ES2687785T3 - Método y aparato para aislar el frio en un equipamiento criogénico - Google Patents

Método y aparato para aislar el frio en un equipamiento criogénico Download PDF

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Abstract

Aparato para pulverizar fluido criogénico (2) a una pieza de trabajo (1) que comprende - una tubería (3) de alimentación de fluido criogénico, - al menos una boquilla (4) de distribución para distribuir el fluido criogénico (2), - una envolvente (6) que rodea al menos parte de dicha boquilla (4) de distribución y que tiene una cara frontal con una abertura que está dirigida a la pieza de trabajo (1), - siendo dicha envolvente (6) y dicha pieza de trabajo (1) móviles relativamente entre sí entre una configuración de trabajo y una configuración de mantenimiento, - en donde en dicha configuración de mantenimiento la cara frontal de la envolvente (6) no está completamente cerrada o cubierta por la pieza de trabajo (1), - estando dicha envolvente (6) dispuesta para formar un espacio esencialmente cerrado junto con la pieza de trabajo (1) en dicha configuración de trabajo, en el que en dicha configuración de mantenimiento dicha envolvente (6) comprende una barrera que impide o minimiza que el aire ambiente entre la envolvente (6), caracterizado por que dicha barrera comprende una o más cubiertas físicas (22a, 22b) que pueden estar previstas para cubrir dicha abertura.

Description

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DESCRIPCIÓN
Método y aparato para aislar el frio en un equipamiento criogénico
La invención se refiere a un aparato para pulverizar un fluido criogénico a una pieza de trabajo que comprende una tubería de alimentación de fluido criogénico, al menos una boquilla de distribución para distribuir el fluido criogénico, una envolvente que rodea al menos parte de dicha boquilla de distribución y que tiene una abertura que está dirigida a la pieza de trabajo, siendo dicha envolvente y dicha pieza de trabajo móviles relativamente entre sí entre una configuración de trabajo y una configuración de mantenimiento, en donde en dicha configuración de mantenimiento la cara frontal de la envolvente no está completamente cerrada o cubierta por la pieza de trabajo, estando dispuesta dicha envolvente para formar un espacio esencialmente cerrado junto con la pieza de trabajo en dicha configuración de trabajo.
La invención se refiere además a un método para pulverizar un fluido criogénico a una pieza de trabajo en la que dicho fluido criogénico es pulverizado por medio de al menos una boquilla de distribución, y en el que hay prevista una envolvente que rodea al menos parte de dicha boquilla de distribución y que tiene una abertura que está dirigida a la pieza de trabajo, y en el que dicha envolvente y dicha pieza de trabajo pueden estar dispuestas en una configuración de trabajo en la que dicha envolvente forma un espacio esencialmente cerrado junto con dicha pieza de trabajo, y en la que dicha envolvente y dicha pieza de trabajo pueden estar dispuestas en una configuración de mantenimiento en la que dicha abertura de dicha envolvente no está cerrada herméticamente por la pieza de trabajo.
El documento WO 2009/032688 A1 describe un aparato y un método para impedir la formación de escarcha o hielo en las tuberías en un sistema de distribución criogénico y sobre superficies enfriadas criogénicamente expuestas al aire ambiente de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y de la reivindicación 7 respectivamente.
Es bien conocido que los procesos de laminación de metales producen mucho calor y que el método más común para eliminar este calor es pulverizar un refrigerante sobre los rodillos. Los refrigerantes más comunes son agua y queroseno, pero recientemente el uso de fluidos criogénicos ha sido sugerido en el documento WO 2012/110241 A1.
Un problema principal con el uso de fluidos criogénicos para la refrigeración en algunos procesos de laminación de metales tales como la laminación en frío de aluminio es que la humedad procedente de la atmósfera circundante puede condensarse sobre el equipamiento y formar agua, hielo o nieve que puede caer a continuación o ser transportada sobre la tira y dañarla.
El documento WO 2012/110241 A1 propone prever una envolvente que rodea al menos parte de la boquilla de distribución para pulverizar el fluido criogénico. La envolvente está dispuesta para formar un espacio esencialmente cerrado junto con la pieza de trabajo y comprende medios para mantener el exterior de dichos medios de protección a una temperatura por encima del punto de rocío.
Cuando el sistema de pulverización de acuerdo con el documento WO 2012/110241 A1 está en funcionamiento, es decir cuando se pulveriza fluido criogénico sobre la pieza de trabajo, la envolvente y la pieza de trabajo están dispuestas próximas entre sí y se forma un espacio esencialmente cerrado que impide que el aire atmosférico entre en el área dentro de la envolvente.
Cada cierto tiempo es necesario detener el proceso de pulverización y retraer la boquilla de distribución y la envolvente de la pieza de trabajo para operaciones de mantenimiento. Cuando la boquilla de distribución con la envolvente es retraída de la pieza de trabajo, el interior de la envolvente ya no está cerrado a la atmósfera circundante y el aire ambiente entrará en la envolvente. Como el interior de la envolvente está aún muy frío, hay un cierto riesgo de que se condense la humedad del aire ambiente sobre la envolvente.
Un objeto de esta invención es evitar la presencia de cualquier cantidad de agua en la envolvente cuando ha sido retraída de la pieza de trabajo.
Otro objeto de la invención es evitar la presencia de humedad en la envolvente mientras la envolvente está siendo retraída de la pieza de trabajo.
Otro objeto de la invención es impedir que las gotitas de agua manchen la pieza de trabajo.
Al menos algunos de estos objetos son conseguidos por un aparato para pulverizar fluido criogénico a una pieza de trabajo que comprende
- una tubería de alimentación fluido criogénico,
- al menos una boquilla de distribución para distribuir el fluido criogénico,
- una envolvente que rodea al menos parte de dicha boquilla de distribución y que tiene una cara frontal con una abertura que está dirigida a la pieza de trabajo,
- siendo dicha envolvente y dicha pieza de trabajo móviles relativamente entre sí entre una configuración de trabajo y
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una configuración de mantenimiento,
- en el que en dicha configuración de mantenimiento la cara frontal de la envolvente no está completamente cerrada o cubierta por la pieza de trabajo,
- estando dicha envolvente dispuesta para formar un espacio esencialmente cerrado junto con la pieza de trabajo en dicha configuración de trabajo,
y que está caracterizado por que
en dicha configuración de mantenimiento dicha envolvente comprende una barrera que impide o minimiza que el aire ambiente entre en la envolvente y en donde dicha barrera comprende una o más cubiertas físicas que pueden estar previstas para cubrir dicha abertura.
El método de la invención para pulverizar un fluido criogénico a una pieza de trabajo en el que dicho fluido criogénico es pulverizado por medio de al menos una boquilla de distribución, y en el que hay prevista una envolvente que rodea al menos parte de dicha boquilla de distribución y que tiene una abertura que está dirigida a la pieza de trabajo, en el que dicha envolvente y dicha pieza de trabajo pueden estar dispuestas en una configuración de trabajo en la que dicha envolvente forma un espacio esencialmente cerrado junto con dicha pieza de trabajo, y en el que dicha envolvente y dicha pieza de trabajo pueden estar dispuestas en una configuración de mantenimiento en la que dicha abertura de dicha envolvente no está cerrada herméticamente por la pieza de trabajo, está caracterizado por que en dicha configuración de mantenimiento dicha abertura está cerrada herméticamente por medio de una barrera que impide o minimiza que el aire ambiente entre en la envolvente, en el que dicha barrera comprende una o más cubiertas que están previstas para cubrir dicha abertura en dicha configuración de mantenimiento.
Cuando un fluido criogénico, tal como nitrógeno líquido, es pulverizado, el fluido criogénico se evaporará y desplazará al aire del volumen confinado por la envolvente y la pieza de trabajo. La envolvente será llenada con fluido criogénico líquido y gaseoso.
La envolvente está preferiblemente provista de una abertura alineada con el orificio de la boquilla o boquillas de distribución. El término "alineada" significará que el orificio de la boquilla y la abertura de la cara frontal de la envolvente están dispuestos de tal modo que el fluido criogénico que deja la boquilla de distribución pasa parte del interior de la envolvente, que es el espacio esencialmente cerrado, y luego deja la envolvente a través de dicha abertura en la cara frontal de la envolvente para ser pulverizado a o sobre la pieza de trabajo.
La envolvente podría rodear solamente una boquilla de distribución o más de una boquilla de distribución, es decir dos o más boquillas de distribución. Preferiblemente todas las boquillas de distribución para alimentar el fluido criogénico están situadas dentro de una envolvente.
De acuerdo con la invención la cara frontal abierta de la envolvente está cerrada por la pieza de trabajo cuando la boquilla de distribución para pulverizar el fluido criogénico y la pieza de trabajo están en configuración de trabajo. El término "configuración de trabajo" significará que la boquilla de distribución y la pieza de trabajo están dispuestas de tal manera que el fluido criogénico puede ser pulverizado sobre la pieza de trabajo sin provocar condensación del vapor de agua/humedad atmosférica sobre la pieza de trabajo o dentro de la envolvente. En particular, en la configuración de trabajo la envolvente y la pieza de trabajo forma un espacio esencialmente cerrado.
La superficie exterior de la envolvente es preferiblemente mantenida a una temperatura superior a la temperatura del punto de rocío. El punto de rocío es definido como la temperatura a la que a una presión dada se condensará en agua el vapor de agua. De acuerdo con la invención, la temperatura de las paredes exteriores de la envolvente estará por encima del punto de rocío del aire ambiente circundante. En particular, el exterior de la envolvente permanecerá a una temperatura de al menos unos pocos grados centígrados por encima de la temperatura del punto de rocío del aire ambiente. En una realización preferida la superficie exterior de la envolvente es mantenida al menos a la temperatura de la atmósfera circundante. Por ello, se evita la condensación de vapor de agua en la superficie exterior de la envolvente.
La envolvente comprende preferiblemente un recinto, una cobertura o un elemento a modo de caja con una abertura prevista para ser girada hacia la pieza de trabajo. El borde de la envolvente que está dirigido hacia la pieza de trabajo está diseñado preferiblemente para formar un cierre hermético con la pieza de trabajo.
Para mantenimiento o para otras operaciones es posible retraer la boquilla de distribución con la envolvente y la pieza de trabajo una de otra. Esa configuración cuando la boquilla de distribución con la envolvente de la pieza de trabajo no están posicionadas juntas entre sí, no hacen tope entre sí y cuando la abertura de la cara frontal de la envolvente no está completamente cerrada o cubierta por la pieza de trabajo será llamada la "configuración de mantenimiento".
De acuerdo con la invención en la configuración de mantenimiento se ha previsto una barrera que cierra herméticamente la abertura en la cara frontal de la envolvente para evitar la intrusión de aire ambiente a la envolvente. Así la barrera impide que el vapor de agua entre en la envolvente y las gotitas de agua manchen la pieza de trabajo. La barrera impide que ocurran la condensación o la formación de hielo dentro del espacio cerrado, sobre las boquillas o sobre la pieza de
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trabajo debido a que la atmósfera ambiente es excluida y el espacio interior de la envolvente solamente contiene gas seco frío.
De acuerdo con la invención la barrera comprende una o más cubiertas físicas que pueden estar previstos para cubrir la abertura en la cara frontal de la envolvente. Preferiblemente, las cubiertas están conectadas de manera móvil a la envolvente. Por ejemplo, las cubiertas pueden ser hechas girar, hechas deslizar y/o hechas pivotar u oscilar con relación a la envolvente con el fin de cerrar la abertura de la cara frontal. Ejemplos de tales cubiertas son láminas de cubierta, puertas o medios parecidos a una puerta, puertas deslizantes, protecciones, tapas, lamas o elementos de tabique, tales como paredes de tabique.
De acuerdo con una realización, la envolvente tiene una forma cilíndrica con una abertura sectorial que está dirigida a la pieza de trabajo. Una o más, especialmente dos, cubiertas están conectadas de manera giratoria a la envolvente y son capaces de moverse en un movimiento esencialmente circular. El movimiento circular de las cubiertas es preferiblemente alrededor del eje de la envolvente cilíndrica.
De acuerdo con otra realización las cubiertas pueden ser movidas hacia la envolvente para descubrir la abertura en la cara frontal de la envolvente. Las cubiertas pueden por ejemplo deslizar o girar hacia la envolvente. La envolvente podría estar provista de un carril de guía, una ranura de guía, una barra de guía o una placa de guía a lo largo de la cual se permite que se mueva la cubierta.
La posición y/o movimiento de la cubierta o cubiertas está preferiblemente ligado a la posición relativa de la boquilla de distribución y de la envolvente con respecto a la pieza de trabajo. Cuando la envolvente está posicionada cerca de la pieza de trabajo como en la configuración de trabajo, la cubierta o las cubiertas son movidas hacia la envolvente y la abertura en la envolvente es descubierta por la cubierta o cubiertas pero cerrada herméticamente por la pieza de trabajo. Al aumentar la distancia de la envolvente desde la pieza de trabajo la cubierta o cubiertas cubren cada vez más la abertura en la cara frontal de la envolvente.
Las cubiertas podrían estar ligadas al mecanismo de retracción mediante ranuras de guía u otros medios de manera que la envolvente y la boquilla de distribución son retraídas, el movimiento de retracción hará que la cubierta o cubiertas se cierren. Es también posible mover la cubierta o cubiertas por otros medios tales como un motor o un medio hidráulico. Mediante dicho movimiento de las cubiertas la abertura de la cara frontal de la envolvente está siempre cubierta: en la configuración de trabajo la abertura está cubierta por la pieza de trabajo. Cuando la envolvente es retirada lejos de la pieza de trabajo, la abertura se cierra por la cubierta y a una distancia entre ellas la abertura está parcialmente cubierta por la cubierta y parcialmente por la pieza de trabajo.
Como se ha descrito anteriormente la cubierta puede ser movida preferiblemente hacia la envolvente en la configuración de la pieza de trabajo. Por ello se prefiere que la envolvente comprenda un espacio o cavidad para la cubierta o cubiertas donde son fijadas. Es además posible calentar y/o purgar de manera continua el espacio o cavidad con un gas inerte u otro gas seco. El gas inerte, por ejemplo, nitrógeno gaseoso, tiene preferiblemente la temperatura ambiente.
Mediante calentamiento y/o purgado las cubiertas son mantenidas a una temperatura suficientemente elevada de tal manera que cuando dejan la envolvente para cerrar o sellar la abertura, el exterior de la cubierta o cubiertas esté a una temperatura suficientemente elevada para impedir la condensación o la formación de hielo sobre sus superficies exteriores. Preferiblemente la temperatura de la cubierta o cubiertas es mantenida en el punto de rocío o por encima del mismo de la temperatura ambiente circundante.
De acuerdo con otra realización una cortina de gas inerte impide que el aire ambiente entre en la envolvente además de la barrera física o de la cubierta o cubiertas. El gas es soplado paralelo al plano de la abertura y/o en una dirección desde dentro de la envolvente al exterior de la envolvente formando un flujo de gas que sale de la envolvente. Por ello, el aire ambiente es empujado lejos de la abertura y se impide la entrada de aire húmedo a la envolvente.
La presión del gas soplado en la proximidad del hueco entre la envolvente y la pieza de trabajo es controlada preferiblemente para que esté por encima de la presión atmosférica del aire ambiente circundante y por encima de la presión interior del espacio esencialmente cerrado. Esto asegura que el aire no es succionado al espacio esencialmente cerrado y que ningún refrigerante gaseoso deja el espacio esencialmente cerrado a través de dicho hueco.
El flujo de gas que forma la cortina de gas consiste preferiblemente en gas seco. El término ‘gas seco’ significará un gas que no contiene esencialmente vapor de agua o que contiene un nivel de vapor de agua tan bajo que no se forma condensación o hielo cuando éste gas hace contacto con el fluido criogénico o con el equipamiento tal como el borde de la parte interior de la protección que ha sido enfriada por el fluido criogénico. El gas seco impedirá la formación de hielo sobre los medios de protección, especialmente sobre el borde de la abertura. Preferiblemente, el contenido de H2O en el gas seco es menor de 10 ppm o menor de 10 vpm (partes por millón por volumen).
De acuerdo con otra realización preferida se utiliza nitrógeno gaseoso como gas seco. La salida de gas o las salidas de gas para suministrar el gas seco a la abertura de la envolvente y al hueco entre la envolvente y la pieza de trabajo están preferiblemente en comunicación hidráulica con una fuente de nitrógeno gaseoso. Es posible utilizar otros gases secos, en particular gases inertes, como gas seco, pero se prefiere el nitrógeno gaseoso.
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La invención es utilizada en particular para la refrigeración en un proceso de laminación de metal de laminación de una tira metálica. En ese caso el espacio esencialmente cerrado es definido por la envolvente y la parte de la superficie exterior del rodillo de trabajo que será enfriada. El rodillo de trabajo es la pieza de trabajo que es pulverizada con el fluido criogénico. En la configuración de trabajo la abertura de la envolvente es cerrada por el rodillo de trabajo formando por ello un interior de espacio esencialmente cerrado. El espacio esencialmente cerrado no incluye preferiblemente la totalidad de la pieza de trabajo, en este caso no incluye la totalidad del rodillo de trabajo. La invención impide la condensación fuera del espacio esencialmente cerrado y así no se forman ni agua, ni hielo ni nieve que podrían caer sobre la tira metálica y dañarla.
En la configuración de mantenimiento, por ejemplo, cuando un rodillo ha de ser cambiado, la abertura de la cara frontal de la envolvente está cubierta por la barrera. La barrera podría ser una barrera física tal como una o más puertas u otras cubiertas.
La envolvente podría comprender un miembro de cierre hermético dispuesto para cerrar herméticamente el hueco entre la envolvente y la pieza de trabajo. Preferiblemente, la cubierta o cubiertas están también provistas de un miembro de cierre hermético para cerrar herméticamente el hueco entre la cubierta o cubiertas y la pieza de trabajo y/o entre las propias cubiertas y/o entre la cubierta o cubiertas y la envolvente. El miembro de cierre hermético puede comprender un material elástico, por ejemplo, un material plástico. El miembro de cierre hermético podría también ser realizado por una barrera de presión o un flujo de gas que impide que cualquier gas por debajo del punto de rocío escape del espacio esencialmente cerrado en el área local a la pieza de trabajo.
De acuerdo con la invención el exterior de la envolvente será mantenido a una temperatura superior al punto de rocío del aire ambiente circundante, preferiblemente superior a la temperatura del aire ambiente circundante. En la configuración de mantenimiento se aplica lo mismo a la cubierta o cubiertas. El medio para mantener la temperatura del exterior de la envolvente y/o de la cubierta o cubiertas en el intervalo deseado puede incluir elementos pasivos, tales como aislamiento térmico, que reducen la tasa de transferencia de calor entre el interior del espacio cerrado y las paredes exteriores de la envolvente y/o de la cubierta o cubiertas. Estos medios comprenden preferiblemente material con un bajo coeficiente de transferencia de calor, por ejemplo, una o más capas de un material sólido con una conductividad térmica baja. Además, los medios para mantener el exterior de dicha envolvente y/o de la cubierta o cubiertas a una temperatura superior al punto de rocío pueden también incluir elementos activos que mantienen la temperatura de pared por encima del punto de rocío mediante suministro de calor, por ejemplo, mediante la provisión de medios de calentamiento, en particular medios de calentamiento eléctricos.
De acuerdo con otra realización preferida la envolvente y/o la cubierta o cubiertas son al menos parcialmente de doble pared y una fuente de gas es conectada a un hueco entre dichas paredes. La envolvente y/o la cubierta o cubiertas comprenden una pared interior y una pared exterior y se introduce un gas en el hueco entre estas paredes para actuar como un aislante y para proporcionar una fuente de calor para mantener la pared exterior por encima del punto de rocío. Preferiblemente se utiliza un gas que está a temperatura ambiente o incluso por encima de la temperatura ambiente o que ha sido calentado a una temperatura por encima de la temperatura ambiente.
Se prefiere además que el hueco entre las paredes de la envolvente y/o entre las paredes de la cubierta o cubiertas comprenda una salida de gas en o cerca del hueco entre la envolvente y/o la cubierta o cubiertas y la pieza de trabajo. Al menos parte del gas que es introducido al hueco entre las paredes de la envolvente y/o de la cubierta o cubiertas fluye fuera de la salida de gas cerca de la pieza de trabajo. El gas actúa como un cierre hermético de gas o barrera de presión e impide que el aire atmosférico entre a través de este hueco al espacio esencialmente cerrado y que el gas enfriado escape desde el espacio cerrado a la proximidad de la pieza de trabajo. Por ello, cualquier condensación es mantenida lejos del espacio esencialmente cerrado y de las partes interiores frías del sistema.
En lugar de o además de la salida o salidas de gas mencionadas anteriormente es también posible tener una tubería de alimentación de gas separada para alimentar un gas, preferiblemente un gas caliente, cerca del hueco entre la envolvente y/o la cubierta o cubiertas y la pieza de trabajo que luego actúa como una envolvente o barrera de gas para impedir que el gas frío salga fuera y el aire ambiente entre en el espacio esencialmente cerrado.
La presente invención será descrita a continuación más particularmente a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La fig. 1 muestra esquemáticamente un aparato para pulverizar nitrógeno líquido sobre una pieza de trabajo,
La fig. 2 muestra una realización de la invención,
La fig. 3 muestra esquemáticamente una sección transversal de otra realización en la configuración de trabajo que es muy similar a la realización de la fig. 2, y
La fig. 4 muestra esquemáticamente una sección transversal de la realización de la fig. 3 en la configuración de mantenimiento.
La figura 1 muestra esquemáticamente un aparato para pulverizar nitrógeno líquido sobre un rodillo 1 de trabajo que es
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utilizado para laminar en frío una tira metálica o una chapa metálica, por ejemplo, una chapa de aluminio. El nitrógeno líquido 2 es suministrado mediante una tubería 3 de suministro a una pluralidad de boquillas 4 de distribución. El nitrógeno líquido deja las boquillas 4 de distribución en forma de chorros 5 de nitrógeno dirigidos a la superficie del rodillo 1. Durante y después del proceso de pulverización el nitrógeno líquido se evapora y forma nitrógeno gaseoso.
Las boquillas 4 de distribución están rodeadas por un recinto 6 que sirve como una envolvente. El recinto o envolvente 6 tiene en su cara frontal una abertura hacia el rodillo 1 de trabajo. La envolvente 6 está al menos parcialmente diseñada con dobles paredes 7. El nitrógeno gaseoso 8 con temperatura ambiente es proporcionado al hueco entre las dos paredes 7 de la envolvente 6. El nitrógeno gaseoso 8 fluye entre las dos paredes 7 y por ello aísla térmicamente la envolvente 6. La superficie exterior de la envolvente 6 permanece caliente, aunque el nitrógeno líquido se haya evaporado dentro del espacio esencialmente cerrado confinado por la envolvente 6 y el rodillo 1 de trabajo. El gas caliente no solamente aísla la pared exterior, sino que también proporciona calor. El nitrógeno gaseoso seco deja el hueco anular 7 entre las dobles paredes cerca del borde de la abertura de la envolvente 6, es decir en funcionamiento junto al rodillo 1 de trabajo.
Además de o alternativamente al aislamiento de doble pared descrito anteriormente, es posible utilizar un calentador de cartucho en la envolvente 6 para calentar las paredes exteriores o parte de las paredes exteriores de la envolvente 6. Es además posible proporcionar las paredes de la envolvente 6 con material aislante y/o construir las paredes de la envolvente de diferentes capas. Como ejemplo, las paredes de la envolvente o una parte de las paredes de la envolvente comprenden una capa exterior de acero inoxidable revestido en su superficie interior y una segunda capa de un material aislante poroso, tal como un aerogel, que está unido a una capa más interior hecha de poliestireno u otro polímero termoplástico.
El gas nitrógeno caliente 9 que deja el hueco 7 actúa como una barrera de gas y bloquea el pequeño hueco entre la envolvente 6 y el rodillo 1 e impide así que el aire entre en el interior de la envolvente 6 y que el gas frío escape. La presión del flujo gaseoso 9 está por encima de la presión atmosférica y por encima de la presión dentro del espacio esencialmente cerrado confinado por la envolvente 6.
La envolvente 6 comprende un conducto 11 que permite extraer el gas del espacio esencialmente cerrado confinado por la envolvente 6. El flujo de gas a través del conducto 11 es controlado de tal manera que se extrae un exceso de gas nitrógeno de la envolvente 6 y de la superficie del rodillo 1. Ese gas crearía de otro modo una turbulencia que puede afectar a la eficiencia de la pulverización con nitrógeno líquido. Además, el gas nitrógeno inerte potencialmente asfixiante es extraído del entorno de trabajo. Por otro lado, el flujo de gas a través del conducto 11 no debería succionar aire de los alrededores al recinto 6 a través del hueco entre el recinto 6 y el rodillo 1. Esto significa que el flujo de gas a través del conducto 11 es controlado preferiblemente para conseguir un óptimo de los efectos descritos anteriormente. El flujo de gas a través del conducto 11 es controlado preferiblemente dependiendo del diseño del recinto 6, de la presión y flujo del nitrógeno líquido 2, 5 y/o de la presión y flujo del gas seco 8 a través de las dobles paredes 7.
Preferiblemente, la parte posterior del recinto 6 - por detrás o aguas arriba de las boquillas 4 - y la tubería 3 de alimentación están aisladas para asegurar que esas partes, así como la parte 7 de doble pared están por encima del punto de rocío. Además, se prefiere aislar también el conducto 11 de evacuación, al menos dentro de la región crítica donde cualquier condensación sobre el conducto 11 de evacuación podría quedarse sobre la tira 10.
La fig. 1 muestra el aparato en la configuración de funcionamiento, lo que significa que el rodillo 1, las boquillas 4 y la envolvente 6 están dispuestos de tal modo que el nitrógeno puede ser pulverizado sobre la superficie del rodillo sin que quede nada de agua o condensación sobre el rodillo 1 y en la envolvente 6. La envolvente 6 forma junto con el rodillo 1 un espacio esencialmente cerrado.
Cada cierto tiempo es necesario cambiar el rodillo 1 o realizar algunas operaciones de mantenimiento en el rodillo 1. En ese caso el suministro de nitrógeno líquido a las boquillas 4 de distribución es detenido y el rodillo 1 es retraído desde las boquillas 4 con la envolvente 6 o las boquillas 4 con la envolvente 6 son retraídas del rodillo 1. Esta configuración cuando el rodillo 1 por un lado y las boquillas 4 y la envolvente 6 por el otro lado son retraídos unos de otros será llamada la configuración de mantenimiento. En la configuración de mantenimiento la envolvente 6 ya no está más en contacto directo con el rodillo 1 o en general con la pieza de trabajo.
Al menos en la primera fase después de que la envolvente 6 y el rodillo 1 han sido retraídos uno del otro, la envolvente 6 contiene aún frío y la humedad en el aire atmosférico que entra en la envolvente 6 o que hace contacto con las boquillas 4 de distribución se condensaría.
La fig. 2 muestra una realización de la invención para evitar la condensación de aire atmosférico dentro de la envolvente 6 cuando la envolvente 6 y el rodillo 1 son separados uno de otro. Las figs. 3 y 4 muestran una sección transversal de otra realización de la invención que es muy similar a la realización de la fig. 2. En las siguientes figs. 2 a 4 se explicarán juntas y los mismos números de referencia serán utilizados para las mismas características.
La envolvente 6 tiene la forma de un cilindro con un rebaje 20 para el rodillo 1 en su cara frontal. En la configuración de trabajo, como se ha mostrado en la fig. 2, el rodillo 1 se ajusta en el rebaje 20. Por ello, el rodillo 1 de trabajo cubre y cierre herméticamente la abertura de la envolvente 6 de manera que el espacio interior de la envolvente 6 está cerrado a
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la atmósfera circundante. El aire ambiente y en particular la humedad no puede entrar en la envolvente 6.
La envolvente 6 comprende una parte exterior fija 21 de forma cilíndrica con el rebaje 20 para el rodillo 1 y dos protecciones interiores móviles 22a, 22b de forma sectorial. Las dos protecciones interiores 22a, 22b son giratorias con respecto al eje de simetría 23 de la envolvente cilíndrica 6. Las protecciones 22a, 22b pueden o bien ser movidas o bien hechas girar a una posición cerrada en la que las protecciones 22a, 22b cubren el rebaje 20 y cierran la envolvente 6 (figs. 2 y 4). O las protecciones 22a, 22b pueden ser movidas a una posición abierta en la que las protecciones 22a, 22b son movidas a la envolvente 6 de tal manera que el rebaje 20 sea abierto (fig. 3). Las paredes laterales 43 de la parte exterior fija 21 están perfiladas para corresponder con la curvatura del rodillo 1 de trabajo de manera que cierren herméticamente contra el rodillo 1 de trabajo, es decir la parte fija 21 es cerrada herméticamente contra el rodillo 1 de trabajo y el camino alrededor de la abertura, en la parte superior, en la parte inferior y en los lados.
Es también posible perfilar las paredes laterales de las protecciones 22a, 22b de tal modo que correspondan con la curvatura del rodillo 1 de trabajo en la configuración de trabajo. En ese caso, se prefiere hacer que las paredes laterales de las protecciones 22a, 22b se solapen en la configuración de mantenimiento.
De acuerdo con la realización de la fig. 2, ambas protecciones 22a, 22b están provistas de rodillos 38 de contacto. En la configuración de trabajo los rodillos 38 de contacto están en contacto con el rodillo 1 de trabajo y aseguran que el mismo hueco es mantenido entre las protecciones 22a, 22b y el rodillo 1 de trabajo. Las protecciones móviles 22a, 22b permiten que la envolvente 6 se ajuste a muchos tamaños diferentes de rodillos 1 de trabajo variando el grado de abertura del rebaje 20 en la envolvente 6. Mientras los rodillos 38 de contacto están en contacto con el rodillo 1 hay siempre el mismo hueco entre la envolvente 6 o las protecciones 21,22 y el rodillo 1.
En la configuración de trabajo los rodillos 38 de contacto están en contacto con el rodillo 1 de trabajo. Ambas protecciones sectoriales 22a, 22b son movidas hacia atrás a la envolvente 6 de modo que el rebaje 20 pueda ser cubierto por el rodillo 1. Podría también haber un mecanismo de ajuste que controle la posición de las protecciones sectoriales 22a, 22b. Eso significa, cuando se mueve la envolvente 6 a una corta distancia lejos del rodillo 1 de trabajo, que las protecciones 22a, 22b serán cerradas hasta tal magnitud que los rodillos 38 de contacto permanecen en contacto con el rodillo 1 de trabajo. Al aumentar la distancia entre la envolvente 6 y el rodillo 1 de trabajo las protecciones 22a, 22b se cerrarán cada vez más hasta que cubran completamente la abertura o rebaje 20 de la envolvente 6.
El mecanismo de ajuste garantiza que el espacio interior de la envolvente 6 está siempre cerrado herméticamente a la atmósfera circundante:
En la configuración de trabajo la abertura en la envolvente 6 está cubierta por el rodillo 1 de trabajo. En la configuración de mantenimiento cuando la envolvente 6 y el rodillo 1 son separados uno del otro la abertura en la envolvente 6 es cerrada por las protecciones 22a, 22b de forma sectorial. Y durante el proceso de retracción cuando la envolvente 6 se está alejando del rodillo 1 de trabajo las protecciones 22a, 22b son cerradas dependiendo de la distancia entre la envolvente 6 y el rodillo 1.
El mecanismo de ajuste puede ser realizado mediante rodillos, sensores y controladores en combinación con medios para mover las protecciones 22a, 22b. Tales medios para mover las protecciones 22a, 22b pueden, por ejemplo, ser un motor, un dispositivo hidráulico, un elemento elástico o un elemento de resorte.
En las figs. 2 a 4 la parte exterior fija 21 tiene doble pared formando una cavidad exterior 26. La cavidad exterior 26 es purgada con un gas, preferiblemente un gas caliente y/o un gas inerte, que es suministrado a través del orificio 28 de alimentación. La cavidad exterior 26 aísla la envolvente 6 y mantiene la superficie exterior de la envolvente 6 caliente de tal manera que no ocurrirá condensación de aire húmedo. El gas 31 de purgado fluye a través de la cavidad exterior 26 y sale de la cavidad exterior 26 en el borde 27. En la configuración de trabajo el gas 31 de purgado cierra herméticamente la unión entre la parte exterior 21 y el rodillo 1 de trabajo. Una parte 30 del gas de purgado dejará la cavidad exterior a la atmósfera ambiente fuera de la envolvente 6, otra parte 29 del gas de purgado dejará la cavidad exterior 26 y entrará en el interior de la envolvente 6.
El gas de purgado que fluye a través de la cavidad exterior 26 tiene una doble función: En primer lugar, aísla la envolvente 6 y mantiene la pared exterior de la parte exterior 21 caliente para evitar la condensación sobre la parte exterior 21. En segundo lugar, en la configuración de trabajo el gas de purgado que deja la cavidad exterior 26 en el borde 27 funciona como un cierre hermético de gas entre la envolvente 6 y el rodillo 1 de trabajo.
Las protecciones interiores giratorias 22a, 22b son también de doble pared. Entre las dobles paredes se forma un paso
32. Como se ha mostrado en las figs. 3 y 4 el paso 32 está preferiblemente cerrado por una barra 33 en su extremo interior que es movida a la parte exterior 21. La pared exterior del paso 22 comprende una abertura 34 cerca de la barra
33. La parte exterior fija 21 tiene una abertura 35 con un orificio 36 de gas.
En la configuración de mantenimiento como se ha mostrado en la fig. 4 un gas 37 de purgado es suministrado al orificio 36 de gas y fluye a través de la abertura 35 y de la abertura 34 al paso 32. El gas 37 de purgado continúa fluyendo a través del paso 32 y lo deja en el extremo donde las dos protecciones 22a, 22b hacen tope. El gas 37 de purgado mantiene la superficie exterior de las protecciones 22a, 22b caliente y funciona como un cierre hermético de gas entre las
dos protecciones 22a, 22b.
En la configuración de trabajo (fig. 3) la estructura de doble pared de las protecciones 22a, 22b puede también ser utilizada para cerrar herméticamente con gas el hueco entre la envolvente 6 y el rodillo 1 de trabajo. El gas 37 de purgado suministrado a través del orificio 36 de gas fluye a través de la abertura 35 al hueco entre la parte exterior 21 y la 5 protección 22a, 22b y a continuación a través de la abertura 34 al paso 32. El gas 37 de purgado deja el paso 32 cerca del área de contacto entre la parte exterior 21 y el rodillo 1 de trabajo y forma un cierre hermético de gas adicional.
En la realización de acuerdo con la fig. 2 las protecciones 22a, 22b son también de doble pared formando un paso para un gas de purgado entre las paredes de la estructura de doble pared. En este caso el orificio 39 de gas para el gas de purgado está conectado directamente a las protecciones 22a, 22b.
10 En las realizaciones de acuerdo con las figs. 2 a 4 la envolvente está formada esencialmente como un cilindro circular recto. En ese caso la envolvente podría también comprender orificios de alimentación adicionales 40, 41, 42 para alimentar gas de purgado a las paredes laterales 43 de la parte exterior fija 21 y a los huecos entre las paredes laterales 44 de las protecciones y la parte exterior fija 21 de las paredes laterales 43. El término "pared lateral de la parte exterior fija" significará el área o áreas de base del cilindro circular recto que forma la envolvente 6.
15

Claims (11)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Aparato para pulverizar fluido criogénico (2) a una pieza de trabajo (1) que comprende
    - una tubería (3) de alimentación de fluido criogénico,
    - al menos una boquilla (4) de distribución para distribuir el fluido criogénico (2),
    - una envolvente (6) que rodea al menos parte de dicha boquilla (4) de distribución y que tiene una cara frontal con una abertura que está dirigida a la pieza de trabajo (1),
    - siendo dicha envolvente (6) y dicha pieza de trabajo (1) móviles relativamente entre sí entre una configuración de trabajo y una configuración de mantenimiento,
    - en donde en dicha configuración de mantenimiento la cara frontal de la envolvente (6) no está completamente cerrada o cubierta por la pieza de trabajo (1),
    - estando dicha envolvente (6) dispuesta para formar un espacio esencialmente cerrado junto con la pieza de trabajo (1) en dicha configuración de trabajo,
    en el que en dicha configuración de mantenimiento dicha envolvente (6) comprende una barrera que impide o minimiza que el aire ambiente entre la envolvente (6), caracterizado por que dicha barrera comprende una o más cubiertas físicas (22a, 22b) que pueden estar previstas para cubrir dicha abertura.
  2. 2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado por que dichas cubiertas (22, 22b) están aplicadas giratoria o deslizablemente con dicha envolvente (6).
  3. 3. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado por que la posición de la cubierta o cubiertas (22a, 22b) con relación a la envolvente (6) es controlada con respecto a la posición de la envolvente (6) con relación a la pieza de trabajo (1).
  4. 4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado por que dicha cubierta o cubiertas (22a, 22b) pueden ser movidas a la envolvente (6).
  5. 5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado por que dicha envolvente (6) comprende un medio (26, 27, 28) de soplado de gas posicionado cerca de la abertura de la envolvente (6) para soplar un gas inerte en una dirección paralela a dicha abertura y/o en una dirección desde el interior de la envolvente (6) al exterior de la envolvente (6) de modo que suprima la intrusión de aire ambiente a la envolvente (6).
  6. 6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado por que dicha envolvente (6) comprende un mecanismo de ajuste que mantiene el hueco entre la cubierta o cubiertas (22a, 22b) y la pieza de trabajo (1) durante la retracción de la envolvente (6) desde la pieza de trabajo (1).
  7. 7. Método para pulverizar un fluido criogénico a una pieza de trabajo (1)
    - en el que dicho fluido criogénico es pulverizado por medio de al menos una boquilla (4) de distribución,
    - y en el que hay prevista una envolvente (6) que rodea al menos parte de dicha boquilla (4) de distribución y que tiene una abertura que está dirigida a la pieza de trabajo (1),
    - y en el que dicha envolvente (6) y dicha pieza de trabajo (1) pueden estar dispuestas en una configuración de trabajo en la que dicha envolvente (6) forma un espacio esencialmente cerrado junto con dicha pieza de trabajo (1),
    - y en la que dicha envolvente (6) y dicha pieza de trabajo (1) pueden estar dispuestas en una configuración de mantenimiento en la que dicha abertura de dicha envolvente (6) no está cerrada herméticamente por la pieza de trabajo (1),
    en el que en dicha configuración de mantenimiento dicha abertura es cerrada herméticamente por medio de una barrera que impide o minimiza que el aire ambiente entre en la envolvente, caracterizado por que dicha barrera comprende una o más cubiertas (22a, 22b) que están previstas para cubrir dicha abertura en dicha configuración de mantenimiento.
  8. 8. Método según la reivindicación 7 caracterizado por que la posición de dicha cubierta o cubiertas (22a, 22b) con relación a la envolvente (6) es controlada con respecto a la posición de la envolvente (6) con relación a la pieza de trabajo (1).
  9. 9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8 caracterizado por que dicha cubierta o cubiertas (22a, 22b) son al menos parcialmente movidas a la envolvente (6) en dicha configuración de mantenimiento.
  10. 10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9 caracterizado por que dicha cubierta o cubiertas (22a, 22b) o
    9
    partes de la cubierta o cubiertas (22a, 22b) son purgadas con un gas inerte.
  11. 11. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 caracterizado por que un gas inerte (26, 27, 28) es soplado en una dirección paralela a dicha abertura y/o en una dirección desde el interior de la envolvente (6) al exterior de la envolvente (6) de modo que suprima la intrusión de aire ambiente a la envolvente (6).
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