Boquilla giratoria a alta presión autorreguladora que conduce un fluido, con una fuerza de empuje equilibrada.

Conjunto de boquilla para pulverizar un líquido de limpieza a alta presión contra un objeto que se debe limpiar yque comprende:

un cuerpo de alojamiento cilíndrico hueco (B, C);

un elemento de eje tubular hueco (A) que puede girar coaxialmente dentro del cuerpo de alojamiento (B, C) y quepresenta un extremo de entrada de líquido (6) dentro y en la proximidad de un extremo de dicho cuerpo dealojamiento (B, C), presentando dicho elemento de eje (A) un extremo de salida (12) en la proximidad de unsegundo extremo del cuerpo de alojamiento (B, C) y que incluye unos medios en dicho extremo de salida (12)para fijar un cabezal de pulverización (15) para el giro con el elemento de eje (A), presentando dicho elemento deeje (A) un paso central (11) destinado a conducir líquido desde dicho extremo de entrada (6) hasta dicho extremode salida (12), presentando dicho cuerpo de alojamiento (B, C) un paso de entrada de líquido a alta presión (3)que se comunica con dicho paso central (11) de dicho elemento de eje (A);

una cámara (21, 31) formada entre una pared interior del cuerpo de alojamiento (B, C) y una parte de lasuperficie exterior de dicho elemento de eje (A) en la proximidad de dicho extremo de salida (12) de dichoelemento de eje (A);

unos medios de paso (20) en la proximidad de dicho extremo de salida (12) y que se comunican entre el pasocentral (11) del elemento de eje (A) y dicha cámara (21, 31),

en el que dicha parte de la superficie exterior de dicho elemento de eje (A) comprende un área de superficie quepresenta una componente superficial perpendicular al eje de dicho elemento de eje (A),

caracterizado porque la presión de dicho líquido de limpieza dentro de dicha cámara (21, 31) actúa axialmentesobre dicho elemento de eje (A) para contrarrestar la fuerza axial sobre dicho elemento de eje (A) resultante dela presión del líquido que actúa sobre dicho extremo de entrada (6) de dicho elemento de eje (A).

Boquilla giratoria a alta presión autorreguladora que conduce un fluido, con una fuerza de empuje equilibrada.

Antecedentes de la invención La presente invención proporciona una construcción simplificada y fiable para una boquilla de inyección de agua giratoria a alta presión que es particularmente apta para utilizaciones industriales en las que los parámetros de funcionamiento pueden estar comprendidos entre 70 y 280 bar (1.000 y 40.000 psi) , unas velocidades de rotación comprendidas entre 10.000 a 30.000 rpm y unos caudales comprendidos entre 9 y 225 l/min (2 y 50 gpm) . Teniendo en cuenta dicha utilización, el tamaño, la construcción, el coste, la durabilidad y la facilidad de mantenimiento de dichos dispositivos presenta muchos problemas. La longitud y el diámetro combinados de dichos dispositivos no podrá superar unas pocas pulgadas (1 pulgada ' 25, 4 mm) . Los parámetros de funcionamiento más extremos y la gran reducción del tamaño constituyen los problemas. Los factores de presión, temperatura y desgaste afectan a la durabilidad y la facilidad de mantenimiento y costes relacionados, a la incomodidad y a la seguridad en la utilización de dichos dispositivos. La utilización de piezas metálicas pequeñas y la mala calidad de los materiales de dichos dispositivos puede provocar el deterioro o la rotura de los mismos y las averías correspondientes, y la obstrucción de pequeños orificios de pulverización de descarga o similares. La presente invención se refiere a dichos problemas proporcionando una construcción simplificada con un número muy reducido de piezas y un diseño en el que se minimizan las fuerzas netas de funcionamiento en los elementos de la boquilla.

Sumario de la invención La presente invención está destinada a proporcionar una boquilla para utilizar en un intervalo de alta presión (HP) comprendido aproximadamente entre 70 y 280 bar (1.000 y 40.000 psi) que presenta una trayectoria de líquido "directa" hasta un cabezal de inyección en un extremo del dispositivo, pudiendo proporcionar el cabezal una cobertura giratoria superior a la extensión semiesférica, comprendiendo el área directa a lo largo del eje de rotación del dispositivo. En un conjunto de boquilla normal, las fuerzas interiores resultantes de las presiones de funcionamiento tienden a crear una fuerza de empuje axial que actúa contra el eje de la boquilla con una fuerza que corresponde a la presión de funcionamiento y al área de la sección transversal del eje. En la patente US n.º

6.059.202 a nombre de los presentes solicitantes se muestra un ejemplo de un dispositivo de la técnica anterior que utiliza cojinetes mecánicos. Este dispositivo de la técnica anterior proporciona la ventaja de que el líquido de funcionamiento presurizado puede pasar "directo" desde la entrada de la fuente de líquido hasta el cabezal de la boquilla. En este dispositivo, sin embargo, el eje de la boquilla giratoria se soporta contra las fuerzas interiores de empuje axiales mediante una serie de cojinetes apilados, utilizándose una pluralidad de cojinetes para soportar la carga de empuje relativamente elevada sin aumentar el diámetro del dispositivo. En dichos dispositivos, los cojinetes mecánicos se han utilizado para que funcionen como cojinetes radiales y de empuje, sin embargo, el tamaño y/o la cantidad de dicho cojinetes vienen dictados principalmente por la necesidad de resistir las fuerzas de empuje.

El documento US n.º 2005/109541 A1 da a conocer un conjunto de boquilla para pulverizar un líquido a alta presión que presenta las características comprendidas en la primera parte de la reivindicación 1.

Generalmente, se ha pretendido mantener el diámetro de cualquier parte giratoria de una boquilla inferior al diámetro superior de dicha boquilla de tal modo que se reduzca el contacto entre las partes giratorias y cualquier superficie que se esté limpiando, de tal modo que se reduzca el desgaste por abrasión de la boquilla y la interferencia con el movimiento de rotación de las boquillas de inyección. Otros dispositivos de la técnica anterior han utilizado boquillas que giran alrededor de un tubo central que proporciona la fuente de líquido. Sin embargo, debido al motivo mencionado anteriormente, dichos dispositivos, aunque pueden proporcionar una trayectoria cilíndrica de cobertura con sus cuerpos en rotación, no se han adaptado bien para proporcionar tanto una cobertura giratoria que pueda comprender una trayectoria muy próxima al eje de rotación del dispositivo como una trayectoria "directa" del líquido.

En cambio, el dispositivo de la presente invención según la reivindicación 1 proporciona una estructura muy simplificada que proporciona asimismo una trayectoria recta del fluido en la que la presión del fluido de funcionamiento puede asimismo alcanzar y actuar sobre las superficies enfrentadas del eje de la boquilla giratoria para equilibrar efectivamente cualquier fuerza de empuje axial. Además, un cabezal inyector pequeño amovible que presenta un diámetro inferior el cuerpo de la boquilla se puede unir al extremo anterior de la boquilla para proporcionar una mejor pauta de cobertura para el líquido a alta presión. Ello se realiza proporcionando un "orificio de purga" para permitir que una pequeña parte del líquido a presión alcance una cámara o canal dentro del alojamiento, pero fuera del exterior de la parte anterior del eje de la boquilla, donde la presión del líquido puede actuar sobre el eje de la boquilla con una componente axial suficiente para equilibrar la componente axial correspondiente contra el eje de la boquilla creada por la presión del líquido interior. Dicha cámara o canal se comunica con el exterior del dispositivo mediante un orificio frustocónico ligeramente estrechada que rodea una parte estrechada correspondiente del eje que permite, además, que el fluido circule entre el cuerpo y el eje para facilitar o lubricar la rotación del eje.

Debido a la forma estrechada, el espacio entre el alojamiento y el eje varía ligeramente con el movimiento axial del

eje y crea un efecto de "autoequilibrio" en el que las fuerzas axiales sobre el eje se mantienen equilibradas y siempre existe algo de líquido circulando entre el eje el alojamiento que ayuda a reducir el contacto y el desgaste resultante entre dichos dos elementos. Debido a la falta de fuerzas radiales desequilibradas significativas y al fluido que circula entre las superficies del eje y el alojamiento, un dispositivo de la presente invención se puede realizar sin cojinetes mecánicos adicionales.

Uno de los objetivos de la presente invención es simplificar la configuración de las partes móviles de una boquilla pequeña de pulverización a alta presión para reducir el coste, el número de piezas y facilitar una fabricación económica y la sustitución de las piezas que se desgasten.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un funcionamiento mejor de las boquillas giratorias a alta presión mejorando la configuración de las piezas de soporte y eliminando la utilización de los cojinetes mecánicos utilizados hasta ahora para resistir las fuerzas axiales elevadas generadas por las presiones de líquido que generalmente intervienen. Un objetivo adicional de la presente invención es ayudar a alcanzar un conjunto giratorio de boquilla de pulverización a alta presión con un diámetro alargado y pequeño, duradero y ligero, que se pueda transportar convenientemente en el extremo de una lanza de pulverización y se introduzca fácilmente en tubos de diámetro pequeño y similares para limpiar los mismos además de poder utilizarse en otras estructuras o áreas planas grandes.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una boquilla giratoria a alta presión en la que se reduzca la necesidad de mantenimiento continuo. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una boquilla giratoria en la que las fuerzas que actúan sobre el eje de rotación desde el líquido de funcionamiento se equilibren para eliminar la necesidad de separar los cojinetes mecánicos de empuje.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una boquilla giratoria que sea simple y mecánicamente fiable cuando funciona a presiones muy elevadas y en diámetros muy pequeños tales como los necesarios para la limpieza de tubos intercambiadores térmicos.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una boquilla giratoria en la que se soporte un eje giratorio y se lubrique mediante el líquido de funcionamiento sin necesidad de cojinetes mecánicos independientes o de un lubricante independiente.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una boquilla giratoria para utilizar con un líquido a alta presión... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de boquilla para pulverizar un líquido de limpieza a alta presión contra un objeto que se debe limpiar y que comprende:

un cuerpo de alojamiento cilíndrico hueco (B, C) ;

un elemento de eje tubular hueco (A) que puede girar coaxialmente dentro del cuerpo de alojamiento (B, C) y que presenta un extremo de entrada de líquido (6) dentro y en la proximidad de un extremo de dicho cuerpo de 10 alojamiento (B, C) , presentando dicho elemento de eje (A) un extremo de salida (12) en la proximidad de un segundo extremo del cuerpo de alojamiento (B, C) y que incluye unos medios en dicho extremo de salida (12) para fijar un cabezal de pulverización (15) para el giro con el elemento de eje (A) , presentando dicho elemento de eje (A) un paso central (11) destinado a conducir líquido desde dicho extremo de entrada (6) hasta dicho extremo de salida (12) , presentando dicho cuerpo de alojamiento (B, C) un paso de entrada de líquido a alta presión (3)

que se comunica con dicho paso central (11) de dicho elemento de eje (A) ;

una cámara (21, 31) formada entre una pared interior del cuerpo de alojamiento (B, C) y una parte de la superficie exterior de dicho elemento de eje (A) en la proximidad de dicho extremo de salida (12) de dicho elemento de eje (A) ;

unos medios de paso (20) en la proximidad de dicho extremo de salida (12) y que se comunican entre el paso central (11) del elemento de eje (A) y dicha cámara (21, 31) ,

en el que dicha parte de la superficie exterior de dicho elemento de eje (A) comprende un área de superficie que 25 presenta una componente superficial perpendicular al eje de dicho elemento de eje (A) ,

caracterizado porque la presión de dicho líquido de limpieza dentro de dicha cámara (21, 31) actúa axialmente sobre dicho elemento de eje (A) para contrarrestar la fuerza axial sobre dicho elemento de eje (A) resultante de la presión del líquido que actúa sobre dicho extremo de entrada (6) de dicho elemento de eje (A) .

2. Conjunto de boquilla según la reivindicación 1, en el que dicha cámara (21) presenta un resalte (22) con una superficie (20) perpendicular al eje del conjunto de boquilla.

3. Conjunto de boquilla según la reivindicación 1, en el que dicha cámara (31) forma un paso troncocónico.