MXPA01004665A - Supresor de flama. - Google Patents

Abstract

Un supresor de flama comprende un pasaje hidraulico en el cual se ubica una pluralidad de varillas generalmente alineadas de tal manera que los liquidos que fluyen en el pasaje deben pasar entre las varillas. Las filas de varillas se utilizan para construir el elemento supresor de flama, en teoria, espaciados estrechamente y estos presentan una superficie natural sobre la cual puede fluir aire con minima resistencia a la fluencia. Las varillas pueden ser de cualquier tamaño y los espacios entre estas pueden seleccionarse para suprimir explosiones debidas a diferentes gases o vapores en el aire. El diametro de la varilla puede alterarse para soportar diferentes niveles de presion explosiva, haciendo posible construir supresores de flama para deflagracion y detonacion. Las varillas pueden fabricarse de material solido o tubos. Si se utilizan tubos, estos pueden llevar liquido de enfriamiento haciendo al supresor mas eficaz en el manejo de la combustion continua. Es posible adicionar corriente arriba otros tubos de diametro y separacion mas grande. Las varillas en filas paralelas pueden estar desplazadas con respecto a la fila adyacente. Los angulos de desplazamiento convenientes pueden variar. Los ejemplos son entre 30 y 60°, pero estos no son un limite. Este supresor permite ser limpiado por medios mecanicos simplemente introduciendo un dispositivo raspador lineal. Este de preferencia pasa sobre cada varilla para mantenerla limpia. El dispositivo raspador puede ser operado por esfuerzo manual o en forma automatica en diversas formas.

Description

SUPRESOR DE FLAMA.

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a los supresores de flama.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los supresores de flama se usan para interrumpir una explosión interna de modo que esta no queme la atmósfera explosiva circundante, o para prevenir un fuego externo o explosión a partir de encender una atmósfera explosiva interna que debe manejarse con seguridad dentro de un sistema. En la mayoría de los casos es necesario que un flujo de aire pase a través de una planta o maquinaria. Algunas plantas o maquinarias tienen fuentes internas de encendido, y pueden ocurrir explosiones internas si un gas o vapor arrastrado en el flujo. En algunos casos existe un riesgo de gases o vapores en concentraciones potencialmente explosivas siendo absorbidos desde fuera. En otros casos, cuando se bombean materiales inflamables por ejemplo mediante vacío, es posible que una atmósfera potencialmente explosiva este presente como parte de un proceso. Para impedir el escape de explosiones internas en estas aplicaciones, se colocan supresores de flama en tuberías y se conocen como Supresores de Flama al Final de la Línea. Muchas plantas y maquinarias están diseñadas como un sistema cerrado en donde es normal que las atmósferas potencialmente explosivas se manejen internamente. Las plantas y maquinarias usadas en estas aplicaciones están diseñada para no tener una fuente interna de encendido. Muchas de este tipo de plantas y maquinaria tienen un respiradero a la atmósfera. En casos tales como este, los supresores de flama están adaptados normalmente en el extremo de las tuberías de respiraderos para evitar que un incendio o explosión regrese a la planta o maquinaria. Los supresores de flama de este tipo se conocen como Supresores de Flama en Línea. En cualquiera de las aplicaciones citadas es posible que un flujo de gas o vapor potencialmente explosivo sea encendido de modo que se queme en lugar de explotar. La combustión a altas temperaturas puede ocurrir muy cerca de la superficie de un supresor de flama y el supresor de flama debe ser capaz de impedir que una flama encienda el gas o vapor en el lado seguro del supresor de flama. Los supresores de flama de este tipo se conocen como Supresores de Flama de Combustión Continua. Los supresores de flama pueden diseñarse para manejar dos tipos de explosión. Si una explosión se desarrolla a velocidades debajo de la velocidad del sonido para un gas o vapor dado en el aire, la explosión se denomina una deflagración. Si la explosión ocurre a la velocidad del sonido se llama una detonación y normalmente se caracteriza por una señal bien definida debido a la existencia de una onda de choque. Los pasajes necesarios para evitar que una detonación que se transmite a una atmósfera explosiva externa son mucho más pequeños que aquellos necesarios para suprimir una deflagración y la longitud de la trayectoria de la flama es significativamente mayor. Los supresores de flama de detonación son altamente resistentes a un flujo de gas. La mayoría de los supresores de flama de los tipos mencionados anteriormente están construidos a partir varios paneles estrechamente adyacentes de materiales de calibre delgado que se quemarán si se dejan en una situación de combustión continua por mucho tiempo. Los supresores de flama hechos de material de calibre delgado son también menos capaces de manejar ambas explosiones de presión sin distorsionarse. Los supresores de flama hechos de materiales de calibre ligero, sin embargo, presentan menor resistencia a la fluencia. Ninguna de las formas existentes de supresores de flama pueden limpiarse fácilmente por medios mecánicos, esto significa que si se involucra un flujo de gas o vapor sucio, tal supresor de flama se ensuciará y debe limpiarse de forma química. Por ejemplo, el escape de un motor a diesel puede obstruir el supresor de flama en tan poco como 8 horas. La necesidad de remover y limpiar de forma regular los supresores de flama no es bien aceptada, porque esta adición de una tarea extra de mantenimiento a menudo significa que la planta o maquinaria deben cerrar, y usualmente requiere una pila de supresores de flama para dar mantenimiento. Los motores s diesel pueden requerir algunas veces un supresor de flama, por ejemplo, cuando están adaptados a una carretilla de horquilla elevadora operando en un área delicada.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención por consiguiente, proporciona un supresor de flama que comprende un pasaje hidráulico en el cual están situados una pluralidad de varillas generalmente alineadas tal que los flujos que fluyen en el pasaje deben pasar entre las varillas. Esto proporciona una geometría simple y que puede ser fácilmente duplicada de forma exacta. Por lo tanto cumple con los requisitos Europeos, los cuales requieren que tales dispositivos tengan una forma geométrica y dimensiones regulares que puedan verificarse. Se usan filas de varillas para construir el elemento supresor de flama, en teoría, espaciados estrechamente y estos presentan una superficie natural sobre la cual puede fluir aire con mínima resistencia a la fluencia. Las varillas pueden ser de cualquier tamaño y los espacios entre éstas pueden seleccionarse para suprimir explosiones debidas a diferentes gases o vapores en el aire. El diámetro de la varilla puede alterarse para soportar diferentes niveles de presión explosiva. Por consiguiente, es posible construir supresores de flama para deflagración y detonación. Las varillas de preferencia son circulares en sección transversal, pero esto no es esencial y otros perfiles como los de secciones transversales poligonales o elípticas, son posibles dependiendo de la aplicación deseada. Una varilla tiene un área de superficie grande, la cual es importante cuando se suprime una explosión, puesto que esto es una superficie de intercambio de calor efectiva que absorberá más de la energía calorífica liberada por una explosión. Las varillas pueden estar hechas de material sólido tal como tubos compuestos o huecos o tubos. Si se usan tubos, estos pueden portar líquido de enfriamiento haciendo el supresor más efectivo al manejar combustión continua. La mayoría de los supresores de flama conocidos no pueden funcionar si sus temperaturas exceden los 100°C y ninguno es efectivo arriba de 200°C. Los supresores de flama estándar, por lo tanto, no son efectivos si se involucra un flujo de aire caliente. Los supresores de flama de acuerdo a la presente invención pueden, por esa razón, enfriarse para solucionar este problema, y no existe razón por la cual no deban ser añadidos tubos adicionales para diámetros más grandes y espaciados corriente arriba. Esto podría formar parte del supresor de flama y sacar calor adicional en un flujo de gases calientes antes de alcanzar el elemento supresor. Las varillas usadas corriente arriba pueden estar en la forma de tubos planos o tubos con aletas dependiendo del nivel de transferencia de calor requerida. La mayoría de los supresores de flama tienen un camino abierto continuo en donde la flama solamente necesita moverse en una dirección. Tales pasajes laminan un flujo de gas causando una explosión que se agotará de aire. Esto es benéfico, pero al mismo tiempo incrementa la resistencia a la fluencia. También es posible mirar a través de estos supresores de flama y explosiones de alta velocidad, por tanto, a menudo pasarán a través de ellos por esta razón [sic] . Los supresores de flama de acuerdo con la presente invención ,por lo tanto, de preferencia son diseñados a fin de que las varillas en filas paralelas estén desplazadas con respecto a la fila adyacente. Esto hace necesario que un gas o explosión haga un frente de onda para pasar a través del laberinto. Esta acción ondulante y el hecho de que el gas debe seguir una trayectoria en un ángulo al eje normal significa que se incrementa la longitud de la trayectoria de la flama, esto hace que un supresor de flama más efectivo. Los ángulos de desplazamiento adecuados pueden variar. Los ejemplos son entre 30 y 60 grados, pero éstos no son un límite. La acción ondulante continua también causa que el gas se acelere o desacelere lo cual ocasiona una pequeña cantidad de turbulencia. Una ventaja principal adicional de un supresor de flama del tipo de varilla es que se limpia a sí mismo de forma mecánica, simplemente introduciendo un. dispositivo raspador lineal. Este de preferencia, pasa sobre cada varilla para mantenerla limpia. El dispositivo raspador puede operarse también por esfuerzo manual o de forma automática.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las modalidades de la presente invención ahora se describirán, en forma de ejemplo, con referencia a las figuras acompañantes, en las cuales: La Figura 1 es una sección transversal horizontal a través de una primera modalidad de la presente invención, tomada en I-I de la Figura 2; La Figura 2 es una vista horizontal del ejemplo; La Figura 3 es una vista horizontal en la dirección de la flecha III de la Figura 2; La Figura 4 es una sección transversal horizontal a través de una segunda modalidad de la presente invención, tomada en IV-IV de la Figura 5; La Figura 5 es una vista horizontal de la segunda modalidad; La Figura 6 es una vista en la dirección de una flecha VI de la Figura 5; La Figura 7 es una sección horizontal de una tercera modalidad; La Figura 8 es una vista en VIII de la Figura 7; y La Figura 9 es una vista lateral de la tercera modalidad.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES Las Figuras 1, 2 y 3 ilustran una primera modalidad de la presente invención. Un supresor de flama 10 comprende un par de paredes laterales 12, 14 las cuales están generalmente paralelas y se define entre ellas un pasaje hidráulico 16 a través del cual el aire fluye en dirección F. Los bordes de la parte superior y del fondo del pasaje hidráulico 16 están definidos por paredes superiores e inferiores 18 y 20. Estas están aseguradas a las paredes laterales 12, 14 por pernos tales como el señalado con 22. Un arreglo de varillas en sección circular paralela 24 esta provisto dentro del pasaje hidráulico 16. Éste esta ensamblado de forma transversa a la dirección del flujo F en un patrón hexagonal tal que las varillas en una fila están desplazadas con respecto a varillas en una fila adyacente. Así, la única ruta a través del pasaje hidráulico 16 esta en los intersticios entre las varillas 24, una trayectoria que debe desviarse desde una línea recta paralela a las paredes del pasaje en algún punto. Las varillas 24 generalmente están empacadas, de forma insuficiente así como para cerrar el flujo de aire a través del pasaje 16, pero suficientemente cerca como para requerir desviación significativa. Como se ilustró, el espacio libre entre las varillas es menor que el diámetro de las varillas, de preferencia menor que un medio de un diámetro. Las paredes laterales 12, 14 están en forma de cavidad en 26, 28 en el contorno del arreglo de varillas 24. Esto significa que las varillas más cercanas a las paredes laterales 12, 18 están ligeramente rebajadas dentro de la pared lateral, como se vio en la Figura 2. Esto evita que exista un camino hidráulico en línea recta al lado de las paredes laterales 12, 14. Finalmente, una manija 30 se añade a la pared superior 18 para facilitar el manejo del supresor. Podría igualmente añadirse a una de las paredes laterales 12, 14. Se apreciará que esta modalidad de la invención proporciona una construcción simple y directa del supresor de flama el cual, no obstante, proporcionará un buen funcionamiento de la supresión de flama en combinación con una naturaleza robusta capaz de soportar choques durante el uso. Además, las varillas 24 pueden reemplazarse fácilmente con tuberías, las cuales pueden entonces proveerse con un líquido de enfriamiento como se determinó anteriormente. Las Figuras 4, 5 y 6 ilustran una segunda modalidad. En general, esta modalidad es idéntica a la descrita anteriormente con referencia a las Figuras 1, 2 y 3. Por lo tanto, los números de referencia idénticos se emplean para indicar partes correspondientes. En esta segunda modalidad, una placa raspadora 32 esta provista dentro del arreglo de varillas 24. Esta placa raspadora 32 incluye un arreglo de aberturas en sección circular correspondiendo a las varillas en sección circular 24. Por consiguiente, ésta puede existir dentro del arreglo de varillas 24. Una pluralidad de varillas 24' están sujetas en sus extremos inferiores a la placa raspadora 32 y en sus extremos superiores a la manija 30, pasando a través de las aberturas en la pared superior 18. Así, cuando la manija 30 se hala hacia arriba, la placa raspadora 32 se hala a través del arreglo de varillas 24, raspando los depósitos de las superficies de éstas cuando esta pasa'. Después de que la manija 30 ha sido halada a su alcance total y la placa raspadora 32 está adyacente a la superficie inferior de la pared de la parte superior 18, la manija 30 puede oprimirse, moviendo la placa raspadora atrás hacia la pared inferior 20. Si el aire esta pasando a través del supresor 10 durante este proceso, los depósitos raspados de las varillas 24 por la placa raspadora 32 serán arrastrados en el flujo de aire y retirados del cuerpo del supresor 10. Así, la segunda modalidad de la invención conserva las ventajas de la primera y también permite al supresor limpiarse como una cuestión de rutina. Los supresores estándar requieren impregnarse en soluciones químicas con el propósito de remover tales depósitos. En general, esto no es práctico a nivel de rutina o frecuente. Así, los supresores de flama de acuerdo con esta modalidad podrán adaptarse a escapes de impurezas como los de un motor a diesel, permitiendo a tales motores usarse en ambientes delicados. Una tercera modalidad de la invención se muestra en las Figuras 7 y 8. En esta modalidad, el par de paredes laterales y las parede_s de la parte superior e inferior se reemplazan con un tubo 50. Este ensamble sería adecuado a aplicaciones en línea de tubos, el aro dando fuerza adicional en donde pueden ocurrir las detonaciones de presión alta. La trayectoria hidráulico esta, por consiguiente, dentro del tubo 50, un arreglo de varillas circulares paralelas 52 de diversas longitudes están proporcionadas dentro la trayectoria hidráulica, aunque se pueden usar varillas cuadradas o poligonales. Las varillas 52 están ensambladas transversas a la dirección hidráulica F en un patrón donde las varillas de las filas alternas 52 están alineadas y las filas entre estas están desplazadas por un medio de la distancia entre varillas. Así, la única ruta a través del pasaje hidráulico está en los intersticios entre las varillas 52, una trayectoria que debe desviarse de una línea recta paralela hacia el aro circundante 50 en algún punto. Las varillas 52 están generalmente empacadas, de forma insuficiente como para encerrar flujo de aire pero suficientemente cerca como para requerir desviación significativa. Donde las varillas verticales 52 en los lados exteriores del arreglo se cierran a este tubo, el tubo esta rebajado (por ejemplo, en 54) para asegurar que en el punto del tubo de 90° desde el eje de la varilla el espacio máximo entre las varillas exteriores y la pared de tubo es consistente con o no mayor que las otras dimensiones de espacio entre el arreglo. En aplicaciones de tubería el diámetro del tubo hidráulico 50 conteniendo el arreglo de varillas 52 es del mismo modo significativamente mayor que el diámetro del tubo dentro del cual el elemento debería ajustarse. Por lo tanto, es necesario proporcionar cada elemento con un reductor concéntrico 56 a la entrada y a la salida del elemento, ilustrado en la Figura 9. Cada reductor 56 tendrá una brida (por ejemplo en 58, 60) en ambos extremos. En los extremos estrechos las bridas 58 representarán la perforación nominal del tubo dentro del cual el supresor debe adaptarse y puede ser a BS10 u otras bridas estándar. En el extremo ancho del reductor nuevamente una brida estándar 60 representará la perforación nominal del tubo hidráulico 50 el cual contiene el arreglo de varillas 52. Así cada ensamble reductor puede ser de un reductor estándar 56 más dos bridas estándar 58, 60. La construcción está completamente soldada en teoría, y el tubo hidráulico 50 está contenido entre el extremo más ancho y los dos ensambles reductores por clavos y tuercas de alta tensión. El supresor puede ser fabricado de una variedad de materiales. Acero inoxidable y otras aleaciones ferrosas pueden ayudar en la disipación del calor, pero mientras esto puede ser benéfico en algunas aplicaciones no es esencial para la operación de la invención. Como consecuencia, pueden emplearse otros materiales tal como metales y aleaciones no ferrosas, cerámicas, ciertos plásticos y compuestos de aleaciones ferrosas y/o estos materiales. Se apreciará que pueden hacerse muchas variaciones a las modalidades anteriormente descritas, sin apartarse de la presente invención. Por ejemplo, las dimensiones, espacios, etc., discutidos en relación a la tercera modalidad pueden aplicarse a la primera y segunda modalidades, y viceversa.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Un supresor de flama que comprende un pasaje hidráulico en el cual está dispuesto arreglo bidimensional de varillas de sección circular adyacente, cada una estando generalmente co-alineada y arreglada transversal a la dirección hidráulica, de modo que los fluidos que fluyen en el pasaje deben pasar entre las varillas.

2. El supresor de flama de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las varillas están arregladas en filas.

3. El supresor de flama de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las varillas son de material sólido.

4. El supresor de flama de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde las varillas son tubos.

5. El supresor de flama de acuerdo con la reivindicación 4 en donde los tubos están adaptados para transportar líquido de enfriamiento.

6. El supresor de flama de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los tubos transportando un líquido de enfriamiento están arreglados corriente arriba de la pluralidad.

7. El supresor de flama de acuerdo con la reivindicación 6, en donde los tubos corriente arriba tienen aletas.

8. El supresor de flama de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las varillas están en filas transversas a estas y a la dirección hidráulica; cada fila esta desplazada con respecto a una fila adyacente, por esa razón requiere una trayectoria hidráulica indirecta.

9. El supresor de flama de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el desplazamiento está en un ángulo de entre 30 y 60 grados.

10. El supresor de flama de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores incluye un dispositivo raspador entre las varillas, para retirar por este medio los depósitos en éstas.

11. El supresor de flama de acuerdo con la reivindicación 10, en donde el dispositivo raspador esta ligado a un accionador operado de forma manual.

12. El supresor de flama de acuerdo con la reivindicación 10, en donde el dispositivo raspador esta ligado a un accionador energizado, en consecuencia permite la operación automática de este.

13. El supresor de flama de acuerdo con la reivindicación 12, en donde un dispositivo cronometrador esta proporcionado, arreglado para activar el accionador energizado después de un intervalo.

14. El supresor de flama de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el pasaje hidráulico es cilindrico, los ejes del cilindro están alineados con el flujo hidráulico.

15. El supresor de flama substancialmente como se describió en la presente con referencia a y/o como se ilustró en los dibujos acompañantes.

16. El ensamble de un supresor de flama de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores con un reductor adaptado en al menos un lado de este, para reducir en consecuencia el tamaño nominal del pasaje hidráulico.

17. El ensamble de acuerdo con la reivindicación 16, en donde se adapta un reductor en ambos lados del supresor.

18. El ensamble de acuerdo con la reivindicación 16 o la reivindicación 17, en donde el o cada reductor esta anexado al supresor por medio de bridas en cada parte de las cuales están atornillados entre sí. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un supresor de flama comprende un pasaje hidráulico en el cual se ubica una pluralidad de varillas generalmente alineadas de tal manera que los líquidos que fluyen en el pasaje deben pasar entre las varillas. Las filas de varillas se utilizan para construir el elemento supresor de flama, en teoría, espaciados estrechamente y estos presentan una superficie natural sobre la cual puede fluir aire con mínima resistencia a la fluencia. Las varillas pueden ser de cualquier tamaño y los espacios entre éstas pueden seleccionarse para suprimir explosiones debidas a diferentes gases o vapores en el aire. El diámetro de la varilla puede alterarse para soportar diferentes niveles de presión explosiva, haciendo posible construir supresores de flama para deflagración y detonación. Las varillas pueden fabricarse de material sólido o tubos. Si se utilizan tubos, estos pueden llevar líquido de enfriamiento haciendo al supresor más eficaz en el manejo de la combustión continua. Es posible adicionar corriente arriba otros tubos de diámetro y separación más grande. Las varillas en filas paralelas pueden estar desplazadas con respecto a la fila adyacente. Los ángulos de desplazamiento convenientes pueden variar. Los ejemplos son entre 30 y 60°, pero éstos no son un límite. Este supresor permite ser limpiado por medios mecánicos simplemente introduciendo un dispositivo raspador lineal. Este de preferencia pasa sobre cada varilla para mantenerla limpia. El dispositivo raspador puede ser operado por esfuerzo manual o en forma automática en diversas formas.