INTERIORES DESCRIPCIÓN

Campo de la Invención

La invención se relaciona con los dispositivos consumibles por reacción exotérmica, los cuales se utilizan para perforar y abrir pasajes de sangría de los hornos de fusión que usan tapones de greda o mezclas de alúmina, sílica, carbono y otros, utilizados en la fundición de minerales tales como cobre, acero y otros, mediante la aplicación de mezclas de gases oxidantes o de oxígeno a presión. En general, los dispositivos consumibles de la presente invención son aptos para perforar y/o cortar por fusión cualquier tipo de material.

Más específicamente, la invención se relaciona con dispositivos de acoplamiento para lanzas térmicas o también llamadas lanzas de oxígeno en las cuales circulan gases oxidantes, tal como oxígeno a presión desde un extremo al otro de dicha lanza térmica. Los dispositivos de acoplamiento permiten acoplar dos o más lanzas térmicas, con el fin de evitar remanentes de trozos de lanzas al momento de utilizar las lanzas.

Antecedentes de la Invención

Una lanza térmica, en general, corresponde a un tubo largo y estrecho, con cuerpo externo oxidable y que comprende en toda su extensión uno o más componente internos oxidables, tales como alambres sólidos. Los cuerpos internos, se distribuyen en el interior del cuerpo externo, quedando espacios entre ellos. En general, una lanza térmica tiene desde 8 a 50 mm de diámetro y desde 1 a 12 m de longitud.

Las lanzas térmicas, alcanzan temperaturas, en su extremo de ignición, del orden de los 3.500°C a 5.530°C y los tiempos de consumo de una lanza térmica son del orden de los 0,2 a 5 metros por minuto, cuando la presión del gas oxidante está comprendida desde 392,3 kPa a 980,7 kPa. Como los tiempos de consumo de las lanzas son muy cortos, es necesario disponer de piezas de acoplamiento que permitan unir una lanza con la siguiente y de esa manera no detener el proceso. La pieza de acoplamiento debe ser combustible y de adecuada firmeza, con el fin de evitar que la lanza se desacople.

Un tipo de acople que actualmente se utiliza en las lanzas térmicas corresponde a un segmento de tubos roscados, los cuales son dificultosos de montar, ya que necesitan ser atornillados. Otro tipo de acople, corresponden a los del tipo embutido rápido, estos son más fáciles de encajar, pero presentan considerables problemas de filtración de flujo de oxígeno y suelen desprenderse cuando las lanzas se mueven alternadamente en el sentido axial. En la práctica esto genera mucha dificultad en el montaje, filtraciones en los ensambles y desacoples inesperados, lo que finalmente, lleva a los usuarios a no acoplar, generando con esto importantes pérdidas económicas por mayor consumo de lanzas, ya que las lanzas no pueden aprovecharse en su totalidad.

En el documento CN 102128328 se describe una estructura de conexión de cierre rápido para cañerías metálicas y pinzas especiales de los mismos. La estructura para bloqueo rápido comprende una unión de tubería y un accesorio de tubería, donde la unión de tubería comprende un cuerpo principal y un extremo de conexión, el accesorio de tubería se inserta en el extremo de conexión, una ranura anular está dispuesta en el circulo interior del extremo de conexión, un anillo de sellado en la ranura anular, y un puerto de presión poligonal o circular dentro y fuera de la ranura anular. Además, la invención da a conocer pinzas para la conexión de cierre rápido.

Por su parte, en el documento WO 9425786 se describe un acoplamiento rápido para tuberías o mangueras que comprende una carcasa de plástico que tiene al menos una conexión con una primera parte de la cavidad. Interiormente posee un anillo de bloqueo, un anillo espaciador y un anillo de sellado y todos se mantienen en posición a través de un anillo de retención. Además, se dispone de un manguito de refuerzo de metal. Adicionalmente, en el ámbito de las tuberías metálicas existen algunos tipos de dispositivos para acoplamiento de dichas tuberías, los que en su mayoría poseen roscas internas para lograr el acoplado.

Como se puede ver, en el estado de la técnica existen dispositivos de acoplado rápido compuestos por varios elementos, que permiten la unión entre las tuberías, dichos dispositivos están dirigidos a control de fluidos y no a resistencia de materiales ni son capaces de resistir altas temperaturas. Por otro lado, están los dispositivos de acople de materiales más resistentes, pero dichos dispositivos no son de encajado rápido.

Por esta razón, dada la naturaleza de la operación en que se utilizan las lanzas térmicas aún existe la necesidad de poder disponer de piezas de acoplamiento para lanzas térmicas más eficientes, que permitan el acoplamiento rápido, fácil, seguro, con buena estanqueidad, buena fijación y con suficiente flexibilidad, según el requerimiento de las lanzas térmicas, de acuerdo a sus condiciones de trabajo.

Por lo anterior, un objetivo de la presente invención es desarrollar un dispositivo de acoplamiento para lanzas térmicas que permita un rápido y fácil acoplado de las lanzas.

A la vez, otro objetivo de la presente invención consiste en disponer de un dispositivo de acoplamiento que reaccione en combustión antes de que se funda, de la misma manera en que reaccionan las lanzas térmicas. Otro objetivo, de la presente invención es desarrollar un dispositivo de acoplamiento para lanzas térmicas que permita una buena flexibilidad a la lanza acoplada, por ejemplo que pueda curvarse.

Aún más otro objetivo, de la presente invención es desarrollar un dispositivo de acoplamiento para lanzas térmicas que no necesite elementos externos para el acoplamiento, es decir que sólo se requiera que la lanza térmica encaje en la pieza de acoplamiento para lograr el acoplado, tal que el dispositivo quede fijado firmemente a las lanzas sin que se desprenda al aplicarles fuerzas en direcciones opuestas y alternativas aleatoriamente.

Resumen de la Invención

La presente invención, se refiere a un dispositivo de acoplamiento para lanzas térmicas utilizadas para perforar y abrir pasajes de sangría de los hornos de fusión que usan tapones de greda o mezclas de alúmina, sílica, carbono y otros, que comprende un cilindro hueco con extremos biselados y dos ranuras circulares interiores en cada extremo del dispositivo.

Breve descripción de las Figuras

La invención será descrita a continuación con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

La figura 1 representa una vista en corte de un dispositivo de acoplamiento para lanzas térmicas como el de la presente invención.

La figura 2 representa una vista de las partes internas del dispositivo de acoplamiento de la presente invención.

La figura 3 representa una vista en corte de un dispositivo de acoplamiento con una lanza térmica acoplada en cada extremo de dicho dispositivo.

La figura 4 representa una vista en perspectiva del dispositivo de acoplamiento de la presente invención. Descripción Detallada de la Invención

La presente invención, se refiere a un dispositivo de acoplamiento (1 ) para lanzas térmicas utilizadas para perforar y/o cortar por fusión cualquier tipo de material, como por ejemplo para perforar y abrir pasajes de sangría de los hornos de fusión que usan tapones de greda o mezclas de alúmina, sílica, carbono y otros, que comprende un cilindro hueco con extremos biselados que tiene dos ranuras circulares interiores (2 y 3) en cada extremo de dicho dispositivo. La primera ranura desde cada extremo del dispositivo de acoplamiento, se denomina ranura para anillo de presión (3) y la segunda ranura hacia el centro del dispositivo de acoplamiento se denomina ranura para o'ring (2). En cada ranura para anillo de presión como su nombre lo indica se coloca un anillo de presión (4) que corresponde a un anillo de presión de acero templado y revenido. De igual manera, en cada ranura para o'ring se coloca un o'ring (5) con dureza adecuada para generar un buen sellado.

El diámetro interno del dispositivo de acoplamiento y el tamaño de dicho dispositivo dependen del diámetro de la lanza térmica, ya que cada dispositivo de acoplamiento se fabrica de acuerdo al diámetro de la lanza térmica que se necesita acoplar.

Las lanzas térmicas a acoplar, pueden ser acoplables por uno de sus extremos o por sus dos extremos, dependiendo de la forma que presenten sus extremos.

La lanza térmica que tiene sólo uno de sus extremos acoplables con el dispositivo de acoplamiento, tiene uno de sus extremos con forma cónica invertida y además en dicho extremo con forma cónica invertida inmediatamente antes del inicio de dicho extremo cónico invertido la lanza presenta una superficie lisa y cilindrica, la cual posee una ranura anular exterior.

La lanza térmica que tiene sus dos extremos acoplables con el dispositivo de acoplamiento tiene sus dos extremos con forma cónica invertida y adicionalmente, en cada extremo con forma cónica invertida de la lanza, previo al inicio de cada extremo cónico invertido la lanza presenta una superficie lisa y cilindrica, la cual posee una ranura anular exterior. El acoplamiento entre una lanza térmica y el dispositivo de acoplamiento se realiza introduciendo el extremo de la lanza, que tiene la forma cónica invertida, en uno de los extremos del dispositivo de acoplamiento. Un dispositivo de acoplamiento permite retener hasta dos lanzas térmicas al mismo tiempo, para lo cual se introduce una lanza térmica en cada extremo del dispositivo.

El dispositivo de acoplamiento se acopla rápido y fácilmente con la lanza térmica y permite éste quede fijado firmemente con la lanza, ya que al introducir la lanza térmica en uno de los extremos del dispositivo de acoplamiento, el anillo de presión se enclava en la ranura anular exterior de la lanza térmica evitando la posibilidad que dicha lanza se desplace y se desacople, a su vez el o'ring, ubicado al interior del dispositivo de acoplamiento, sella el espacio entre la lanza y el dispositivo de acoplamiento evitando de esta manera que se produzcan fugas de oxígeno o gas oxidante. Los dispositivos de acoplamiento se utilizan para acoplar dos o tres o más lanzas de un mismo diámetro exterior. La forma exterior que tienen las lanzas térmicas permite un fácil montaje entre una lanza y otra lanza, a través del dispositivo de acoplamiento de la presente invención. Los extremos cónicos invertidos de la lanza permiten facilitar el encaje con el dispositivo de acoplamiento y la ranura anular exterior de la lanza permite asegurar el encaje entre la lanza y el dispositivo de acoplamiento. Para acoplar una lanza con el dispositivo de acoplamiento, basta un pequeño desplazamiento axial en el extremo de la lanza, con lo cual se logra que el anillo de presión ingrese en la ranura de la lanza y ambos elementos queden acoplados sin posibilidad de desacoplarse.

El tamaño de las lanzas es variable y dependerá de la aplicación que se le dé a la lanza y la ubicación que tiene la ranura exterior en cada extremo de la lanza, permite que las lanzas no se interfieran entre ellas cuando están acopladas. La unión de una lanza con otra lanza permite el consumo total de las lanzas al momento de estar en uso, de esta manera no se producen remanentes de lanzas y por tanto no hay pérdidas de material, haciendo más económica la operación. La forma de las lanzas y de los dispositivos de acoplamiento permite unir tantas lanzas como sean necesarias, con el fin de evitar pérdidas de lanzas y darle continuidad a la operación que se esté ejecutando.

El dispositivo de acoplamiento, de la presente invención se fabrica en acero, lo que permite trabajar en zonas de alta temperaturas, hasta 1.300 °C, sin que se funda, ya que tiene un alto punto de fusión, sobre los 1.400°C. Además de ser combustible el dispositivo de acoplamiento es de bajo costo, con lo cual no se elevan los costos de la operación al acoplar las lanzas térmicas con este tipo de dispositivos de acoplamiento. Adicionalmente, el dispositivo de acoplamiento debido a que su punto de ignición es más bajo que su punto de fusión permite que el dispositivo de acoplamiento reaccione en combustión conjunta con la lanza térmica cuando ésta se enciende y se quema y de esta manera no se corta el proceso de combustión al tener acopladas las lanzas.

La geometría del dispositivo de acoplamiento y sus dimensiones determinan un momento de inercia que conjuntamente con la resistencia del material permite soportar todos los esfuerzos mecánicos de tracción y compresión que genera la operación de las lanzas térmicas.

Los extremos del dispositivo de acoplamiento son biselados, con el fin de servir de guía a los extremos de la lanza, al momento de producirse el acoplamiento y para que el anillo de presión (4) no tenga que deformarse por sobre su límite elástico al ser montado o ingresado en la ranura para anillo de presión (3).

El dispositivito de acoplamiento de la presente invención es fácil de acoplar, no requiere de ninguna herramienta ni estructura especial para su montaje, no se desacopla bajo ninguna condición de operación y no filtra. Por tanto, el uso del dispositivo de acoplamiento de la presente invención trae beneficios económicos, ya que se produce un mejor aprovechamiento de las lanzas térmicas y además se consiguen operaciones más eficientes y más seguras, ya que no se generan filtraciones de oxígeno o gases oxidantes, ni desacoples inesperados, con lo cual se eliminan los riesgos de combustiones no deseadas por filtraciones de oxígeno y demoras en la operación.

Las lanzas térmica a ser acopladas con el dispositivo de acoplamiento de la presente invención tiene variados usos, como por ejemplo en el caso de corte de cobre y escoria, específicamente en: fondos de olla, chanchos o acreciones apozadas, mirillas de hornos, pisos de hornos con material de cobre y ladrillo, acreciones en paredes de hornos, limpieza zona alojamiento toberas, acreciones en ducto de la precámara salida de gases, apertura de pasajes, horno de refino y de ánodos.

Las lanzas térmicas a ser acopladas también pueden ser utilizadas para abrir eficientemente pasajes de hornos de fundición de cobre, acero, ferroaleaciones, platino y otros, independiente de que los tapones tengan cualquier composición, aunque fueren de grafito puro (carbono). Igualmente, pueden ser usadas para cortar y/o perforar aceros de cualquier calidad o espesor, como por ejemplo 1.000mm, 2.000mm, 3.000mm y más. Al igual, que pueden ser usadas para cortar bloques de concreto o rocas y piedras de cualquier tipo y dimensión.

Aún más, las lanzas térmicas a ser acopladas con el dispositivo de acoplamiento de la presente invención pueden ser usadas para el corte y/o perforación por fusión de cualquier tipo de material, inclusive el diamante que es el más resistente a la temperatura.