Dispositivo soplador de hollín, con arco de limpieza progresiva.

Soplador de hollín rotativo, retráctil (10) para insuflar un medio de limpieza fluido contra superficies internas (15)de un dispositivo de combustión,

que comprende:

un conjunto de tubo de husillo (18) que puede ser extendido hacia dentro del dispositivo de combustión yretirado con respecto al mismo, y que se acopla con capacidad de deslizamiento sobre un tubo dealimentación (14), teniendo el conjunto de tubo de husillo (18) una prolongación de tobera (20) y un tubo dehusillo (42) con ranuras helicoidales (40);

una tobera (24) en un extremo de la prolongación (20) de tobera para descargar el medio de limpieza;una válvula (19) para el medio de limpieza que tiene un gatillo de válvula (60) para controlar el flujo delmedio de limpieza entre las posiciones de marcha y paro;

un armazón (13) para soportar el conjunto de tubo de husillo (18), el tubo de alimentación (14) y la válvula(19);

un cubo (38) montado en el armazón (13) e impulsado para su giro, y que tiene pasadores (36) paraacoplarse con las ranuras helicoidales (40);

medios motrices de impulsión (26) para la rotación del cubo (38);

una barra de guía (48) montada en el armazón (13);

una placa de leva (74) montada en un extremo del conjunto de tubo de husillo (18) y que tiene una primeraranura periférica (78A) para acoplamiento de la barra de guía (48), y una primera sección de acoplamientocon el gatillo (60) de la válvula para accionar el gatillo de la válvula (60) para controlar la válvula (19) entrelas posiciones de marcha y paro; y

un controlador eléctrico (53) para el accionamiento de los medios de impulsión (26) con motor para larotación del cubo (38), provocando que el conjunto de tubo de husillo (18) se extienda por la interacciónentre las ranuras helicoidales (40) y los medios de pasador (36) con la primera ranura periférica (78A) de laplaca de leva acoplándose en la barra de guía (48), y después de la extensión del conjunto (18) del tubo dehusillo, la primera ranura (78A) de la placa de leva escapa de la barra de guía (48) y la rotación continuadade los medios de impulsión con motor (26) provocan la rotación del conjunto de tubo de husillo (18) y laplaca de leva (74), y los medios de impulsión (26) con motor invierten la rotación,

caracterizado porque la placa de leva (74) tiene una serie de ranuras periféricas (78A, 78B, 78C, 78D) y unnúmero igual de secciones (72A, 72B, 72C, 72D) que se acoplan con el gatillo (60) de la válvula y que,cuando el dispositivo de impulsión con motor (26) invierte la rotación, el conjunto de tubo de husillo (18) yplaca de leva (74) se detienen en una posición de acoplamiento entre una segunda ranura de las ranuras(78A, 78B, 78C, 78D) y la barra de guía (48), de manera que la placa de leva (74) y el conjunto de tubo dehusillo (18) giran de manera progresiva a diferentes posiciones de giro entre sucesivos ciclos operativos.

Dispositivo soplador de hollín, con arco de limpieza progresiva Sector de la invención La presente invención se refiere de modo general a un dispositivo soplador de hollín, para la limpieza de las superficies internas de dispositivos de combustión de grandes dimensiones, tales como calderas industriales o de centrales térmicas. Más particularmente, la presente invención está dirigida a un soplador de hollín, rotativo de tipo retráctil con desplazamiento reducido, que proporciona rotación según posiciones sucesivas entre la posición de su tobera de descarga entre el inicio de los ciclos de limpieza para reducir los esfuerzos térmicos aplicados a los componentes internos del dispositivo de combustión.

Antecedentes y resumen de la invención Para optimizar la eficiencia térmica de cambiadores de calor o calderas de grandes dimensiones que queman combustibles fósiles, es necesario eliminar periódicamente los depósitos tales como hollín, escorias, y cenizas voladoras de las superficies interiores de intercambio calorífico. De manera típica, múltiples tipos de dispositivos de limpieza llamados sopladores de hollín, están montados en el exterior de la caldera. Periódicamente son insertados en la caldera a través de aberturas de limpieza situadas en la pared de la caldera. Una o varias toberas de limpieza están dispuestas en el extremo delantero de los tubos de husillo o conjuntos de tubos de husillo. Las toberas descargan un medio de limpieza fluido a presión, tal como aire, agua o vapor de agua. El medio de limpieza a alta presión provoca que los depósitos de hollín, escorias y cenizas voladoras se desprendan de las estructuras internas de la caldera.

Un tipo de soplador de hollín es llamado de tipo rotativo, retráctil, de desplazamiento reducido. Este tipo tiene un conjunto de tubo de husillo que es insertado en la caldera, y cuando alcanza su posición completamente extendida, se descarga el medio de limpieza de la tobera mientras gira en un arco parcial, en rotación completa o en varias rotaciones completas, según se desee, para la limpieza de la pared. El medio del soplador de hollín descargado de la tobera proporciona el efecto de limpieza mencionado anteriormente. Un diseño ampliamente utilizado del tipo de soplante de hollín antes mencionado es fabricado por la propietaria de la presente invención y es conocido como dispositivo soplador de hollín Diamond Power “IR-3Z”™. Estos dispositivos han funcionado de manera altamente fiable y efectiva en todo el mundo durante muchos años.

Una desventaja de muchos diseños de sopladores de hollín es la erosión y los esfuerzos térmicos provocados en los componentes internos de la caldera cuando su ciclo de limpieza funciona de la misma manera repetida durante cada operación. Para el soplador de hollín del tipo mencionado anteriormente, una vez que el conjunto de tubo de husillo es obligado a avanzar y alcanza su posición completamente extendida, la tobera empieza a descargar medio de limpieza y gira en un arco determinado o en una serie de revoluciones. Al final del ciclo de limpieza la tobera alcanza su posición de rotación según posiciones sucesivas determinada, en cuyo momento el conjunto del tubo de husillo es retirado. El siguiente ciclo operativo vuelve a realizar el trayecto de los ciclos anteriores. Cuando se usa vapor de agua como medio soplador de hollín, el vapor de agua de los conductos del circuito de suministro se puede condensar en forma de agua líquida entre ciclos operativos. Cuando la válvula del vapor es abierta para hacer que el vapor, que es el medio de soplado del hollín, pase por el soplador de hollín al inicio del ciclo de limpieza, un impulso inicial de condensado es expulsado desde la tobera del soplador de hollín. Posteriormente, vapor a alta presión atraviesa la tobera hasta que la válvula del medio de limpieza es cerrada nuevamente. La inyección inicial del condensado tiene como consecuencia no deseable el producir erosión y esfuerzos térmicos en los componentes internos sobre los que choca. Las superficies de transferencia térmica pueden tolerar condensado, pero cuando tienen lugar numerosos ciclos en los que las mismas superficies reciben repetidamente el impacto del condensado, pueden tener lugar fallos en los componentes internos de transferencia de calor. De acuerdo con ello, en muchas aplicaciones es deseable provocar la rotación según posiciones sucesivas en las que la tobera del soplador de hollín empieza su ciclo de limpieza, de manera que no reciban el choque del condensado las mismas superficies internas al inicio de cada ciclo operativo.

Se conocen numerosos sistemas para proporcionar rotación según posiciones sucesivas de la tobera del soplador de hollín. Por ejemplo, en sopladores de hollín de retracción larga, que descargan el medio de limpieza al extender y retraer un tubo en forma de lanza, la trayectoria del medio de limpieza se puede desplazar entre ciclos operativos. Un sistema implementado por la propietaria de la presente invención para la rotación según posiciones sucesivas de sopladores de hollín retráctiles, largos, utiliza una cremallera de impulsión para un soplador de hollín retráctil de tipo largo, accionado por engranajes, que presenta un mecanismo para la rotación según posiciones sucesivas de las fases del dispositivo de engranajes entre ciclos operativos. Este sistema se describe en la patente US de la propietaria de la actual, No. 4.803.959. Se conocen otros tipos de mecanismos de rotación según posiciones sucesivas, por ejemplo, algunos utilizan dispositivos de accionamiento de engranajes que tienen componentes de rotación según posiciones sucesivas de tipo trinquete.

Si bien se conocen muchos sistemas destinados a proporcionar la rotación según posiciones sucesivas de los ciclos operativos de los sopladores de hollín, estas estrategias no son adaptables para la modificación de sopladores de hollín rotativos retráctiles de desplazamiento corto ya existentes.

De acuerdo con la presente invención, los inventores han descubierto que modificaciones de los componentes del soplador de hollín existente “IR-3Z”™ acopladas con modificaciones del programa de control del dispositivo consiguen la característica de rotación según posiciones sucesivas deseable. Al disponer preferentemente un mínimo de cuatro posiciones iniciales definidas por rotaciones distintas para el ciclo de inicio del soplador de hollín, los efectos de erosión de la inyección del condensado se pueden distribuir sobre múltiples superficies internas, reduciendo la probabilidad de averías en los componentes de la caldera. Los principios de esta invención se pueden implementar como modificación de los sopladores de hollín existentes o en conjuntos de sopladores de hollín de nueva construcción.

Beneficios y ventajas adicionales de la presente invención quedarán evidentes para los técnicos en la materia a los que se refiere la invención a partir de la descripción siguiente de una realización preferente y de las reivindicaciones adjuntas, tomadas en consideración junto con los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una vista en perspectiva de un soplador de hollín rotativo retráctil de desplazamiento reducido, de acuerdo con la técnica anterior, que puede ser modificado para incorporar a las características de la presente invención;

La figura 2 es una vista lateral en alzado de un soplador de hollín rotativo retráctil de desplazamiento reducido, de acuerdo con la técnica anterior, que puede ser modificado para incorporar las características de la presente invención;

La figura 2a es una ampliación de una parte del soplador de hollín rotativo retráctil de desplazamiento reducido, tal como se ha mostrado en la figura 2;

La figura 3 es una vista en perspectiva con las piezas desmontadas del conjunto de válvula de cuello de ganso y tubo de alimentación del soplador de hollín mostrado en las figuras 1 y 2;

La figura 4 es una vista en perspectiva con las piezas desmontadas del conjunto de tubo de husillo del conjunto de impulsión de husillo del soplador de hollín mostrado en las figuras 1 y 2;

Las figuras 5a y 5b muestran placas de leva para sopladores de hollín, de acuerdo con la técnica anterior del tipo mostrado en las figuras 1 a 4;

Las figuras 6a y 6b muestran una placa de leva para un soplador de hollín, de acuerdo con la presente invención; y

Las figuras 7a y 7b muestran la placa de leva, de acuerdo con esta invención al interaccionar con otros elementos de un conjunto de soplador de hollín rotativo de desplazamiento reducido.

Descripción detallada de la invención Las figuras 1, 2, y 2a muestran un soplador de hollín de pared de... [Seguir leyendo]

1. Soplador de hollín rotativo, retráctil (10) para insuflar un medio de limpieza fluido contra superficies internas (15) de un dispositivo de combustión, que comprende:

un conjunto de tubo de husillo (18) que puede ser extendido hacia dentro del dispositivo de combustión y retirado con respecto al mismo, y que se acopla con capacidad de deslizamiento sobre un tubo de alimentación (14) , teniendo el conjunto de tubo de husillo (18) una prolongación de tobera (20) y un tubo de husillo (42) con ranuras helicoidales (40) ; una tobera (24) en un extremo de la prolongación (20) de tobera para descargar el medio de limpieza; una válvula (19) para el medio de limpieza que tiene un gatillo de válvula (60) para controlar el flujo del medio de limpieza entre las posiciones de marcha y paro; un armazón (13) para soportar el conjunto de tubo de husillo (18) , el tubo de alimentación (14) y la válvula (19) ; un cubo (38) montado en el armazón (13) e impulsado para su giro, y que tiene pasadores (36) para acoplarse con las ranuras helicoidales (40) ; medios motrices de impulsión (26) para la rotación del cubo (38) ; una barra de guía (48) montada en el armazón (13) ; una placa de leva (74) montada en un extremo del conjunto de tubo de husillo (18) y que tiene una primera ranura periférica (78A) para acoplamiento de la barra de guía (48) , y una primera sección de acoplamiento con el gatillo (60) de la válvula para accionar el gatillo de la válvula (60) para controlar la válvula (19) entre las posiciones de marcha y paro; y un controlador eléctrico (53) para el accionamiento de los medios de impulsión (26) con motor para la rotación del cubo (38) , provocando que el conjunto de tubo de husillo (18) se extienda por la interacción entre las ranuras helicoidales (40) y los medios de pasador (36) con la primera ranura periférica (78A) de la placa de leva acoplándose en la barra de guía (48) , y después de la extensión del conjunto (18) del tubo de husillo, la primera ranura (78A) de la placa de leva escapa de la barra de guía (48) y la rotación continuada de los medios de impulsión con motor (26) provocan la rotación del conjunto de tubo de husillo (18) y la placa de leva (74) , y los medios de impulsión (26) con motor invierten la rotación, caracterizado porque la placa de leva (74) tiene una serie de ranuras periféricas (78A, 78B, 78C, 78D) y un número igual de secciones (72A, 72B, 72C, 72D) que se acoplan con el gatillo (60) de la válvula y que, cuando el dispositivo de impulsión con motor (26) invierte la rotación, el conjunto de tubo de husillo (18) y placa de leva (74) se detienen en una posición de acoplamiento entre una segunda ranura de las ranuras (78A, 78B, 78C, 78D) y la barra de guía (48) , de manera que la placa de leva (74) y el conjunto de tubo de husillo (18) giran de manera progresiva a diferentes posiciones de giro entre sucesivos ciclos operativos.

2. Soplador hollín (10) , según la reivindicación 1, caracterizado porque la placa de leva (74) forma dos de las ranuras (78A, 78C) separadas 180 grados sobre la periferia de la placa de leva (74) .

3. Soplador hollín (10) , según la reivindicación 1, caracterizado porque la placa de leva (74) forma cuatro de las ranuras (78A, 78B, 78C, 78D) separadas en 90 grados alrededor de la periferia de la placa de leva (74) .

4. Soplador de hollín (10) , según la reivindicación 2 ó 3, en el que las secciones de leva (72A, 72B, 72C, 72D) son secciones tubulares (72A, 72B, 72C, 72D) que tienen rebajes alineados con las ranuras (78A, 78B, 78C, 78D) , de manera que el gatillo (60) es desplazado para controlar la válvula (19) a la posición de paro cuando la barra de guía

(48) está alineada con cada una de las aberturas.

5. Soplador de hollín (10) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el controlador eléctrico (53) tiene un temporizador que puede dispuesto para provocar que el tubo de husillo (42) y la placa de leva (74) sean obligados a girar en un segmento de arco deseado o en múltiples rotaciones antes de que el dispositivo motriz (26) con motor se detenga y en dirección inversa, de manera que la placa de leva (74) es obligada a girar progresivamente a la posición de rotación deseada al final de cada ciclo operativo.

6. Placa de leva (74) para un soplador de hollín rotativo retráctil (10) del tipo que tiene un conjunto de tubo de husillo

(18) que puede ser extendido hacia dentro de un dispositivo de combustión y retraído desde el mismo, y que se acopla telescópicamente en un tubo de alimentación (14) , una tobera (24) en un extremo del conjunto de tubo de husillo (18) para descargar el medio de limpieza, una válvula (19) de medio de limpieza que tiene un gatillo de válvula (60) para controlar el flujo de un medio de limpieza, un bastidor (13) para soportar el conjunto (18) de tubo de husillo, el tubo de alimentación (14) y la válvula (19) , una extensión de tobera (20) acoplada con el tubo de husillo

(42) que tiene ranuras helicoidales (40) , un cubo (38) montado en el armazón (13) y accionado para su rotación, y que tiene medios de pasador (36) para acoplamiento con las ranuras helicoidales (40) , medios de impulsión con motor (26) para la rotación del cubo (38) , una barra de guía (48) montada en el armazón (13) y un controlador eléctrico (53) para accionar el dispositivo de impulsión con motor para la rotación del cubo (38) , provocando que el conjunto (18) del tubo de husillo se extienda por interacción entre las ranuras helicoidales (40) y los medios de pasador (36) con una primera ranura de las ranuras periféricas (40) de la placa de leva acoplándose a la barra de guía (48) ,

estando adaptada la placa de leva (74) para su montaje en un extremo del conjunto (18) del tubo de husillo, caracterizada porque la placa de leva (74) tiene una serie de ranuras periféricas (78A, 78B, 78C, 78D) para acoplamiento con la barra de guía (48) , y el mismo número de secciones (72A, 72B, 72C, 72D) que se acoplan con el gatillo (60) de la válvula para accionar el gatillo de la válvula (60) para controlar la válvula (19) , en la que después de la extensión del conjunto (18) del tubo de husillo, la primera de las ranuras de la placa de leva (78A, 78B, 78C, 78D) escapa de la barra de guía (48) y la rotación continuada del dispositivo de impulsión con motor provoca la rotación del conjunto (18) del tubo de husillo y de la placa de leva (74) , y el dispositivo de accionamiento con motor

(26) invierte la rotación e interrumpe la rotación del conjunto (18) del tubo de husillo y de la placa de leva (74) en una posición de acoplamiento entre una segunda ranura de las ranuras (74) y la barra de guía (48) , de manera que la placa de leva (74) y el tubo de husillo (42) son obligados a girar provisionalmente a diferentes posiciones entre sucesivos ciclos operativos.

7. Placa de leva (74) para un soplador de hollín (10) , de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la placa de leva (74) forma dos de las ranuras (78A, 78C) separadas 180 grados sobre la periférica de la placa de leva (74) .

8. Placa de leva (74) para un soplador de hollín (10) , de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la placa de leva (74) forma cuatro de las ranuras (78A, 78B, 78C, 78D) separadas 90 grados alrededor de la periferia de placa de leva (74) .

9. Placa de leva (74) para un soplador de hollín (10) , de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque las secciones de leva (72A, 72B, 72C, 72D) son secciones tubulares (72A, 72B, 72C, 72D) que tienen rebajes alineados con las ranuras (78A, 78B, 78C, 78D) , de manera que el gatillo (60) de la válvula es desplazado a la posición de paro cuando la barra de guía (48) está alineada con una de las ranuras (78A, 78B, 78C, 78D) .

10. Dispositivo para el giro progresivo de un soplador de hollín rotativo retráctil (10) , caracterizado porque el dispositivo de giro progresivo comprende una placa de leva (74) , de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, y un controlador eléctrico (53) para el accionamiento del dispositivo de accionamiento con motor para la rotación del cubo (38) , provocando que el conjunto de tubo de husillo (18) se extienda por medio de la interacción entre las ranuras helicoidales (40) y los medios de pasador (36) con una primera ranura de las ranuras periféricas de la placa de leva (40) que se acoplan con la barra de guía (48) , y después de la extensión del conjunto (18) del tubo de husillo, la primera ranura de las ranuras (78A, 78B, 78C, 78D) de la placa de leva escapa de la barra de guía (48) , y la rotación continuada del dispositivo de accionamiento con motor (26) provoca la rotación del conjunto (18) del tubo de husillo y de la placa de leva (74) , y el dispositivo motriz con motor (26) invierte en la rotación y detiene la rotación del conjunto (18) del tubo de husillo y placa de leva (74) en una posición de acoplamiento entre una segunda de las ranuras (78A, 78B, 78C, 78D) y la barra de guía (48) , de manera que la placa de leva (74) y el tubo de husillo (42) giran a diferentes posiciones de giro entre ciclos operativos sucesivos.