MXPA04007486A - Boquilla de aspersor. - Google Patents

Abstract

Se describe una boquilla de aspersor que emplea una caracteristica de cierre y alineacion para facilitar el reemplazo de los componentes internos de la boquilla. La boquilla de aspersor incluye un cuerpo de boquilla, un elemento de movimiento giratorio y un disco de orificio. El cuerpo de la boquilla define un barreno central que se extiende entre una seccion de recepcion del fluido y una seccion de descarga del fluido y delinea un eje central y delimita una superficie de ubicacion interior para el elemento de movimiento giratorio y el disco de orificio. El disco de orificio incluye una protuberancia asociada con la superficie descendente del mismo que sobresale en la abertura de aspersion del cuerpo de la boquilla.

Description

BOQUILLA DE ASPERSOR ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiera a boquillas de aspersor para usarse en aplicaciones de secado por aspersión y más particularmente a boquillas de aspersor del tipo que emplean características de localización y/o usan partes de cierre/retención para facilitar el fácil reemplazo y manejo de los componentes de la boquilla interna y la reinstalación de la unidad ensamblada en la ubicación de la boquilla.

ARTE PREVIO Las boquillas para fluidos o atomizadores que tienen una cámara de movimiento giratorio en espiral y un orificio de aspersión colocado dentro de un cuerpo de boquilla se ha empleado en el pasado para varias aplicaciones, incluyendo el secado por aspersión, la aeración, el enfriamiento y la inyección de combustible. La Patente Norteamericana No. 3,680,793 de Tate, que se incorpora en su totalidad en este documento como referencia, describe una boquilla de aspersor que incluye una cámara de movimiento giratorio configurada de manera que el origen del flujo en espiral en la cámara de movimiento giratorio y el orificio de aspersión formado en el disco del orificio son excéntricamente equivalentes relativos uno con otro. El orificio de aspersión y el origen del flujo en espiral fueron excéntricamente equivalentes uno del otro de manera que mejoraron el esquema de aspersión en ambas aplicaciones de la boquilla de aspersor pequeña y grande.

El secado por aspersión es la transformación de un líquido alimentado desde un estado de fluidos en forma particulada en seco mediante la aspersión de alimentación atomizada en un medio de secado gaseoso. El líquido alimentado puede ser una solución, suspensión, dispersión, emulsión o deslizamiento. Comúnmente, el líquido alimentado contiene sólidos abrasivos. La atomización de la alimentación se lleva a cabo por una boquilla de aspersor. La boquilla debe dispersar el líquido en pequeñas gotas, las cuáles deberán distribuirse bien en el chorro de aire y también sirve como el dispositivo regulador para el sistema de alimentación.

En aplicaciones tales como el secado por aspersión, la energía para atomización se suministra solamente por la presión de alimentación del líquido con las presiones de entrada típicamente excediendo 5,000 psi y ocasionalmente alcanzando 10,000 psi. Debido a la alta presión de la entrada, la alimentación del líquido pasa a través de los pasajes de flujo de la boquilla del aspersor en una alta velocidad. La alimentación del líquido contiene sólidos abrasivos y que viaja en un flujo a alta velocidad causa erosión de los pasajes del flujo en la cámara de movimiento giratorio y el disco del orificio. Como un resultado, la cámara de movimiento giratorio y el disco de orificio necesitan ser reemplazados de alguna manera rutinaria.

En la mayoría de las boquillas, el reemplazo de los componentes internos primero requiere la remoción del montaje de la boquilla del sistema de distribución de fluidos. Posteriormente, un adaptador que normalmente se asegura roscadamente al cuerpo de la boquilla deberá desacoplarse. Las funciones del adaptador aseguran los componentes internos, a saber la cámara de movimiento giratorio, el disco de orificio y juntas tóricas (adaptador y orificio) dentro del cuerpo de la boquilla. El adaptador también facilita la alineación axial de la cámara de movimiento giratorio mediante proporcionar un receso para la cámara de movimiento giratorio en su extremo de chorro descendente. Enseguida un sello adaptador, que se coloca entre el adaptador y la cámara de movimiento giratorio se remueve. En este punto, el resto de los componentes internos puede moverse libremente.

El re-ensamble de la boquilla de aspersor se lleva a cabo mediante invertir el procedimiento de desmontaje. Sin embargo, comúnmente se encuentran dificultades cuando se intenta acoplar el cuerpo de la boquilla, incluyendo el disco del orificio y la junta asociada con el adaptador. Generalmente, el adaptador se coloca en una superficie plana y el disco del orificio se coloca en la parte superior dentro del receso de alineación. El cuerpo de la boquilla con el disco de orificio colocado en el mismo también se coloca en una superficie plana con el orificio de descarga boca abajo. Para ensamblar la boquilla, también el adaptador o el cuerpo de la boquilla tienen que ser invertidos. Sin embargo, cuando se invierten ya sea el cuerpo de la boquilla o el adaptador para acoplar las partes, los componentes internos desmontados llegan a estar desalineados y comúnmente caen.

Por lo tanto existe una necesidad, de una boquilla de aspersor que facilita el reemplazo de componentes internos desgastados mediante proporcionar un mecanismo para la alineación y el aseguramiento de los componentes internos antes del acoplamiento del adaptador con el cuerpo de la boquilla.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La solicitud objeto se dirige a una boquilla de aspersor mejorada y nueva que incluye un cuerpo de boquilla, un elemento de movimiento giratorio y un disco de orificio. El cuerpo de la boquilla tiene porciones de extremo ascendentes y descendentes opuestas. La porción de extremo ascendente incluye una sección de recepción de fluidos y la porción de extremo descendente incluye una sección de descarga de fluidos y define una abertura de aspersión para emitir u na aspersión atomizada desde el mismo. El cuerpo de boquilla define un barreno central que se extiende entre la sección que recibe el fluido y la sección de descarga del fluido y delinea un eje central y delimita una superficie de ubicación interior para la boquilla.

El elemento de movimiento giratorio se coloca dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y se coloca adyacente a la sección que recibe el fluido. El elemento de movimiento giratorio t iene u na s uperficie p eriférica y d efine u na cavidad d e m ovimiento g iratorio i nterior. D e preferencia, la superficie periférica tiene una porción ascendente y u na d escendente, I a p orción descendente siendo configurada para acoplarse deslizablemente con la superficie de ubicación del cuerpo de la boquilla. La porción ascendente tiene una entrada de fluidos formada en la misma para proporcionar una ruta para que el fluido se comunique entre la sección que recibe el fluido del cuerpo de la boquilla y la cavidad de movimiento giratorio interior del elemento de movimiento giratorio.

La cavidad de movimiento giratorio interior del elemento de movimiento giratorio se define por una superficie aproximadamente curvilínea para impartir un flujo en espiral para el paso del fluido a través del mismo e incluye una salida del fluido para descargar el flujo de espiral del mismo. Adicionalmente, en una modalidad preferida, el elemento de movimiento giratorio además incluye una superficie de descanso formada en la porción ascendente de la superficie periférica para facilitar el flujo del fluido entre la porción ascendente de la superficie periférica y el cuerpo de la boquilla. En una modalidad, la superficie de descanso formada e n l a s uperficie p eriférica d el elemento de movimiento giratorio tiene una sección transversal axial trapezoidal.

En una modalidad alterna, el elemento de movimiento giratorio además incluye una porción de cuello estrechada asociada con un extremo superior del mismo. La porción de cuello estrechada mediante proporcionar una transición suave, facilita la comunicación del fluido entre la porción que recibe el fluido del cuerpo de boquilla y la entrada del fluido del elemento de movimiento giratorio. La porción de cuello estrechada también previene que se formen bloques del material dentro de la ruta de flujo interno y reduce la pérdida de presión a través del montaje de la boquilla.

El disco de orificio también se coloca dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y se coloca ascendente a la sección de descarga del fluido. El disco de orificio incluye superficies descendentes y ascendentes axialmente opuestas que definen una superficie periférica entre las mismas. L a s uperficie p eriférica s e c onfigura p ara e l d esmontaje deslizable con la superficie de ubicación interior del cuerpo de la boquilla.

Un orificio de aspersión se extiende entre las superficies ascendentes y descendentes opuestas y está en comunicación fluida con la salida del fluido de la cavidad de movimiento giratorio y la sección de descarga del cuerpo de la boquilla. Actualmente se concibe que el disco de orificio tiene una protuberancia asociada con la superficie descendente del mismo que se protege en la abertura de aspersión del cuerpo de la boquilla y previene la orientación incorrecta del disco. En una modalidad preferida, la protuberancia tiene un borde descendente biselado que facilita la inserción de la protuberancia en la abertura de aspersión del cuerpo de la boquilla.

Se concibe que el aspersor de boquilla además Incluye un miembro adaptador que se acopla con la porción de extremo ascendente del cuerpo de la boquilla de manera que contenga el disco de orificio y el elemento de movimiento giratorio dentro del barreno del cuerpo de la boquilla. De preferencia, la porción de extremo ascendente del cuerpo de la boquilla tiene roscas macho asociadas con el mismo para acoplarlas con las roscas hembra correspondientes asociadas con el miembro adaptador.

De preferencia el barreno central del cuerpo de la boquilla además incluye una segunda superficie de ubicación interior que tiene dos recesos radialmente opuestos formados en el mismo. La segunda superficie interior se coloca radialmente hacia fuera de la superficie de ubicación interior de manera que facilite la comunicación del fluido entre la porción ascendente de la superficie periférica del elemento de movimiento giratorio y el cuerpo de la boquilla.

En una modalidad preferida, la boquilla de aspersor de la presente invención además incluye una placa de cierre colocada dentro del barreno central del cuerpo de boquilla y colocada ascendente del elemento de movimiento giratorio. La placa de cierre se acopla giratoriamente dentro de los recesos radialmente opuestos formados en el barreno central del cuerpo de boquilla. Se concibe que los recesos se forman en un plano que pasa a través del eje central de la boquilla de la boquilla en un ángulo recto. En una modalidad alterna, los recesos se colocan en ángulo con respecto a un plano que pasa a través y perpendicular al eje central. Como un resultado, el acoplamiento rotacional de la placa de cierre con los recesos incrementa una presión de contacto aplicada por la placa de cierre al elemento de movimiento giratorio. Actualmente se prefiere que la placa de cierre también incluya una porción de herramienta de acoplamiento que facilita el acoplamiento rotacional de la placa de cierre dentro de los recesos.

Alternativamente, la boquilla de aspersor descrita en este documento puede incluir un elemento retenedor en lugar de la placa de cierre. El elemento retenedor también se coloca dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y se coloca hacia arriba del elemento de movimiento giratorio. El elemento retenedor incluye un disco retenedor y un miembro de sellado. El disco retenedor tiene superficies planares ascendentes y descendentes opuestas y una superficie periférica extendiéndose entre las mismas. Una ranura formada en la superficie periférica y el miembro de sellado se colocan dentro de la ranura. El miembro de sellado se acopla con el receso correspondiente en el barreno central del cuerpo de la boquilla de manera que asegure el elemento retenedor, el elemento de movimiento giratorio y el disco de orificio dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla. En una modalidad preferida, el disco retenedor incluye las aperturas de flujo formadas en el mismo que se extienden entre las superficies planares ascendentes y descendentes opuestas. Las aperturas de flujo que proporcionan la comunicación con el fluido entre la porción que recibe el fluido del cuerpo de la boquilla y la porción ascendente de la superficie periférica del elemento de movimiento giratorio.

La presente descripción también se dirige a un disco de orificio para una boquilla de aspersor que incluye un cuerpo de boquilla. El cuerpo de boquilla tiene porciones de extremo ascendentes y descendentes opuestas. La porción de extremo ascendente incluye una sección que recibe el fluido y la porción de extremo descendente incluye una sección de descarga de fluidos y define una abertura de aspersión para emitir una aspersión atomizada desde el mismo. El cuerpo de boquilla define un barreno central que se extiende entre la sección que recibe el fluido y la sección de descarga del fluido y delinea un eje central y delimita una superficie de ubicación interior para el disco de orificio.

El disco del orificio incluye superficies ascendentes y descendentes axialmente opuestas que definen una superficie periférica entre las mismas. La superficie periférica se adapta y se configura para acoplarse deslizablemente con la superficie de ubicación interior del cuerpo de la boquilla. El disco de orificio además incluye un orificio de aspersión que se extiende entre las superficies ascendentes y descendentes opuestas. La superficie descendente tiene una protuberancia formada en la misma para incrementar la longitud axial del orificio de aspersión. Se concibe que el orificio de aspersión del disco de orificio además incluye una entrada estrechada formada en la superficie ascendente del disco de orificio de manera que se dirija centralmente el fluido proporcionado en el mismo. De preferencia, la protuberancia tiene u n b orde d escendente biselado que facilita la inserción de la protuberancia en la apertura del cuerpo de la boquilla.

La presente descripción también se dirige a una boquilla de aspersor que incluye un cuerpo de boquilla, un elemento de movimiento giratorio, un disco de orificio y un mecanismo de cierre. El cuerpo de la boquilla, el elemento de aspersión y el disco de orificio siendo similares a aquellos descritos para la modalidad previa. El mecanismo de cierre se coloca dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y se coloca ascendente del elemento de movimiento giratorio. El mecanismo de cierre se dimensiona y configura para acoplarse con al menos una ranura formada en el barreno central d el c uerpo d e b oquiila. E n u na m odalidad, e I m ecanismo d e c ¡erre se proporciona en la forma de un miembro de placa. Alternativamente, el mecanismo de cierre incluye protrusiones formadas en la porción ascendente de la superficie periférica del elemento de movimiento giratorio que se adapta y configura para acoplarse con al menos una ranura. También el mecanismo de cierre puede formarse como un elemento estructural independiente o puede integrarse con el elemento de movimiento giratorio.

En una modalidad alterna, el mecanismo de cierre incluye un elemento retenedor colocado dentro del barreno central del c uerpo d e I a b oquiila q ue s e c oloca a scendente d el e lemento d e movimiento giratorio. El elemento retenedor incluye un disco retenedor y un miembro de sellado. El disco retenedor tiene superficies planares descendentes y ascendentes opuestas y una superficie periférica que se extiende entre ellas. Un receso se forma en la superficie periférica y el miembro de sellado colocado en el mismo. Cuando el elemento retenedor se coloca dentro del barreno central, el miembro de sellado se acopla con al menos una ranura formada en el barreno central. Se concibe que el disco retenedor incluya aperturas de flujo que se extienden entre las superficies planares a scendentes y d escendentes o puestas p ara p roporcionar e I fluido comunicado entre la porción que recibe el fluido del cuerpo de la boquilla y la porción ascendente de la superficie periférica del elemento de movimiento giratorio.

De preferencia, el mecanismo de cierre incluye una herramienta de la porción de acoplamiento para facilitar el acoplamiento rotacional del mecanismo de cierre con los recesos formados en el barreno central, en donde dicho movimiento rotacional se requiere para remover el mecanismo de cierre.

Aquellos expertos en la técnica apreciarán rápidamente que el objeto de la invención facilita el reemplazo de los componentes de la boquilla interna desgastados y el re-ensamblado de la boquilla, mientras se asegura la retención de dichos componentes internos durante el proceso de re-instalación de la boquilla ensamblada. Estas y otras características únicas de la boquilla de aspersor descritas en este documento llegarán a ser aparentes más r ápidamente a p artir d e l a siguiente descripción, los dibujos que la acompañan y las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS De modo de que aquellos expertos en la técnica a la cual pertenece la invención entiendan más fácilmente como se hace uso de la misma, se hace referencia a los dibujos en donde: La Figura 1 es una vista transversal de un montaje de la boquilla de aspersor del arte previo que incluye una cámara de movimiento giratorio y un disco de orificio que se aseguran dentro de un cuerpo de boquilla por un adaptador de tornillo de espiga; La Figura 2 es una vista transversal de una boquilla de aspersor construida de conformidad con una modalidad preferida de la invención objeto, en donde un disco de orificio y la cámara de movimiento giratorio se aseguran dentro del cuerpo de la boquilla p or u na p laca d e c ierre y s e alinean por una sola superficie de ubicación interna simple; La Figura 3 es una vista transversal de la boquilla de aspersor tomada a lo largo de la línea 3-3 de la Figura 2 e ilustrando la entrada de fluido formada entre el cuerpo de la boquilla y la unidad de movimiento giratorio; La Figura 4 es una vista en elevación de la cámara de movimiento giratorio de la Figura 2, que ilustra el pasaje d e e ntrada formado e n I a s uperficie p eriférica d e I a u nidad d e m ovimiento giratorio; La Figura 5 es una vista transversal del disco de orificio de la Figura 2, que ilustra el orificio de la boquilla formado en el mismo teniendo una entrada biselada para centralizar el flujo; La Figura 6a es una vista transversal de una boquilla de aspersor construida de conformidad con una modalidad alterna de la invención objeto, en donde el disco de orificio y el elemento de movimiento giratorio se aseguran dentro del cuerpo de boquilla por un elemento de retención que incluye un disco de retención y el miembro de sellado; La Figura 6b es una vista parcialmente abierta del cuerpo de boquilla de la Figura 6a ilustrando el receso formado en el barreno central para recibir el miembro de sellado del elemento retenedor; La Figura 7a es una vista transversal del disco retenedor que ilustra una ranura formada en la periferia del disco para recibir un miembro de sellado; La Figura 7b es una vista parcialmente abierta de la ranura formada en el disco retenedor de la Figura 7a y La Figura 7c es una vista en plano superior del disco retenedor de la Figura 7a que ilustra las cuatro aperturas del flujo formadas en el disco.

Estas y otras características de la invención llegarán a ser más rápidamente aparentes para aquellos expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS En I a d escripción q ue sigue, como es común en la técnica a la cual la invención objeto pertenece, "costado ascendente" se refiere a I e xtremo d el c omponente q ue s e c onfronta c on e I costado de entrada de la boquilla, mientras el "costado descendente" se referirá a los costados que confrontan el orificio de descarga de la boquilla. En las Figuras 1 , 2 y 6a los extremos ascendentes y descendentes de la boquilla se identifican mediante los caracteres de referencia U y D respectivamente.

Ahora con referencia a los dibujos en donde los n umerales d e r eferencia i dentifican l os elementos similares de la invención objeto, se ilustra en la Figura 1 una boquilla de aspersor del arte previo designada generalmente por el número de referencia 100. Como se muestra en este documento, la boquilla de aspersor 100, incluye un cuerpo de boquilla 10, un disco de orificio 12, un miembro de bloque de cámara de movimiento giratorio 14 y un miembro retenedor 18 para retener y posicionar el disco de orificio 12 y un miembro de cámara 14 en el cuerpo de la boquilla 10.

El cuerpo de boquilla 10 se construye de acero inoxidable e incluye una abertura 20 en el extremo descendente para la emisión de rocío desde el disco de orificio 12 y un pasaje prolongado 22 para recibir los varios componentes de la boquilla. Un empaque apropiado 24 de preferencia se coloca e ntre e I s oporte 2 5 a dyacente a l a abertura 20 y el disco del orificio 12. El empaque 24 previene que el fluido se fugue alrededor de la periferia del disco de orificio 12 y entre el disco 12 y el soporte 25.

El miembro de la cámara de movimiento giratorio 14 tiene una cámara de movimiento giratorio en espiral 16 formada en el mismo con una entrada generalmente tangencial 17. El miembro de la cámara de movimiento giratorio 14 se coloca adyacente al disco del orificio 12 de manera que el costado descendente de la cámara de movimiento giratorio 16 se comunica con el orificio de aspersión 13 formado en el disco del orificio 12 y el costado ascendente se comunica con el miembro de retención 18. El miembro de retención 18 de preferencia es cruciforme en forma y se une con el cuerpo de la boquilla 10 por medio de roscas 26 para mantener el empaque 24, la placa de orificio 12 y la posición del miembro de cierre de la cámara de movimiento oscilatorio 14, como s e m uestra e n l a F igura 1 . El exterior del cuerpo de la boquilla 0 de preferencia incluye roscas 28 para recibir un conducto de suministro de fluidos (no mostrado) que libera el fluido a rociarse desde el cuerpo de la boquilla 10. La ruta del flujo del fluido a través de la boquilla 100 se muestra por las flechas en la Figura 1 , fluyendo a través del miembro de retención cruciforme 18 para el exterior del miembro de la cámara de movimiento giratorio 14, en donde el fluido pasa a través de la entrada tangencial 17 de la cámara de movimiento giratorio 16, girando cerca de la cámara de movimiento giratorio en espiral y sale a través del orificio 13 en la placa 12 en la forma de un rocío finamente atomizado.

Como se describió previamente, los pasajes del flujo en el miembro de bloqueo de la cámara de movimiento giratorio 14 y el disco de orificio 16 se desgastan debido a la velocidad del flujo del fluido y por lo tanto deberán reemplazarse frecuentemente. Sin embargo, debido a la configuración de la boquilla del aspersor 100, el re-ensamble de la boquilla es difícil. Para acoplar el cuerpo de la boquilla 10, incluyendo el disco del orificio 12 y la junta tórica asociada 24, con el adaptador 18, ya sea el adaptador 18 o el cuerpo de boquilla 10 deben invertirse. La inversión del adaptador 18 o el cuerpo de boquilla 10 causa que los componentes internos se desmonten, llegando a estar desalineados y comúnmente caen.

Con referencia a la Figura 2, se ¡lustra una boquilla de aspersor construida de conformidad con una modalidad preferida de la invención objeto y designada generalmente por el numeral de referencia 200. La boquilla de aspersor 200 primeramente incluye un cuerpo de boquilla 210, un disco de orificio 212, una unidad de movimiento giratorio 214 y un miembro adaptador 218. El cuerpo de boquilla 210 tiene un barreno central 222 formado en el mismo para recibir el disco de orificio 212 y la unidad de movimiento giratorio 214. Adicionalmente, una porción de descarga 220 se proporciona en el extremo de boquilla descendente 221 y define una abertura de aspersión 223 para emitir un rocío atomizado desde el mismo. El barreno central 222 se extiende desde el extremo ascendente de la boquilla 227 a la porción de descarga 220 y define un eje central 240 para la boquilla 200 y la superficie de ubicación interior 242.

El disco de orificio 212 se coloca dentro del barreno central 222 del cuerpo de la boquilla 210 y se coloca adyacente a la porción de descarga 220. Un empaque de junta tórica 211 se proporcionó entre el disco del orificio 212 y la porción de descarga 220 del cuerpo de la boquilla 210. El empaque 21 1 proporciona un sello que previene que el fluido se escape alrededor de la periferia del disco de orificio 212 y entre el disco de orificio 212 y la porción de descarga 220 en la abertura de aspersión 223.

Como se muestra en la Figura 5, el disco de orificio 212 tiene primeras y segundas superficies de extremo axialmente opuestas 244 y 246 respectivamente y un orificio de aspersión 213 extendiéndose entre ellos. Una superficie periférica 248 se extiende entre las superficies de extremo 244 y 246 y se acopla deslizablemente con la superficie de ubicación interior 242 del cuerpo de la boquilla 210. El disco de orificio 212 también incluye una protuberancia 274 asociada con l a p rimera s uperficie d e e tremo 244. L a p rotuberancia 274 i ncrementa e l espesor total del disco de orificio 212 de manera que incrementa la longitud del orificio de aspersión 213. Este espesor adicional permite que la entrada de alimentación 215 sea biselada, además permitiendo la centralización del flujo de aspersión mientras se mantiene la longitud del orificio de aspersión derecho en el costado de salida 217 del disco de orificio. De preferencia, el disco de orificio 212 se construye de carburo de tungsteno, carburo de cromo o un material cerámico.

Con referencia continuada a la Figura 2, la unidad de movimiento giratorio 214 también se coloca dentro del barreno central 222 del cuerpo de la boquilla 210 y se coloca adyacente al disco de orificio 212. De preferencia, la unidad de movimiento giratorio 214 se fabrica de carburo de tungsteno, acero inoxidable endurecido o un material de cerámica. La unidad de movimiento giratorio 214 tiene una superficie periférica 252 y una cámara de movimiento giratorio 254 formada en la misma (Figura 5). La superficie periférica 252 tiene una porción inferior 256 y una superficie superior 258. La porción inferior 258 de la superficie periférica 252 se acopla deseablemente con la superficie de ubicación del cuerpo de la boquilla 242. En contraste a la boquilla 100, la alineación axial del disco de orificio 212 y la cámara de movimiento giratorio 214 de la boquilla 200 se controlan por una superficie de ubicación simple 242. El uso de una superficie de ubicación simple para la alineación axial de la unidad de movimiento giratorio 214 y el disco de orificio 212, asegura que la compensación deseada del orificio de aspersión 223 con respecto al origen del movimiento giratorio se logre. La cámara de movimiento giratorio interior 254 de la unidad de movimiento giratorio 214 incluye una superficie aproximadamente curvilínea que define un origen de movimiento giratorio (no mostrado) y tiene una porción que recibe el fluido 262 en comunicación con el fluido con el puerto de flujo 264 y una porción de descarga de fluido 266 en comunicación con el fluido con el orificio de aspersión 213 del disco de orificio 212.

En la configuración ensamblada, el miembro adaptador 218 se acopla roscadamente con el segundo extremo 227 del cuerpo de la boquilla 210 de manera que contenga el disco de orificio 212 y la unidad de movimiento giratorio 214 dentro del barreno 222 del cuerpo de boquilla 210. Un empaque de junta tórica del adaptador 268 se coloca entre el miembro adaptador 218 y el cuerpo de la boquilla 210 para prevenir que el líquido se escape de la boquilla ensamblada 200.

La alimentación del líquido fluye a través de la boquilla 200 como se indica por las flechas del flujo. Un conducto de suministro de alimentación (no mostrado se acopla con el adaptador 218 en la superficie 241. La alimentación pasa a través del adaptador 218 e ingresa al puerto de flujo 264 definido por el espacio entre la unidad de movimiento giratorio 214 y el cuerpo de la boquilla 210. Como se muestra en la Figura 3, la unidad de movimiento giratorio 214 tiene un receso trapezoidal 278 formado en la superficie periférica 252 para incrementar el área de flujo entre la unidad de movimiento giratorio y el cuerpo de la boquilla 210. Aquellos expertos en la técnica apreciarán rápidamente que la profundidad, cantidad y configuración del receso 278 puede ajustarse selectivamente con base en las características del flujo de la boquilla deseada. Si el puerto del flujo 264 es capaz de proporcionar una proporción de flujo de alimentación del liquido suficiente con base en la solicitud intentada, el receso 278 no puede requerirse. Alternativamente, un receso podría formarse en el cuerpo de la boquilla 210 en lugar de la unidad de movimiento giratorio 214.

La alimentación del líquido ingresa a la cámara de movimiento giratorio 254 de la unidad de movimiento giratorio 214 a través d¾ la porción para recibir el fluido 262 y se imparte un movimiento en espiral en el mismo como se conoce por aquellos expertos en la técnica. La alimentación posteriormente sale de la cámara de movimiento giratorio 254 a través de la porción de descarga 266 y se atomiza por el orificio de aspersión 213. La alimentación atomizada sale del orificio de aspersión 213 y la abertura de aspersión 223 del cuerpo de la boquilla 210.

Con referencia continuada a la Figura 2, la boquilla de aspersor 200 además incluye una placa de cierre 230 que se acopla con los recesos correspondientes 231 y 231 b que se forman en el cuerpo de la boquilla 210. Como se describió previamente, el re-ensamble de una boquilla de aspersor se complica por la inhabilidad para mantener apropiadamente la alineación y el posicionamiento de los componentes internos cuando el cuerpo de la boquilla está siendo acoplado con el adaptador. La placa de cierre 230 proporciona un mecanismo para asegurar positivamente el disco del orificio 212 y la unidad de movimiento giratorio 2 14 e n s u l ugar y comprimiendo e l empaque de la junta torácica del orificio 21 1 antes de acoplar roscadamente el cuerpo de la boquilla 210 con el adaptador 218. La placa de cierre 230 de preferencia se fabrica de un material resistente al desgaste apropiado, tal como por ejemplo carburo de tungsteno o un material cerámico.

Después de que el empaque 21 1 , el disco de orificio 212 y la unidad de movimiento giratorio 214 se posicionan dentro del barreno 222, la placa de cierre 230 se instala a través de los cortes del segmento de acceso 270a y 270b proporcionados en el cuerpo de la boquilla usando una herramienta de fijación apropiada. Cuando la cara 271 de la placa de cierre 230 contacta los recesos 231a y 231 b del cuerpo de la boquilla 210, la placa de cierre 230 se gira en dirección a las manecillas del reloj en los recesos hasta que se alcanza la posición completamente cerrada. El ensamble, que incluye el cuerpo de la boquilla 210, la unidad de movimiento giratorio 214, el empaque de la junta tórica del orificio 21 1 y el d isco d e o rificio 2 12 e s u na u nidad f ¡jada e n e I mismo y está lista para acoplarse con el adaptador.

La placa de cierre 230 t ambién i ncluye u na p orción q ue r ecibe I a h erramienta 282 p ara facilitar el acoplamiento rotacional de la placa de cierre 230 con el cuerpo de la boquilla 210. La placa de cierre, en adición con el aseguramiento de los componentes internos dentro del cuerpo de la b oquilla, p roporciona u n m ecanismo p ara asegurar que el empaque de la junta tórica 21 1 se comprima apropiadamente y se establece un sello firme para el fluido entre el disco de orificio 212 y la porción de descarga 220 del cuerpo de la boquilla 210. Esto se logra mediante posicionar selectivamente los recesos 231 a y 231 b con respecto al segundo extremo 227 del cuerpo de la boquilla 210 de manera que se obtenga la compresión deseada. Deberá notarse que los recesos 231 a y 231 b se forman de manera que se coloquen en un plano que se extiende a través del eje central 240 en ángulo recto. Alternativamente, los recesos podrían formarse en un plano que intersecta el eje central 240 en un ángulo agudo y por lo tanto, la manipulación rotacional de la placa de cierre 230 incrementa o disminuye la comprensión del empaque de la junta tórica 211.

Ahora con referencia a la Figura 6a, se ilustra una boquilla de aspersor construida de conformidad con una modalidad alterna de la invención objeto y designada por el numeral de referencia 300. Similar a la boquilla de aspersor 200, la boquilla de aspersor 300 incluye un cuerpo de boquilla 310, un disco de orificio 312, una unidad de movimiento giratorio 314 y un miembro adaptador 318. Sin embargo, en contraste a la boquilla de aspersor 200, una boquilla de aspersor 300 además incluye un elemento de retención 330.

El elemento de retención 330 se coloca dentro del barreno central 322 del cuerpo de boquilla 310 y se posiciona ascendente del elemento de movimiento giratorio 314. El elemento de retención 330 incluye un disco retenedor 332 y un miembro de sellado 342. Como se observa en las Figuras 7a-7c, el disco retenedor 332 tiene superficies planares ascendentes y descendentes opuestas 334 y 336 respectivamente y una superficie periférica 338 extendiéndose entre ellos. Una ranura 339 se forma en la superficie periférica 338 para recibir el miembro de sellado 342. Como se muestra en la Figura 6a, el miembro de sellado 342 se acopla dentro de un receso correspondiente 360 formado en el barreno central 322 del cuerpo de boquilla 310 de manera que asegure el elemento retenedor 330, el elemento de movimiento giratorio 314 y el disco de orificio 312 dentro del barreno central 322. La Figura 6b ¡lustra la configuración del receso 360 formado en el barreno central que tiene un radio "R".

El elemento de retención 330 funciona similar a ese de la placa de cierre 230 en que facilita el re-ensamble de la boquilla 300. El elemento de retención 330 proporciona un mecanismo para asegurar positivamente el disco del orificio 312 y la unidad de movimiento giratorio 314 en su lugar y comprimiendo el empaque de la junta tórica del orificio 311 antes de acoplar roscadamente el cuerpo de la boquilla 310 con el adaptador 318. Después de que el empaque de la junta tórica 311 , el disco de orificio 312 y el elemento de movimiento giratorio 314 se colocan con el barreno central 322, el elemento de retención 330 se inserta en el barreno central 322 hasta que el miembro de sellado 342 se acopla con el receso 360. El receso 360 se coloca de manera que se aplique compresión adecuada al empaque de junta tórica 31 1.

Con referencia continuada a la Figura 6a, el disco de orificio 312 es similar en configuración al disco de orificio 212 ilustrado en la Figura 5. Sin embargo, la protuberancia 374 asociada con la superficie descendente 344 del disco de orificio 312 tiene un borde descendente biselado 375. El borde biselado 375 facilita la inserción de la protuberancia 374 en la abertura de aspersión 323 del cuerpo de la boquilla 310 y la alineación del disco de orificio 3 2.

En contraste al elemento de movimiento giratorio 214 de la Figura 2, el elemento de movimiento giratorio 314 incluye una porción de cuello estrechada 359 asociada con un extremo ascendente 358 del mismo. La porción de cuello estrechada 359 facilita el flujo del fluido a través de la boquilla 300 mediante proporcionar una transición lisa para el flujo de la región de entrada del cuerpo de la boquilla 352 para la entrada del movimiento giratorio (no mostrada). En adición, las aperturas de flujo 337a-337d (Figura 7c) se proporcionan en el disco de retención 332 y además facilita la comunicación del fluido a través de la válvula 300. Aquellos expertos en la técnica apreciarán rápidamente que la cantidad, forma y tamaño de las aperturas del flujo pueden variar dependiendo de las características del flujo deseado para la boquilla de aspersor 300. La porción de cuello estrechada 359 del elemento de movimiento giratorio 314 y las aperturas de flujo 337a-337d previenen los bloqueos que podrían formarse dentro de la boquilla 300 y reduce la pérdida de presión a través de la boquilla.

Aquellos expertos en la técnica apreciarán rápidamente que varios materiales pueden usarse para la construcción de los componentes de la boquilla de aspersor descrita en este documento. La boquilla de aspersor se usa grandemente dependiendo de su resistencia a la corrosión y erosión. La corrosión ocurre cuando la alimentación líquida y el material del componente de la boquilla son químicamente incompatibles. La erosión resulta de la alimentación del líquido con sus sólidos abrasivos que pasan a través de los pasajes del flujo en altas velocidades y que remueven físicamente el material componente. Los problemas de corrosión pueden evitarse comúnmente o al menos reducirse grandemente mediante determinar las características químicas de la alimentación del líquido. Varios materiales pueden usarse con base en su habilidad para resistir el ataque físico y químico. Las posibilidades de material son muy numerosas para listarlas, pero los materiales se intentan para propósitos de ilustración solamente y no se intenta que limiten el alcance de la descripción.

Mientras la invención se ha descrito con respecto a las modalidades preferidas, aquellos expertos en la técnica apreciarán rápidamente que varios cambios y/o modificaciones pueden hacerse a la invención sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se define por las reivindicaciones anexas.

Claims (31)

REIVINDICACIONES

1. Una boquilla de aspersor que comprende: a) un cuerpo de boquilla que tiene porciones de extremo ascendentes y descendentes opuestas, la porción de extremo ascendente incluyendo una sección que recibe el fluido, la porción de extremo descendente que Incluye una sección de descarga de fluidos y que defina una abertura de aspersión para emitir un rocío atomizado desde el mismo, el cuerpo de la boquilla definiendo un barreno central que se extiende entre la sección que recibe el fluido y la sección de descarga del fluido y delinea un eje central y delimita una superficie de ubicación interior para la boquilla; b) un elemento de movimiento giratorio colocado dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y posicionado adyacente a la sección que recibe el fluido del cuerpo de la boquilla, el elemento de movimiento giratorio teniendo una superficie periférica y definiendo una cavidad de movimiento giratorio interior, la superficie periférica teniendo una porción ascendente y una porción descendente, la porción descendente siendo configurada para el acoplamiento deslizable con la superficie de ubicación del cuerpo de l a b oquilla, I a p orción a scendente t eniendo u na e ntrada d e f luidos f ormada en la misma para proporcionar comunicación con el fluido entre la sección que recibe el fluido del cuerpo de la boquilla y la cavidad de movimiento giratorio interior del elemento de movimiento giratorio, la cavidad de movimiento giratorio interior siendo definido por una superficie aproximadamente curvilínea para impartir un flujo en espiral para e l paso del fluido a través del mismo e incluyendo una salida de fluido para la descarga del flujo en espiral desde el mismo y c) un disco de orificio colocado dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y posicionado ascendente de la sección de descarga de fluidos del cuerpo de la boquilla, el disco de orificio incluyendo superficies ascendentes y descendentes axialmente opuestas definiendo una superficie periférica entre las mismas que se configura para el acoplamiento deslizable con la superficie de ubicación interior del cuerpo de la boquilla, el disco de orificio además incluyendo un orificio de aspersión que se extiende entre las superficies ascendentes y descendentes opuestas y está en comunicación con el fluido con la salida del fluido de la cavidad de movimiento giratorio y la sección de descarga del cuerpo de la boquilla, el orificio de aspersión emitiendo el flujo en espiral en una manera atomizada.

2. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 1 , que además comprende un miembro adaptador acoplado con la porción de extremo ascendente del cuerpo de la boquilla de manera que contenga el disco de orificio y el elemento de movimiento giratorio dentro del barreno del cuerpo de la boquilla.

3. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 2, en donde la porción de extremo ascendente del cuerpo de la boquilla tiene roscas macho asociadas con el mismo para el acoplamiento con las roscas hembra correspondientes asociadas con el miembro adaptador.

4. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el barreno central del cuerpo de la boquilla además incluye una segunda superficie interior que se coloca radialmente externa de la superficie de ubicación interior para facilitar el flujo entre la porción ascendente de la superficie periférica del elemento de movimiento giratorio y el cuerpo de la boquilla.

5. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el barreno central del cuerpo de la boquilla además incluye dos recesos radialmente opuestos formados en el mismo.

6. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 5, que además incluye una placa de cierre colocada dentro del barreno central del cuerpo de boquilla y posicionado ascendente del elemento de movimiento giratorio, la placa de cierre acoplada giratoriamente dentro de los recesos radialmente opuestos formados en el barreno central del cuerpo de la boquilla.

7. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 6, en donde los recesos se colocan en ángulos con respecto a un plano a través y perpendicular al eje central de manera que el acoplamiento rotacional de la placa de cierre incrementa una presión de contacto aplicada por la placa de cierre para el elemento de movimiento giratorio.

8. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 6, en donde la placa de cierre incluye medios de acoplamiento útiles para facilitar el acoplamiento rotacional de la placa de cierre con los recesos formados en el barreno central.

9. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el disco de orificio tiene una protuberancia asociada con la superficie inferior del mismo que sobresale de la abertura de aspersión del cuerpo de la boquilla.

10. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 9, en donde la protuberancia asociada con la superficie descendente del disco de orificio tiene un borde descendente biselado para facilitar la inserción de la protuberancia en la abertura de aspersión del cuerpo de la boquilla.

11. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el elemento de movimiento giratorio además incluye una superficie de receso formada en la porción ascendente de la superficie periférica para facilitar el flujo del fluido entre la porción ascendente de la superficie periférica y el cuerpo de la boquilla.

12. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 1 1 , en donde la superficie de receso formada en la porción ascendente de la superficie periférica del elemento de movimiento giratorio tiene una sección transversal axial trapezoidal.

13. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el elemento de movimiento giratorio además incluye una porción de cuello estrechada asociada con un extremo ascendente del mismo.

14. Una boquilla de aspersión de conformidad con la reivindicación 1 , que además incluye un elemento retenedor colocado dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y posicionado ascendente del elemento de movimiento giratorio, el elemento retenedor comprendiendo: a) un disco retenedor que tiene superficies planares ascendentes y descendentes opuestas y una superficie periférica extendiéndose entre las mismas, la superficie periférica teniendo una ranura formada en la misma y b) un miembro de sellado c olocado d entro d e l a r anura formada e n I a s uperficie periférica del disco retenedor, el miembro de sellado acoplándose con un receso correspondiente formado en el barreno central del cuerpo de la boquilla de manera que asegure el elemento retenedor, el elemento de movimiento giratorio y el disco de orificio dentro del barreno central del cuerpo de boquilla.

15. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 15, en donde el disco retenedor define aperturas de flujo extendiéndose entre las superficies planares ascendentes y descendentes opuestas para proporcionar el fluido comunicado entre la porción que recibe el fluido del cuerpo de la boquilla y la porción ascendente de la superficie periférica del elemento de movimiento giratorio.

16. Un disco de orificio para una boquilla de aspersor, en donde la boquilla de aspersor incluye porciones de extremo ascendentes y descendentes opuestas, la porción de extremo ascendente incluyendo una sección que recibe el fluido, la porción de extremo descendente incluyendo una sección de descarga del fluido y definiendo una abertura de aspersión para emitir un rocío desde la misma, el cuerpo de boquilla definiendo un barreno central que se extiende entre la sección que recibe el fluido y la sección de descarga del fluido y delinea un eje central y delimita una superficie de ubicación interior para el disco de orificio, el disco de orificio comprendiendo: superficies ascendentes y descendentes axialmente opuestas definiendo una superficie periférica entre las mismas que se configura para el acoplamiento deslizable con la superficie de ubicación interior del cuerpo de la boquilla, el disco de orificio además incluye un orificio de aspersión que se extiende entre las superficies ascendentes y descendentes opuestas, la superficie descendente teniendo una protuberancia formada en la misma para incrementar la longitud axial del orificio de aspersión.

17. U n d ¡seo d e o rificio d e c onformidad c on I a reivindicación 1 6, e n d onde el orificio de aspersión del disco de orificio incluye una entrada estrechada formada en la superficie ascendente del disco de orificio de manera que dirija centralmente el fluido proporcionado en el mismo.

18. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 16, en donde la protuberancia asociada con la superficie descendente del disco de orificio tiene un borde descendente biselado para facilitar la inserción de la protuberancia dentro de la abertura de aspersión del cuerpo de la boquilla.

19. Una boquilla de aspersor que comprende: a) un cuerpo de boquilla que tiene porciones de extremo ascendentes y descendentes opuestas, la porción de extremo ascendente incluyendo una sección que recibe el fluido, la porción de extremo descendente incluyendo una sección de descarga del fluido y definiendo una abertura de aspersión para emitir un rocío emitido desde el mismo, el cuerpo de la boquilla definiendo un barreno central que se extiende entre la sección que recibe el fluido y la sección de descarga del fluido y delinea un eje central y delimita al menos una superficie d e u bicación i nterior p ara I a boquilla, el barreno central teniendo al menos una ranura formada en el mismo; un elemento de movimiento giratorio dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y posicionado adyacente a la sección que recibe el fluido del cuerpo de la boquilla, el elemento de movimiento giratorio teniendo una superficie periférica y definiendo una cavidad de movimiento giratorio interior, la superficie periférica teniendo una porción ascendente y una porción descendente, la porción descendente siendo configurada para el acoplamiento deslizable con al menos una superficie de ubicación ¡nterior, la porción ascendente que tiene una entrada de fluido formada en el mismo para proporcionar la comunicación del fluido entre la sección que recibe el fluido del cuerpo de la boquilla y la cavidad de movimiento giratorio interior del elemento de movimiento giratorio, la cavidad de movimiento giratorio interior siendo definida por una superficie aproximadamente curvilínea para impartir un flujo en espiral para pasar el fluido a través del mismo e incluyendo una salida de fluidos para descargar el flujo en espiral del mismo; un disco de orificio colocado dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y posicionado ascendente de la sección de descarga del fluido del cuerpo de la boquilla, el disco de orificio incluyendo superficies ascendentes y descendentes axialmente opuestas definiendo una superficie periférica entre las mismas que se configura para el acoplamiento deslizable con al m enos u na s uperficie d e ubicación interior del cuerpo de la boquilla, el disco de orificio además incluye un orificio de aspersión que se extiende entre las superficies ascendentes y descendentes opuestas y está en comunicación con el fluido con la salida del fluido de la cavidad de movimiento giratorio y la sección de descargar del cuerpo de la boquilla, el orificio de aspersión emitiendo el flujo de espiral en una manera atomizada y d) medios de cierre colocados dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y posicionada ascendente del elemento de movimiento giratorio, los medios de cierre acoplados con al menos u ña r anura f ormada e n e I b arreno c entral d el cuerpo de boquilla.

20. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 19, que además comprende un miembro adaptador acoplado fijamente con la porción de extremo ascendente del cuerpo de boquilla de manera que cierre el disco de orificio y el elemento de movimiento giratorio dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla.

21. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 20, en donde la porción de extremo ascendente del cuerpo de la boquilla tiene roscas macho asociadas cori el mismo para acoplarse con las roscas hembra correspondientes asociadas con el miembro adaptador.

22. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 19, en donde al menos una superficie de ubicación interior del barreno central incluye una primera y una segunda superficie de ubicación interior, la segunda superficie interior se coloca ascendente y radialmente hacia fuera de la primera superficie de ubicación interior para facilitar el flujo entre la porción ascendente de la superficie periférica del elemento de movimiento giratorio y el cuerpo de la boquilla.

23. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 19, en donde los medios de cierre incluyen una placa de cierre colocada dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y posicionada ascendente del elemento de movimiento giratorio, la placa de cierre acoplada giratoriamente dentro de al menos una ranura formada en el barreno central del cuerpo de la boquilla.

24. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 19, en donde los medios de cierre incluyen un elemento retenedor colocado dentro del barreno central del cuerpo de la boquilla y colocado ascendente del elemento de movimiento giratorio, el elemento de retención comprendiendo: a) un disco retenedor teniendo superficies planares ascendentes y descendentes opuestas y una superficie periférica extendiéndose entre las mismas, la superficie periférica teniendo un receso formado en el mismo y b) un miembro de sellado colocado dentro del receso formado en la superficie periférica del disco retenedor, el miembro de sellado acoplándose con al menos una ranura formada en el barreno central del cuerpo de la boquilla.

25. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 19, en donde los medios de cierre incluyen medios de acoplamiento útiles para facilitar e l a coplamiento r otacional d e l os medios de cierre con al menos una ranura formada en el barreno central del cuerpo de boquilla.

26. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 9, en donde el disco de orificio tiene una protuberancia asociada con la superficie descendente del mismo que sobresale en la abertura de aspersión del cuerpo de la boquilla.

27. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 19, en donde el elemento de movimiento giratorio además incluye una superficie en descanso formada en la porción ascendente de la superficie periférica para facilitar el flujo del fluido entre la porción ascendente de la superficie periférica y el cuerpo de la boquilla.

28. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 27, en donde la superficie en descanso formada en la porción ascendente de la superficie periférica del elemento de movimiento giratorio tiene una sección transversal axial trapezoidal.

29. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 19, en donde los medios de cierre se forman integrales con el elemento de movimiento giratorio.

30. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 19, en donde los medios de cierre comprenden las lengüetas formadas en la porción ascendente de la superficie periférica para acoplarse con al menos una ranura formada en el barreno central del cuerpo de la boquilla.

31. Una boquilla de aspersor de conformidad con la reivindicación 19, en donde el elemento de movimiento giratorio además incluye una porción de cuello estrechada asociada con un extremo ascendente del mismo.