ES2248069T3 - Raspador optimizado para conduccion. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de raspado bidireccional para una conducción (12) de distribución de flúido, caracterizado porque comprende por lo menos un disco delgado (6) de polímero rigidificado por medios de refuerzo (8), porque dicho disco está recortado en pétalos por cuando menos dos ranuras (11; 23, 24) radiales de longitud inferior al radio de dicho disco, siendo dicho radio sensiblemente superior al diámetro interior de dicha conducción (12), y porque los citados medios de refuerzo están dispuestos en la zona del disco que soporta el máximo de cargas cuando cede el disco situado dentro de la conducción (12), en el paso de un codo o cuando se cambia el sentido del raspado.

Description

Raspador optimizado para conducción.

La invención se refiere a un dispositivo de raspado bidireccional para una conducción de distribución de fluidos y a una aplicación de este dispositivo. Un dispositivo de este tipo es conocido por el documento EP-A-0 376 796. La invención está particularmente bien adaptada para resistir a un tiempo agresiones químicas importantes y la abrasión. Cuando se utiliza una misma conducción para distribuir sucesivamente fluidos diferentes, es ya conocido utilizar tapones raspadores para separar los fluidos entre sí al tiempo que se limpian con la mayor perfección las paredes de la conducción. Se pueden igualmente desplazar estos raspadores en toda la longitud del conducto para retirar a intervalos regulares los depósitos que puedan haberse formado sobre las paredes internas.

Se conoce por el documento EP-A-0 376796 un raspador bidireccional cuyos segmentos de desgaste hechos de elastómero no presentan una resistencia química ni una resistencia a la abrasión suficiente para ciertas aplicaciones.

Por otra parte, el documento US-A-3 619 844 presenta igualmente un raspador dotado de discos de material plástico.

Para paliar este inconveniente, ha demostrado ser ventajoso el combinar unos elementos de refuerzo mecánico con unos elementos de estanqueidad y de raspado.

Así pues, la presente invención se refiere a un dispositivo de raspado bidireccional para una conducción de distribución de fluido según la reivindicación 1 y una aplicación según la reivindicación 14.

Formas preferidas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes. El dispositivo comprende por lo menos un disco delgado hecho con polímero rigidificado por unos medios de refuerzo dispuestos en la zona del disco que soporta las mayores cargas al ceder el disco situado dentro de la conducción cuando pasa un codo o al cambio de sentido del raspado. El disco está recortado formando pétalos por cuando menos dos ranuras radiales de longitud inferior al radio de dicho disco, siendo dicho radio sensiblemente superior al diámetro interior de la citada condu-
cción.

Se puede superponer un segundo disco delgado sobre el primero, de tal manera que las ranuras de ambos discos queden dispuestas al tresbolillo entre sí.

Dos conjuntos de estanqueidad y de raspado, constituido cada uno por cuando menos un disco delgado pueden estar ligados por un eje y dos piezas de extremo de manera que queden espaciados dichos dos conjuntos en aproximadamente la longitud de dicho eje.

Los conjuntos pueden tener un espesor inferior al espacio comprendido entre el eje y las piezas de extremo, de manera que los citados discos delgados puedan ceder en ambos sentidos.

El conjunto de raspado y de estanqueidad puede comprender, además, por lo menos un disco de polímero no reforzado.

Los medios de refuerzo pueden ser metálicos.

En una variante, los medios de refuerzo pueden ser de material compuesto.

Los medios de refuerzo pueden estar constituidos por un disco hendido radialmente.

Los medios de refuerzo pueden estar constituidos por un disco hendido del mismo modo que el disco de polímero de raspado y de estanqueidad.

Los medios de refuerzo pueden estar empotrados en el disco de polímero.

Los medios de refuerzo pueden estar aplicados sobre el disco de polímero.

El polímero puede ser un termoplástico de tipo poliamida, polietileno, polímero fluorado, por ejemplo PEUHMW, ETFE, FEP, PVDF, ECTFE, PFA, PTFE, PEEK y su mezcla; un termoendurecible, por ejemplo el epoxi o el poliuretano; un elastómero.

El polímero puede estar cargado con material resistente a la abrasión.

La invención se refiere igualmente a la aplicación del dispositivo para el raspado y/o para la separación entre dos fluidos, en una conducción de distribución de fluidos químicamente agresivos respecto a los elastómeros.

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La invención está pues basada en una concepción que utiliza medios diferentes para asegurar dos funciones principales:

-

unos elementos de polímero para asegurar las funciones de raspado, de estanqueidad y de resistencia a la abrasión al contacto con la conducción,

-

unos medios de refuerzo, por ejemplo de acero "de resorte" o hechos con un compuesto, para asegurar una rigidez suficiente para la función de mantenimiento en contacto con la pared del tubo, en particular al pasar codos y al existir cambios en el sentido del raspado.

La presente invención se comprenderá mejor y sus ventajas aparecerán más claramente por la lectura de los ejemplos siguientes, en modo alguno limitativos, ilustrados por las figuras adjuntas, entre las cuales:

- la figura 1A muestra en corte esquemático una realización de un raspador según la invención,

- la figura 1B muestra esquemáticamente otra forma de realización,

- la figura 2A muestra en una vista de cara un ejemplo del disco de raspado,

- la figura 2B muestra la superposición de dos discos de raspado,

- la figura 2C muestra diversas variantes para los medios de refuerzo,

- la figura 3 muestra en corte parcial las deformaciones de un disco de raspado al producirse un cambio de senti-
do.

La figura 1A representa un raspador 1 que comprende un cuerpo central 2 comprendido entre dos piezas de extremo 3, generalmente idénticas al ser el raspador bidireccional, pero esta configuración no es una limitación de la presente invención. Estos elementos tienen como funciones principales la fijación de los elementos de raspado y la guía del raspador en su desplazamiento dentro de la conducción y a través de los codos. La forma de las piezas de extremo puede adaptarse para permitir detener el raspador contra cualquier dispositivo de detención sin que se produzca ningún daño. El montaje de estas tres piezas es tal que en cada uno de los dos espacios 4, se apilan discos de raspado 5. Estos discos son de pequeño espesor, de diámetro exterior ligeramente superior al diámetro interior de la conducción que se trata de raspar. Las holguras j entre los discos y el cuerpo 2 o las piezas de extremo 3 son generalmente necesarias para que los discos puedan deformarse en flexión y/o pandeo en el curso de la introducción del raspador en la conducción, y al tener lugar cambios en el sentido del raspado. La función de las holguras j aparecerá más claramente en la
figura 3.

El número de discos superpuestos puede establecerse en función de la eficacia de raspado que se pretenda o del nivel de estanqueidad longitudinal que se precise. En ciertas variantes, pueden no presentar discos de apilamiento medios de refuerzo y estar hechos con un material que favorezca la estanqueidad entre discos, sin tener función mecánica que asegurar. Se podrán utilizar tales discos de estanqueidad hendidos como disco de raspado, o no
hendidos.

La figura 1B representa un raspador 25 constituido principalmente por dos apilamientos 26 de discos de raspado. Un eje 27 sirve como apoyo entre los dos apilamientos y como medio de fijación, cooperando con dos piezas de extremo 28, cuya forma puede permitir mejorar el centrado y la guía del raspador dentro de la conducción. Se ha evidenciado en esta figura la presencia de las holguras que permiten la deformación necesaria de los discos operantes dentro de la conducción.

Los discos, representados con mayor exactitud en la figura 2A, están fabricados a partir de un núcleo de refuerzo 8 cubierto con materia plástica. El diámetro de la cobertura de plástico es tal que el disco presenta una corona exterior hecha solamente de plástico, que constituye el reborde de estanqueidad y de desgaste. Los discos son sometidos a esfuerzos de compresión y de flexión, los cuales son restituidos sobre la superficie interna del tubo bajo la forma de fuerzas de contacto y de frotación. Estas fuerzas permiten asegurar la estanqueidad y el raspado de la pared interna del tubo.

La figura 2A muestra, en una vista de cara, un disco de raspado que presenta unas ranuras 11 las cuales siguen una dirección radial para recortar el disco en varios "pétalos" 6. El núcleo de refuerzo está igualmente hendido. En el exterior de un pétalo, una parte 7 de anchura l está hecha solamente con polímero. Es decir. que el diámetro exterior del refuerzo 8 es inferior al diámetro exterior del disco de raspado. Así pues, un disco puede quedar desgastado por abrasión sobre la superficie interna de la conducción sin que quede demasiado rápidamente suprimida su función de estanqueidad y de traslado. El refuerzo 8 presenta una perforación central 9 para el montaje sobre el eje o sobre el cuerpo del raspador. El núcleo de refuerzo puede ser metálico, hecho con acero de resorte, titanio o una aleación de níquel, o con un material suficientemente rígido para desempeñar la misión de refuerzo de rigidez del conjunto del disco de raspado, por ejemplo un material compuesto o equivalente. El radio Rr del refuerzo queda determinado, teniendo en cuenta el radio interno de la conducción, para reforzar la zona del disco que sustenta la carga mayor al ceder el disco situado dentro de la conducción, al pasar un codo o en el cambio de sentido del raspado. El diámetro exterior del refuerzo es, de preferencia, inferior al diámetro interno de la conducción. Cierto número de perforaciones 10 pueden permitir reforzar el enganche del plástico sobre el núcleo de refuerzo. El núcleo de refuerzo puede estar sobremoldeado por la materia plástica, o eventualmente estar aplicado, por ejemplo pegado sobre el disco para solidarizar el núcleo de refuerzo con el disco de materia plástica.

Es evidente que esta forma hendida no conduce entonces a una estructura estanca en sí misma, como lo sería una copela de raspador según la técnica anterior. El corte radial del disco es sin embargo indispensable para que cada disco admita la deformación necesaria para el buen funcionamiento dentro de la conducción.

La figura 2C representa otras realizaciones posibles de los medios de refuerzo. La referencia 30 designa un refuerzo constituido por unos hilos dispuestos radialmente e incrustados en el plástico. La rigidez y el número de hilos determinan el nivel de refuerzo del disco 6. En el centro 31, el extremo de cada hilo puede sujetarse mediante unas arandelas sustentadas por el eje del raspador. La referencia 32 muestra un núcleo de refuerzo constituido por una serie de láminas radiales. La rigidez de un disco de refuerzo, metálico o confeccionado con un compuesto, puede en efecto disminuirse por el corte de cierto número de ranuras radiales. El pétalo reforzado 33 está constituido por polímero reforzado por un tejido, alambre, fibras de vidrio, o equivalente. El tejido de refuerzo tiene una superficie y un espesor determinados para obtener la rigidez deseada del pétalo.

Para obtener una estanqueidad del raspador, se apilan por lo menos dos discos de raspado y de estanqueidad geométricamente idénticos, de modo que las ranuras 11 queden situadas al tresbolillo de un disco al otro. La figura 2B muestra el procedimiento de superposición de dos discos 21 y 22 (representado en línea de trazos). Las ranuras 23 y 24 respectivamente de cada disco no deben coincidir, con el fin de reconstituir sensiblemente una arandela de plástico por la culminación de dos discos. Es evidente que uno de los dos discos puede no llevar refuerzo, y por tanto estar hecho totalmente con polímero, o cualquier otro material adecuado, de preferencia hendido en "pétalos" igualmente, pero esto no es obligatorio en la presente invención. Este disco no asegura principalmente más que la función de estanqueidad. De preferencia, este disco hecho solamente con polímero, o con cualquier otro material adecuado, queda situado entre dos discos reforzados.

Ejemplo: Los discos de la siguiente geometría han sido probados en cuanto a estanqueidad y en desplazamiento alterno dentro de una conducción de un radio interior de 53,5 mm:

- espesor del disco recubierto: 2 mm;

- espesor del refuerzo de acero de resorte: 0,1 mm;

- radio del resorte: 40 a 45 mm;

- anchura l de la corona plástica: 9 a 18 mm.

El radio del disco puede estar comprendido dentro de la horquilla de 54 y 58 mm, de preferencia entre 55 y 57 mm para una conducción de un radio interno de 53,5 mm.

El disco está recortado en ocho pétalos de igual anchura.

La figura 3 describe la deformación de un disco al producirse un cambio en el sentido del raspado dentro de la conducción interna 12. La posición de la hoja 13 muestra la deformación de un disco cuando se introduce el raspador dentro de la conducción en el sentido indicado por la referencia 14.

Cuando se desplaza el raspador en el sentido contrario, cede cada disco y se curva siguiendo las deformaciones representadas por las secciones 15 y 16, para a continuación tomar la forma final 17, simétrica respecto a la forma 13. Las siluetas de los topes 18 y 19 demuestran la utilidad y la misión de las holguras j de la figura 1A. En particular, la distancia d al producirse el pandeo del disco al retorno muestra que es precisa una holgura suficiente, dependiente de la geometría del disco y de su refuerzo, para que el disco admita una vuelta de sentido del raspado.

Debemos hacer observar que el desgaste de la cabeza de los pétalos de plástico engendra una disminución de la longitud de la lámina y por consiguiente un cambio de las fuerzas de contacto contra la pared. El desgaste de la cabeza condiciona pues directamente la duración de vida útil del raspador. Puede así ser de interés optimizar este parámetro disminuyendo el grado de desgaste del material. Para ello, se puede mejorar la formula del plástico de base, por ejemplo cargándolo con partículas resistentes a la abrasión, o mezclándolo con otro polímero, por ejemplo PTFE. Se puede igualmente, por ejemplo, cargar el plástico con fibras cortas de carbono. El módulo del material pasa entonces de E=655 MPa a E=6550 MPa. Se comprueba en todos los casos que no queda afectada la vuelta de la hoja.

Ejemplo de materiales utilizados

	Módulo de Young	Módulo de flexión	Coeficiente de	Límite elástico	Deformación a
	E (Gpa)	G=E/2(1+v) (MPa)	Poisson v	(MPa)	la rotura (%)
PFA		700	0,44	29	300
ETFE		1700	0,42	28	150
Acero	200			1200-2000
Titanio	100-120			350-800
Aleaxión Ni	180			200-350

La presente invención permite así la constitución de un raspador muy mejorado desde el punto de vista del desgaste y de su comportamiento frente a fluidos agresivos, pero igualmente desde el punto de vista de su realización. En efecto, para una misma utilización, se puede elegir en la superposición del número de discos necesarios en función de la situación operativa: fluido viscoso o no, cargado o no, separación estanca o no. Además, la puesta en servicio de un raspador no podrá consistir más que en un cambio de un solo disco y no del conjunto completo de apilación, de estanqueidad y de raspado.

Claims (14)

1. Dispositivo de raspado bidireccional para una conducción (12) de distribución de fluido, caracterizado porque comprende por lo menos un disco delgado (6) de polímero rigidificado por medios de refuerzo (8), porque dicho disco está recortado en pétalos por cuando menos dos ranuras (11; 23, 24) radiales de longitud inferior al radio de dicho disco, siendo dicho radio sensiblemente superior al diámetro interior de dicha conducción (12), y porque los citados medios de refuerzo están dispuestos en la zona del disco que soporta el máximo de cargas cuando cede el disco situado dentro de la conducción (12), en el paso de un codo o cuando se cambia el sentido del raspado.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el cual hay un segundo disco delgado que queda superpuesto al primero, de tal manera que las ranuras de los dos discos quedan dispuestas al tresbolillo entre sí.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual dos conjuntos de estanqueidad y de raspado constituido cada uno por cuando menos un disco delgado están unidos por un eje (2, 27) y dos piezas de extremo (3, 38) para espaciar dichos dos conjuntos en aproximadamente la longitud de dicho eje.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, en el cual los citados conjuntos tienen un espesor inferior al espacio comprendido entre el eje y las piezas de extremo, de modo que dichos discos delgados pueden ceder en ambos sentidos.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el citado conjunto de raspado y de estanqueidad comprende, además, por lo menos un disco de polímero no reforzado.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual los medios de refuerzo son metálicos.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual los medios de refuerzo están hechos con un material compuesto.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 ó 7, en el cual los medios de refuerzo están constituidos por un disco hendido radialmente.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, en el cual dichos medios de refuerzo están constituidos por un disco hendido del mismo modo que el citado disco de polímero de raspado y de estanqueidad.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual los medios de refuerzo están incrustados en el disco de polímero.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual los medios de refuerzo se encuentran aplicados contra el disco de polímero.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual dicho polímero es un termoplástico de tipo poliamida, polietileno, polímero fluorado, por ejemplo PEUHMW, ETFE, FEP, PVDF, ECTFE, PFA, PTFE, PEEK, y su mezcla; un termoendurecible, por ejemplo epoxi o poliuretano; un elastómero.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, en el cual el citado polímero está cargado con material resistente a la abrasión.

14. Aplicación del dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, al raspado y/o a la separación entre dos fluidos, en una conducción de distribución de fluidos químicamente agresivos respecto a los elastómeros.