ES2239309T3 - Eductor. - Google Patents
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Abstract
Un eductor que comprende una estructura venturi (3), un espacio de aire (5) a través del cual, en un modo operativo de espacio de aire, se hace pasar un chorro de líquido hacia la estructura venturi (3) y hacia una válvula de retención desmontable (19) situada en el espacio de aire (5), con lo cual el eductor es convertible entre un modo operativo de espacio de aire y un modo operativo de válvula de retención.
Description
Eductor.
Esta invención se refiere a eductores para
mezclar líquidos y a válvulas de retención para uso con estos
eductores. Esta invención también se refiere a un método para
adaptar eductores de espacio de aire.
Es una práctica común en muchas industrias, tales
como las industrias hoteleras y de servicio de comidas y bebidas,
que los productos químicos, tales como los usados para la limpieza,
sean adquiridos como líquidos concentrados y luego diluidos con agua
in situ para obtener las concentraciones de uso correctas. Se
han diseñado aparatos dispensadores dosificadores para lograr la
dilución deseada de la solución concentrada y dispensar la solución
diluida mezclada.
Estos dispensadores han empleado comúnmente
dispositivos denominados de tipo venturi, tales como eductores, para
aspirar o succionar la solución concentrada hacia la corriente de
agua.
En estos eductores el agua que se desplaza a
través de un paso arrastra la solución concentrada en un punto en el
que se ensancha un canal de flujo restringido dentro del paso.
Un eductor está normalmente dispuesto según una
configuración vertical y comprende una boquilla para formar y
dirigir hacia abajo un chorro de agua, un espacio de aire debajo de
la boquilla, y una estructura venturi situada debajo del espacio de
aire. En uso el chorro de agua atraviesa el espacio de aire y entra
en la estructura venturi. La estructura venturi comprende una
entrada, un paso lateral para entregar un líquido concentrado y una
cámara en la que el líquido concentrado es arrastrado por el flujo
de agua.
Con el fin de garantizar que la solución se
dispense con la concentración deseada, se necesita un método de
regulación de flujo para controlar la cantidad de solución
concentrada succionada hacia el flujo de agua. Se describen ejemplos
de eductores, en particular eductores que tienen medios de
regulación de flujo, en los documentos
US-A-5522419 y WO94/04857.
Típicamente, los eductores se hacen funcionar con
agua suministrada directamente desde la red principal. En la mayor
parte de los sistemas de suministro de agua existe la posibilidad de
aparición de condiciones transitorias que podrían crear un vacío
parcial dentro de las tuberías de agua. Esto puede provocar un flujo
inverso de los líquidos concentrados hacia el suministro de
agua.
Claramente, esto no es deseable y es importante
mantener el suministro de agua sin contaminación impidiendo el
reflujo de los productos químicos hacia la fuente de agua.
Se conocen dos tipos de disposiciones de
protección de la fuente de agua. Los eductores de espacio de aire
(AA) tienen un espacio de aire entre la boquilla y la estructura
venturi, según se expuso anteriormente. Esto proporciona protección
frente al reflujo dado que el agua no puede retroceder por el
espacio de aire hasta el suministro de agua. Cualquier cantidad de
agua que salga de la entrada venturi en condiciones de reflujo se
derramará sencillamente fuera del eductor sin contaminar el
suministro de agua. Por tanto, los eductores de espacio de aire
proporcionan un nivel relativamente alto de protección frente al
reflujo, pero tienen una serie de desventajas que se exponen a
continuación.
Una válvula de retención mecánica o interruptores
de tubería (DB) proporcionan un nivel relativamente más bajo de
protección frente al reflujo, pero no tienen algunas de las
desventajas asociadas con eductores de espacio de aire. Los
eductores de espacio de aire conocidos proporcionan una combinación
de protección frente al reflujo y dispensación de fluido en una sola
unidad. Sin embargo, los eductores de espacio de aire tienen varios
inconvenientes. La corriente de agua que atraviesa el espacio de
aire está expuesta al aire, al igual que la boquilla que dirige el
agua. La admisión de polvo u otros materiales en partículas desde el
ambiente operativo puede interferir el rendimiento del chorro, lo
cual puede provocar retrosalpicaduras aumentadas y reducir la
eficiencia de la etapa venturi. La obstrucción del chorro impedirá
el funcionamiento efectivo del eductor. Por estas razones, los
eductores de espacio de aire necesitan un mantenimiento regular. La
presencia del espacio de aire también impide que el eductor se use
con un diluyente distinto del agua, dado que el diluyente está
expuesto al aire.
Una alternativa a un eductor de espacio de aire
es el uso de una válvula de retención aguas arriba de un eductor sin
espacio de aire. La válvula de retención está posicionada en serie
con el eductor y es una unidad separada. Sin embargo, en esta
disposición se pierde la conveniencia de una unidad combinada de
eductor y de prevención de reflujo, proporcionada por el eductor de
espacio de aire. Además, el nivel de protección frente al reflujo es
menor que el proporcionado por eductores de espacio de aire. Se
conocen otras disposiciones para impedir reflujo, por ejemplo
disposiciones de ruptura por efecto del vacío.
Los inventores han reconocido que con los
eductores conocidos no es posible conmutar entre una disposición de
espacio de aire y una disposición de válvula de retención sin
cambiar la unidad de eductor misma. Esto es caro y lleva mucho
tiempo. Las disposiciones de eductor conocidas tienen una utilidad
limitada dado que un solo eductor no puede usarse allí donde se
requieren protección de espacio de aire y protección de válvula de
retención en momentos diferentes.
Un objeto de la presente invención es abordar los
inconvenientes de disposiciones de eductor conocidas y, en
particular, proporcionar un sistema que se pueda cambiar fácilmente
entre una disposición de espacio de aire y una disposición de
válvula de retención.
En un primer aspecto de la presente invención se
proporciona un eductor que comprende una estructura venturi, un
espacio de aire a través del cual en un modo operativo de espacio de
aire se hace pasar un chorro de líquido hacia la estructura venturi
y hacia una válvula de retención desmontable situada en el espacio
de aire, con lo cual el eductor es convertible entre un modo
operativo de espacio de aire y un modo operativo de válvula de
retención.
La válvula de retención desmontable puede tener
cualquier mecanismo adecuado de retención seleccionado, por ejemplo,
de entre los conocidos por la persona versada en la técnica. La
válvula de retención desmontable puede seleccionarse de modo que se
proporcione un grado particular de protección frente al reflujo. La
válvula de retención puede tener una o más lumbreras de salida para
permitir que salga fluido del eductor en el caso de una situación de
reflujo. Apropiadamente, la válvula de retención desmontable está
construida de un material o materiales resilientes frente a los
productos químicos que probablemente se van a encontrar durante el
funcionamiento normal.
Esta disposición permite que el eductor funcione
como un eductor de espacio de aire o como un eductor de válvula de
retención añadiendo o retirando sencillamente la válvula de
retención. La válvula de retención puede sustituirse por una
boquilla en el eductor que proporcione el chorro de líquido a través
del espacio de aire.
Es ventajoso tener un eductor que pueda
transmutarse fácilmente entre una disposición de espacio de aire y
una disposición de válvula de retención en, por ejemplo, un sistema
de dilución de agua, dado que la fuente de agua, el caudal y el
líquido concentrado pueden cambiarse durante la vida útil de un
eductor, y así también pueden cambiar los requisitos de protección
frente al reflujo. Por tanto, la presente invención proporciona un
eductor que tiene una utilidad aumentada en comparación con
eductores conocidos ya que pueda usarse allí donde se necesita
protección de espacio de aire y donde se necesita protección frente
al reflujo por medio de una válvula de retención.
Un eductor que tiene una válvula de retención
desmontable según la presente invención puede adaptarse in
situ entre disposiciones de espacio de aire o de válvula de
retención. Esto tiene ventajas significativas sobre disposiciones
conocidas, que no pueden adaptarse de esta manera y que necesitarían
que se remplazara toda la disposición de eductor si cambiaran los
requisitos de protección frente al reflujo. Esto solo se realizaría
normalmente por un técnico especialista. Por tanto, la presente
invención proporciona ahorros de tiempo y dinero cuando se cambia
entre disposiciones de espacio de aire y de válvula de
retención.
En la presente memoria se describe un cartucho de
válvula de retención destinado a instalarse de modo desmontable en
un espacio de aire de un eductor que tiene un espacio de aire y una
zona de entrada venturi, en donde el cartucho de válvula de
retención comprende una entrada destinada a recibir agua procedente
de una tubería de suministro y una salida destinada a entregar agua
a la zona de entrada venturi, y una válvula de retención entre la
entrada y la salida.
Preferiblemente, la salida comprende una
superficie de sellado para proporcionar contacto de sellado con la
zona de entrada venturi.
Preferiblemente, la entrada comprende una
superficie de sellado para proporcionar contacto de sellado con la
tubería de suministro.
Preferiblemente, el cartucho de válvula de
retención tiene un núcleo, un manguito elástico expansible dispuesto
alrededor y en contacto de sellado con el núcleo para impedir el
flujo de fluido entre el manguito y el núcleo, rompiéndose el
contacto de sellado cuando se expande el manguito elástico, en donde
el manguito elástico se expande por presión de fluido procedente de
la entrada.
Preferiblemente, el cartucho de válvula de
retención comprende una envuelta exterior dispuesta alrededor del
manguito elástico para limitar el alcance de la expansión de éste y
para sellarse al manguito durante el flujo desde la entrada hasta la
salida. En esta disposición un reflujo de agua puede pasar entre la
envuelta exterior y el manguito cuando la trayectoria desde la
entrada hasta la salida está cerrada. Preferiblemente, la envuelta
exterior comprende una abertura a través de la cual el fluido puede
salir de la válvula de retención si se produce un reflujo.
Un cartucho de válvula de retención, que se puede
instalar de forma reversible en el espacio de aire de un eductor de
espacio de aire, puede proporcionar una manera barata y eficiente de
modificar eductores de espacio de aire existentes de modo que
funcionen con una válvula de retención. Por tanto, la presente
invención proporciona los medios para modificar la protección frente
al reflujo de un eductor y proporcionar las ventajas de la
protección de una válvula de retención sin el gasto y la
inconveniencia de reemplazar la unidad de eductor o de instalar una
unidad de válvula de retención independiente.
En un tercer aspecto de la presente invención se
proporciona un método para adaptar un eductor de espacio de aire que
tiene una porción de mezclado venturi y un espacio de aire,
comprendiendo dicho método instalar una válvula de retención en
dicho espacio de aire.
Es ventajoso adaptar un eductor que tiene un
espacio de aire de modo que el eductor tenga una válvula de
retención ya que pueden eliminarse algunas de las desventajas de una
disposición de espacio de aire, tales como el requisito de un
mantenimiento regular, sin tener que reemplazar todo el eductor o
instalar una unidad de válvula de retención en otro punto de la
tubería de flujo de fluido.
Se pretende que la modificación de un eductor de
espacio de aire según la presente invención pueda realizarse por el
usuario del eductor y que no necesite de un técnico especialista.
Por tanto, existen ahorros sustanciales de tiempo y dinero sobre el
enfoque conocido de reemplazar el eductor o acomodar una unidad de
válvula de retención independiente.
La disposición de una barrera mecánica frente al
reflujo, en forma de una válvula de retención, puede ser
particularmente adecuada cuando se usan fluidos tóxicos o dañinos en
el eductor.
Se describe a continuación una realización de la
invención, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los
dibujos anexos, en los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva
despiezada de un eductor que materializa la presente invención,
incluyendo un cartucho de válvula de retención que es una
realización del segundo aspecto de la presente invención.
La figura 2 muestra una vista frontal despiezada
del eductor y de la válvula de retención de la figura 1.
La figura 3 muestra una vista frontal del eductor
de las figuras 1 y 2, ya ensamblado.
Las figuras 1 a 3 muestran un eductor 1 que
materializa la presente invención, dispuesto en una posición
vertical y que comprende una porción 2 de entrada, una estructura
venturi 3, un cuerpo principal 4 que tiene una estructura cilíndrica
horizontal de extremos abiertos que define un espacio de aire 5
entre la porción 2 de entrada y la estructura venturi 3. La
estructura venturi 3 comprende una entrada 6, un paso lateral 7 para
entregar líquido concentrado a la estructura venturi 3 y una porción
de salida 8. La estructura venturi 3 también comprende un cuerpo
venturi (no mostrado) en donde tiene lugar el mezclado del agua y el
líquido concentrado, y pasos de derivación (no mostrados) para el
flujo de líquido alrededor del cuerpo venturi. La estructura venturi
3 es convencional y no necesita describirse aquí con detalle.
La figura 1 también muestra parcialmente un
conducto 10 de suministro de agua que entrega agua al eductor 1. El
conducto 10 incluye una válvula de cierre 11 operable manualmente de
una manera convencional y una tubería de conexión 12 que se puede
bloquear en la porción 2 de entrada por un ajuste de bayoneta.
En su modo operativo de espacio de aire sin la
válvula de retención 19 descrita más adelante, la porción 2 de
entrada contiene, de una manera convencional, una boquilla (no
mostrada) que está sellada a la tubería de conexión 12 y que dirige
un chorro de agua a través del espacio de aire abierto hacia la
entrada 6 de la estructura venturi 3.
Se muestra una válvula de retención desmontable
19 en una vista despiezada en la figura 1, la cual, en uso, está
situada dentro del cuerpo principal 4, en el espacio de aire 5
(según se muestra en la figura 3).
La válvula de retención 19 comprende una
estructura de núcleo 20, un manguito elástico 25 expansible de forma
reversible que actúa como el miembro de válvula y una envuelta
exterior 26. La estructura de núcleo 20 tiene un tubo de entrada 21
en una parte superior para recibir agua del conducto de suministro
de agua 10, un vástago alargado 22 que se extiende por debajo de la
entrada 21 y unas salidas de fluido 23 (véase figura 3) entre unos
nervios 24 que conectan el tubo de entrada 21 y el vástago alargado
22.
El manguito expansible 25 está fabricado de un
material de caucho, tal como caucho de silicona, y cubre el vástago
alargado 22 y las salidas 23 de la estructura de núcleo 20 cuando la
válvula está ensamblada. Cuando la válvula está ensamblada y no hay
un flujo de agua presurizado hacia el tubo de entrada 21, el
manguito 25 se ajusta herméticamente alrededor y está en contacto de
sellado con el vástago alargado 22 de modo que el fluido no puede
pasar entre el manguito 25 y el miembro alargado 22.
La envuelta exterior 26 comprende un cuerpo
principal 27 fabricado de un material plástico rígido con un nervio
helicoidal de refuerzo 27a, unos respiraderos 28 para permitir que
el fluido pase desde el interior de la envuelta exterior hacia el
espacio de aire 5 cuando la válvula está ensamblada y situada en el
espacio de aire, y un tubo de salida 29 para acoplarlo a la entrada
venturi 6. Cuando la válvula está ensamblada la envuelta exterior
rodea el manguito expansible 25 y la estructura de núcleo 20.
El tubo de entrada 21 de la válvula de retención
19 tiene dos juntas tóricas 21a mediante las cuales se sella a la
tubería de conexión 12 cuando se inserta en su interior. El tubo de
salida 29 tiene una junta tórica 29a por medio de la cual se sella a
la entrada 6 de la estructura venturi 3 cuando se inserta en su
interior. El cartucho de válvula de retención se inserta dentro del
eductor para corregirlo pasando del modo operativo de espacio de
aire al modo operativo de válvula de retención desacoplando el
suministro 10 de la porción 2 de entrada, retirando la boquilla de
chorro de agua (no mostrada) de la porción 2 de entrada, insertando
la válvula 19 dentro y a través de la porción de entrada de modo que
el tubo de salida 29 penetra en la entrada 6, y reconectando el
suministro 10 para sellarlo al tubo de entrada 21. El extremo
superior de la envuelta exterior 26 en el estado ensamblado presiona
la pestaña 25a del manguito 25 contra el extremo inferior del tubo
de entrada 21 para formar una junta de sellado en este punto.
En uso, un flujo de agua entra en el tubo de
entrada 21 desde el suministro 10 de agua y sale del tubo a través
de las salidas 23. La presión del agua hace que el manguito elástico
25 se expanda alejándose del vástago alargado 22. Esta expansión
proporciona un camino de flujo entre el manguito 25 y el vástago 22.
El manguito 25 se expande hasta encontrarse con el cuerpo principal
27 de la envuelta exterior 26, que limita el grado hasta el cual
puede expandirse el manguito 25, y sella la trayectoria de flujo a
través de la válvula 19 desde su entrada hasta su salida.
Como resultado de la expansión del manguito, el
agua fluye desde el tubo de entrada 21 hasta el tubo de salida 29 de
la envuelta exterior. El tubo de salida 29 crea un chorro de agua
dirigido hacia la entrada venturi 6 para provocar el arrastre de
líquido concentrado suministrado a través del paso lateral 7 del
tubo venturi de una manera conocida. Finalmente, el agua y el
líquido arrastrado salen del eductor por la porción 8 de salida.
Cuando se detiene el flujo de agua, el manguito
elástico 25 se contrae y se ajusta herméticamente alrededor del
miembro alargado 22 y en contacto de sellado con el mismo. Esto
impedirá cualquier flujo inverso de agua a través de la válvula de
retención 19 hasta el suministro 10 de agua.
Si no hay flujo de agua hacia la válvula de
retención 19 desde el suministro 10 de agua, por ejemplo allí donde
ha ocurrido una caída repentina de la presión del suministro de agua
de la red principal, y aparece un flujo inverso dentro de la
estructura venturi 3, el fluido puede fluir desde la entrada venturi
6 hacia el tubo de salida 29 de la válvula de retención 19. Sin
embargo, el fluido puede no pasar hacia el suministro de agua debido
a que el manguito elástico 25 está en contacto de sellado con el
miembro alargado 22, como ya se expuso. En vez de ello, el fluido
pasa hacia el espacio entre el cuerpo principal 27 y el manguito
elástico 25 y sale de la válvula de retención 19 a través de las
lumbreras 28.
La figura 3 muestra el eductor con la válvula de
retención 19 ensamblada y situada dentro del cuerpo principal 4, en
el espacio de aire 5. Los respiraderos 28 del cuerpo principal 27 de
la válvula de retención 19 se pueden ver a través de los extremos
abiertos del cuerpo principal 4. El fluido que fluye fuera de la
válvula de retención 19 a través de las lumbreras 28, por ejemplo en
la situación en la que aparece un reflujo en la estructura venturi
3, es capaz de pasar hacia el espacio de aire y salir del eductor 1
a través de los extremos abiertos del cuerpo principal 4.
Claims (6)
1. Un eductor que comprende una estructura
venturi (3), un espacio de aire (5) a través del cual, en un modo
operativo de espacio de aire, se hace pasar un chorro de líquido
hacia la estructura venturi (3) y hacia una válvula de retención
desmontable (19) situada en el espacio de aire (5), con lo cual el
eductor es convertible entre un modo operativo de espacio de aire y
un modo operativo de válvula de retención.
2. Un eductor según la reivindicación 1, en el
que, en el modo operativo de espacio de aire, el eductor tiene una
boquilla para proporcionar dicho chorro de líquido, siendo
desmontable la boquilla durante la conversión y reemplazable por una
válvula de retención (19).
3. Un eductor según la reivindicación 1 o 2, en
el que la válvula de retención tiene una salida (29) que
proporciona, en uso, un chorro de fluido dirigido
hacia la estructura venturi.
hacia la estructura venturi.
4. Un eductor según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la válvula de retención
proporciona una primera trayectoria de flujo sellada a través del
espacio de aire cuando está abierta para el flujo de líquido hacia
la estructura venturi y proporciona una segunda trayectoria de flujo
para reflujo desde la estructura venturi hacia el espacio de aire
fuera de la válvula de retención cuando dicha primera trayectoria de
flujo está cerrada.
5. Un método para adaptar un eductor de espacio
de aire que tiene una porción venturi de mezclado (3) y un espacio
de aire (5), que comprende instalar una válvula de retención (19) en
dicho espacio de
aire.
aire.
6. Un método según la reivindicación 5, en el que
el eductor de espacio de aire comprende una boquilla para dirigir un
chorro de agua y el método comprende el paso de retirar la boquilla
del eductor.
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