111) está comprendido entre 5 milímetros y 10 centímetros.

6. Conjunto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el inserto (11; 111) comprende, además, en su segundo extremo, un elemento de agarre (13; 115).

7. Conjunto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el inserto (11; 111) comprende, además, en su primer extremo un elemento de fijación (121, 122) de un elemento lineal reductor de incrustaciones (211), siendo este elemento de fijación y este elemento lineal conformados de modo que, bajo el efecto del flujo de fluido, el elemento lineal reductor de incrustaciones se pueda accionar en rotación.

8. Intercambiador de calor que comprende una pluralidad de conjuntos según una de las reivindicaciones 1 a 7 recibidos en el interior de una envoltura (41).

9. Intercambiador de calor según la reivindicación 8, que comprende, además, para al menos un conducto, un dispositivo reductor de incrustaciones (111, 211) montado en el extremo corriente arriba de dicho conducto y un inserto (11) de retención de dicho dispositivo reductor de incrustaciones, estando montado dicho inserto en el extremo corriente abajo de dicho conducto.