ES2331013T3 - Unidad secadora para aire comprimido y otros medios gaseosos. - Google Patents
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Abstract
Unidad secadora para aire comprimido y otros medios gaseosos, que comprende una carcasa (16, 18, 20) que presenta una entrada (148) para aire a secar y una salida (74) para aire secado, y una unidad intercambiadora (22) que presenta un gran número de fibras de membrana huecas (30), cuyos extremos están fijados abiertos en dos placas de retención (26, 28) que limitan juntamente con la carcasa (16, 18, 20) un espacio de cabeza (92) del lado de la entrada y un espacio de cabeza (72) del lado de la salida, en donde un espacio de aire de barrido que está unido con las superficies exteriores de las fibras (30) de la membrana presenta una entrada (52) de aire de barrido y una salida (50) de aire de barrido y es solicitado con una parte del aire secado, en donde el espacio de cabeza (72) del lado de la salida está unido con la salida (74) a través de una válvula de salida (90) y la entrada (52) de aire de barrido está unida constantemente con el espacio de cabeza (72) del lado de la salida, y en donde la válvula de salida es controlada sobre una base de tiempo y/o en función de la presión reinante en el espacio de cabeza (72) del lado de la salida y/o en función del contenido de humedad del aire de barrido entregado en la salida (50) de aire de barrido.
Description
Unidad secadora para aire comprimido y otros
medios gaseosos.
La invención concierne a una unidad secadora
para aire comprimido y otros medios gaseosos según el preámbulo de
la reivindicación 1.
Una unidad secadora de esta clase con cartuchos
secadores de fibras de membrana puede encontrarse en el documento
JP 11 033338 A (Resúmenes de Patentes de Japón, volumen 1999, No. 5
del 31.05.1999) o bien en el documento JP 2001 219026 A (Resúmenes
de Patentes de Japón, No. 25 del 14.08.1999).
En estas unidades conocidas la válvula de salida
es una válvula de retención y controla al mismo tiempo una
corriente de aire de barrido de modo que ésta circule solamente
cuando esté abierta la válvula de retención.
Particularmente en el caso de utilización para
fines médicos y odontológicos se requiere aire comprimido seco. Por
tanto, en instalaciones de aire comprimido correspondientes se
utilizan unidades secadoras que extraen humedad del aire comprimido
proporcionado en la salida de un compresor.
Se conocen, entre otras, unidades secadoras como
las comentadas al principio, en las cuales se extrae el agua del
aire comprimido empleando membranas que son permeables solamente
para vapor de agua. Sin embargo, estas unidades secadoras que
operan según el principio de la membrana trabajan de forma
satisfactoria solamente en el modo de funcionamiento continuo. El
aire rico en vapor atraviesa la membrana de fibras huecas, pasando
las porciones de vapor a través de las paredes de las fibras. Este
vapor de agua descargado es retirado de la carcasa de la unidad
secadora empleando una corriente parcial del aire secado que se
deriva, a través de un punto de estrangulación, de la cantidad de
aire recibida en la salida de la unidad secadora.
En la fase de arranque se introducen grandes
cantidades de humedad, pero no está disponible suficiente aire de
barrido, ya que en el sistema tiene que establecerse primero la
presión. Por tanto, el vapor de agua no es evacuado tampoco en
grado suficiente desde el lado exterior de las fibras de la
membrana. En la fase de arranque de la instalación se alimenta así
al recipiente de presión aire con alto contenido de agua (alto punto
de rocío).
Sin embargo, precisamente las unidades
generadoras de aire comprimido utilizadas en el ámbito médico y
odontológico son sometidas a esfuerzos muy irregulares y, por
tanto, se conectan y desconectan con frecuencia, de modo que pesan
mucho los inconvenientes antes indicados.
Por tanto, mediante la presente invención se
pretende perfeccionar una unidad secadora según el preámbulo de la
reivindicación 1 de modo que en la fase de arranque se obtenga
también una mejor separación del vapor de
agua.
agua.
Este problema se resuelve según la invención por
medio de una unidad secadora con las características indicadas en
las reivindicaciones 1 y 2.
En la unidad secadora según la invención no
existe en la fase de arranque ninguna unión de flujo o sólo existe
una unión de flujo reducido entre el espacio de cabeza de la carcasa
dispuesto por el lado de la salida y el recipiente de reserva de
aire comprimido y las tuberías que conducen a ellos. Se consigue así
que la presión en la unidad secadora se establezca con mucha
rapidez para que esté preparado también rápidamente aire de barrido
que pueda pasar rozando a lo largo de las paredes exteriores de las
fibras de la membrana, y para que quede garantizada una rápida
consecución de las condiciones de trabajo nominales en la propia
unidad secadora.
Cuando la unidad secadora ha alcanzado entonces
su estado estacionario, se puede liberar entera o crecientemente la
unión de flujo con el recipiente de reserva de aire comprimido.
El ajuste de la sección transversal de la
abertura de la válvula de salida puede efectuarse, según la
reivindicación 1, en función de la presión que reina en el espacio
de cabeza del lado de la salida. Es igualmente posible un control
de la válvula sobre una base de tiempo o en función del contenido de
humedad del aire de barrido entregado. Las diferentes clases de
control pueden emplearse también en forma mezclada.
La variante de la invención según la
reivindicación 2 permite también liberar progresivamente la unión de
flujo entre la unidad secadora y el recipiente de reserva de aire
comprimido. Se garantiza así, por un lado, un rápido rellenado del
recipiente de reserva de aire comprimido, mientras que, por otro
lado, se impide un descenso demasiado acusado de la presión en la
unidad secadora que pudiera conducir a las desventajas antes
citadas.
Con el perfeccionamiento de la invención según
la reivindicación 3 se asegura de una manera muy sencilla que la
presión en el espacio de cabeza del lado de la salida no disminuya
por debajo de una presión prefijada.
Si se forma la válvula de salida según la
reivindicación 4, ésta tiene entonces una geometría especialmente
sencilla. Con esta válvula se pueden colocar también en el mismo
lado las superficies del elemento de control solicitadas con
presión por la parte de la entrada y la superficie de dicho elemento
de control solicitada con presión por la parte de la salida, de
modo que el elemento de control esté enclavado en el estado abierto
por la presión del medio controlado. Esto garantiza una sección
transversal de flujo grande de la válvula de salida en condiciones
de trabajo estacionaria.
Los perfeccionamientos de la invención según las
reivindicaciones 4 y 5 son ventajosos en lo que respecta a una
constitución sencilla y mecánicamente fiable de la válvula de
salida.
Con el perfeccionamiento de la invención según
la reivindicación 7 se garantiza también que la presión en el
espacio de cabeza de la unidad secadora situado por el lado de la
salida no descienda por debajo de un valor mínimo. En la unidad
secadora según la reivindicación 7 es posible también variar de
manera sencilla el punto de conexión de la válvula de salida por
regulación de un emisor electrónico de valores de referencia. Por
tanto, la unidad secadora puede ser adaptada sin intervenciones
mecánicas a condiciones de trabajo especiales, por ejemplo aire de
aspiración de diferente humedad, empleo de fibras de membrana
diferentes, requisitos diferentes impuestos al grado de secado del
aire, etc.
En una unidad secadora según la reivindicación 7
es posible también liberar progresivamente la vía de flujo entre la
unidad secadora y el recipiente de reserva de aire comprimido
haciendo para ello que la válvula magnética opere en el modo de
funcionamiento por impulsos y ajustando la relación entre el tiempo
de apertura y el tiempo de cierre, lo que es posible nuevamente con
medios electrónicos conocidos de una manera sencilla y sin
intervención mecánica en la unidad secadora.
El control de la relación de manipulación de la
válvula puede efectuarse igualmente en función de la presión en el
espacio de cabeza del lado de la salida, sobre una base de tiempo o
en función del contenido de humedad del aire de barrido entregado.
Las diferentes clases de control pueden emplearse también en forma
mezclada.
Si el aire contiene proporciones muy altas de
humedad, es posible entonces que, ya después de pasar por un
refrigerador pospuesto a la salida del compresor, se separen en el
aire porciones líquidas en forma de finas gotitas o aerosoles.
Típicamente, algunas fibras de la membrana está provistas, en su
lado interior, de un revestimiento especial que es selectivamente
permeable para moléculas de agua. Debido a su propia naturaleza,
estos revestimientos son solubles en agua. Si entran en contacto con
gotitas de agua o con aerosol, el revestimiento puede sufrir daños,
con lo que la unidad secadora queda permanentemente averiada.
A continuación, se explica la invención con más
detalle ayudándose de ejemplos de realización y haciendo referencia
al dibujo. Muestran en éste:
La figura 1, una sección axial a través de una
unidad secadora por aire comprimido incorporada en una instalación
de aire comprimido para una consulta de odontólogo;
La figura 2, otra sección axial a través de la
unidad secadora mostrada en la figura 1 en un plano perpendicular
al plano del dibujo de la figura 1;
La figura 3, una representación ampliada de una
parte de cabeza inferior de la unidad secadora mostrada en la
figura 1;
La figura 4, una representación ampliada de una
parte de cabeza superior de la unidad secadora mostrada en la figura
1;
Las figuras 5 y 6, vistas semejantes a la figura
4, en las que se muestran variantes del control de la unión de
flujo entre la unidad secadora y un recipiente de reserva de aire
comprimido pospuesto;
Las figuras 7 y 8, representaciones semejantes a
la figura 1, pero en las que se ilustra una unidad secadora
modificada;
La figura 9, una representación ampliada de una
parte de cabeza superior de la unidad secadora mostrada en las
figuras 7 y 8; y
La figura 10, una vista semejante a la figura 9,
en la que se muestra otra variante de la parte de cabeza.
En las figuras 1 a 4 se designa en conjunto con
10 una unidad secadora que recibe aire de un compresor 12 y entrega
aire comprimido ampliamente liberado de humedad a un recipiente 14
de reserva de aire comprimido.
La unidad secadora 10 comprende una parte de
carcasa cilíndrica 16 que está cerrada en sus extremos por un
cabezal inferir 18 y un cabezal superior 20, respectivamente. En el
interior de la parte de carcasa 16 y penetrando en los cabezales 18
y 20 con sus extremos está dispuesto un cartucho secador designado
en conjunto con 22.
Este cartucho comprende a su vez una vaina
cilíndrica 24 que está cerrada en sus extremos por unas placas de
retención 26, 28. En las placas de retención 26 y 28 están
empotrados los extremos de un gran número de fibras huecas de
membrana 30, concretamente de modo que los extremos de las fibras de
la membrana están abiertos.
Las fibras de la membrana pueden estar
constituidas en la práctica PES (polietersulfona) o PEI
(polieterimida). El diámetro de las fibras de la membrana puede
estar comprendido dentro del intervalo de 100 a 3000 \mum y su
espesor de pared puede ser de 20 a 1000 \mum.
Para que el material de la pared de las fibras
30 de la membrana presente una fuerte permeabilidad específica para
el vapor de agua, el lado interior de dichas fibras 30 de la
membrana está provisto de un revestimiento que, debido a su
naturaleza, es fuertemente hidrófilo. Sin embargo, éste es así
también soluble en agua.
El cartucho secador 22 se fabrica, por ejemplo,
de modo que se colocan juntas las fibras 30 de la membrana para
formar un mazo correspondiente y se fabrican las placas de retención
26 y 28 impregnando con resina dos zonas distanciadas hacia adentro
respecto de los extremos del mazo de fibras de la membrana. Las
fibras 30 de la membrana son cortadas después en los extremos de
las placas de retención 26 y 28, con lo que el interior de las
fibras de las membranas sigue siendo libremente accesible.
Los cabezales 18 y 20 tienen cada uno de ellos
un tramo de faldón cilíndrico 32 y 33, respectivamente, que casa
con la parte de carcasa cilíndrica 16.
En los sitios de empalme entre el tramo de
faldón 32 y la parte de carcasa cilíndrica 16 o entre dos segmentos
60 y 62 de la parte de carcasa 16 están previstos unos anillos de
unión 36, 38. Como puede apreciarse especialmente en las figuras 3
y 4, estos anillos tienen una sección transversal en forma de T y
están asentados con una brida central 42, 44 que se proyecta hacia
afuera entre las superficies frontales opuestas del tramo de faldón
32 y la parte de carcasa 16 o los segmentos 60, 62.
Como puede apreciarse en el dibujo, la vaina 24
del cartucho tiene un diámetro más pequeño que el de la parte de
carcasa 16, con lo que se obtiene un recinto anular 46.
Como puede apreciarse en la figura 3, el anillo
de unión 36 tiene unas ranuras 48 abiertas hacia afuera que están
distribuidas en dirección periférica. De esta manera, se obtiene una
hendidura de salida inferior para el recinto
anular 46.
anular 46.
El recinto anular 46 está unido con el interior
de la vaina 44 del cartucho a través de cuatro aberturas 50
previstas en el tramo inferior de dicha vaina 24 del cartucho y
distribuidas por igual en dirección periférica. Análogamente, en el
tramo superior de la vaina 24 del cartucho están previstas cuatro
aberturas 52 distribuidas por igual en dirección periférica.
Empleando tres anillos de sellado, el cartucho
secador 24 está retenido en la carcasa formada por los cabezales
18, 19 y la parte de carcasa 16. Un anillo de sellado inferior 54
sella el tramo de faldón 32 del cabezal 18 contra el extremo
inferior de la vaina 24 del cartucho.
Un anillo de sellado extremo superior 56 sella
de manera semejante el extremo superior de la vaina 34 del cartucho
contra el cabezal superior 20. Como puede apreciarse en el dibujo,
los anillos de sellado 54, 56 están situados axialmente más allá de
las aberturas 50 y 52.
Un anillo de sellado adicional 58 está previsto
por debajo de las aberturas 52 y sella nuevamente la superficie
exterior de la vaina 24 del cartucho contra la parte de carcasa
16.
Para hacer posible la instalación de este anillo
de sellado, la vaina 24 del cartucho está hendida un poco por
debajo del anillo de sellado 58, estando dispuesto el anillo de
unión superior 38 en el sitio de empalme entre el segmento extremo
superior 60 y el segmento principal 62 de la parte de carcasa
16.
El tramo axial del recinto anular 46 que está
situado entre los anillos de sellado 56 y 58 y que está unido con
las aberturas 52 se encuentra unido, a través de un canal 64 y unos
pasos de la carcasa y del cabezal superior 20, no provistos de
símbolos de referencia, con un taladro central 66 de un tornillo de
boquilla 68. Éste tiene un taladro de estrangulación designado con
70 que está unido con un espacio de cabeza superior 72 en el
cabezal superior 20. El espacio de cabeza 72 está limitado por el
cabezal 20 y la placa de retención superior 28.
En el cabezal superior 20 está previsto también
un canal de salida acodado 74 que comprende un racor tubular 76 que
discurre verticalmente hacia arriba. El racor tubular 76 forma con
su superficie frontal superior un asiento de válvula que coopera
con una membrana de válvula 78. Esta última es de forma circular y
está dispuesta coaxialmente al racor tubular 76.
La membrana de válvula 78 está sujeta entre el
lado superior del cabezal 20 y una carcasa de válvula 80 que está
unida con el cabezal 20 por medio de tornillos no mostrados con
detalle.
La carcasa de válvula 80 está formada con una
cámara de muelle 84 que está unida con el medio ambiente a través
de una abertura de ventilación 82 y que da acogida a un muelle
helicoidal 86. El extremo inferior de este muelle ataca en el lado
superior de la membrana de válvula 78 a través de un asiento de
muelle redondeado 88.
La fuerza del muelle helicoidal 86 se ha elegido
de modo que la válvula de salida 90 de la unidad secadora que
comprende los componentes 78 a 88 anteriormente descritos se abra a
una presión a la que esté garantizado que se alimente una cantidad
suficiente de aire de barrido a las aberturas superiores 52 de la
vaina 54 del cartucho a través del taladro de estrangulación 70. El
aire de barrido circula después hacia abajo en el interior de la
vaina 24 del cartucho entre las fibras 30 de la membrana, sale de la
vaina 24 del cartucho por abajo a través de las aberturas 50 y sale
de la carcasa de la unidad secadora a través de la hendidura de
salida de forma anular del anillo de unión inferior 36.
La placa de retención inferior 26 del cartucho
secador 22 limita juntamente con el cabezal inferior 18 un espacio
de cabeza inferior 92. Éste tiene mayor extensión axial que el
espacio de cabeza superior 72 para disponer allí un intercambiador
de calor transversal 94 que corta el eje del espacio de cabeza. El
intercambiador de calor 94 comprende un tubo intercambiador de
calor horizontal central 96 sobre el cual están asentadas unas
aletas intercambiadoras de calor transversales 98 orientadas en
dirección vertical.
En el ejemplo de realización aquí considerado el
intercambiador de calor 94 forma una sola pieza con el cabeza
inferior 18. Sin embargo, el intercambiador de calor 94 puede
consistir también en una pieza metálica separada que se fabrique de
un material especialmente buen conductor del calor.
En el lado inferior del cabezal inferior 18 está
dispuesto (véase especialmente la figura 3) un ciclón designado en
conjunto con 100.
Éste comprende una carcasa 102 sustancialmente
de forma de vaso que encaja con su extremo superior en un faldón
conjugado colgante 104 del cabezal 18 y está sellado contra este
faldón por medio de una junta 106.
En la carcasa 102 está inserta una parte de
ciclón 108. Ésta tiene una pared de ciclón 110 que discurre en
dirección periférica y una pared de terminación superior 112 que
está configurada como un cuenco plano de forma de tronco de
cono.
El eje de la pared 110 del ciclón está decalado
lateralmente respecto del eje de la unidad secadora, tal como puede
verse en las figuras. La distancia entre los ejes se ha designado en
el dibujo con d.
En el tramo inferior de la parte 108 del ciclón
está formado un canal de entrada acodado 154 que está unido con un
racor de entrada 114 de dicha parte 108 del ciclón. El canal de
entrada del ciclón prefijado por el racor de entrada 114 está
orientado en dirección horizontal en el tramo superior y desemboca
tangencialmente en la superficie interior de la pared 110 del
ciclón.
Desde la pared de terminación 112 de la parte
108 del ciclón cuelga hacia abajo un tabique cilíndrico 116 que
limita un canal de salida 118 de la parte 108 del ciclón.
En el extremo inferior de la pared 110 del
ciclón están previstos varios dedos de retención elásticos 120 que
están distribuidos en dirección periférica y que están provistos, en
sus extremos inferiores, de unos talones de retención 122
orientados hacia adentro.
Los dedos de retención 120 cooperan con el borde
de un disco de goteo 124 que está curvado en forma convexa, visto
desde arriba. El disco de goteo 124 tiene en su borde unos dientes
sobresalientes 126 con los cuales encaja en los entrantes situados
entre los dedos de retención 120. De esta manera, el disco de goteo
124 está retenido por el borde inferior de la pared 110 del ciclón
en forma axialmente desplazable, pero segura contra giro.
La instalación del disco de goteo 124 en la
parte 108 del ciclón puede efectuarse de manera sencilla por
encastre.
En un tramo extremo inferior de la carcasa 102
del ciclón está previsto un sumidero 128 para líquidos separados.
Este sumidero está unido con un racor de salida 132 a través de un
grifo de salida 130 configurado en forma de espita. El grifo de
salida 130 tiene un canal central que desemboca en la superficie
frontal de dicho grifo de salida 130 que presenta un diámetro
reducido. Este sitio de desembocadura forma una asiento de válvula
con el cual coopera un disco de válvula 134. Este último está
soportado por un flotador 136 que está dispuesto en forma
axialmente desplazable sobre un tramo de guía 138 del grifo de
salida 130 que presenta un diámetro reducido.
En un tramo extremo superior de la carcasa 102
del ciclón está formada una cámara de filtro 140 en la que está
dispuesto un filtro de retención 142 para pequeñísimas gotas de
líquido y aerosol. El material filtrante del filtro de retención
142 es un material no tejido hidrófobo o un material sinterizado
hidrófobo.
Las porciones de líquido que son retenidas en el
filtro de retención 142 escurren hacia abajo desde dicho filtro de
retención 142 y llegan al cuenco formado por la pared de terminación
112. Desde allí pasan por la abertura de descarga 114 prevista en
el fondo del cuenco al recinto anular que está situado entre la
superficie exterior de la parte 108 del ciclón y la pared interior
de la carcasa 102 del ciclón. El líquido que escurre llega allí
después al sumidero 128 a través de una superficie de fondo
inclinada 146. Como puede apreciarse en el dibujo, en la unidad
secadora instalada una entrada 148 que está unida con el
intercambiador de calor 94 se encuentra conectada con la salida del
compresor 12.
Una salida intermedia 150 de la unidad secadora,
que está unida con la salida del intercambiador de calor 94, se
encuentra conectada con la salida de un refrigerador de láminas 152.
La salida de éste está unida con el calor de entrada 154 del ciclón
100.
La unidad secadora anteriormente descrita
trabaja de la manera siguiente:
Estando desconectado el compresor 12, el
recipiente 14 de reserva de aire comprimido se encuentra de momento
separado del interior de la unidad secadora 10, ya que el espacio
interior de la unidad secadora 10 está sin presión y, en estas
condiciones, es suficiente la fuerza del muelle helicoidal 86 para
mantener la membrana de válvula 78 firmemente aplicada al lado
superior del racor tubular 76.
Si se conecta nuevamente el compresor 12, se
establece entonces primeramente presión en la unidad secadora. Con
el establecimiento de presión en el espacio de cabeza superior 72
comienza después a circular ya aire de barrido a través del taladro
de estrangulación 70 y por el interior de la vaina 24 del cartucho.
Este aire de barrido arrastra humedad presente entre las fibras 30
de la membrana.
Si la presión en el espacio de cabeza superior
72 alcanza un valor tal que se venza la fuerza del muelle helicoidal
86 por efecto de la solicitación de presión total de la membrana de
válvula 78, se desconecta entonces una unión de flujo entre el
espacio de cabeza superior 72 y el recipiente de reserva de aire
comprimido. A partir de este momento, se entrega aire secado al
recipiente 14 de reserva de aire comprimido desde la unidad secadora
10. Al circular el aire que contiene humedad a través de las fibras
30 de la membrana, las porciones de vapor de agua atraviesan
entonces en gran parte las paredes de las fibras, con lo que el aire
entregado presenta un bajo contenido de agua, es decir que está bien
secado.
A través del taladro de estrangulación 70 se
escinde una porción prefijada de la cantidad de aire seco que llega
al espacio de cabeza superior 72, y esta porción, como se ha
descrito anteriormente, se emplea para arrastrar hacia afuera de la
vaina 24 del cartucho y de la unidad secadora las porciones de vapor
de agua que han atravesado las paredes de las fibras 30 de la
membrana.
El aire comprimido alimentado por el compresor
12 está caliente (más de 100ºC) y, al circular por el intercambiador
de calor 94, cede una parte de su calor al aire comprimido que
atraviesa el espacio de cabeza inferior 92. Las eventuales
porciones restantes de líquido condensado que estén contenidas
todavía, por ejemplo, en el aire comprimido detrás del ciclón 100 y
detrás del filtro de retención 142 son convertidas en porciones de
vapor por el calor aportado. Por tanto, no llegan porciones
condensadas a las fibras 30 de la membrana, en donde estas
porciones podrían dañar el revestimiento de dichas fibras.
El aire que sale del intercambiador de calor 94
es enfriado en el refrigerador de láminas 152. Las gotitas que
entonces se producen son separadas en el ciclón 100. Las gotitas y
porciones de aerosol muy pequeñas que eventualmente queden todavía
son retenidas en el filtro de retención 142. De este modo, está ya
bien presecado el aire que entra por abajo en la fibra 30 de la
membrana.
Las porciones de líquido que se separan en el
filtro de retención 142 y en el ciclón 100 llegan al sumidero 128 y
son descargadas automáticamente a intervalos por el disco de válvula
134 accionado por flotador.
Como alternativa, el flotador 136 puede accionar
un contacto mediante el cual se controle una válvula magnética o
una válvula neumáticamente accionada.
En el ejemplo de realización según la figura 5
la válvula de salida 90 está concebida como válvula magnética. La
activación de esta válvula magnética se efectúa ahora a través de un
circuito de control 160 que trabaja en función de la señal de
salida de una sonda de presión 162 que se comunica con el espacio de
cabeza superior 72.
Preferiblemente, el circuito de control 160
trabaja de modo que la válvula de salida 90 funcione en régimen de
impulsos. El circuito de control 160 puede trabajar aquí de modo que
mantenga completamente cerrada a la válvula de salida 90 hasta que
la presión en el espacio de cabeza 72 del lado de la salida alcance
un valor prefijado que baste para generar una corriente de aire de
barrido suficiente. Cuando se alcanza este valor de presión
prefijado, el circuito de control 160 trabaja entonces de modo que
en una fase de transición aumenta progresivamente la relación de
manipulación entre el tiempo de apertura y el tiempo de cierre de la
válvula de salida 90 hasta que en el espacio de cabeza 72 del lado
de la salida se alcance la presión deseada para el trabajo
estacionario de la unidad secadora. A partir de este momento, se
mantiene inalterada la relación de manipulación. Como alternativa,
a partir de este momento se puede controlar la válvula de salida 90
llevándola a una posición abierta permanente.
En una variante se puede suprimir también la
sonda de presión 162 y se puede realizar el control de la relación
entre el tiempo de apertura y el tiempo de cierre en función del
tiempo transcurrido desde la conexión de la instalación.
En otra variante se puede emplear, en lugar de
la sonda de presión 162, una sonda de humedad que esté situada en
la corriente del aire de barrido consumido entregado a través del
anillo de unión 36.
En otra variante se pueden combinar también las
posibilidades de control anteriores en su totalidad o en parte.
En la forma de realización según la figura 6 se
ha previsto, en lugar de la válvula de salida 90, una estrangulación
ajustable 164 cuya sección transversal de flujo es ajustada por un
servomotor 166. En este ejemplo de realización el servomotor 166 es
activado por un circuito de control modificado 160 que coopera
nuevamente con una sonda de presión 162 que está unida con el
espacio de cabeza superior 72.
Si la presión en el espacio de cabeza superior
72 es inicialmente pequeña en la fase de arranque de la unidad
secadora 10, el circuito de control 160 pone entonces a la
estrangulación 164 en su posición de máxima estrangulación. De este
modo, la presión en el espacio de cabeza superior 72 puede
establecerse de nuevo rápidamente en el valor de presión mínima
deseado que es necesario para garantizar el suministro de aire de
barrido. A partir de este momento, el circuito de control 160 puede
abrir entonces crecientemente la estrangulación 164, con lo que se
entrega después aire crecientemente seco al recipiente 14 de reserva
de aire comprimido.
Se sobrentiende que se puede materializar
también una estrangulación ajustable empleando una pluralidad de
estrangulaciones fijas conectadas en paralelo que sean liberadas por
medio de válvulas magnéticas.
Como alternativa, el control de la cantidad de
aire de barrido puede efectuarse por medio de una válvula
proporcional.
Están disponibles nuevamente en cada caso,
individualmente y en combinación, las tres posibilidades de control
antes descritas según la presión reinante en la salida, sobre una
base de tiempo y según el contenido de humedad del aire de barrido
entregado.
Aparte de la clase de control modificada de la
unión de flujo entre la unidad secadora 10 y el recipiente 14 de
reserva de aire comprimido, los ejemplos de realización según las
figuras 5 y 6 trabajan de manera análoga a la de los ejemplos según
las figuras 1 a 4.
Los cabezales 18 y 20, así como la carcasa 102
del ciclón y la parte 108 del ciclón consisten preferiblemente en
piezas de inyección de metal o de plástico o de plástico reforzado
con fibras. La parte de carcasa cilíndrica 16 puede ser un tramo de
un perfil de metal o de plástico extruido que, siempre que sea
necesario, se somete a un trabajo de repasado mecánico
posterior.
En las figuras 7 a 11, que muestran otras formas
de realización, los componentes que corresponden en su función a
los ya comentados anteriormente, están provistos de nuevo de los
mismos símbolos de referencia, si bien aquellos componentes se
diferencian en ciertos detalles. Estos componentes no se describen
seguidamente una vez más en forma detallada.
En los ejemplos de realización según las figuras
7 a 11 se ha suprimido la parte de carcasa 16. La vaina 24 del
cartucho asegura al mismo tiempo la separación fluídica con respecto
a la atmósfera circundante.
El filtro de retención 142 está formado como un
filtro de coalescencia fabricado a partir de material sinterizado
hidrófobo y tiene la configuración de un tronco de cono cerrado por
abajo y colgante de un anillo de soporte 167 del cabezal 18. La
pared de cubierta inferior del tronco de cono lleva el disco de
goteo 124.
La entrada 148 desemboca tangencialmente en el
ciclón 100. El aire es liberado así de gotitas por centrifugado
antes de que atraviese el filtro de retención 142 de fuera a dentro
y llegue al espacio de cabeza inferior 92.
La alimentación del aire comprimido se efectúa
centralmente a través del canal 62 previsto en el centro de la placa
de retención 28.
Un espacio de núcleo central 168 del cartucho 22
está libre de fibras de membrana 30 para suministrar suficiente
aire de barrido nuevo a las zonas inferior de las fibras de la
membrana.
El cabezal 20 según la figura 10 tiene otra
superficie más pequeña de separación con respecto a la parte de
carcasa 16, pero, en cuanto a su función, es comparable al cabezal
según la figura 9.
El espacio de cabeza superior 72 está unido con
un espacio de entrada 72b de la válvula de salida 90 a través de un
canal 72a de la carcasa. La alimentación de aire de barrido a la
estrangulación 70 se efectúa a través de una rendija que está
situada entre un taladro 170 que da acogida a la parte de boquilla
68 y la superficie exterior de dicha parte de boquilla 68 y que
conduce a la superficie frontal trasera de la parte de boquilla 68.
Ésta lleva un disco de señal
poroso 172.
poroso 172.
Debido a su disposición, este disco es bañado
por aire que proviene del espacio de cabeza superior 72 y que se
conduce como aire de barrido al lado interior del paquete de fibras
de membrana a través de la estrangulación 70. El disco de señal
está fabricado de un material cuyo aspecto se altera en función del
contenido de humedad del aire que circula a través del mismo,
siendo preferible un cambio de color.
Sin embargo, serían adecuadas también
modificaciones en la estructura de la superficie o modificaciones en
la geometría del disco de señal.
En el cabezal 20 fabricado de material
transparente está incorporada una lente 173 que hace posible,
incluso a cierta distancia, una valoración clara e inequívoca del
color del disco de señal.
Asimismo, el canal de salida 74 está orientado
en dirección paralela al eje del cartucho 22, lo que hace posible,
para algunas aplicaciones, una disposición total radialmente más
compacta de la unidad secadora y las conexiones de las tuberías.
Se ha explicado anteriormente la invención
ayudándose del ejemplo del secado de aire comprimido. Se
sobrentiende que la invención puede aplicarse igualmente a la
separación de otras mezclas gaseosas empleando membranas de fibras
huecas.
\vskip1.000000\baselineskip
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14 de agosto de 1999 [0002]
Claims (7)
1. Unidad secadora para aire comprimido y otros
medios gaseosos, que comprende una carcasa (16, 18, 20) que
presenta una entrada (148) para aire a secar y una salida (74) para
aire secado, y una unidad intercambiadora (22) que presenta un gran
número de fibras de membrana huecas (30), cuyos extremos están
fijados abiertos en dos placas de retención (26, 28) que limitan
juntamente con la carcasa (16, 18, 20) un espacio de cabeza (92)
del lado de la entrada y un espacio de cabeza (72) del lado de la
salida, en donde un espacio de aire de barrido que está unido con
las superficies exteriores de las fibras (30) de la membrana
presenta una entrada (52) de aire de barrido y una salida (50) de
aire de barrido y es solicitado con una parte del aire secado, en
donde el espacio de cabeza (72) del lado de la salida está unido con
la salida (74) a través de una válvula de salida (90) y la entrada
(52) de aire de barrido está unida constantemente con el espacio de
cabeza (72) del lado de la salida, y en donde la válvula de salida
es controlada sobre una base de tiempo y/o en función de la presión
reinante en el espacio de cabeza (72) del lado de la salida y/o en
función del contenido de humedad del aire de barrido entregado en
la salida (50) de aire de barrido.
2. Unidad secadora para aire comprimido y otros
medios gaseosos, que comprende una carcasa (16, 18, 20) que
presenta una entrada (148) para aire a secar y una salida (74) para
aire secado, y una unidad intercambiadora (22) que presenta un gran
número de fibras de membrana huecas (30), cuyos extremos están
fijados abiertos en dos placas de retención (26, 28) que limitan
juntamente con la carcasa (16, 18, 20) un espacio de cabeza (92)
del lado de la entrada y un espacio de cabeza (72) del lado de la
salida, en donde un espacio de aire de barrido que está unido con
las superficies exteriores de las fibras (30) de la membrana
presenta una entrada (52) de aire de barrido y una salida (50) de
aire de barrido y es solicitado con una parte del aire secado, en
donde el espacio de cabeza (72) del lado de la salida está unido con
la salida (74) a través de una estrangulación de salida (164) y la
entrada (52) de aire de barrido está unida constantemente con el
espacio de cabeza (72) del lado de la salida, y en donde la
estrangulación de salida (164) se puede ajustar sobre una base de
tiempo y/o en función de la presión reinante en el espacio de
cabeza (72) del lado de la salida y/o en función del contenido de
humedad del aire de barrido entregado en la salida (50) de aire de
barrido.
3. Unidad secadora según la reivindicación 1,
caracterizada porque la válvula de salida (90) está concebida
como regulador de presión.
4. Unidad secadora según la reivindicación 1 ó
3, caracterizada porque la válvula de salida (90) presenta
un elemento de control plano (78) que, por un lado, se comunica con
el espacio de cabeza (72) del lado de la salida y, por otro lado,
coopera con un asiento de válvula (76) que se comunica con la salida
(74) para aire secado.
5. Unidad secadora según la reivindicación 4,
caracterizada porque el elemento de control (78) está formado
por una membrana circular y el asiento de válvula (76) es
cilíndrico y está dispuesto coaxialmente al elemento de
control (78).
control (78).
6. Unidad secadora según la reivindicación 4 ó
5, caracterizada porque el elemento de control (78) está
pretensado hacia la posición de cierre por un muelle (86).
7. Unidad secadora según la reivindicación 1,
caracterizada porque la válvula de salida (90) es una válvula
magnética que es controlada en función de la señal de salida de una
sonda de presión (162) que está unida con el espacio de cabeza (72)
del lado de la salida.
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