MX2014010932A - Extractor de los componentes transportados por el aire con un rendimiento mejorado de la potencia y la presion. - Google Patents
Extractor de los componentes transportados por el aire con un rendimiento mejorado de la potencia y la presion.Info
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Abstract
Un extractor de los componentes transportados por el aire proporciona un chorro de aire de presión positiva a un área de trabajo y extrae un chorro de aire de presión negativa del área de trabajo. Los conductos conducen ambos chorros de aire. Una unidad de base móvil de tipo carretilla o una instalación fija pueden proporcionar los chorros de aire. Los tamaños y los parámetros de funcionamiento se seleccionan para proporcionar una buena eliminación de los componentes, reducir las pérdidas de carga, y reducir la demanda de energía.
Description
EXTRACTOR DE LOS COMPONENTES TRANSPORTADOS POR EL AIRE CON UN RENDIMIENTO MEJORADO DE LA POTENCIA Y LA PRESIÓN
REFERENCIA CRUZADA CON LAS SOLICITUDES RELACIONADAS
Esta solicitud es una Solicitud de patente no provisional de la solicitud provisional de E.U. No. 61/737,653, titulada "Extractor de componentes transportados por el aire", presentada el 14 de diciembre de 2012; y la Solicitud provisional No. 61/611 ,885, titulada "Extractor de humo", presentada el 16 de marzo de 2012, que se incorporan en el presente documento como referencia.
ANTECEDENTES
La presente divulgación se relaciona en general con sistemas para extraer los componentes transportados por el aire a partir de flujos de aire, como en soldadura, corte, trabajo con metal, trabajo con madera, y otras aplicaciones.
Una amplia gama de aplicaciones industriales, comerciales, de hobby y otras aplicaciones dan lugar a componentes transportados por el aire que pueden eliminarse con la extracción y filtración adecuadas. Las operaciones del trabajo con metal, por ejemplo, varían desde corte, soldadura, soldadura blanda, ensamble, y otros procesos que pueden generar humo y emanaciones. En talleres pequeños puede ser conveniente simplemente abrir pasos de aire ambiental o utilizar succión o descargar aire a partir de ventiladores para mantener los espacios de aire relativamente limpios. En otras aplicaciones, se utilizan extracciones de emanaciones de tipo carretilla. En entornos industriales, pueden emplearse sistemas fijos más complejos para extraer emanaciones a
partir de células de obra específicas, lugares de trabajo con metal, y así sucesivamente. En otras instalaciones, tales como talleres de maquinaria, talleres de carpintería, lugares de trabajo en donde el corte, lijado y otras operaciones se realizan, puede generarse polvo, emanaciones, partículas y otros tipos de componentes transportados por el aire, que puede ser deseable recolectar y extraer de las áreas de trabajo y los espacios controlados.
Una serie de sistemas se han desarrollado para la extracción de las emanaciones, y un cierto número de estos se usan actualmente. En general, éstos usan la succión del aire para extraer las emanaciones y el humo de la vecindad inmediata de la operación de trabajo con metal, y filtrar las emanaciones y el humo antes de regresar el aire a la habitación o soplar el aire a un espacio exterior. Sin embargo, se necesitan mejoras adicionales, en los sistemas de extracción de emanaciones. Por ejemplo, sería útil incrementar la capacidad efectiva de los sistemas para extraer las emanaciones y el humo del espacio de trabajo para trabajar con metal. Por otra parte, sería útil incrementar la distancia y expandir el volumen durante el cual el extractor de humo puede retirar de manera eficaz las emanaciones y el humo.
BREVE DESCRIPCIÓN
La presente divulgación proporciona mejoras para los extractores diseñadas para responder a tales necesidades. Las técnicas se basan en el uso de un flujo de aire positivo junto con un flujo de aire de succión que extrae los componentes transportados por el aire fuera del área de trabajo para su filtración. Las innovaciones expuestas en la divulgación tienen una serie de diferentes facetas, y pueden usarse en conjunto entre sí para obtener sinergias y ventajas particulares, o por separado en
algunos casos.
DIBUJOS
Estas y otras características, aspectos, y ventajas de la presente divulgación se comprenderán mejor cuando la siguiente descripción detallada se lea con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales los caracteres similares representan partes similares en todos los dibujos, en donde:
La Figura 1 es una representación esquemática de un extractor de humo de acuerdo con los aspectos de las presentes técnicas;
Las Figuras 1A y 1 B ilustran ciertas variaciones contempladas en la actualidad sobre la interconexión de los componentes utilizados para proporcionar aire de presión positiva y extraer las emanaciones y el humo de una aplicación;
La Figura 2 es una vista en perspectiva de un ejemplo de implementación del extractor de humo en un aparato tipo carretilla;
Las Figuras 2A y 2B son representaciones esquemáticas de instalaciones fijas o semi-fijas que utilizan las técnicas descritas en el presente documento;
La Figura 3 es una vista en perspectiva de una campana a modo de ejemplo para dirigir el flujo de aire de presión positiva a una operación, y extraer las emanaciones y el humo a través de una cubierta interior;
La Figura 4 es una campana similar provista con un medio manual para ajusfar el aire que sale;
La Figura 5 es una representación similar de una implementación adicional de una campana diseñada para crear un flujo de aire en remolino;
La Figura 6 es una implementación adicional de una campana que emplea
un collar radial para ayudar a dirigir el flujo de aire de presión positiva hacia fuera desde la campana;
La Figura 7 es una sección esquemática de una campana a modo de ejemplo que ilustra ciertas dimensiones que pueden ser ventajosas para proporcionar un grado de ajuste en el suministro de aire a, y en la extracción de aire desde, la campana;
La Figura 8 es una vista en elevación de una porción de una campana de acuerdo con ciertas modalidades de las presentes técnicas;
Las Figuras 9 y 10 son vistas detalladas de las partes de la campana de la
Figura 8;
La Figura 11 es una vista en perspectiva cortada de una disposición del conducto coaxial para proporcionar el flujo de aire de presión positiva y el flujo de succión;
Las Figuras 12 y 13 son vistas esquemáticas de ciertas modalidades alternativas que incluyen múltiples campanas y/o boquillas;
Las Figuras 14 y 15 son vistas esquemáticas de una carretilla de extracción contemplada en la actualidad de acuerdo con los aspectos de las presentes técnicas;
Las Figuras 16-20 son ilustraciones de las partes de un ensamble del colector y el soporte a modo de ejemplo para un brazo de una carretilla del tipo mostrado en las Figuras 14 y 15;
La Figura 21 es un diagrama que ilustra de manera general una comparación de las regiones de recolección del componente con y sin las innovaciones que se resumen en la presente divulgación; y
Las Figuras 22 y 23 son diagramas de flujo de vectores que ilustran el flujo de gas hacia y desde la boquilla del sistema ilustrado en las figuras previas.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
En cuanto a los dibujos, y con referencia primero a la Figura 1 , un sistema de extracción 10 se ilustra para extraer los componentes transportados por el aire, como el humo, las emanaciones, la materia en forma de partículas, y de manera más general, el aire del área de trabajo como se indica con el número de referencia 12 desde un área de trabajo 14. En la modalidad ilustrada el sistema de extracción 10 comprende una unidad de base 16 acoplada a los conductos 18 que canalizan el aire hacia y desde una campana 20. La campana se diseña para colocarse en o cerca del (por lo general un tanto por encima del) área 14 y, cuando la unidad de base se activa, sirve para crear una región de aire alrededor del área y para extraer el aire del área de trabajo, dirigiendo el aire extraído a la unidad de base para su procesamiento.
Cabe señalar que aunque en ciertas modalidades descritas en la presente divulgación una unidad de base autónoma 16, y en una modalidad contemplada en el presente se describe una unidad de tipo carretilla, las técnicas presentes no están limitadas a ninguna configuración física particular. De manera más general, las innovaciones proporcionadas por y descritas en, la presente divulgación, se pueden implementar en instalaciones fijas o semi-fijas, tales como aquellas utilizadas en instalaciones industriales, comerciales, de hobby, y de otras. Es decir, ciertos componentes de la unidad de base descritos en el presente documento pueden servir múltiples áreas de trabajo, células de trabajo, células de soldadura, lugares y áreas de trabajo, y así sucesivamente, mediante conductos comunes que dirigen el aire de presión positiva a, y canalizan el aire y los componentes transportados por el aire desde, múltiples áreas de trabajo. Los controles del operador, en donde se proporcionan como se describe más adelante, pueden situarse de manera remota a partir de estas áreas de trabajo, o
dentro de las áreas de trabajo para el control del flujo hacia y desde el área de trabajo particular.
Cabe señalar que los "componentes transportados por el aire" discutidos en la presente divulgación pueden incluir cualquier substancia que se transporta mediante, se suspende en, o de otro modo se transmite por, el aire, o de manera más general el fluido presente en el área considerada. Dependiendo de la aplicación, los componentes transportados por el aire pueden estar en la forma de un aerosol, tales como partículas de fase sólida, líquida o gaseosa que están suspendidas en el aire. Tales componentes transportados por el aire pueden formar humo, emanaciones (que incluyen emanaciones químicas), de nubes presentes o emitidas por una operación en curso en el área, ya sean visibles o no a los operadores humanos. En otras aplicaciones, los componentes transportados por el aire pueden ser al menos temporalmente transportados por el aire pero no suspendidos en el aire, como en el caso de partículas más grandes, como gotitas, neblina (por ejemplo, a partir de aceites, refrigerantes, y así sucesivamente), polvo (por ejemplo, a partir de paneles de yeso, granos, minerales, cementos, u otras fuentes de polvo), virutas, escombros, y así sucesivamente. Las técnicas presentes están dirigidas a recolectar y extraer tales componentes transportados por el aire en las maneras descritas. Del mismo modo, se hace referencia en esta divulgación a "aire" o "transportados por el aire" aunque el fluido en el que los componentes transportados por el aire se encuentran, y que se hace circular mediante el sistema, puede ser, de manera más general, una substancia gaseosa que no necesita contener los mismos constituyentes, o en las mismas proporciones que se encuentran en el aire de la atmósfera. Tales gases pretenden sin embargo incluirse en el término "aire" o "transportados por el aire". Por otra parte, actualmente se considera que los mismos principios de la dinámica de fluidos y la eliminación de los componentes transportados se pueden aplicar a otros "fluidos" además
del aire o los gases (que incluyen líquidos), y en esa medida las enseñanzas de la presente divulgación pretenden extenderse a aquellas aplicaciones.
De regreso a la Figura 1 , como se ilustra, la unidad de base 16 comprende un soplador 22, como un soplador de jaula de ardilla, accionado por un motor de impulsión 24. El motor de impulsión se controla mediante los circuitos de control 26 que pueden proporcionar señales de impulso al motor para el funcionamiento a velocidad fija o velocidad variable. La unidad de base 16 puede diseñarse para obtener la energía desde cualquier fuente, tal como la red de energía, las fuentes de baterías, los conjuntos de motor-generador, y así sucesivamente. Los circuitos de control 26 por lo general incluyen los circuitos de procesamiento y memoria para llevar a cabo operaciones de impulso como se desee por parte del operador o en respuesta a las entradas del sistema como se describe más adelante. En consecuencia, los circuitos de control 26 pueden comunicarse con una ¡nterfaz del operador 28 para recibir los ajustes del operador, ajustes de la velocidad, órdenes de encendido-apagado, y así sucesivamente. Del mismo modo, los circuitos de control 26 pueden comunicarse con una interfaz remota 30 diseñada para recibir señales a partir de entradas remotas, sistemas remotos, y así sucesivamente. La interfaz remota también puede proporcionarle datos a tales sistemas remotos como para monitorear y/o controlar el funcionamiento del sistema de extracción.
En la modalidad ilustrada los conductos 18 que se extienden entre la unidad de base 16 y la campana 20 comprenden un conducto de aire de presión positiva 32 y un conducto de aire de retorno 34. En general, el conducto de aire de presión positiva 32 le proporciona aire a la campana, mientras que el conducto de aire de retorno 34 está bajo una presión negativa o de succión ligera para extraer el aire que contiene los componentes transportados por el aire del área de trabajo. El aire que regresa desde la campana en el conducto 34 puede dirigirse a través de un filtro de succión 38 antes de
reintroducirse en el soplador 22. Como se describe más adelante, el sistema también puede incluir componentes diseñados para permitir el ajuste de las velocidades de flujo individuales o relativas de uno o ambos de los flujos de aire de presión positiva y negativa.
En la modalidad ilustrada en la Figura 1, la campana 20 comprende una cubierta exterior 40 que es esencialmente una campana redondeada en una modalidad presente, así como una cubierta interior 42 colocada dentro de la cubierta exterior 40. La pared lateral 44 de la cubierta exterior está separada de la pared lateral de la cubierta interior 46, y la pared lateral de la cubierta interior termina en una pestaña periférica inferior 48. Un espacio anular 50 por lo tanto se define entre las paredes laterales 44 y 46 de las cubiertas exterior e interior. El aire de presión positiva fluye a través de este espacio anular y se distribuye dentro de él, finalmente fluye hacia abajo como se indica por las flechas en la Figura 1 e impacta la pestaña 48. La pestaña obliga a un flujo de aire de salida generalmente radial para formar la región de aire 52. En una modalidad contemplada en el presente, la pestaña 48 es substancialmente perpendicular a la línea central de las cubiertas interior y exterior, que de manera general se alinean coaxialmente entre sí. Se ha encontrado que el flujo de salida de aire radial, substancialmente perpendicular, crea una región de aire muy eficaz, lo que permite que la campana se separe una distancia considerable de las posiciones del área de trabajo o de la pieza de trabajo, sin dejar de ofrecer una extracción muy efectiva de los componentes transportados por el aire.
Como se señaló anteriormente, las técnicas presentes pueden permitir que el ajuste del flujo de aire de presión positiva y/o el flujo de aire de retorno, optimicen el funcionamiento del sistema. Varias técnicas diferentes se contemplan en el presente para tal ajuste. Por ejemplo, en la modalidad ilustrada en la Figura 1 , un ajuste del aire de succión 54 puede proporcionarse antes del filtro de succión 38. Este ajuste puede
comprender, por ejemplo, una válvula de desvío, una persiana, u otro dispositivo mecánico que se puede ajustar para limitar el flujo de aire desde el filtro de succión y, en consecuencia, la entrada de aire al interior del soplador 22 desde el entorno ambiental. Del mismo modo, un ajuste del aire de retorno 56 puede proporcionarse, que puede configurarse de manera similar para permitir el ajuste de la velocidad de flujo del aire de retorno. En algunos casos, este ajuste puede permitir que algo de aire salga al medioambiente, como se ilustra en la Figura 1. Tal ajuste puede de manera ventajosa permitir que la masa relativa o las velocidades de flujo volumétricas de los flujos de aire de presión positiva y de retorno, mejoren la creación de la región de aire y la extracción del aire del área de trabajo. En una configuración alternativa, el ajuste manual de uno o ambos de los flujos de aire de succión y de retorno puede reemplazarse por un control electrónico por medio de entradas, designadas con el número de referencia 58. Éstas pueden proporcionarse en la unidad de base, como por ejemplo a través de diales de ajuste, interruptores de membrana, controles táctiles del operador, y así sucesivamente. Aún más, el ajuste manual y/o electrónico de uno o ambos flujos de aire puede proporcionarse en la campana. En la modalidad ilustrada en la Figura 1 , por ejemplo, las entradas electrónicas 60 se proporcionan para ambos ajustes. Éstas se comunican con la interfaz remota 30 de la unidad de base que, a la vez, las comunica con los circuitos de control 26. Los circuitos de control pueden acoplarse con cualquier dispositivo adecuado, tal como los ajustes de succión y de retorno 54 y 56 para regular su funcionamiento (por ejemplo, por medio de pequeños motores de ajuste y ensambles accionadores). También cabe señalar que los ajustes a las velocidades de flujo para los flujos de aire de presión positiva y negativa, pueden hacerse alterando la velocidad de uno o más motores y/o sopladores, ventiladores o compresores.
También cabe señalar que un sistema puede adaptarse para intercambiar
los datos con otros componentes del sistema, tal como un sistema de soldadura/corte por plasma u otro sistema 62. En la modalidad ilustrada, el sistema 62 puede comprender, por ejemplo, suministros de energía de soldadura o corte por plasma, alimentadores de alambre, suministros de gas de protección, y así sucesivamente. En otras configuraciones del trabajo con metal, el sistema puede incluir otras herramientas manuales y de máquina. En todavía otras configuraciones, el sistema puede incluir diversos robots, líneas de producción, herramientas eléctricas (por ejemplo, sierras, estaciones de trabajo, etc.). Estos por lo general se acoplarán a la operación para lograr la tarea deseada sobre una pieza de trabajo 64. Ciertos de estos sistemas pueden ser capaces de proporcionar señales de control para el sistema de extracción para permitir encender y apagar el sistema de extracción, regular las velocidades y los flujos de aire, y así sucesivamente. Tales comunicaciones pueden proporcionarse por medio de un cableado adecuado 66 o mediante otros medios por comunicaciones inalámbricas. Un sistema a modo de ejemplo diseñado para controlar el funcionamiento de un extractor de humo se describe, por ejemplo, en la solicitud de patente de E.U. No. 13/356,160, presentada el 23 de enero de 2012, por Mehn et al., y titulada "Extractor de humo para aplicaciones de soldadura", que se incorpora por este medio como referencia.
Las Figuras 1A y 1B ilustran ciertas configuraciones alternativas e interconexiones de los componentes de la unidad de base 16. En particular, como se muestra en la Figura 1A, el filtro 38 puede colocarse posterior al soplador 22, y el ajuste de la succión 54 puede dirigir el aire directamente al interior del soplador. En este caso, el filtro 38 puede descargar directamente al interior del ajuste de retorno 56. En la opción de la Figura 1 B, el filtro de succión 38 se coloca antes del ajuste de la succión 54, que aquí de nuevo dirige el aire al interior del soplador.
Aquí de nuevo, cabe señalar también que aunque se describen
mecanismos de ajuste separados en relación con ciertas modalidades, un solo ajuste podría proporcionarse que permita ajustar simplemente la proporción de las velocidades de flujo, tal como por medio de un solo selector o entrada en una unidad de base, en la campana, o en cualquier lugar conveniente.
Por otra parte, otros y adicionales componentes y funcionalidades pueden construirse dentro del sistema. Por ejemplo, actualmente se considera que al menos uno de los componentes descritos anteriormente, o los componentes adicionales pueden proporcionar la regulación de la temperatura del flujo de aire de presión positiva. Por ejemplo, a causa de la ayuda significativa ofrecida por la región de presión positiva para la eliminación de los componentes transportados por el aire, el operador puede desear dejar de utilizar otros ventiladores, sopladores y así sucesivamente en el área de trabajo. El flujo de aire de presión positiva puede enfriarse mediante uno o más componentes de la unidad de base (o el sistema centralizado) para proporcionar no sólo la región deseada que rodea el área de trabajo para la eliminación de los componentes, sino también enfriamiento para el operador. También puede proporcionarse el calentamiento de una manera similar.
La Figura 2 ilustra una modalidad a modo de ejemplo del sistema 10 implementado como una carretilla 68. La carretilla se diseña para rodarse sobre ruedas o ruedecillas de pivote 70 a la vecindad de una operación de trabajo con metal. Como se describió anteriormente, los conductos 32 y 34 dirigen el aire de presión positiva a la campana 20 y extraen el aire de succión de regreso a la unidad de base. La unidad de base componentes descritos anteriormente se sitúan en o sobre la carretilla 68. La carretilla se diseña para conectarse en un enchufe convencional, de manera de obtener la energía a partir de la red de energía. La modalidad ilustrada en la Figura 2 comprende dos conductos de aire de presión positiva 32 colocados a cada lado de un conducto de
aire de retorno 34. Todos los conductos incluyen uniones flexibles 72, lo que permite la colocación de elevación, de descenso, lateral y otras colocaciones de la campana en o cerca de, por lo general por encima de, el espacio de trabajo. Las estructuras de apoyo, indicadas con el número de referencia 74, pueden ayudar a apoyar los conductos y la campana. Todos estos componentes pueden retrotraerse hacia la carretilla para facilidad de almacenamiento y transporte. Por otra parte, en la modalidad ilustrada en la Figura 2 y como se discute con mayor detalle más adelante, esta disposición de los conductos puede hacer uso de un colector 76 que ayuda a distribuir el flujo de aire de presión positiva al espacio anular entre las cubiertas interior y exterior de la campana.
Como se mencionó anteriormente, las técnicas presentes pueden emplearse en sistemas y disposiciones que no sean carretillas o sistemas y unidades de base que son locales a un lugar de trabajo. Las Figuras 2A y 2B ilustran a modo de ejemplo sistemas fijos o semi fijos del tipo que puede emplearse en talleres, fábricas, plantas de ensamble y de trabajo con metal, y así sucesivamente. En la modalidad de la Figura 2A, un conducto de aire positivo 32 proporciona aire a partir de un sistema común de manejo de aire, tal como uno equipado con un soplador, filtro, y cualesquiera otros componentes deseados para proporcionar flujo de aire a múltiples células de soldadura u otros lugares de aplicación. Un conducto de aire negativo 34 del mismo modo extrae el aire desde múltiples lugares de aplicación. En este sentido, los conductos forman cabezales o colectores que pueden situarse sobre las áreas de trabajo o de otro modo enrutarse entre ellos. Cada área de trabajo, a continuación, se proporciona con una campana respectiva 20 para extraer las emanaciones y el humo, así como los ajustes respectivos de succión y retorno 54 y 56. Éstos pueden funcionar manualmente o eléctricamente, como se mencionó anteriormente en el caso de la modalidad de tipo carretilla. La Figura 2B muestra una disposición alternativa en la que se proporciona un
conducto de succión, pero en la que cada área de trabajo tiene su propio soplador o ventilador local. Éstos pueden proporcionarse ya sea anterior o posterior de un ajuste de retorno 56, mientras que se proporciona un ajuste de succión 54 para el ajuste de la velocidad de flujo volumétrica o de la masa del aire y el gas que fluyen al cabezal o colector común definido por el conducto 34.
La Figura 3 es una vista más detallada de una campana a modo de ejemplo de acuerdo con ciertos aspectos de las técnicas presentes. Como se muestra en la Figura 3, la campana 20 incluye una cubierta exterior 40 y una cubierta interior 42 separadas entre sí para permitir el flujo de aire como se describió anteriormente. Los componentes de sujeción 78 pueden sujetarse al conducto de aire de retorno (o uno o más conductos de aire de presión positiva) para apoyar la campana sobre los conductos. Por otra parte, diversas estructuras mecánicas, tales como separadores 80 pueden proporcionarse para definir y mantener el espacio anular entre la cubierta exterior 40 y la cubierta interior 42. Como se apreciará por aquellos expertos en la técnica, la pestaña 48 tiene una superficie superior que se separa del borde periférico inferior de la cubierta exterior 40 para definir una abertura o espacio anular 82. El aire de presión positiva fluye descendiendo al interior del colector 76, se distribuye mediante el colector alrededor del espacio anular entre las cubiertas interior y exterior, fluyendo hacia abajo a través del espacio anular y hacia fuera a través de la abertura o espacio 82 para proporcionar la región de aire deseada, como se indica por las flechas en la Figura 3. Pueden proporcionarse diversas formas de colectores, y éstos pueden admitir uno, dos o más conductos de flujo de aire de presión positiva. Por ejemplo, dos de tales entradas se proporcionan en el colector 76 de la Figura 3, y éstas pueden dirigir el aire parcialmente o completamente alrededor del anillo. En algunas modalidades, la cubierta puede ser eficaz para distribuir el flujo de aire de presión positiva sin la necesidad de un colector. Otra modalidades, estructuras de desvío,
deflectores, y así sucesivamente pueden proporcionarse en un colector para de manera general distribuir equitativamente el flujo de aire de entrada alrededor de la campana.
La Figura 4 ilustra una modalidad adicional de una campana 20 diseñada para permitir el ajuste manual del flujo de aire positivo. Como se señaló anteriormente, las entradas de control electrónico, tales como botones pulsadores, diales, y controles táctiles, pueden proporcionarse sobre la campana para canalizar señales por medio de conductores o de manera inalámbrica a la unidad de base, o de manera más general, a la ubicación de los dispositivos de control de flujo. Sin embargo, el control manual de uno o más flujos de aire, puede proporcionarse, tal como se ilustra en la Figura 4. En esta modalidad, una sección móvil de la cubierta exterior 84 se proporciona inmediatamente por encima de la pestaña inferior. La sección móvil de la cubierta exterior se monta sobre uno o más pernos 86 que se extienden a partir de ya sea la cubierta interior o una sección fija de la cubierta exterior como se ilustra en la Figura 4. La sección móvil de la cubierta exterior 84 por lo tanto comprende una hendidura 88 que se inclina y recibe el perno 86. En donde se proporcionan múltiples pernos, múltiples hendiduras 88 se pueden usar para el montaje de la sección móvil de la cubierta exterior. La sección móvil de la cubierta exterior 84 puede por lo tanto girarse como se indica con el número de referencia 90 para provocar la translación axial de la sección móvil de la cubierta exterior como se indica con el número de referencia 92. Esta translación permite el ajuste del espacio de aire 94 entre la sección móvil de la cubierta exterior y la pestaña 48, lo que proporciona el control del flujo de aire masivo o volumétrico del flujo de aire de presión positiva que produce la región de aire. Otro estructuras pueden, por supuesto, diseñarse para proporcionar el ajuste de este espacio a fin de permitir la regulación del flujo de aire.
La Figura 5 ilustra una modalidad adicional de la campana diseñada para crear un flujo de aire en remolino. En este caso, los componentes de la campana pueden
ser substancialmente similares a aquellos descritos anteriormente, pero en el espacio anular entre la cubierta exterior 40 y la cubierta interior 42 se proporcionan múltiples aletas helicoidales 96. El ángulo, ancho, extensión, y así sucesivamente de estas aletas, además del número de aletas, puede seleccionarse para otorgar un patrón de remolino al aire que sale que crea la región de aire. La inclinación de la pestaña 48 también puede ajustarse para mejorar la creación de la región de aire. El aire que fluye descendiendo a través del espacio anular, a continuación, tiene un componente direccional hacia bajo y hacia fuera así como un componente circunferencial, como se indica por las flechas 98 en la Figura 5.
Aún más, la Figura 6 ilustra una configuración alternativa de la campana en que un collar radial 100 se coloca entre un borde periférico inferior de la cubierta exterior 40 y la pestaña 48. Tal collar puede usarse para ayudar a dirigir el aire de salida a medida que impacta y fluye sobre la pestaña 48.
Cabe señalar que la campana proporcionada en todas estas implementaciones puede incluir una sola pestaña para dirigir el aire de presión positiva radialmente hacia fuera, lo que de este modo facilita significativamente la fabricación de las campanas y reduce su peso. En ciertas modalidades contempladas en la actualidad, por ejemplo, los componentes exteriores e interiores de la campana se moldean o de otro modo se forman por separado, y a continuación se ensamblan simplemente insertando el componente interior dentro del exterior y fijándolo en su lugar, con la única pestaña separada de la periferia inferior del componente exterior.
También cabe señalar que el ajuste de las velocidades de flujo volumétricas o masivas de los flujos de aire de presión positiva y negativa le proporcionan una mejora significativa sobre otros extractores de emanaciones y humo o de manera más general, componentes transportados por el aire. Se ha encontrado que la capacidad
para lograr un equilibrio entre el flujo del aire de presión positiva al interior de la región que rodea el área de trabajo y el flujo del aire de presión negativa extraído del área de trabajo dan lugar a un sistema extremadamente flexible que puede adaptarse a las necesidades del usuario, mientras proporciona la eliminación mejorada de los componentes a distancias mayores del trabajo que los sistemas previos.
Existen varias maneras en que la mejor proporción o equilibrio entre los flujos de aire de presión positiva y negativa puede calificarse, con esta proporción que es ajustable mediante el ajuste de los parámetros del flujo de aire. Por ejemplo, la proporción proporcionada por:
proporción del flujo de aire de presión positiva X velocidad del flujo de aire de presión positiva
R =
proporción del flujo de aire de presión negaitva X velocidad del flujo de aire de presión negativa
se ha encontrado que proporciona una buena indicación de la eficacia de la extracción de humo. La velocidad del flujo de aire de presión positiva puede medirse, por ejemplo, en la región entre la periferia inferior de la cubierta exterior y la pestaña periférica de la cubierta interior. La velocidad del flujo de aire de presión negativa puede medirse, por ejemplo, en la entrada (abertura inferior) de la cubierta interior. Tales ubicaciones ofrecen un lugar cómodo y estándar para comparar los parámetros del movimiento del aire. En las modalidades contempladas en la actualidad, la proporción R de manera ventajosa está entre alrededor de 0.25 y 100, y se cree que la proporción de manera ventajosa en particular está entre alrededor de 0.6 y 10.
También cabe señalar que en particular el buen rendimiento se ha encontrado que se obtiene a partir de proporciones particulares de las velocidades de flujo masivas o volumétricas de los flujos de aire de presión positiva y negativa. Por ejemplo, en las modalidades contempladas en la actualidad, estos flujos de aire pueden tener proporciones de flujo masivas o volumétricas (proporciones de flujos de aire positivo a
negativo) de entre aproximadamente 1 :1 y 0.5:1 , con una proporción de aproximadamente 0.8:1 que se utiliza en una configuración presente. Como se divulgó anteriormente, estas velocidades de flujo pueden obtenerse mediante el diseño del sistema (por ejemplo, el tamaño de los conductos), pero también introduciendo aire adicional al soplador desde el medioambiente, o expulsando el aire desde el soplador, cada una de las cuales puede, en donde se desee, ajustarse.
El rendimiento puede mejorarse en comparación con los sistemas de extracción convencionales, y optimizarse en las técnicas actuales mediante la selección y el dimensionamiento adecuados de los componentes del sistema, en particular de los conductos utilizados para comunicar los flujos de aire hacia y desde el área de trabajo. Por ejemplo, en un diseño contemplado en la actualidad en función de los conductos coaxiales, descritos más adelante, un conducto interior tiene un diámetro nominal de 18 centímetros, o un área de sección transversal de aproximadamente 245 cm2, mientras que el conducto exterior tiene un diámetro nominal de 25 centímetros, o un área de sección transversal de aproximadamente 510 cm2, de tal manera que el área anular para el flujo de aire de salida tiene un área de sección transversal de aproximadamente 265 cm2. Se cree que una proporción del área del flujo de salida al área del flujo de retorno de entre aproximadamente 4:1 y 0.7:1 puede ser en particular óptima para obtener la mejor eliminación de los componentes transportados por el aire. En una configuración presente, la proporción está entre aproximadamente 1 :1 y 1.5:1. Como se apreciará por aquellos expertos en la técnica, las áreas de flujo seleccionadas pueden contribuir de manera significativa a la carga estática total que se necesita del soplador o sopladores, y esto puede ser uno de los factores de diseño que llevan a las proporciones especificadas.
Además, se ha encontrado que para una campana de una sola pestaña del tipo discutido, ciertas relaciones de dimensión pueden proporcionar una eliminación
óptima de los componentes. La Figura 7 ilustra una campana así, de manera esquemática, en la que un diámetro interior efectivo de la cubierta interior 42 soporta una relación particular al diámetro efectivo externo de la pestaña de la campana interior. En particular, una proporción del diámetro interior efectivo 102 de la cubierta interior al diámetro efectivo 104 de la pestaña, de manera ventajosa está entre alrededor de 0.25 y 0.75, y se cree que es en particular de manera ventajosa alrededor de 0.5. A modo de ejemplo, en una modalidad presente, el diámetro interior 102 es de alrededor de 20 centímetros, mientras que el diámetro exterior 104 es de alrededor de 40 centímetros. Cabe señalar que el término "diámetro efectivo" se utiliza aquí para recibir casos en que la forma de la cubierta interior no es un cilindro derecho, o en donde ya sea esta forma o la forma de la cubierta es otra que no sea de sección circular.
La Figura 8 ilustra una implementación particular para la campana del tipo mostrado en la Figura 7. La campana ilustrada en la Figura 8 tiene una cubierta exterior 40 y una cubierta interior 42 como se describió anteriormente. En esta modalidad particular, la cubierta exterior 40 tiene un diámetro nominal 106 de 25 centímetros, y la cubierta interior 148 tiene un diámetro nominal de 18 centímetros. La pestaña que se extiende desde la cubierta interior tiene un diámetro nominal 110 de 46 centímetros. La cubierta exterior 140, por otra parte, tiene un reborde redondeado como se ilustra mejor en la Figura 9. Este reborde, indicado de manera general con el número de referencia 112, ayuda a la redirección sin problemas del flujo de aire desde el área anular entre la cubierta exterior y la cubierta interior. En la modalidad ilustrada en la Figura 9, el reborde 112 tiene un radio de 0.64 centímetros como se indica con el número de referencia 114, y se extiende a un ángulo 116 de aproximadamente 45 grados. Cabe señalar que en algunas modalidades, el reborde sobre la cubierta exterior puede extenderse para formar una pestaña en gran parte como aquella sobre la cubierta interior, que forma una especie
de estructura de "doble pestaña". Como se ilustra en la Figura 10, la pestaña exterior de la cubierta interior tiene un radio similar para promover un redireccionamiento sin problemas del flujo de aire, tanto fuera del área angular entre las cubiertas y de nuevo al interior de la cubierta interior. En la modalidad ilustrada, dos radios están presentes en este punto de transición, un primer radio 118 de aproximadamente 5 centímetros, seguido por un radio más grande de aproximadamente 18 centímetros que transita a una sección plana por lo general, que es aproximadamente perpendicular con la línea central de la cubierta.
Como se discutió anteriormente, pueden preverse diversas configuraciones de los conductos, cantidades de los conductos y así sucesivamente. La Figura 11 representa, por ejemplo, la disposición de los conductos en una disposición por lo general coaxial o de tubo dentro de un tubo. Tal disposición puede facilitar el montaje, enrutamiento, apoyo y manejo de la campana con respecto a la unidad de base. En la modalidad mostrada en la Figura 11 , por ejemplo, un conducto exterior 122 tiene colocado por lo general de manera coaxial dentro de él un conducto interno 124 para producir un espacio de flujo anular 124. En esta modalidad, el aire de presión positiva fluye a través del espacio anular, con el aire de retorno que fluye a través del conducto interior. Puede ser deseable colocar separadores u otras estructuras fijas entre estos conductos para mantenerlos separados entre sí, o en algunas disposiciones éstos pueden dispensarse y permitir que los conductos se dispongan de manera más o menos libre uno dentro del otro.
Cabe señalar que, aunque se ha hecho referencia a una sola boquilla que tiene cubiertas interior y exterior, pueden hacerse ciertas adaptaciones al sistema sin desviarse de las técnicas discutidas en la presente divulgación. Por ejemplo, las Figuras 12 y 13 ilustran variaciones en las que múltiples cubiertas o boquillas se pueden usar para el flujo de aire de presión positiva y/o el flujo de aire de presión negativa. En la ilustración
de la Figura 12, dos campanas 20 se ilustran adyacentes a una fuente 30 a partir de la cual las emanaciones, los gases, la materia en forma de partículas y así sucesivamente, deben extraerse. Éstas pueden acoplarse con el mismo sistema o con uno diferente, que de nuevo puede ser un extractor de tipo carretilla o una instalación fija. Como se muestra en la Figura 13, en algunas modalidades el flujo positivo y el flujo de extracción pueden estar separados. En esta modalidad, múltiples boquillas sopladoras 132 se muestran separadas de un conducto de extracción 134. En tales modalidades, las boquillas 132 pueden situarse de cualquier manera deseada alrededor de una fuente 130. En ciertas modalidades, por ejemplo, puede situarse radialmente alrededor de la fuente, con uno o más conductos de extracción que se colocan adyacentes a las boquillas del flujo de salida, tal como en una posición central.
Las Figuras 14 y 15 ilustran la disposición contemplada en la actualidad para un sistema como se describió anteriormente en un producto de tipo carretilla. La carretilla, designada de manera general con el número de referencia 136, incluye una unidad de base 16 por lo general del tipo descrito anteriormente. En esta modalidad particular, un brazo 138 se extiende a partir de la unidad de base e incluye conductos colocados concéntricamente como se describió anteriormente. El brazo proporciona tanto una presión positiva o flujo de salida y un flujo de retorno que puede contener los componentes transportados por el aire para extraerse del área de trabajo. En esta modalidad el brazo 138 se adapta para la rotación como se indica por la flecha 140. El brazo puede girar más o menos de 360°, y en una modalidad presente la rotación se limita un tanto menos de los 360°, aunque la capacidad de rotación múltiple completa puede diseñarse dentro de la unión entre el brazo y la unidad de base.
En la modalidad de la Figura 14, el brazo 38 tiene una unión inferior 142 en donde se une con la unidad de base, una unión intermedia 144 que une dos secciones
por lo general lineales del conducto y una unión de la campana 146 alrededor de la que la campana 120 puede pivotarse al menos dentro de un intervalo angular limitado. Una estructura de apoyo 1 8 se proporciona adyacente a la unión inferior 142 para ayudar a apoyar el brazo a medida que se extiende hacia y se retrae de un área de trabajo. Un apoyo similar 150 se proporciona adyacente a la unión 144. En las modalidades contempladas en la actualidad, las uniones incluyen paredes interiores lisas que pueden deformarse a fin de permitir la extensión, la retracción y, de manera más general, la colocación del brazo con respecto a la unidad de base, mientras que agrega poca o ninguna pérdida de la carga en comparación con una sección lineal del conducto. Un ensamble de colector y apoyo 152 se proporciona en una sección superior de la carretilla y ayudan en la transición del flujo de retorno y el flujo de salida hacia y desde la carretilla como se describe más detalladamente a continuación. El ensamble de colector y apoyo 152 también ayuda a apoyar de manera mecánica el brazo en la carretilla a medida que se extiende, retrae, y gira.
Dentro de la carretilla, el flujo de retorno entra en una caja de filtro 154 en donde se filtra para retirar la materia en forma de partículas finas y más grandes y otros componentes que se transportan mediante el flujo de aire. El ensamble puede diseñarse para la limpieza a presión, en un proceso que puede dirigir aire a presión contra uno o más elementos de filtro para promover la liberación de las partículas capturadas. Desde la caja de filtro 154, el aire se extrae al interior del soplador 22 que se impulsa mediante un motor 24 como se describió anteriormente. El soplador descarga a una vuelta o codo 156 que dirige el flujo de salida hacia el ensamble de colector y apoyo 152. Cabe señalar que en algunas modalidades, uno o más motores y/o sopladores pueden emplearse. Por ejemplo, un conjunto de motor y soplador se puede usar para el flujo de aire de salida o positivo, mientras que otro conjunto de motor y soplador se puede usar para el flujo de
aire de retorno o negativo.
Se cree que se obtiene un mucho mejor desempeño mediante el diseño de la carretilla en el que se proporcionan tan pocas vueltas como sea posible en los flujos de entrada y de salida. Es decir, como se ilustra mejor en la Figura 15, el flujo de entrada es virtualmente lineal desde el brazo a la caja de filtro 154 como se ilustra por la flecha 158. El aire dentro de la caja de filtro es casi estático, dependiendo del tamaño de la caja de filtro y la velocidad de flujo del aire. Por lo tanto, puede considerarse que se produzca una curva en la caja de filtro, aunque desde un punto de vista práctico en una modalidad actual poca o ninguna pérdida de la carga se presenta en este punto. El flujo de la caja de filtro, indicado mediante la flecha 160, entra en el ventilador o el soplador 22, y sale como se indica en el numeral de referencia 162. A partir de este punto se hace una sola redirección en la vuelta o el codo 156 (que en la modalidad contemplada en el presente es un codo liso, redondeado, que confina y dirige el flujo), y el flujo de salida entra en el ensamble de colector y apoyo 152 como se indica por la flecha 64. Como se describe más detalladamente a continuación, el ensamble de colector y apoyo redirige eficientemente el aire al interior del área anular entre los conductos coaxiales, mientras que permite la rotación del brazo.
Como se describe en el presente documento, una "curva" dentro de la unidad de base corresponde con un cambio de la dirección de entre 25° y 180°, y en una modalidad particular un cambio de la dirección de aproximadamente 90°. Con esta definición en mente, la única curva que se presenta dentro de la unidad de base está esencialmente en la vuelta o el codo 156. Es decir, dentro de la caja de filtro 154, aunque el aire se redirige a la entrada del soplador, el aire dentro de la caja de filtro puede considerarse esencialmente estático. El aire dentro del ensamble de colector y apoyo 152 se dirige con cuidado mediante una estructura en espiral como se describe más adelante.
En este sentido, la unidad de base puede considerarse más adelante. En este sentido, la unidad de base puede considerarse que tiene una sola curva. Dependiendo del diseño de los componentes, la unidad puede considerarse que tiene dos o tres curvas (o más) dentro de la caja de filtro 154, dentro de la vuelta 156, que de nuevo en la modalidad contemplada en el presente es un codo suave que dirige el aire de manera eficiente, y dentro del ensamble de colector o apoyo 152. La redirección realizada mediante el soplador se considera de manera diferente de tal manera que el soplador es la fuente de la carga estática y dinámica impartida sobre el flujo de aire. De nuevo, se cree que minimizando las curvas o la redirección necesaria del flujo dentro de la carretilla, se obtienen rendimientos enormemente mejorados con una pérdida mínima de la carga. La carretilla puede diseñarse mejor con un pequeño y muy eficientes motor de impulsión en el soplador. A modo de ejemplo, los diseños actuales proporcionan un flujo de aire con una carga total a través del soplador del orden de 35.5 cm H20. Dependiendo de la condición del filtro de aire, la carga estática total del sistema puede variar entre 25.4 cm H20 y 46 cm H20. Con tales reducciones en la demanda de energía, los diseños actuales con un flujo volumétrico del flujo de aire de 25.5 m3/m¡nuto puede utilizar un motor que tiene una potencia de 5 Hp. Sin embargo, un intervalo contemplado en la actualidad de entre motores de 3 y 7.5 Hp puede proporcionar un funcionamiento excelente, en particular en un contexto industrial. Otras potencias y dimensiones pueden, por supuesto, utilizarse. Como se señaló anteriormente, en algunas modalidades, más de un motor y/o el soplador, ventilador o el compresor pueden usarse. Del mismo modo el motor o los motores pueden tener velocidad fija o variable.
En las modalidades contempladas en la actualidad, el sistema puede diseñarse de tal manera que la demanda de electricidad del motor o los motores, y otros componentes pueden suministrarse mediante una fuente de energía de tres fases de 460
V. En otras modalidades, el sistema puede diseñarse para recibir energía de una fase de 230 V. En todavía otras modalidades, el sistema puede diseñarse para una energía de una fase de 115 V. También se contempla, que, además de las implementaciones "profesionales" y "comerciales", las técnicas pueden emplearse para aplicaciones de hobby y otras. De hecho, se contempla que el equipo original o incluso reconversiones pueden hacerse al equipo tales como sistemas de aspiradora para talleres, instalaciones de extracción existentes, y así sucesivamente. También se contempla que las estructuras y enseñanzas basadas en las expuestas en la presente divulgación, pueden utilizarse en configuraciones específicas para proporcionar el efecto mejorado de la recolección de los componentes transportados por el aire. Por ejemplo, los sistemas más pequeños pueden estar en función de un motor de 1 Hp o motores más pequeños, con conductos cortos de presión positiva y negativa, tales como para usarse en un escritorio o una mesa. Tales sistemas pueden ser particularmente útiles en bancos de trabajo, para aplicaciones más pequeñas, para usos comerciales y de hobby, y así sucesivamente.
Por otra parte, como se apreciará por aquellos expertos en la técnica, en general, la carga proporcionada mediante el sistema por lo general será una función de factores tales como las áreas de flujo involucradas (y sus tamaños relativos), el número de curvas en el sistema (y la naturaleza de éstas— suaves y controladas contra más turbulentas o cerradas), la naturaleza de las superficies en el sistema, la longitud de los componentes (por ejemplo, el brazo), y así sucesivamente. La energía que se necesitan, entonces, por lo general será una función de esta carga, y otros factores, tales como las velocidades de flujo, el tipo de desplazador de aire (por ejemplo, ventilador, soplador, o compresor), y la cantidad de éstos. Se contempla que el motor, el desplazador de aire, los componentes y así sucesivamente se seleccionarán y colocarán (o se ajustarán con los intervalos) para mantener un uso eficiente de los componentes, en particular para
mantener el desplazador de aire dentro de una porción adecuada de su curva de rendimiento.
Las Figuras 16-20 ilustran una modalidad actual para el ensamble de colector y apoyo 152 y sus partes constitutivas. El ensamble mismo se ilustra mejor en la Figura 16. El ensamble incluye un adaptador 166 que recibe los conductos coaxiales 122 y 124. El adaptador es giratorio con los conductos en las modalidades en donde un brazo se extiende a partir de la unidad de base y puede girarse. El adaptador se captura mediante un ensamble de placa 168. Un controlador de aire 170 tiene una entrada 172 para recibir el flujo de aire desde el soplador y para redireccionar el flujo de aire a través del área anular entre los conductos coaxiales. Se proporciona una abertura 174 en la que los conductos coaxiales se montan. Las aberturas 176 se proporcionan para recibir elementos de fijación o separadores que conectan el ensamble de conductos con el adaptador.
Esta estructura se muestra en una vista de despiece en la Figura 17. Como se muestra en la Figura 17, el ensamble de placa comprende una placa superior 180 y una placa intermedia 182. Una placa inferior 184 se coloca sobre un lado inferior del adaptador 166. El adaptador tiene una pestaña periférica inferior 186 que se coloca en un hueco 188 de la placa inferior 148. Por lo tanto, cuando las placas se ensamblan a cada lado del adaptador, el adaptador se captura de manera eficiente y se apoya entre las placas, dándole apoyo mecánico al brazo, al que el adaptador se conecta. El controlador de aire 170 tiene una superficie superior 190 a la que la placa inferior 148 se monta durante el ensamblaje del sistema. Un conducto central 192 se define a través del controlador de aire y sirve para recibir y comunicarse con el conducto interior para regresar el flujo al controlador de aire. La entrada 172, de nuevo, se adapta para recibir el flujo desde el soplador y para dirigir este flujo a través del espacio anular entre los
conductos coaxiales.
Una ilustración del flujo del controlador de aire 170 se proporciona en la Figura 18. Como se muestra en la Figura 18, el controlador de aire 170 tiene un conducto interior o central a través del cual se dirige el flujo de retorno. Desde la entrada 172, el controlador de aire forma un conducto en espiral 194 que redirige eficientemente el flujo desde la entrada hacia el área anular entre los conductos coaxiales como se describió anteriormente. El flujo interior al controlador de aire se indica en la Figura 18 con el número de referencia 196. Este flujo se redirige entonces a través del conducto en espiral como se indica por la flecha 198.
La Figura 19 ilustra una modalidad presente para darle apoyo mecánico al adaptador 166 dentro del ensamble de colector y apoyo. Como se muestra, el adaptador tiene una pestaña periférica 186 que se captura entre la placa intermedia 182 y la placa inferior 184. De nuevo, la placa inferior 184 se fija, en esta modalidad, a una superficie superior del controlador de aire. La placa superior 180, a continuación, fija el ensamble uniéndolo y proporciona apoyo mecánico para el adaptador y de este modo, para el brazo. En ciertas variaciones, esta disposición puede adaptarse mediante la adición de sellos, rodamientos, y así sucesivamente. Como se ilustra en la Figura 20, una porción inferior del controlador de aire dentro del conducto central 192 se adapta para el acoplamiento de sellado del conducto interior. En esta modalidad, se proporcionan dos ranuras circulares 200 que pueden recibir sellos que se comprimen mediante el controlador de aire y el conducto interior (que no se muestra en la Figura 20). El conducto interior está por lo tanto esencialmente "clavado" dentro del controlador de aire al mismo tiempo que el conducto exterior y el adaptador se montan a la carretilla.
Cabe señalar que todavía otras adaptaciones y mejoras también pueden preverse para el sistema. Por ejemplo, luces, sensores de flujo, u otros componentes
pueden proporcionarse en la campana para ayudar en el trabajo realizado o en la evaluación o el control del sistema de extracción. En donde se proporcionan tales sensores, el control de bucle cerrado de las velocidades del motor, las posiciones de las válvulas o las persianas, las velocidades de flujo, y así sucesivamente, pueden basarse en los parámetros detectados.
Se ha encontrado que las técnicas anteriores permiten mejorar en gran medida la captura de los componentes transportados por el aire, tal como la materia en forma de partículas, el humo, las emanaciones, los gases y así sucesivamente en comparación con las tecnologías existentes. En particular, para una velocidad de flujo de gas dada, una velocidad específica que es útil para capturar tales componentes puede proporcionarse en un área más grande y más alejada de la boquilla de lo que era posible previamente. En particular, en una modalidad contemplada en el presente, una velocidad específica del gas en una región de captura fue aproximadamente de 30.5 m/min, para una velocidad de flujo del gas de aproximadamente 25.5 m3/minuto. Las pruebas indicaron que tales velocidades podrían lograrse a aproximadamente 1 m a partir de la entrada de la boquilla. Se cree que la de aproximadamente 15 m/min se logró a 1.5 m de la entrada de la boquilla. Estos resultados se lograron con el sistema descrito anteriormente funcionando con un motor de 5 Hp.
Las Figuras 21-23 ilustran esta captura mejorada y estas velocidades mejoradas. En particular, en la ilustración de la Figura 21 , un sistema de extracción de tipo carretilla 10 se muestra como se describió anteriormente. La boquilla 20 se coloca cerca de un área de trabajo 14. En este ejemplo, un operador deseaba eliminar los componentes transportados por el aire del área de trabajo. La región menor 202 representa un límite aproximado para la captura y extracción efectivas de los componentes transportados por el aire en las técnicas previas. La región más grande 204
representa la región de captura y extracción mucho más eficaz prevista en una modalidad actual descrita anteriormente. Mientras que la eficacia de la extracción dependerá de factores tales como el tamaño de la partícula, la ilustración gráfica de la Figura 21 se ha demostrado en pruebas reales.
Las Figuras 22 y 23 son diagramas de flechas desarrollados mediante una simulación por computadora del mismo sistema. Como se muestra en la Figura 22, el flujo de aire de presión positiva 206 puede representarse mediante flechas de flujo generalmente paralelas 208 dentro de los límites de los conductos (que no se muestran). Como se señaló anteriormente, en esta modalidad, se utilizaron conductos concéntricos, de tal manera que el flujo de aire de presión positiva 206 se confina en una región anular, aunque también pueden utilizarse conductos múltiples y/o no concéntricos. A medida que el flujo de aire sale de la boquilla (que no se muestra), se desvía radialmente, como se muestra mediante las flechas 210. Tal desvío se ayuda con las geometrías de los elementos de la boquilla, como se describió anteriormente. Después de la deflexión, a continuación, el flujo se desvía, como se indica mediante las flechas 212 para formar una región que por lo general se protege de perturbaciones, lo que permite una mejor captura por parte del flujo de aire de presión negativa. Cabe señalar que en ciertas aplicaciones, tal como las aplicaciones de soldadura que utilizan gases de protección, esta definición de la región puede permitir una mejor captura de los componentes, enfriamiento, y otros beneficios sin perturbar el flujo y la eficacia de los gases de protección utilizados en el proceso de soldadura.
La Figura 23 ilustra el flujo de gas de nuevo al interior de la boquilla (de nuevo no se muestra) como parte del flujo de aire de presión negativa 214. Como se indica por las flechas 216, la velocidad del gas (y de los componentes transportados por el aire) empieza a cierta distancia de la entrada de la boquilla, como se describió
anteriormente. El gas a continuación converge cerca de la entrada de la boquilla, como se indica por las flechas 218, y finalmente se conduce a una trayectoria por lo general lineal en los conductos, como se indica por las flechas 220. Aquí de nuevo, se ha confirmado mediante pruebas reales que las velocidades deseadas pueden obtenerse, para una velocidad de flujo del gas dada, en las distancias mejoradas 222 desde la entrada de la boquilla.
Aunque solo ciertas características de la divulgación se han ilustrado y descrito en el presente documento, muchas modificaciones y cambios se les ocurrirán a aquellos expertos en la técnica. Por lo tanto, se debe entender que las reivindicaciones adjuntas pretenden cubrir todas las modificaciones y los cambios que caigan dentro del verdadero espíritu de la divulgación.
Claims (21)
1. Un sistema extractor que comprende: una fuente del flujo de gas de presión positiva; una fuente del flujo de gas de presión negativa; un conducto de presión positiva configurado para conducir el flujo de gas de presión positiva hacia un área de trabajo; un conducto de presión negativa configurado para conducir el flujo de gas de presión negativa desde el área de trabajo; una campana acoplada para recibir el flujo de gas de presión positiva y para dirigir el flujo de gas de presión positiva al interior de una región alrededor del área de trabajo y para extraer del área de trabajo los componentes transportados por el aire al interior del flujo de gas de presión negativa; caracterizado porque la fuente del flujo de gas de presión positiva y la fuente del flujo de gas de presión negativa comprenden un solo soplador accionado por un solo motor eléctrico, y en donde el motor eléctrico tiene una potencia nominal de un máximo de 7.5 Hp.
2. El sistema de la reivindicación 1 , caracterizado además porque el motor eléctrico tiene una potencia nominal de 5 Hp.
3. El sistema de la reivindicación 1 , caracterizado además porque el motor eléctrico tiene una potencia nominal de 3 Hp.
4. El sistema de la reivindicación 1 , caracterizado además porque el soplador y el motor eléctrico se disponen en una unidad de base.
5. El sistema de la reivindicación 4, caracterizado además porque la unidad de base comprende una carretilla móvil.
6. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende un colector para dirigir el flujo de gas desde el soplador al conducto de presión positiva y el flujo de gas desde el conducto de presión negativa hacia el soplador.
7. El sistema de la reivindicación 6, caracterizado además porque comprende una sola curva entre una salida del soplador y el colector.
8. El sistema de la reivindicación 1 , caracterizado además porque el sistema comprende una carga total a través del soplador de un máximo de 46 cm H20.
9. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado además porque el sistema comprende una carga total a través del soplador de 35.5 cm H20.
10. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado además porque el sistema comprende una carga total a través del soplador de 25.4 cm H20.
11. El sistema de la reivindicación 1 , caracterizado además porque el soplador le proporciona una velocidad de flujo de 25.5 m3/minuto y el motor tiene una potencia nominal de 5 Hp.
12. Un sistema extractor que comprende: una fuente del flujo de gas de presión positiva; una fuente del flujo de gas de presión negativa; un conducto de presión positiva configurado para conducir el flujo de gas de presión positiva hacia un área de trabajo; un conducto de presión negativa configurado para conducir el flujo de gas de presión negativa desde el área de trabajo; una campana acoplada para recibir el flujo de gas de presión positiva y para dirigir el flujo de gas de presión positiva al interior de una región alrededor del área de trabajo y para extraer del área de trabajo los componentes transportados por el aire al interior del flujo de gas de presión negativa; caracterizado porque la fuente del flujo de gas de presión positiva y la fuente del flujo de gas de presión negativa comprenden un solo soplador accionado por un solo motor eléctrico, y en donde el sistema comprende una carga total a través del soplador de un máximo de 46 cm H20.
13. El sistema de la reivindicación 12, caracterizado además porque el sistema comprende una carga total a través del soplador de 35.5 cm H20.
14. El sistema de la reivindicación 12, caracterizado además porque el sistema comprende una carga total a través del soplador de 25.4 cm H20.
15. El sistema de la reivindicación 2, caracterizado además porque el soplador le proporciona una velocidad de flujo de 25.5 m3/minuto y el motor tiene una potencia nominal de 5 Hp.
16. Un sistema extractor que comprende: una unidad de base que comprende una fuente del flujo de gas de presión positiva y una fuente del flujo de gas de presión negativa; un conducto de presión positiva configurado para conducir el flujo de gas de presión positiva hacia un área de trabajo; un conducto de presión negativa configurado para conducir el flujo de gas de presión negativa desde el área de trabajo; caracterizado porque una carga estática total, que se requiere para desplazar los flujos de gas de presión positiva y negativa en la unidad de base y los conductos, es de un máximo de 46 cm H20.
17. El sistema de la reivindicación 16, caracterizado además porque una carga estática total, que se requiere para desplazar los flujos de gas de presión positiva y negativa en la unidad de base y los conductos, es de un máximo de 14 cm H20.
18. El sistema de la reivindicación 16, caracterizado además porque una carga estática total, que se requiere para desplazar los flujos de gas de presión positiva y negativa en la unidad de base y los conductos, es de un máximo de 10 cm H20.
19. El sistema de la reivindicación 16, caracterizado además porque la fuente del flujo de gas de presión positiva y la fuente del flujo de gas de presión negativa comprenden un solo soplador accionado por un solo motor eléctrico, y en donde el motor eléctrico tiene una potencia nominal de un máximo de 7.5 Hp.
20. El sistema de la reivindicación 16, caracterizado además porque la unidad de base comprende una carretilla móvil.
21. Un sistema extractor que comprende: una fuente del flujo de gas de presión positiva; una fuente del flujo de gas de presión negativa; un conducto de presión positiva configurado para conducir el flujo de gas de presión positiva hacia un área de trabajo; un conducto de presión negativa configurado para conducir el flujo de gas de presión negativa desde el área de trabajo; y una campana acoplada para recibir el flujo de gas de presión positiva y para dirigir el flujo de gas de presión positiva al interior de una región alrededor del área de trabajo y para extraer del área de trabajo los componentes transportados por el aire al interior del flujo de gas de presión negativa; caracterizado porque la fuente del flujo de gas de presión positiva produce un flujo de al menos 25.5 m3/minuto mientras que se impulsa mediante un motor que tiene una potencia nominal de un máximo de 5 Hp, y en donde la campana extrae el flujo de gas de presión negativa a una velocidad de 30.5 m/min a 1 m desde la entrada de la campana.
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