SISTEMA DE BOQUILLAS DE ALTO FLUJO PARA EL CONTROL DEL FLUJO EN TANQUES DE COMPENSACIÓN DE VEJIGA.

Tanque de compensación (10, 40, 80) que comprende: un cuerpo del tanque (18,

48, 88) que tiene una pared interior adaptada para retener un volumen del fluido en el mismo; una abertura de entrada/salida del fluido (16, 46, 86) adherida al cuerpo del tanque (18, 48, 88) para permitir que el fluido ente y salga del cuerpo del tanque; una vejiga elastomérica (14, 44, 84) ubicada dentro del cuerpo del tanque (18, 48, 88) y adaptada para separar un volumen de fluido dentro del tanque de un volumen de gas; y un sistema de boquillas (12, 42, 82) dispuesto dentro del cuerpo del tanque y que incluye un elemento boquilla (26, 54, 102) que comprende una pluralidad de perforaciones dispuestas a través de él, caracterizado por: - una primera pluralidad de perforaciones (34, 70, 128) que se extiende una longitud axial predeterminada a lo largo del elemento boquilla (26, 54, 102) de una extremo abierto del elemento boquilla (26, 54, 102) adyacente al puerto de entrada/salida del fluido, en donde la primera pluralidad de perforaciones (34, 70, 128) tiene una configuración alargada en sentido axial; y - una segunda pluralidad de perforaciones (33, 68, 114) que se extiende de la primera pluralidad de perforaciones una longitud axial predeterminada a lo largo del elemento boquilla (26, 54, 102) .

Sistema de boquillas de alto flujo para el control del flujo en tanques de compensación de vejiga Campo de la invención La presente invención hace referencia a un tanque de compensación de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, y más específicamente, a un tanque de compensación de vejiga que tiene un sistema de boquillas adaptado especialmente para facilitar el paso de un sistema de fluidos que comprende una mezcla líquida y sólida para que pueda entrar y salir del tanque de compensación de vejiga de modo uniforme.

Antecedentes de la invención Los tanques de compensación se diseñan para controlar golpes de ariete o transitorios de presión en tuberías, que se crean cuando el flujo de los fluidos cambia de manera abrupta. Los transitorios de presión pueden ser positivos o negativos y son potencialmente destructivos y pueden dañar las tuberías, bombas, instrumentos, conexiones, u otros componentes del sistema.

Los tanques de compensación se han utilizado durante años como un medio para controlar transitorios de presión. Algunos tanques de compensación emplean un diseño de vejiga y sus aplicaciones son conocidas dentro de diversas industrias, incluyendo los sistemas de protección contra incendios, sistemas de aguas municipales y aguas residuales, instalaciones de desalinización, sistemas de combustible, e instalaciones químicas y petroquímicas.

Durante el arranque de una bomba, por ejemplo, se crea un alto transitorio de presión en la salida de la bomba. La instalación de un tanque de compensación de vejiga en la salida de la bomba absorbe el fluido desde la bomba hasta que el fluido alcanza una velocidad estable, después el tanque de compensación descarga el fluido dentro del sistema para compensar la presión y eliminar el transitorio de presión. Los transitorios de presión también se pueden crear donde hay un cese repentino y abrupto del flujo de líquido, en este caso, los tanques de compensación de vejiga pueden eliminar el transitorio de presión. Los tanques de compensación de vejiga también pueden tener una aplicación como un tanque de compensación de inundación donde se requiere una descarga instantánea de fluido, por ejemplo, en los sistemas de protección contra incendio.

Se conoce un tanque de compensación del tipo mencionado en la introducción a partir de la patente EP 1271040 A2.

Independientemente de la aplicación, la forma de la vejiga durante la precarga de gas o la descarga de fluido no es completamente controlable. En los sistemas donde el caudal supera los 1892, 76 litros por minuto (500gpm) , la vejiga puede realmente sellar la abertura de entrada/salida de fluido del tanque durante la descarga de líquido y evitar que el tanque vacíe sus contenidos de líquido. Para evitar esto, algunos fabricantes de tanques de compensación de vejiga han colocado una malla de alambre en la abertura de entrada/salida del tanque. Desafortunadamente, tal malla realmente impide el flujo del líquido y no es completamente efectiva a la hora de evitar que la vejiga bloquee la abertura de entrada/salida durante la descarga de fluido.

Donde hay un flujo repentino de fluidos dentro de un tanque de compensación de vejiga, la fuerza del líquido entrante se concentra y asume la forma de la abertura de entrada/salida de fluido del tanque. Tal columna de fluido y su fuerza asociada se dirige hacia esa porción de la vejiga directamente por encima de la abertura de entrada/salida del tanque y puede causarle daños a la vejiga.

La patente EP 1271040 A2 hace referencia a un tanque de compensación de vejiga que incluye una parte líquida y una vejiga colocada en la misma para proporcionar una interfaz de absorción de oscilación brusca entre el líquido y el gas presurizado dentro del tanque. El tanque de compensación de vejiga puede orientarse de modo horizontal o vertical. Un sistema de boquillas se encuentra separado de la parte líquida y se une completamente a la pared interior. El sistema de boquillas incluye un elemento boquilla colocado entre la abertura de líquido y la vejiga y comprende una pluralidad de perforaciones dispuestas a través de ella. En una realización preferente, el 77% de las perforaciones en el elemento boquilla se ubican directamente por encima de la abertura de entrada/salida de fluido del tanque. El equilibrio de perforaciones se encuentra a espacios iguales en todas las superficies restantes del elemento boquilla. Aproximadamente el 23% de las perforaciones a través del elemento boquilla no se encuentran directamente por encima de la abertura de entrada/salida de fluido del tanque y por lo tanto actúan para dispersar y redirigir el fluido entrante en todo el tanque. El tamaño y la ubicación de las perforaciones se determinan mediante una serie de ecuaciones matemáticas.

Sigue existiendo la necesidad de un tanque de compensación de vejiga que elimine la posibilidad de que la vejiga bloquee la abertura de entrada/salida del tanque durante la descarga de fluido y por lo tanto interfiera con la salida del flujo de fluido del tanque de compensación de vejiga. Es objeto de la invención proporcionar un tanque de compensación de vejiga que pueda redirigir el fluido que se introduce en el tanque de compensación de vejiga en una forma más homogénea, reduciendo de este modo la posibilidad de daño a la vejiga debido a la fuerza del fluido entrante.

Además, en las aplicaciones donde los fluidos del sistema que se maneja son aguas residuales, por ejemplo, que comprenden una mezcla de componentes líquidos y sólidos, existe la necesidad de proporcionar un tanque de compensación de vejiga que pueda proporcionar el grado de protección de oscilación brusca deseado sin obstrucción ni acumulación de suciedad, lo cual perjudicaría la habilidad de proporcionar protección de oscilación brusca, y requeriría un mantenimiento frecuente para asegurar el funcionamiento adecuado.

Resumen de la invención El objeto de la invención se soluciona mediante un tanque de compensación de acuerdo con la reivindicación 1.

Los tanques de compensación de esta invención se diseñan especialmente para proporcionar un grado de protección de oscilación brusca deseado para sistemas de fluidos que comprenden componentes líquidos y sólidos. En una realización a modo de ejemplo, tales tanques de compensación incluyen un cuerpo de tanque que tiene una pared interior adaptada para retener un volumen de fluido dentro del mismo, por ejemplo, un fluido que comprende componentes líquidos y sólidos. El cuerpo del tanque incluye una abertura de entrada/salida de fluido adherida al mismo para facilitar el paso de fluido hacia el ineterior y el exterior del cuerpo del tanque. Se dispone una vejiga elastomérica dentro del cuerpo del tanque y se la adapta para separar un volumen de fluido dentro del tanque a partir de un volumen de gas dentro del tanque. En una realización a modo de ejemplo, el cuerpo del tanque se carga con una presión de precarga de gas que reside entre una superficie de pared interior del cuerpo del tanque y una superficie adyacente de la vejiga.

El sistema de boquillas se ubica dentro del cuerpo del tanque, y se lo configura con un elemento boquilla. El elemento boquilla comprende una primera pluralidad de perforaciones que se extienden en una longitud axial predeterminada a lo largo del elemento boquilla. En una realización a modo de ejemplo, la primera pluralidad de perforaciones se extiende desde un extremo abierto del elemento boquilla que se ubica de modo adyacente a la abertura de entrada/salida del fluido. La primera pluralidad de perforaciones tiene una configuración alargada en sentido axial. El elemento boquilla incluye una segunda pluralidad de perforaciones que se extiende una distancia axial a partir de la primera pluralidad de perforaciones.

Las configuraciones desarrolladas de la invención se describen en más detalle en las reivindicaciones dependientes.

Los tanques de compensación de esta invención se pueden orientar de modo horizontal o vertical en una configuración desarrollada preferente. El elemento boquilla se puede extender dentro de la distancia parcial, o completamente dentro del tanque hacia una superficie de pared interior opuesta del tanque. En el caso de que el elemento boquilla se extienda sólo una distancia parcial, el extremo opuesto al extremo abierto está cerrado. En el caso de que el elemento boquilla se extienda una distancia completa, el extremo opuesto al extremo abierto se encuentra abierto y se une a un elemento bridado del cuerpo del tanque. En una realización a modo de ejemplo, donde el elemento boquilla se extiende... [Seguir leyendo]

1. Tanque de compensación (10, 40, 80) que comprende:

un cuerpo del tanque (18, 48, 88) que tiene una pared interior adaptada para retener un volumen del fluido en el mismo;

una abertura de entrada/salida del fluido (16, 46, 86) adherida al cuerpo del tanque (18, 48, 88) para permitir que el fluido ente y salga del cuerpo del tanque;

una vejiga elastomérica (14, 44, 84) ubicada dentro del cuerpo del tanque (18, 48, 88) y adaptada para separar un volumen de fluido dentro del tanque de un volumen de gas; y un sistema de boquillas (12, 42, 82) dispuesto dentro del cuerpo del tanque y que incluye un elemento boquilla (26, 54, 102) que comprende una pluralidad de perforaciones dispuestas a través de él, caracterizado por:

- una primera pluralidad de perforaciones (34, 70, 128) que se extiende una longitud axial predeterminada a lo largo del elemento boquilla (26, 54, 102) de una extremo abierto del elemento boquilla (26, 54, 102) adyacente al puerto de entrada/salida del fluido, en donde la primera pluralidad de perforaciones (34, 70, 128) tiene una configuración alargada en sentido axial; y

- una segunda pluralidad de perforaciones (33, 68, 114) que se extiende de la primera pluralidad de perforaciones una longitud axial predeterminada a lo largo del elemento boquilla (26, 54, 102) .

2. Tanque de compensación (10, 40, 80) según la reivindicación 1, en donde la segunda pluralidad de perforaciones (33, 68, 114) se extiende en una distancia axial a lo largo del elemento boquilla (26, 54, 102) de la primera pluralidad de perforaciones alargadas (34, 70, 128) hasta un extremo (32, 62, 110) del elemento boquilla (26, 54, 102) opuesto al extremo abierto (31, 60, 108) .

3. Tanque de compensación (10) según la reivindicación 1 ó 2, en donde el extremo del elemento boquilla (26) se extiende en sentido vertical en una distancia parcial dentro del tanque (10) e incluye un extremo cerrado (32) opuesto al extremo abierto (31) .

4. Tanque de compensación (10) según la reivindicación 1 a 3, en donde el extremo del elemento boquilla (32) opuesto al extremo abierto (31) está cerrado y se ubica a una distancia parcial dentro del tanque, y en donde la segunda pluralidad de perforaciones (33) se extiende a lo largo de una longitud del elemento boquilla (26) adyacente al extremo cerrado (32) .

5. Tanque de compensación (40, 80) según la reivindicación 1, en donde el elemento boquilla (54, 102) se extiende en sentido vertical una distancia completa dentro del tanque (40, 80) e incluye un extremo opuesto (62, 110) que está conectado con el tanque (40, 80) .

6. Tanque de compensación (10, 40, 80) según la reivindicación 1, en donde el tanque (10, 40, 80) incluye una garganta (36, 72, 116) que se extiende hacia el exterior desde una parte inferior del tanque (24, 52, 100) , y en donde al menos una parte del elemento boquilla (26, 54, 102) que comprende la primera pluralidad de perforaciones (34, 70, 128) se dispone dentro de la garganta (36, 72, 116) .

7. Tanque de compensación (10, 40, 80) según la reivindicación 6, en donde la vejiga (14, 44, 84) incluye un cuello que se dispone dentro de la garganta (36, 72, 116) y que se interpone entre una superficie de pared interior de la garganta y el elemento boquilla (26, 54, 102) .

8. Tanque de compensación (10, 40, 80) según la reivindicación 7, en donde la garganta (36, 72, 116) , el cuello de vejiga, y el elemento boquilla (26, 54, 102) tienen un tamaño tal para proporcionar un espacio anular entre la vejiga y el elemento boquilla que es suficiente para facilitar el flujo de materia sólida dentro del fluido desde el tanque (18, 48, 88) y dentro del elemento boquilla (26, 54, 102) .

9. Tanque de compensación (10, 40) según la reivindicación 1, en donde el tanque de compensación (10, 40) es un tanque de compensación de vejiga horizontal, con una vejiga (14, 44) dispuesta en sentido horizontal dentro del cuerpo del tanque (18, 48) y ubicada adyacente a por lo menos una parte de la pared interior del tanque, donde la vejiga (14, 44) forma una barrera entre el fluido y un gas dentro del cuerpo del tanque.

10. Tanque de compensación (80) según la reivindicación 1, en donde el tanque de compensación (80) es un tanque de compensación de vejiga vertical (88) , con una vejiga (84) dispuesta en sentido vertical dentro del cuerpo del tanque (88) y conectada con la pared interior, en donde el tanque se carga con un gas presurizado entre la pared interior y la vejiga (84) , y en donde la vejiga (84) forma una barrera entre el fluido y el gas dentro del cuerpo del tanque.

11. Tanque de compensación (10, 40, 80) según la reivindicación 9 ó 10, en donde el sistema de boquillas (12, 42, 82) dispuestas dentro del cuerpo del tanque (18, 48, 88) y que comprenden un elemento boquilla (26, 54, 102) que se proyecta en sentido radial hacia adentro una distancia desde la parte de la base del tanque (24, 52, 100) , la vejiga (14, 44, 84) que se interpone entre el elemento boquilla y la pared interior, y el elemento boquilla (26, 54, 102) que se extiende desde la abertura de entrada/salida del fluido.

12. Tanque de compensación (40, 80) según la reivindicación 1 que además comprende una abertura de vaciado (64, 90) que se extiende a través de una parte de la pared del tanque, y que se comunica con un diámetro interior del elemento boquilla (54, 102) .

13. Tanque de compensación (10, 40, 80) según la reivindicación 1, en donde el fluido es una mezcla de líquido y sólido, y en donde la primera pluralidad de perforaciones (34, 70, 128) tiene el tamaño para permitir el paso de los componentes sólidos a través de ella.

14. Tanque de compensación (10, 40, 80) según la reivindicación 9 ó 10, en donde el tanque (18, 48, 88) incluye una garganta (36, 72, 116) que se extiende hacia afuera desde una parte de la base del tanque (24, 52, 100) , y que aloja en ella una parte del elemento boquilla (26, 54, 102) que comprende la primera pluralidad de aberturas alargadas (34, 70, 128) .

15. Tanque de compensación (10, 40, 80) según la reivindicación 14, en donde la vejiga (14, 44, 84) incluye un cuello que se dispone dentro de la garganta (36, 72, 116) y que se interpone entre la garganta (36, 72, 116) y el elemento boquilla (26, 54, 102) , en donde se forma un espacio anular entre el cuello de la vejiga y la boquilla que tiene la dimensión suficiente para facilitar el paso a través de él de los componentes sólidos en el fluido.

16. Tanque de compensación (10, 40, 80) según la reivindicación 14 en donde las perforaciones alargadas (34, 70, 128) tienen una dimensión axial que se extiende a lo largo de la mayor parte de la dimensión axial de la garganta (36, 72, 116) .

17. Tanque de compensación (10, 40, 80) según la reivindicación 9 ó 10, en donde el elemento boquilla (26, 54, 102) se extiende una distancia completa dentro del tanque (10, 40, 80) , en donde el extremo opuesto al extremo abierto (31, 60, 108) se conecta con el tanque (10, 40, 80) , y en donde la segunda pluralidad de perforaciones (33, 68, 114) se extiende a lo largo de la longitud del elemento boquilla (26, 54, 102) adyacente al extremo opuesto (32, 62, 110) .

18. Tanque de compensación (40, 80) según la reivindicación 17, en donde el extremo (62, 110) opuesto al extremo abierto (60, 108) se encuentra abierto y se conecta con un elemento bridado (78, 118) unido al tanque (40, 80) , y en donde el elemento bridado (78, 118) incluye medios para el acceso a un diámetro interior del elemento boquilla (54, 102) para despejar cualquier obstrucción en el mismo.

19. Tanque de compensación (10, 40, 80) según la reivindicación 9 ó 10, en donde la primera pluralidad de perforaciones alargadas (34, 70, 128) tiene un tamaño tal para facilitar a través de ella el paso de componentes sólidos en el fluido.