ES2202503T3 - Dispositivo de prevencion de reflujo mejorado. - Google Patents

Abstract

SE PRESENTA UN DISPOSITIVO MEJORADO (10) PARA EVITAR EL FLUJO DE RETORNO DE UN AGUA POSIBLEMENTE CONTAMINADA EN UN SISTEMA DE AGUA POTABLE, EL DISPOSITIVO (10) INCLUYE UNAS BOQUILLAS PRIMERA, SEGUNDA Y TERCERA (33, 35, 37) EN UNA RELACION DE FLUJO EN SERIE, Y UN HUECO DE AIRE (49) ENTRE LAS BOQUILLAS PRIMERA Y SEGUNDA (33, 35). EN ESTE MODELO MEJORADO, EL HUECO DE AIRE (49) ES UN HUECO DE AIRE PRIMARIO Y EL DISPOSITIVO (10) INCLUYE UN HUECO DE AIRE SECUNDARIO (19) FIJO CON RESPECTO A LA SEGUNDA BOQUILLA (35). EN UN ASPECTO MAS ESPECIFICO DEL NUEVO DISPOSITIVO (10), LAS BOQUILLAS SEGUNDA Y TERCERA (35, 37) ESTAN EN UNA ESTRUCTURA TUBULAR (41) Y EL DISPOSITIVO (10) INCLUYE UN RECIPIENTE DE CONTENIDO (21) ALREDEDOR DE LA ESTRUCTURA (41). EL HUECO DE AIRE SECUNDARIO (19) INCLUYE UNA ABERTURA (53) EN LA PARED DE LA ESTRUCTURA (55) Y ESTA ABERTURA (53) SE ABRE AL RECIPIENTE DE CONTENIDO (21). OTRAS CARACTERISTICAS DEL NUEVO DISPOSITIVO (10) LLEVAN CONSIGO CONFIGURACIONES Y RELACIONES DE LAS BOQUILLAS PARTICULARES Y UN ELEMENTO DE RESTRICCION (103) QUE INHIBE EL FLUJO DE RETORNO.

Description

Dispositivo de prevención de reflujo mejorado.

Ambito técnico de la invención

Esta invención se refiere, en general, a la manipulación de fluidos, y, más concretamente, a la prevención de reflujo, es decir, "sifón de retorno" en un sistema de manipulación de fluidos.

Antecedentes de la técnica

Las redes de agua municipales presurizadas, que tienen una red de conducciones y grifos usados para extraer agua de la red, son ampliamente usadas, y han resultado satisfactorias durante un siglo. Casi durante todo ese tiempo, se ha observado que, en ciertas circunstancias, la presión en la red (o en una parte localizada de la misma) puede disminuir a un nivel reducido, por ejemplo, por debajo de la presión atmosférica.

Por ejemplo, si un usuario está extrayendo agua de un grifo en, digamos, el segundo piso de un edificio de varios pisos, y se abre una boca de incendios a nivel de la calle, la presión en el grifo puede disminuir temporalmente por debajo de la presión atmosférica. En un ejemplo más corriente, la descarga en un inodoro puede hacer que caiga notablemente la presión en un grifo cercano conectado a la misma parte de la conducción de agua. Y los usuarios de las duchas frecuentemente sufren un cambio repentino en la temperatura del agua si se descarga un inodoro o se produce otra demanda repentina en la red de distribución de agua.

Hace tiempo que se ha observado que, en el caso de una caída en la presión de agua en un grifo o elemento similar, existe la posibilidad de que, inadvertidamente, el líquido de un recipiente ajeno a la red pueda ser aspirado hacia ella. Si la red distribuye agua potable (como es casi siempre el caso), y si el líquido del recipiente tiene algún tipo de impureza y es aspirado hacia la red, ésta puede contaminarse.

Las fregaderos domésticos incorporan una solución antigua y muy simple para este problema. Para evitar la aspiración de agua sucia del fregadero hacia un grifo, en el caso de una caída de presión indebida, la abertura de descarga del grifo está separada una cierta distancia, por ejemplo, 2,54 cm (una pulgada) o más, por encima de la altura del "nivel de rebosamiento" del fregadero, es decir, del borde del fregadero. El espacio libre resultante entre tal abertura y el líquido que pueda haber en el fregadero hace imposible que el líquido del fregadero sufra un efecto sifón "hacia atrás", hacia la abertura de descarga del grifo, incluso si dicho líquido está a nivel del borde del fregadero o rebosándolo. Esta disposición se describe en la norma A112.1.2-1973 (R-1942) de American National Standards Institute (ANSI) promulgada por la American Society of Mechanical Engineers.

Y por la misma razón, es frecuente separar el extremo del conducto de descarga de un lavaplatos doméstico aproximadamente 2,54 cm (una pulgada) por encima de la tubería que conduce a la alcantarilla. Un ejemplo de un montaje adecuado para este objeto se describe en la patente norteamericana nº 3.158.169 (Smith). Tal montaje introduce un espacio libre entre el conducto de evacuación superior (desde el cual fluye el agua sucia) y el conducto del suelo que hay debajo del mismo y que recibe ese agua sucia. Los montajes de este tipo a veces se denominan "interruptores de vacío".

Pero aquí no acaba el tema de la prevención de la contaminación de las redes de agua potable presurizadas. Se presta atención a otros usos de los grifos de agua por la necesidad de prevenir el reflujo en "entornos operativos" más complejos. Por ejemplo, se puede desear mezclar agua de un grifo con un concentrado de detergente de un recipiente para formar una solución de lavado más diluida. Es evidente que si un extremo de una manguera se conecta al grifo y el otro extremo se sumerge en el concentrado, una caída repentina en la presión del agua del grifo podría provocar que tal concentrado sea aspirado hacia atrás, a través de la manguera y hacia el grifo y la red de agua.

Y la presión del agua del grifo no necesita caer por debajo de la presión atmosférica para que se corra el riesgo de contaminar la distribución de agua. Si la presión del agua del grifo cae a un nivel por debajo del de la vasija que contiene, por ejemplo, una solución de lavado diluida, la presión en tal vasija puede hacer que la solución refluya hacia la red de agua. Más o menos el mismo resultado podría producirse si la vasija se eleva considerablemente sobre el grifo.

Las técnicas de prevención de reflujo se combinan frecuentemente con dispositivos de mezcla de tipo venturi, a veces conocidos como eyectores. Tales dispositivos usan un principio descubierto por Daniel Bernouilli (1700-1782) y se usan para aplicaciones que implican la mezcla de dos líquidos, por ejemplo, agua y productos químicos líquidos. En las patentes norteamericanas nos. 3.072.137 (McDougall) y 3.166.086 (Holmes), entre otras varias, se describen ejemplos de tales dispositivos.

El dispositivo de McDougall tiene un acoplamiento superior de entrada de agua unido a un grifo, y un montaje lateral para unir una manguera que conduce a un recipiente de detergente. Cuando el grifo se abre y cuando se presiona un pulsador, el detergente es aspirado hacia el dispositivo y se mezcla con agua. La mezcla diluida se descarga por la parte de boquilla inferior.

Para prevenir el reflujo, el dispositivo de McDougall incluye una cámara que está ventilada por medio de accesos. Tales accesos, que se extienden entre la cámara y el aire ambiente, mantienen la presión de la cámara a la presión atmosférica. De ese modo, si la presión del grifo cae por debajo de la presión ambiente, se aspira aire ambiente hacia tal grifo en lugar de detergente o mezcla agua/detergente. Se encontró que el dispositivo de McDougall resultaba aceptable para productos denominados "de bajo riesgo", con los que se mezclaba el agua del grifo.

En las patentes norteamericanas nos. 4.697.610 (Bricker et al.); 5.159.958 (Sand) y 5.253.677 (Sand) se describen dispositivos similares. El dosificador de la patente de Bricker et al. se encontró, en general, satisfactorio, pero en la realización comercial incluía un espacio libre no mayor de aproximadamente 0,32 cm (un octavo de pulgada). Se entiende que tal dosificador no cumple las normas ANSI.

Un problema del eyector descrito en la patente 5.159.958 de Sand es que, cuando el chorro de agua fluye desde el grifo, a través del espacio libre, hacia la abertura central, que se describe como su parte cónica inclinada, no todo el agua entra en tal abertura central. En otras palabras, hay una cantidad significativa de "salpicadura" lateral hacia las ranuras que desembocan en el aire ambiente. Para impedir que el agua salpique por los espacios libres, el eyector incluye lengüetas opacas que se extienden hacia arriba y que previenen substancialmente tal "salpicadura". Sin embargo, se entiende que las personas que se ocupan de hacer cumplir los códigos de instalaciones sanitarias lo encontraron objetable, ya que las lengüetas impedían la verificación visual de la presencia del espacio libre.

Para tratar esta objeción, el eyector de la patente 5.253.677 de Sand utiliza ventanas (que se entiende que son transparentes) que se desplazan radialmente hacia dentro, desde el cuerpo tubular del eyector. Pero, aparentemente, también esto se encontró objetable, al impedir las ventanas que un inspector de instalaciones sanitarias pudiera pasar físicamente un objeto o un dedo a través del espacio libre.

Una característica de los eyectores de mezcla descritos en las patentes 5.159.958 y 5.253.677 de Sand se refiere a la cámara colectora (la patente 5.159.958) o a la sección colectora (patente 5.253.677) de tales eyectores. Se permite el drenaje del líquido que entra en tal cámara o sección (presumiblemente porque la sección venturi no puede aceptar el caudal que se le impone) hacia el tanque de solución, en lugar de ser derivado a un desagüe separado o algo similar. Y, aparentemente, no hay forma de que un usuario de un eyector de esta clase pueda usarlo para llenar un cubo u otro recipiente de agua dulce.

Otra característica de los eyectores de mezcla descritos en las patentes 5.159.958 y 5.253.677 de Sand se manifiesta si la vasija que contiene el producto químico o la vasija que contiene la solución mezclada se elevan por encima del eyector o si tales vasijas se presurizan por alguna razón. En cualquier caso, ocurre que si el flujo de agua del grifo se para, el producto químico y/o la solución "retorna" hacia la cámara del espacio libre del eyector y fluye por las ranuras hacia el suelo.

Otra característica adicional de ciertos dispositivos de prevención de reflujo es que tienen que estar orientados verticalmente. Sin embargo, en ocasiones, la orientación vertical no resulta práctica ni siquiera posible. Y también otra característica de tales dispositivos, cuando están combinados con un eyector de mezcla, es que se requiere una presión de agua razonablemente elevada para proporcionar una caída de presión adecuada aguas abajo, para "accionar" el eyector de modo que mezcle satisfactoriamente.

Otra característica más de ciertos dispositivos de prevención de reflujo es que producen una elevada caída de presión, no deseada, en la trayectoria del flujo de agua. Por ejemplo, la abertura cónica y la boquilla convergente, mencionadas en las patentes 5.159.958 y 5.253.677 de Sand presentan, respectivamente, pasos de flujo relativamente largos a una corriente de agua que circule a través de dichos pasos. Y los pasos de flujo largos establecen caídas de presión más elevadas, dejando menos presión disponible para la función de mezcla.

Todavía otra característica de ciertos dispositivos de prevención de reflujo (el eyector de la patente 5.253.677 de Sand, por ejemplo) es que no son idealmente adecuados para usar con sistemas que incluyan un aparato que contiene líquidos concentrados, tales como líquidos de limpieza. Tal aparato puede estar equipado con válvulas electromagnéticas, cuya función se altera al permitir que el aire entre en las válvulas o en el tubo que conduce a las válvulas. Esto puede ocurrir cuando el aparato está montado por encima del dispositivo y "se desceba". Es decir, por gravedad, el agua fluye hacia atrás en el tubo y se aleja del aparato.

Y todavía hay otro motivo de preocupación cuando los dispositivos convencionales del tipo que no tiene un espacio libre se utilizan para "alimentar" equipos dispensadores, tales como equipos que mezclan agua y líquidos concentrados de limpieza, para obtener una solución de limpieza. Generalmente, los grifos usados por el personal de servicio tienen conductos de suministro de agua caliente y fría, cada uno montado con su propia válvula de cierre. Los conductos se unen aguas abajo de las válvulas y alimentan un grifo común. Si se permite que ambos conductos de suministro de agua queden abiertos, entonces puede tener lugar un "flujo cruzado" de agua entre los conductos de agua caliente y fría.

Un dispositivo de prevención de reflujo que trate y resuelva algunos de los problemas y defectos de los dispositivos anteriores significaría un importante avance de la técnica.

Descripción de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de prevención de reflujo mejorado que supera algunos de los problemas y defectos de la técnica anterior.

Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de prevención de reflujo que elimina substancialmente la "salpicadura hacia atrás" del dispositivo.

Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de prevención de reflujo que tenga un espacio libre principal que puede distinguirse visualmente y sea suficientemente grande para que pueda pasar un dedo de un adulto a través del mismo.

Otro objeto adicional de la invención es proporcionar un dispositivo de prevención de reflujo que derive el líquido que sufre el efecto sifón de retorno hacia una trayectoria separada de descarga, alejada de una fuente de líquido potable tal como un grifo de agua.

Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de prevención de reflujo que puede ser utilizado para llenar de líquido un recipiente auxiliar cuando el dispositivo no se usa en la preparación de solución.

Todavía otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de prevención de reflujo que está dispuesto para prevenir el derrame de líquido.

Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de prevención de reflujo que tiene una caída de presión de flujo reducida.

Otro objeto adicional de la invención es proporcionar un dispositivo de prevención de reflujo que, en un sistema de agua de dos válvulas, con un solo grifo, evita la presión de retorno en un grifo y elimina substancialmente el "flujo-cruzado" entre las tuberías de agua caliente y fría.

Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de prevención de reflujo que puede funcionar en una variedad de posiciones, que incluyen la vertical, la horizontal y la inclinada.

Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de prevención de reflujo útil en un sistema que inhibe o previene el reflujo de agua inducido por gravedad.

Estos y otros objetos se consiguen por medio de la invención, como se define en las reivindicaciones 1 y 15 que siguen, que incluye la mejora de un dispositivo que tiene tres boquillas en relación de flujo en serie y coaxial, con un espacio libre entre las boquillas primera y segunda. En la mejora, el espacio libre es un espacio libre principal y el dispositivo incluye un espacio libre secundario y fijo con respecto a la segunda boquilla. Junto con los espacios libres, el dispositivo incluye una salida de drenaje posicionada de modo que esté en comunicación de flujo con el espacio libre secundario.

Según otro aspecto de la invención, las boquillas segunda y tercera están en un alojamiento tubular, y el alojamiento está rodeado por un cubeta de contención. El alojamiento tiene una pared y una abertura a través de ella que forma el espacio libre secundario. Tal abertura desemboca en la cubeta de contención, que está conectada a la salida de drenaje.

En otro aspecto de la invención, el dispositivo tiene una cuarta boquilla en el alojamiento y en relación de flujo en serie y coaxial con las boquillas primera, segunda y tercera. La cuarta boquilla tiene un extremo distal que está aplicado, de modo estanco, con la cubeta de contención. Y cada una de las boquillas del dispositivo tiene una abertura de descarga, teniendo las aberturas de las boquillas áreas que aumentan progresivamente al considerarlas en dirección de aguas abajo.

El dispositivo mejorado de prevención de reflujo también tiene un aparato de rejilla a la entrada, para cambiar el flujo de líquido de entrada de turbulento a substancialmente laminar. En una realización, el aparato tiene una pluralidad de aristas vivas que se extienden en el flujo de liquido, preferiblemente en dirección de aguas arriba. En otra realización, el aparato de rejilla tiene una pluralidad de rejillas en relación de flujo coaxial, superpuestas.

Las realizaciones más específicas de la invención involucran a las configuraciones de la boquilla o boquillas individuales. Por ejemplo, en una realización altamente preferida, la boquilla primera (o de aguas arriba) tiene una abertura de aristas vivas que tiene un primer área de flujo para descargar líquido hacia la segunda boquilla. Esta abertura es en forma de "cuchillo" o de aristas vivas porque la relación entre el diámetro de la abertura y la longitud axial oscila entre aproximadamente 10:1 y aproximadamente 21:1. En una realización específica, el diámetro es aproximadamente 4,3 mm (0,169 pulgadas) y la longitud axial de la abertura no supera, aproximadamente, los 0,25 mm (0,010 pulgadas). La configuración anterior de la primera boquilla ayuda a minimizar la resistencia al flujo de líquido.

La segunda boquilla tiene un doble ahusamiento, con una primera parte que converge con un primer ángulo, y una segunda parte que converge con un segundo ángulo, que oscila entre 10 y 30º, y que es menor que el primer ángulo. Estas partes coinciden en una zona de confluencia que define un segundo área de flujo, y la relación entre el segundo área de flujo y el primer área de flujo oscila entre aproximadamente 1,05:1 y aproximadamente 2:1.

De igual modo, la tercera boquilla también tiene un doble ahusamiento. Tal boquilla tiene una primera sección que converge con un ángulo menor que 180º y mayor que aproximadamente 130º. Una segunda sección de la boquilla converge con un ángulo entre aproximadamente 10º y aproximadamente 30º.

En una de sus aplicaciones principales, el dispositivo se usa en combinación con una fuente de agua, un aparato que contiene un líquido concentrado y un tubo de agua. El dispositivo y el tubo están conectados de modo que el agua fluya desde la fuente al aparato.

Por razones que se explican en la descripción detallada que sigue, la combinación incluye un estrangulador que inhibe el reflujo de agua desde el aparato hacia la fuente. En una realización, el tubo está conectado a la fuente y el estrangulador está entre el tubo y la fuente. En otra realización, el dispositivo está montado en el aparato y el dispositivo incluye un estrangulador, tal como una bola móvil.

En otro aspecto de la invención, el dispositivo tiene una salida secundaria o de "desbordamiento" montada en la cubeta de contención. Tal salida está montada para movimiento pivotante limitado con respecto a la cubeta, de modo que pueda impedirse el flujo de líquido por tal salida en direcciones no deseadas. En una realización más específica, la salida secundaria incluye una estructura que restringe el flujo, por ejemplo, un par de discos de rejilla separados, que proporcionan flujo laminar.

Estos y otros aspectos de la invención se exponen en la siguiente descripción detallada y en los dibujos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva del nuevo dispositivo, mostrado junto con una disposición de un grifo, un tubo de agua y un equipo alimentado por el grifo, el dispositivo y el tubo. La vista insertada y ampliada muestra un estrangulador de pico de pato, en sección, y con las partes de válvula del mismo ligeramente ampliadas para facilitar la comprensión.

La figura 2 es una vista de alzado, en sección transversal, del dispositivo mostrado en la figura 1.

La figura 3 es una vista de alzado, en sección transversal, de una parte del dispositivo mostrado en la figura 2.

La figura 4 es una vista en planta tomada, en general, a lo largo del plano de visión 4-4 de la figura 3.

La figura 5 es una vista en planta, desde arriba, de la primera boquilla del dispositivo mostrado en la figura 2.

La figura 6 es una vista en sección de la boquilla de la figura 5, tomada a lo largo del plano de visión 6-6 de la misma.

La figura 7 es una vista en planta comparativa, ampliada aproximadamente dos veces, de las aberturas de descarga de las boquillas del dispositivo.

La figura 8 es una vista de alzado, en sección, de una realización de un aparato para suavizar el flujo.

La figura 9 es una vista en planta de una variante de la realización de la figura 8, tomada a lo largo del plano de visión 9-9 de la misma.

La figura 10 es una vista en planta de otra variante de la realización de la figura 8, tomada a lo largo del plano de visión 9-9 de la misma.

La figura 11 es una vista en planta, desde arriba, de otra realización de un aparato para suavizar el flujo. Una parte está arrancada.

La figura 12 es una vista en sección del aparato de la figura 11, tomada a lo largo del plano de visión 12-12 de la misma. Una parte está arrancada.

La figura 13 es una vista en sección del aparato de la figura 11, tomada a lo largo del plano de visión 13-13 de la misma. Una parte está arrancada.

La figura 14 es una vista en sección del aparato de la figura 11, tomada a lo largo del plano de visión 14-14 de la misma. Una parte está arrancada.

La figura 15 es una vista en planta, desde abajo, del aparato de la figura 11. Una parte está arrancada.

La figura 16 es una vista en perspectiva del nuevo dispositivo mostrado junto con otra disposición de un grifo, un tubo de agua y un equipo abastecido con agua por el grifo, el tubo y el dispositivo.

La figura 17 es una vista de alzado, en sección transversal, de una parte del dispositivo de la figura 2 y que muestra un estrangulador en la cuarta boquilla del dispositivo. Algunas partes están arrancadas.

La figura 18 es otra vista en perspectiva del nuevo dispositivo, que muestra una realización en variante para limitar el movimiento pivotante de la salida secundaria.

Mejores modos de llevar a cabo la invención

Antes de describir el nuevo dispositivo 10 de prevención de reflujo, será de ayuda la comprensión de un tipo de aplicación en la que pueda ser usado tal dispositivo 10. Con referencia primero a la figura 1, las personas, por ejemplo miembros del personal de servicio, que se ocupan de la limpieza de edificios, frecuentemente usan un aparato 11 que requiere agua. Un ejemplo es el equipo dispensador 11a que contiene uno o más líquidos diferentes de forma concentrada. Tales líquidos concentrados se mezclan con agua para formar un líquido diluido, por ejemplo, un líquido de limpieza. Solamente a modo de ejemplos, los líquidos concentrados pueden incluir un limpiador neutro, un limpiador de cristales y un limpiador/desengrasante de "rociar y limpiar".

El nuevo dispositivo 10 está conectado como se muestra en la figura 1, para permitir que un usuario haga fluir agua desde un grifo 13 hacia el equipo 11a para la preparación de la solución. El agua se mezcla en la proporción adecuada, para dotar de la fuerza apropiada a una solución de limpieza. De lo anterior, resulta evidente que es altamente deseable (y generalmente exigido por leyes locales o reglamentos) que se impida que los líquidos concentrados, y las soluciones hechas a partir de los mismos, entren en la red de agua potable a la que está conectada el grifo 13. El principal fabricante de equipo dispensador 11a (vendido con la marca comercial SOLUTIONS CENTER®) y concentrados líquidos usados con ellos es S.C. Johnson & Son, Inc. de Racine, Wisconsin, EE.UU.

Con referencia también a las figuras 2, 3 y 4, el dispositivo 10 también puede usarse para otros fines. Si en el tubo 17, entre el dispositivo 10 y el aparato 11, está prevista una válvula 15, y si tal válvula 15 está cerrada cuando se abre el grifo 13, el agua fluye a través de un espacio libre 19 secundario y hacia una cubeta de contención 21. Una salida 23 está en comunicación de flujo con la cubeta de contención 21 y el agua 25 fluye desde la salida 23 (como se muestra) o desde una manguera conectada a tal salida 23. El agua así obtenida puede ser usada para llenar un cubo, por ejemplo.

(Cuando el aparato 11 incluye SOLUTIONS CENTER® u otro equipo similar, tal equipo 11a tiene una pluralidad de eyectores conectados en paralelo, por ejemplo, a un grifo 13. El agua puede ser dirigida a cada uno de los eyectores accionando una válvula magnética asociada con un eyector particular. En una disposición de esta clase, no se usa la válvula 15. Un eyector del tipo usado en el equipo SOLUTIONS CENTER® 11a se describe en la solicitud PCT publicada WO9116138 y en el documento US-A-5544810).

El nuevo dispositivo 10 de prevención de reflujo incluye una entrada 27 de conexión a una fuente de agua dulce, generalmente agua potable. Un aparato 29 de rejilla, de entrada, cambia el flujo del líquido de entrada de turbulento a flujo substancialmente laminar. El dispositivo 10 también tiene una salida principal 31 desde la cual el agua fluye, por ejemplo, hacia el equipo dispensador 11a.

Hay boquillas primera, segunda, tercera y cuarta 33, 35, 37 y 39, respectivamente, alineadas axialmente. Las boquillas 33, 35, 37 39 están en relación de flujo en serie y coaxial, y las últimas tres boquillas 35, 37, 39 están en un alojamiento 41 en forma de tubo y, en general, cilíndrico. Más adelante se describen aspectos de tales boquillas 33, 35, 37, 39 con más detalle.

Un par de nervios 45 de soporte se extienden entre la entrada 27 y el alojamiento 41 y, en sección transversal, como en la figura 4, tales nervios 45 conforman arcos de un círculo. Las aberturas 47 diametralmente opuestas y limitadas por tales nervios 45 definen el espacio libre principal 49.

Tal espacio libre 49 impide que líquido de la segunda boquilla 35 sea aspirado hacia la primera boquilla 33 y de allí a la entrada 27 y hacia un grifo 13. La existencia de tal espacio libre 49 es también evidente visualmente y las aberturas 47 son suficientemente grandes para que, de acuerdo a la práctica habitual de los inspectores de instalaciones sanitarias, pueda introducirse un dedo de adulto a través de ellas. En una realización específica, las aberturas 47 tienen una longitud ligeramente superior a 2,54 cm (una pulgada), medidas en paralelo al eje longitudinal 51 del dispositivo 10, y se extienden sobre un arco de aproximadamente 90º.

Con referencia en particular a las figuras 2 y 3, el dispositivo 10 incluye un espacio libre secundario 19, fijo con respecto a la segunda boquilla 35, separado algo de tal boquilla 35 y posicionado entre las boquillas 35 y 37. En la realización específica ilustrada, el espacio libre 19 es una abertura 53 en la pared 55 del alojamiento 41 y está en comunicación de flujo con la salida de drenaje 23. Es decir, el espacio libre secundario 19 se encuentra entre las boquillas segunda y tercera 35, 37, de modo que cualquier líquido que refluya desde la salida principal 31 hacia la entrada 27 será evacuado, después de pasar a través de la tercera boquilla 37, a través del espacio libre secundario 19, y a través de la salida 23. Tal salida 23 puede estar conectada a un tubo flexible que se extienda hasta un recipiente, un drenaje en el suelo o algo similar.

De ese modo, se "controla" el reflujo de líquido, en lugar de permitir que se derrame al suelo a través del espacio libre 49. En efecto, en el nuevo dispositivo 10, se impide que el líquido que fluye hacia atrás, a presión cercana a cero, alcance el espacio libre principal 49. (La descripción precedente contempla que el dispositivo 10 se instale con su entrada 27 hacia arriba, como se muestra en la figura 2).

Otras realizaciones específicas de la invención incluyen las configuraciones de la boquilla o las boquillas individuales 33, 35, 37, 39. Con referencia también a las figuras 5 y 6, en una realización altamente preferida, la primera boquilla 33 (o de aguas arriba) tiene un orificio o abertura 59 substancialmente en forma de "cuchillo" o con aristas vivas. Tal abertura 59 tiene un primer área de flujo A1 a través de la cual el líquido es descargado hacia la segunda boquilla 35. La relación entre el diámetro DF de la abertura 59 y la longitud axial L1 del borde 61 que define tal abertura 59 oscila entre aproximadamente 10:1 y aproximadamente 21:1. En una realización específica, el diámetro tiene aproximadamente 4,3 mm (0,169 pulgadas) y la longitud axial L1 no es superior a aproximadamente 0,25 mm (0,010 pulgadas). Siendo de longitud axial mínima, la configuración anterior de la primera boquilla 33 ayuda a minimizar la resistencia al flujo de líquido y a evitar, substancialmente, la introducción de turbulencia.

En otro de sus aspectos, la relación entre la longitud axial AL de la parte ahusada de la boquilla 33 y el diámetro DF de la abertura de boquilla 59 oscila entre 0,7 y 1,1. En una realización específica, tal relación es aproximadamente 0,87.

Con referencia en particular a las figuras 2 y 3, la segunda boquilla 35 tiene un doble ahusamiento, con una primera parte 65 que, considerada en el sentido aguas arriba-aguas abajo, es convergente. La convergencia se produce con un primer ángulo FA1. La segunda boquilla 35 también tiene una segunda parte 67 que converge con un segundo ángulo FA2, que es menor que el primer ángulo FA1. Preferiblemente, el primer ángulo FA1 oscila entre aproximadamente 40º y aproximadamente 80º y, con la mayor preferencia, tal primer ángulo FA1 es aproximadamente 60º. Preferiblemente, tal segundo ángulo FA2 oscila entre aproximadamente 5º y aproximadamente 15º, y, con la mayor preferencia, tal ángulo FA2 es aproximadamente 10º.

Estas porciones 65, 67 coinciden en una zona de confluencia que define un segundo área de flujo A2, y la relación entre el segundo área de flujo A2 y el primer área de flujo A1 oscila entre aproximadamente 1,05:1 y aproximadamente 2:1. Esto permite que el dispositivo 10 acomode un margen de presiones de agua y también da lugar a un flujo más laminar.

De modo similar, la tercera boquilla 37 tiene también un doble ahusamiento. Tal boquilla 37 tiene un primer tramo que converge con un ángulo FA3, que oscila entre aproximadamente 130º y aproximadamente 180º, y, con la máxima preferencia, es de aproximadamente 150º. Un segundo tramo de la boquilla 37 converge con un ángulo FA4 que oscila entre aproximadamente 5º y aproximadamente 15º, y, con la máxima preferencia, es de aproximadamente 10º. Tal configuración de doble ahusamiento ayuda a despejar rápidamente el agua que pueda haber en la proximidad de la corriente, impidiendo de ese modo que se acumule agua en el alojamiento 41 y salpique hacia atrás. En otras palabras, una corriente de líquido que fluye desde la segunda boquilla 35 hacia la tercera boquilla 37 actúa (en virtud del efecto venturi) como "colector" de todo líquido que se encuentre inmediatamente por encima de la tercera boquilla 37 e incluso del líquido en la cubeta de contención 21 que se encuentre por encima del borde inferior 71 de la abertura 53.

En otro aspecto de la invención, el dispositivo 10 tiene una cuarta boquilla 39 con una sección convergente 73 por la que fluye líquido hacia una sección 75 alargada y ligeramente divergente. El extremo distal 77 de la boquilla 39 está aplicado de forma estanca con la cubeta de contención 21. Para este fin se usan las juntas tóricas 79.

El cono de entrada 74 de la sección convergente 73 comprende un ángulo de aproximadamente 45º y el cono secundario 76 comprende un ángulo de aproximadamente 20º. La abertura de descarga 85 de la sección convergente 73 tiene un diámetro substancialmente uniforme a lo largo de su longitud.

Con referencia en particular a las figuras 2 y 7, cada una de las boquillas del dispositivo 33, 35, 37, 39 tiene una abertura de descarga, respectivamente, 59, 81, 83, 85. Como se representa en la figura 7, tales aberturas tienen áreas progresivamente crecientes A1, A3, A4, A5, respectivamente, consideradas desde aguas arriba hacia aguas abajo. Esta disposición reduce notablemente la "salpicadura hacia atrás", si no la elimina completamente.

Con referencia a las figuras 2, 8, 9 y 10, el dispositivo 10 incluye, preferiblemente, un aparato 87 para "suavizar" el líquido turbulento que accede por la entrada 27 y hace que tal líquido presente un flujo substancialmente laminar, en lugar de flujo turbulento. En una realización, el aparato 87 incluye una pluralidad de rejillas separadas 89, 91, alineadas verticalmente una respecto a otra, con una relación de superposición, de flujo en serie y coaxial. En realizaciones variantes, tales rejillas 89, 91 pueden coincidir entre sí, como se muestra en la figura 9, o formar ángulo entre sí, como se muestra en la figura 10.

Con referencia también a las figuras 11-15, otra realización del aparato 87 incluye una pluralidad de pasos 93, que convergen hacia abajo, formados en el cuerpo 95 de tal aparato 87. Tales pasos 93 están formados a modo de conos truncados y, con la mayor preferencia, todos los pasos 93 tienen la misma dimensión D1 de diámetro superior, el mismo diámetro de agujero 97 de salida y el mismo grado de ahusamiento. Cada paso 93 tiene una sección transversal circular en toda su longitud y los ejes centrales 99 de tales pasos 93 está separados por una distancia D2 que es algo menor que el diámetro superior D1. Es decir, tales pasos 93 están en relación de superposición.

Al formarse así, cada paso 93 "invade" uno o más pasos adyacentes 93 y, de ese modo, se forman las aristas vivas 101 que "apuntan" en dirección de aguas arriba. Se ha determinado que esta realización, con sus aristas vivas 101, es extremadamente efectiva para proporcionar un flujo laminar de salida, incluso aunque el líquido que fluye hacia el aparato 87 presente un flujo turbulento.

Un aparato específico 87 es un disco que tiene una matriz de pasos 93 en relación de superposición. Los ejes centrales 99 de tales pasos 93 están separados por una distancia de 0,76 mm (0,030 pulgadas), la abertura de salida aguas abajo tiene un diámetro de 0,51 mm (0,020 pulgadas), el diámetro del aparato 87 es aproximadamente 1,75 cm (0,70 pulgadas) y el ángulo de ahusamiento comprendido oscila en el margen de 2-4º. Sin embargo, tales dimensiones y ángulo pueden variar ampliamente en tanto que se proporcionen las antedichas aristas vivas.

Con referencia de nuevo a la figura 1, surgen ciertas consideraciones (o pueden surgir) cuando el nuevo dispositivo 10 se usa en combinación con una fuente de agua, por ejemplo, un grifo 13, un aparato 11, tal como un equipo dispensador 11a que contiene un líquido concentrado, y un tubo de agua, tal como la conducción de manguera 17. El equipo 11a se monta generalmente a una cierta altura por encima del grifo 13.

En la disposición de la figura 1, el grifo 13, el dispositivo 10, la conducción de manguera 17 y el equipo 11a están en relación de flujo. En tal disposición (y por otra característica de la invención), la gravedad provocará que el agua fluya hacia atrás a lo largo del tubo de manguera 17 y por la salida secundaria 23. Se ha encontrado que cuando la diferencia de elevación es substancial, el agua puede incluso "manar" o "salir a chorro" hacia arriba a través de las boquillas 39, 37, 35 y por el espacio libre principal 49, o, en un caso extremo, incluso a través de la boquilla 33 y hacia el grifo 13.

En la combinación ilustrada, y altamente preferida, en la que el dispositivo 10 está conectado directamente al grifo 13, y el dispositivo 10 y el equipo 11a están conectados por un tubo 17, hay un estrangulador 103 que inhibe el reflujo de agua desde el equipo 11a al grifo 13. El tubo 17 está acoplado para flujo al grifo 13 y el estrangulador 103 está entre el tubo 17 y el grifo 13. En una realización específica, el estrangulador 103 se encuentra en un montaje 104 de manguera, está hecho de material flexible, por ejemplo, caucho o Buna, tiene aspecto de válvula mitral y se conoce comúnmente como válvula de "pico de pato". Un estrangulador 103 de este tipo es un estrangulador pleno porque impide substancialmente el flujo hacia aguas arriba, permitiendo solamente el flujo en la dirección de aguas abajo, es decir, desde el dispositivo 10 hacia el equipo 11a. En la disposición de la figura 1, el objeto principal del estrangulador 103 es retener carga en el tubo 17.

En la disposición de la figura 16, el grifo 13, el tubo 17, el dispositivo 10 y el equipo 11a están también en relación de flujo, con el dispositivo 10, orientado horizontalmente y acoplado directamente al equipo 11a y al tubo 17, extendiéndose entre el grifo 13 y el dispositivo 10. En esta disposición, la tendencia del agua a fluir hacia atrás por el equipo 11a y a través del dispositivo 10 disminuye substancialmente, incluso en ausencia de un estrangulador pleno. Durante el flujo hacia delante, una rejilla 106 retiene la bola. Si el dispositivo 10 no tiene bola 105 (como en la realización de la figura 2), la rejilla 106 no es necesaria.

Sin embargo, en una combinación preferida, el dispositivo 10 incluye un estrangulador parcial 103a (a veces denominado "difusor"), tal como la bola 105 de la sección divergente 75 de la boquilla 39 mostrada en la figura 17. Tal bola 105 y sección 75 están dimensionadas cooperativamente para proporcionar una ligera holgura anular 107 entre ellas, de modo que la bola 105 no impida completamente el reflujo sino que sólo lo inhiba hasta un punto que evite el efecto "manantial" descrito.

Cuando la combinación está configurada así, el agua que tiende a fluir hacia atrás está autorizada simplemente a escapar en torno a la bola 105 y a través del espacio libre secundario 19 y la salida 23, o a través del espacio libre principal 49. (En la disposición de la figura 17, el agua que tiende a fluir hacia atrás por el equipo 11a está a muy baja presión y la bola 105 no sella herméticamente contra el asiento 109).

Debe apreciarse que, en la disposición de la figura 1, el estrangulador flexible 103 y el estrangulador de bola y boquilla 103a pueden ser usados de modo intercambiable. Debe apreciarse también que si el estrangulador de bola y boquilla 103a se usa en la disposición de la figura 1, la columna de agua en el tubo 17 probablemente empuje a la bola 105 de forma más bien apretada contra el asiento 109 y de ese modo se proporciona esencialmente un cierre de "escape cero".

Como se muestra en la figura 2, una realización del dispositivo 10 incluye una salida secundaria 23 equipada con un montaje 111 dentado adecuado para el acoplamiento de una manguera. La salida 23 y el adaptador 113 en el que está montada están configurados para permitir la rotación en 360º de la salida 23 en el adaptador 113. Cuando el dispositivo 10 no está en uso alimentando un aparato 11 y cuando el flujo desde la salida 31 se dificulta significativamente, al abrir el grifo 13, al que está conectado el dispositivo 10, se provoca que el agua fluya a través del espacio libre secundario 19 y por la salida 23, para llenar un cubo de enjuagado o algo similar.

Pero a veces es deseable desaconsejar el acoplamiento de una manguera a la salida secundaria 23 y limitar el grado al que puede pivotarse tal salida 23. Con referencia a continuación a la figura 18, otra realización del dispositivo 10 tiene una salida secundaria 23 que no tiene un montaje dentado y que está montada en la cubeta de contención 21 con movimiento pivotante limitado respecto a ella. El movimiento pivotante está limitado por una espiga de tope 115 del adaptador 113. Tal espiga 115 coincide con una muesca 117 formada en la salida 23. En una realización específica, el arco de la muesca 117 abarca aproximadamente 60º.

En una realización altamente preferida, la salida secundaria 23 incluye una estructura 119 de restricción de flujo que proporciona flujo laminar. Entre las estructuras adecuadas 119 se incluye el aparato 87 descrito en las figuras 8-15 y la descripción relacionada.

Y eso no es todo. El dispositivo 10 incorpora otra característica conveniente adicional. Con referencia de nuevo a la figura 1, una realización altamente preferida de la cubeta de contención 21 está configurada con una "junta deslizante" circular 121, de modo que, después de que la entrada 27 se conecte ajustadamente al grifo 13, esa parte inferior 123 de la cubeta 21 en la que la salida 23 está montada, pueda ser rotada con respecto a la parte superior 125 a la posición radial deseada de tal salida 23.

Con referencia de nuevo a la figura 2, no es obligatorio que el dispositivo 10 se use con el equipo dispensador 11a. Acoplando un tramo corto de manguera 129 a la salida principal 31, el dispositivo 10 puede ser usado para llenar un cubo o similar. Cuando el dispositivo 10 se usa de esta forma, la presión resultante hacia atrás en la salida 31 posiblemente será substancialmente menor que la de la salida 31 cuando el dispositivo 10 se usa con el equipo 11a. Con una presión de retorno tan reducida, no es probable que haya mucho flujo, si es que hay alguno, a través del espacio libre secundario 19 y de la salida secundaria 23.

De lo anterior y del análisis de las figuras 1 y 16, resulta evidente que el personal de servicio ya no puede dejar abiertas las válvulas de corte caliente y fría que alimentan al grifo 13 y confiar en el equipo 11a para cerrar el agua. El agua fluiría a través del espacio libre 19 y de la salida 23. En su lugar, tales válvulas de cierre caliente y fría deben ser cerradas, y, de ese modo, se impide el flujo cruzado de agua.

Cuando se usa en esta memoria, y, a menos que se indique de otra manera, el término "reflujo" significa el flujo de un líquido desde una vasija hacia la red de agua potable, provocado porque la vasija está a una presión mayor que la de la red de agua. Por ejemplo, la presión de la red puede ser superior a la ambiente y la presión de la vasija mayor que la presión de la red. O, alternativamente, la presión de la red puede estar temporalmente por debajo de la ambiente y la de la vasija a la presión ambiente o por encima de ella. El reflujo se denomina a veces "sifón de retorno". Cuando se usa en esta memoria la expresión "arista viva", como se aplica al aparato 87 de las figuras 11-15, significa una arista que tiene una dimensión, medida perpendicularmente al eje 51, que es substancialmente igual a cero.

Aplicabilidad industrial

Entre otros usos, el nuevo dispositivo 10 es útil como dispositivo de "alimentación" que proporciona agua a un equipo dispensador 11a. El dispositivo 10 puede también ser usado cuando sea deseable tener agua disponible de dos salidas diferentes, es decir, las salidas 31 y 23.

Claims (17)

1. Un dispositivo (10) para prevenir el reflujo de agua hacia la red de agua potable, y que incluye (a) un eje longitudinal, (b) boquillas primera, segunda y tercera (33, 35, 37) en relación coaxial, y (c) un espacio libre principal (49) que se extiende entre las boquillas primera y segunda (33, 35) y que está limitado por aberturas opuestas, caracterizado porque el dispositivo incluye:

un espacio libre secundario (19), fijo respecto a la segunda boquilla (35), entre las boquillas segunda y tercera (35, 37), incluyendo tal espacio libre secundario (19) una abertura (53) radialmente excéntrica respecto al eje longitudinal y separada axialmente del espacio libre principal (49), que proporciona una trayectoria de flujo para desviar cualquier reflujo de agua y alejarlo del espacio libre principal (49).

2. El dispositivo (10) de la reivindicación 1, que incluye una salida de drenaje (23) y en el que el espacio libre secundario (19) está en comunicación de flujo con la salida de drenaje (23).

3. El dispositivo (10) de la reivindicación 2, que incluye:

un alojamiento tubular (41) que se extiende en dirección opuesta del espacio libre principal (49); y,

una cubeta de contención (21) en torno al alojamiento para confinar el flujo de agua que fluye a través del espacio libre secundario (19).

4. El dispositivo de la reivindicación 3 en el que:

el alojamiento (41) incluye una pared (55);

la abertura (53) está en la pared (55); y,

la abertura (53) desemboca en la cubeta de contención (21).

5. El dispositivo de la reivindicación 2, que incluye un alojamiento (41) en torno a la segunda boquilla (35), y una cubeta de contención (21) en torno al alojamiento (41), y en el que la salida de drenaje (23) está conectada a la cubeta de contención (21).

6. El dispositivo (10) de la reivindicación 3, en el que:

hay una cuarta boquilla (39) en el alojamiento (41) y tiene un extremo distal (77) de boquilla; y,

el extremo distal (77) y la cubeta de contención (21) están aplicados de modo estanco entre sí.

7. El dispositivo (10) de la reivindicación 3, en el que:

la cubeta de contención (21) incluye una parte superior (125) y una parte inferior (123), que tiene una salida 23 montada en ella; y,

la cubeta (21) tiene una junta deslizante (121) entre las partes, permitiendo, así, posicionar la salida (23) en relación con la parte superior (125).

8. El dispositivo (10) de la reivindicación 1, que incluye una cuarta boquilla (39) en relación de flujo en serie con las boquillas primera, segunda y tercera (33, 35, 37), y en el que:

cada boquilla (33, 35, 37, 39) tiene una abertura de descarga (59, 81, 83, 85); y las aberturas de descarga (59, 81, 83, 85) tienen áreas crecientes en la dirección de aguas abajo.

9. El dispositivo (10) de la reivindicación 1, que incluye un aparato de rejilla (87) que proporciona un flujo laminar de líquido a la primera boquilla (33), y en el que:

el aparato de rejilla (87) incluye una pluralidad de rejillas (89, 91).

10. El dispositivo (10) de la reivindicación 1, que incluye un aparato de rejilla (87) aguas arriba de la primera boquilla (33), que proporciona flujo laminar de líquido a la primera boquilla (33), y en el que:

el aparato de rejilla (87) incluye una pluralidad de pasos (93) que convergen hacia abajo y en relación de superposición, formando, de ese modo, una pluralidad de aristas vivas (101) en la dirección de aguas arriba.

11. El dispositivo (10) de la reivindicación 1, en combinación con (a) una fuente de agua (13), (b) un aparato (11) que contiene un líquido concentrado, y (c) un tubo de agua (17), y en el que:

el dispositivo (10) y el tubo (17) están conectados de modo que fluya agua desde la fuente (13) hacia el aparato (11); y,

la combinación incluye un estrangulador (103) que inhibe el reflujo de agua desde el aparato (11) hacia la fuente (13).

12. La combinación de la reivindicación 11 en la que el tubo (17) está acoplado para flujo con la fuente (13), y el estrangulador (103) está entre el tubo (17) y la fuente (13).

13. La combinación de la reivindicación 11, en la que el dispositivo (10) está montado en el aparato (11) e incluye un estrangulador (103).

14. La combinación de la reivindicación 13, en la que el estrangulador (103) incluye una bola móvil (105).

15. Un dispositivo (10) para prevenir el reflujo de agua contaminada hacia la red de agua potable, y que incluye

una entrada de agua (27), boquillas primera y segunda (33, 35) en relación de flujo de aguas abajo con la entrada (27);

un espacio libre principal (49) entre las boquillas primera y segunda (33, 35);

una salida (31) de agua dulce; una tercera boquilla (37) entre la segunda boquilla (35) y la salida (31); y,

un alojamiento (41) en torno a las boquillas segunda y tercera (35, 37),

caracterizado por:

un espacio libre secundario (19) entre las boquillas segunda y tercera (35, 37); y una cubeta de contención (21) en torno al alojamiento (41) y separada del mismo, estando tal cubeta de contención (21) en comunicación de flujo de líquido con el espacio libre secundario (19).

16. El dispositivo de la reivindicación 3, que incluye una salida secundaria (23) montada en la cubeta de contención (21).

17. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la relación entre la longitud axial y el diámetro de la primera boquilla (33) oscila en el margen de 0,7 a 1,1.