BRPI0619978A2 - bocal com jatos impingentes - Google Patents

Abstract

BOCAL COM JATOS IMPINGENTES. A presente invenção refere-se a um bocal para a atomização de um ou mais fluidos deixando dois fluxos de fluido impingirem. Em um bocal de acordo com a invenção o fluido é dividido em um número de fluxos a cada um dada uma energia cinética. A quantidade de energia cinética dada para os fluxos é tal que quando os fluxos impingem em condições onde componentes de velocidade direcionados substancialmente opostos dos fluxos existem, os fluxos partirão em um spray que tem um pequeno tamanho de gotícula.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "BOCAL COM JATOS IMPINGENTES".

Nesta invenção um bocal para atomização de um ou mais fluidos é montado de um número de diferentes elementos, os quais podem ser combinados em uma variedade de modalidades especiais de modo a ade- quar-se a necessidades específicas. Por meio disto a invenção também trata de um número de soluções para os diferentes aspectos enquanto ainda per- tencendo ao mesmo conceito inventivo.

A presente invenção refere-se a um bocal para atomização de um ou mais fluidos deixando dois fluxos de fluido impingir. Em um bocal de acordo com a invenção o fluido é dividido em um número de fluxos a cada 1,1 um fornecida uma energia cinética. A quantidade de energia cinética forneci- da aos fluxos é tal que quando os fluxos impingem em condições onde com- ponentes de velocidade substancialmente opostos dos fluxos existem os fluxos irromperão em um spray que tem um pequeno tamanho de gotícula. Isto é no presente contexto referido como atomização. É essencial para o processo de atomização que cada fluxo de fluido "impacte" um ao outro cen- tralmente, por exemplo, que os dois fluxos de fluido estejam dentro do plano, se objetiva-se prover a melhor atomização possível. Mais ainda, um equilí- brio entre o fluxo de massa e a velocidade dos fluxos deve estar presente para prover um spray que não seja desequilibrado.

Um primeiro objetivo da presente invenção é de prover um bocal para a atomização de um ou mais fluidos que oferece um melhor controle em termos de precisão e temporização dos fluidos impingentes.

A invenção também refere-se à lavagem do bocal de acordo com a invenção aumentando a pressão de fluido a um nível mais alto do que a pressão de trabalho normal. O fluido é de preferência purificado ou filtrado antes do processo de atomização de modo que nenhuma impureza seja car- regada com o próprio fluido para o bocal. No entanto, se o bocal começar a obstruir devido ao depósito de impurezas presentes nos arredores, por e- xemplo pela formação de cristais, é possível executar um procedimento de limpeza ou de lavagem do bocal de acordo com a invenção aumentando a pressão do fluido pressurizado. O aumento de pressão pode simplesmente forçar a impureza através e para fora do bocal ou pode fazer com que o flui- do transborde a impureza e a área mais próxima a esta. Por meio disto o fluxo de fluido pode também varrer ou arrastar qualquer impureza ou o transbordamento pode fazer com que o fluido dissolva a impureza dentro do fluido levando à limpeza ou lavagem do bocal. Com isto, o procedimento de auto-lavagem é uma função dinâmica que resulta de um possível aumento de pressão, o que não ocorre quando o bocal está funcionando sob condi- ções normais.

Portanto, outro objetivo da invenção é de prover um bocal com uma confiabilidade aperfeiçoada e sendo capaz de executar um procedimen- to de auto-lavagem.

Assim, em um primeiro aspecto, a invenção refere-se a um bocal que compreende um primeiro membro que tem uma superfície A e uma en- trada de fluido e uma saída de fluido, dois ou mais canais formados dentro ou entre a superfície A e uma superfície B de um segundo membro, pelo menos quando o bocal está pressurizado, e um segundo membro sobrepos- to ao primeiro membro.

O bocal tem um primeiro membro com uma superfície A. O pri- meiro membro também tem uma entrada de fluido e uma saída de fluido. Dois ou mais canais podem estar providos dentro da superfície A do primeiro membro para guiar um fluxo de fluido. A entrada de fluido de preferência consiste em uma abertura de entrada e de preferência esta tem um conduto em conexão com esta para conduzir o fluido para a saída de fluido, no en- tanto, dependendo das necessidades, qualquer número de aberturas e/ou condutos pode ser provido. A saída de fluido está em comunicação com os dois ou mais canais e pode também consistir em qualquer número de formas de aberturas. O primeiro membro pode ter qualquer tipo de forma periférica mas é de preferência retangular. O bocal também tem um segundo membro com uma superfície B sobreposto ao primeiro membro. A forma do segundo membro de preferência corresponde substancialmente àquela do primeiro membro. Todos os elementos do bocal podem, é claro, ter um perfil formado especial por exemplo para adaptá-lo a dispositivos existentes.

É muito importante com referência à guia do fluido que os dois fluxos de fluido "impactem" um ao outro exatamente no mesmo plano de modo a conseguir a melhor atomização. Os fluxos estão direcionados nas direções (x, y) (ver Figura 3) pela configuração dos dois ou mais canais. De modo a ser capaz de controlar precisamente os fluxos de fluido na direção (z), é essencial que as superfícies A e B do primeiro e do segundo elemen- tos sejam altamente firmes/rígidas e substancialmente planas.

Em uma modalidade específica os canais são pelo menos dois canais convergentes e abertos que estão em comunicação de fluido com a saída de fluido e que facilitam um fluxo de velocidade e volume iguais de 1,1 cada fluxo de fluido nas aberturas de canal.

Quando o bocal está provido com dois ou mais canais é muito importante que estes convirjam e sejam de outro modo assim construídos, que estes facilitem um fluxo de velocidade e volume iguais de cada fluxo de fluido nas aberturas de canal. Isto pode, por exemplo, ser provido se os ca- nais forem exatamente do mesmo comprimento e posicionados em uma re- lação estritamente simétrica ao redor e/ou em conexão com a saída do pri- meiro membro. É a precisão da velocidade de fluxo e da velocidade dos flu- xos de fluido "fornecidos" nas aberturas de canal para impingir um ao outro assim como a temporização correta que são os princípios básicos para criar a atomização ótima. Portanto, é também possível prover canais os quais diferem em forma e tamanho desde que os critérios anteriormente mencio- nados sejam atendidos. É adicionalmente essencial para o projeto de bocal de acordo com a invenção que todas as superfícies dos canais e/ou das á- reas circundantes sejam exatas, isto é tenham bordas distintas substancial- mente em ângulo reto de modo a conseguir o controle necessário do fluxo das correntes de fluido. Por meio disto o posicionamento e a temporização do impingimento dos fluxos de fluido são adicionalmente otimizados, o que por sua vez gera uma atomização correta e otimizada dos fluxos de fluido. No entanto, se estes critérios não forem atendidos, não é possível fazer os fluxos de fluido impingirem exatamente no mesmo plano, por exemplo a uma distância do bocal, o que leva a um mau desempenho do bocal.

O primeiro e o segundo membros podem de preferência consistir em um material sólido e durável tal como um metal, plástico ou cerâmica. O primeiro e o segundo membros podem ter uma espessura que excede aque- la dos outros membros do bocal. À parte dos dois ou mais canais possíveis na superfície A do primeiro membro, a superfície pode ser substancialmente ininterrupta.

Outras superfícies do primeiro e do segundo membros, assim como quaisquer outros membros ou elementos do bocal, podem ter qualquer perfil e/ou forma preferida.

Na sua forma mais simples o bocal consiste no primeiro e no segundo membros com os dois ou mais canais providos na superfície A. Pe- la aplicação de pressão no fluxo de fluido nesta modalidade do bocal, os flu- xos de fluido fluirão através das aberturas dos canais na superfície lateral do primeiro membro e impingirão por exemplo a uma distância da lateral do bo- cal como anteriormente indicado.

Em outra modalidade preferida, os dois ou mais canais para o fluido estão providos em um espaçador de canal posicionado entre a super- fície A do primeiro membro e a superfície B do segundo membro. Nesta mo- dalidade, as superfícies A e B do primeiro e do segundo membros podem de preferência ser substancialmente ininterruptas e planas. O espaçador de canal pode de preferência ser uma chapa de membrana individual de qual- quer material adequado tal como metal, plástico, resina, tecido, cerâmica ou qualquer sua combinação.

Em uma modalidade preferida, o bocal ainda compreende um membro resiliente posicionado entre as superfícies A e B do primeiro e do segundo membros.

Um membro resiliente pode estar provido entre o primeiro e o segundo membros do bocal. Em uma modalidade específica, os dois ou mais canais do bocal podem estar providos na superfície A do primeiro membro enquanto que uma ou mais endentações podem estar providas na superfície B do segundo membro. Pela aplicação de pressão no fluxo de fluido, o membro resiliente pode ser movido a uma distância afastando da superfície A assim guiando o fluido entre a superfície A do primeiro membro e a superfície do primeiro resiliente já que as uma ou mais endentações no segundo membro permitem um espaço para o membro resiliente conforme este é movido pela pressão. Por meio disto o bocal pode atomizar um fluido mesmo se nenhum canal for provido no membro resiliente. O membro resili- ente pode de preferência ser uma chama de membrana individual de qual- quer material adequado tal como metal, plástico, resina, tecido ou outros materiais que tenham uma resiliência adequada, ou qualquer sua combina- ção.

Em outra modalidade preferida, o bocal ainda compreende um membro de chapa de retenção colocado entre o membro resiliente e o se- gundo membro. O membro de chapa de retenção pode de preferência ser outra membrana de chapa individual ou uma camada de qualquer material adequado tal como metal, plástico, resina, tecido, cerâmica ou qualquer sua combinação. O membro de chapa de retenção pode ter uma superfície inin- terrupta ou este pode estar provido com um ou mais recortes dependendo por exemplo das características de desempenho tais como o fluxo de volume e a velocidade e/ou a precisão do bocal ou da pressão necessária para transbordar com referência ao procedimento de limpeza. Provendo o mem- bro de chapa de retenção com recortes, uma pressão de uma certa magni- tude forçará o membro resiliente na direção do membro de chapa de reten- ção o qual pode por sua vez ser acoplado pela força de fluido e por meio disto permitir a passagem do fluido. O membro de chapa de retenção pode também ser pré-tensionado provendo-o com uma tensão, por exemplo do- brando a parte definida pelos recortes para o acoplamento com a superfície do membro resiliente quando montando o bocal. Pela aplicação desta solu- ção é possível controlar o movimento do membro resiliente porque uma pressão de fluido de uma certa magnitude será necessária para superar a pré-tensão da chapa de retenção. A quantidade de fluido fornecida, e final- mente a precisão da otimização, são por meio disto controláveis a um certo grau. Nas modalidades da invenção uma ou mais endentações que podem ter qualquer forma e tamanho adequados podem estar providas na superfície B do segundo membro e/ou em um membro de endentação. A(s) endentação(ões) está(ão) provida(s) de modo a permitir o levantamento do membro de chapa de retenção e/ou do membro resiliente pela pressão de fluido. A(s) endentação(ões) pode(m) ter qualquer forma e tamanho adequa- dos. O membro de endentação pode de preferência também consistir em qualquer material adequado tal como metal, plástico, resina, tecido, cerâmi- ca ou qualquer sua combinação.

Os diferentes elementos do bocal podem de preferência também ter um ou mais furos para alojar uma ou mais guias destinadas a controlar o posicionamento dos elementos em uma relação correta, alinhada. Os furos e as guias podem ter qualquer forma adequada, mas são de preferência circu- lares. Os elementos de preferência também tem um ou mais furos para alo- jar um ou mais meios de retenção adequados tais como parafusos de modo a ser capaz de montar os elementos da construção de bocal em um modo firme e estanque.

Em modalidades preferidas da invenção, os, pelo menos dois, canais podem estar dispostos de modo que os fluxos de fluido que fluem através do canal impinjam um no outro fora do bocal. Alternativamente, ou em combinação com isto, os pelo menos dois canais podem de preferência ser dispostos como canais que interceptam dentro do bocal, na e/ou acima de uma superfície de extremidade do bocal de modo que os fluxos de fluido que fluem através dos canais impinjam um no outro na e/ou acima da super- fície de extremidade ou pelo menos parcialmente dentro do bocal. Os canais são de preferência canais convergentes.

Em modalidades preferidas da invenção, os canais podem de preferência estar dispostos de modo que os fluxos de fluido descarregados de pelo menos dois canais impinjam um no outro a um ângulo entre 30 e 100°.

Tipicamente e de preferência, a área de seção transversal de cada um dos fluxos de fluido descarregados dos canais pode de preferência estar na faixa de 0,003 a 0,15 mm2, de preferência na faixa de 0,005 a 0,05 mm2, tal como na faixa de 0,01 a 0,03 mm2, de preferência 0,02 mm2.

Em um segundo aspecto, a invenção refere-se a um sistema de bocal para atomizar um ou mais fluidos que compreende dois ou mais dos bocais de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

De acordo com o segundo aspecto, qualquer número e/ou confi- guração de bocais individuais que compreendem alguns ou todos os ele- mentos acima mencionados pode ser "reunido", por exemplo para aumentar o fluxo de volume ou para deixar que os fluxos de fluido impinjam por exem- plo a maiores distâncias da lateral do bocal. Em outras situações, pode ser desejável ser capaz de ajustar o comportamento do spray atomizado ou "nu- 1,1 vem" alternando o ângulo entre dois ou mais fluxos de fluido. O sistema po- de também estar configurado de modo a atuar como uma válvula de sobre- pressão abrível se e quando necessário assim criando uma flexibilidade di- nâmica aperfeiçoada.

Em um terceiro aspecto, a invenção refere-se a um sistema de descarga para um motor de combustão, o sistema compreendendo um bocal e/ou sistema de bocal de acordo com a presente invenção.

Em um quarto aspecto, a invenção refere-se a um método para atomizar um fluido, de preferência sendo a uréia liqüefeita, o método utili- zando o bocal e/ou sistema de bocal de acordo com a presente invenção.

As muitas possíveis configurações de acordo com o primeiro e o segundo aspectos da invenção permitem uma solução altamente especifica- da e de forma especial. Um controle especificamente vantajoso e fácil da geometria do bocal é obtido, o que permite um fornecimento preciso e corre- tamente regulado de um volume de fluido necessário.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Figura 1 é uma vista em perspectiva do bocal com o primeiro e o segundo membros e que mostra os um ou mais canais na superfície A do primeiro membro.

Figura 2 é uma vista em perspectiva do bocal com o primeiro e o segundo membros e com um espaçador de canal posicionado entre os mesmos.

Figura 3 é uma vista em perspectiva do bocal com o primeiro e o segundo membros e um membro resiliente posicionado entre os mesmos e que mostra os um ou mais canais na superfície A do primeiro membro e uma endentação na superfície B do segundo membro.

Figura 4 é uma vista em perspectiva do bocal com o primeiro e o segundo membros e com tanto um espaçador de canal quanto um membro resiliente posicionados entre os mesmos.

Figura 5 é uma vista em perspectiva do bocal com o primeiro e o segundo membros e com tanto um espaçador de canal quanto um membro resiliente e um membro de chapa de retenção posicionados entre o primeiro e o segundo membros com uma endentação na superfície B do segundo membro.

Figura 6 é uma vista em perspectiva do bocal que corresponde àquela da figura 5 que compreende um membro de endentação separado.

Figura 7 é uma vista em perspectiva do bocal sem canais mas com uma endentação na superfície B do segundo membro.

Figura 8 é uma vista em perspectiva do bocal que ilustra em mais detalhes como os elementos de bocal são guiados e montados.

Figura 9 é uma vista esquemática de um sistema de bocal de acordo com o segundo aspecto da invenção que compreende dois espaça- dores de canal e um membro de combinação.

Figura 10 é uma vista esquemática de um conjunto de bocal em que os canais estão providos em todos os membros do conjunto.

Figuras 11 e 12 são vistas esquemáticas de espaçadores de ca- nal de acordo com a presente invenção. As Figuras 11b e 12b respectiva- mente são vistas em ampliação do espaçador de canal mostrado nas figuras 11 a e 12a com detalhes do padrão de fluxo indicado.

Figuras 13 e 14 são vistas esquemáticas de espaçadores de ca- nal de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade da invenção na qual os canais (10) para guiar o fluxo de fluido estão providos no primeiro membro (1). Os canais (10) estendem-se parcialmente através do primeiro membro (1) e estão em comunicação de fluido com a saída de fluido (9) do primeiro membro. Os canais (10) são abertos, significando que as suas aberturas convergentes terminam na superfície (20) do primeiro membro (1). A superfície (20) está mostrada substancialmente plana mas pode também compreender uma ou mais endentações de qualquer forma adequada, por exemplo, em forma de crescente. Nesta modalidade o fluido atomiza quando os dois fluxos de fluido que fluem através dos canais (10) impingem a uma distância das aberturas dos canais.

A figura 2 é uma vista em perspectiva de uma modalidade em 1,1 que um espaçador de canal (2) está provido entre o primeiro (1) e o segundo (4) membros. O espaçador de canal (2) está provido com os canais (10) para guiar o fluxo de fluido. Os canais (10) estendem-se parcialmente ou comple- tamente (o que está mostrado) através do espaçador de canal (2) e estão em comunicação de fluido com a saída de fluido (9) do primeiro membro (1). Os canais (10) são abertos e as suas aberturas convergentes terminam em uma lateral do espaçador de canal (2). As outras superfícies dos membros (1, 2, 4) estão mostradas substancialmente planas.

A figura 3 é uma vista em perspectiva de outra modalidade da invenção na qual um membro resiliente (3) está posicionado entre o primeiro (1) e o segundo (4) membros e em que os canais (10) para guiar o fluxo de fluido estão providos no primeiro membro (1). Os canais (10) estendem-se parcialmente através do primeiro membro (1) e estão em comunicação de fluido com uma saída de fluido do primeiro membro. Os canais (10) são a- bertos e as suas aberturas convergentes terminam na superfície (20) do pri- meiro membro (1). A superfície (20) está mostrada substancialmente plana mas pode também compreender uma ou mais endentações de qualquer forma adequada, por exemplo em forma de crescente. A superfície B do se- gundo membro (4) está mostrada provida com uma endentação (35) que dá espaço para o membro resiliente (3) quando necessário. As superfícies prin- cipais do membro resiliente (3) estão mostradas substancialmente planas. Nesta modalidade, o fluido atomiza quando os dois fluxos de fluido que fluem através dos canais (10) impingem a uma distância das aber- turas dos canais, conseguido na pressão de trabalho normal. Se os canais de bocal obstruírem devido ao depósito de impurezas presentes nos arredo- res, é possível executar um procedimento de limpeza ou de lavagem com a presente modalidade aumentando a pressão do fluido pressurizado para uma pressão elevada mais alta do que a pressão de trabalho normal. Por meio de tal pressão elevada o membro resiliente (3) será forçado afastando dos canais (10) do primeiro membro (1) para dentro do espaço da endenta- ção (35) no segundo membro (4), por meio disto permitindo que o fluido transborde as impurezas entre a superfície A do primeiro membro e a super- fície (21) do membro resiliente. Este transbordamento das impurezas e a área mais próxima deste fazem com que o fluxo de fluido varra ou arraste qualquer impureza, por meio disto limpando ou lavando o bocal. Subsequen- temente, quando a pressão retorna para a pressão de trabalho normal, o bocal retomará a atomização do fluido na taxa e na precisão normais. Além de executar uma lavagem dos elementos de bocal, tal aumento de pressão pode também ser provido para aumentar o volume de fluxo do bocal se ne- cessário.

No caso em que uma obstrução não intencional dos elementos de bocal ocorra apesar de um procedimento de manutenção regular (por exemplo, executar um aumento de pressão a intervalos de tempo predeter- minados) a pressão pode aumentar por si própria devido à possibilidade de passagem reduzida. Isto pode fazer com que o fluido comece a transbordar as impurezas e/ou as superfícies adjacentes dos elementos e por meio disto remover o objeto de obstrução. Uma vez que as impurezas são removidas a pressão cairá para o seu nível normal novamente.

Figura 4 é uma vista em perspectiva de outra modalidade da in- venção, na qual um espaçador de canal (2) está provido entre o primeiro membro (1) e um membro resiliente (3). O espaçador de canal (2) está pro- vido com os canais (10) para guiar o fluxo de fluido. As superfícies dos ele- mentos individuais estão mostradas substancialmente planas. Os canais (10) dentro do espaçador de canal (2) estendem-se parcialmente ou completa- mente através do espaçador de canal (2) e estão em comunicação de fluido com a saída de fluido (9) do primeiro membro (1). Os canais (10) são aber- tos e as suas extremidades convergentes terminam em uma lateral do espa- çador de canal.

O fluido atomiza quando os dois fluxos de fluido que fluem atra- vés dos canais (10) são pressurizados e impingem a uma distância das a- berturas dos canais. Em modos similares como descrito em relação à moda- lidade da figura 3, um procedimento de limpeza ou de aumento de volume pode ser executado pelo aumento da pressão para uma pressão elevada acima da pressão normal de trabalho. Isto fará com que o membro resiliente 1,1 (3) seja forçado afastando do espaçador de canal (2) para dentro do espaço da endentação (35) no segundo membro (4), por meio disto permitindo que o fluido transborde as impurezas entre a superfície (26) do espaçador de canal (2) e a superfície (21) do membro resiliente (3), por meio disto limpando ou lavando os canais como acima mencionado e/ou aumentando o volume de fluxo.

A Figura 5 é uma vista em perspectiva de ainda outra modalida- de da invenção, similar àquela mostrada na figura 4, exceto que esta ainda tem um membro de chapa de retenção (5) entre o membro resiliente (3) e o segundo membro (4). Na figura, o membro de chapa de retenção (5) tem dois entalhes vazados (40) que terminam em extremidades abertas na late- ral 35 do membro de chapa de retenção (5). A parte (41) do membro de cha- pa de retenção (5) entre os dois entalhes (40) está unida ao restante da chapa de retenção (5) ao longo de uma linha que corre entre os dois enta- lhes.

Na figura o segundo membro (4) tem uma endentação (35) na sua superfície Β. A endentação (35) está provida para dar espaço para a parte (41) do membro de chapa de retenção (5). Isto permite que a parte (41) seja forçada afastada do membro resiliente (3) quando uma pressão aumentada é aplicada no fluxo de fluido. Se a pressão for aumentada para uma pressão elevada acima da pressão normal de trabalho o fluido começa- rá a transbordar os canais (10) e a área circundante da superfície (26) do espaçador de canal (2), o que por sua vez força o membro resiliente (3) para mover afastando do espaçador de canal (2), por meio disto exercendo uma força sobre a parte (41) do membro de chapa de retenção (5), fazendo com que este pelo menos dobre ao longo da linha entre os entalhes e mova para dentro do espaço da endentação (35) do segundo membro (4).

A figura 6 corresponde à modalidade mostrada na figura 5, exce- to que esta compreende um membro de endentação separado (50) ao invés de prover a superfície B do segundo membro (4) com uma endentação. A figura 7 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um bocal, em que o primeiro membro (1) está provido com uma saída para o fluido (9) que está em comunicação com a entrada de fluido (15) através de um conduto e o segundo membro (4) tem uma endentação (35) na superfície B. Quando o fluido é pressurizado, o membro resiliente (3) será forçado a- fastado da saída (9) do primeiro membro por meio disto formando canais de fluxo de fluido substancialmente correspondentes à forma da saída (9) e/ou da endentação (35). Na figura, a endentação (35) tem uma forma em cres- cente com duas extremidades convergentes e abertas (7). A endentação (35) em forma de crescente circunda um platô (6), a superfície do qual está no nível com o restante da superfície B. Esta modalidade permite um volume de fluido aumentado mas pode não prover o mesmo grau da precisão de atomização que as outras modalidades descritas.

Na figura 7, o fluido atomiza quando os fluxos de fluido pressuri- zados fluem através dos canais formados pela forma da saída (9) e da en- dentação (35) e impingem a uma distância das extremidades abertas (7). Em modos similares como descrito em relação a outras modalidades, a pressão pode ser aumentada para uma pressão elevada acima da pressão de traba- lho normal de modo a, por exemplo, lavar o bocal. Isto fará com que o mem- bro resiliente (3) seja forçado afastado da superfície A por meio disto permi- tindo que o fluido transborde na superfície, o que por sua vez facilita não somente a possível lavagem do bocal, mas também um aumento no volume do fluxo de fluido. Subseqüentemente, quando a pressão é diminuída nova- mente para a pressão de trabalho normal, o bocal retomará a atomização do fluido na taxa normal. Quando nenhuma pressão é aplicada ao fluido, o membro resiliente (3) impede qualquer contaminação do bocal devido a im- purezas dos arredores do bocal fechando efetivamente a saída (9).

A figura 8 é uma vista em perspectiva de um modo no qual os elementos de bocal podem ser montados de modo a prover uma construção de bocal estanque e devidamente vedada. Os diferentes elementos do bocal tem um ou mais furos para alojar uma ou mais guias para controlar o posi- cionamento dos elementos em uma relação correta, alinhada. Os furos e as guias podem ter qualquer forma adequada mas estão mostradas circulares. Os elementos de bocal também tem um ou mais furos para alojar meios de 1,1 retenção, na figura mostrados como parafusos. Por meio disto os elementos do bocal podem ser montados em um modo firme e estanque.

A figura 9 mostra uma vista esquemática de um sistema de bo- cal no qual dois espaçadores de canal de acordo com o primeiro aspecto da invenção estão providos com um elemento de combinação. Tal sistema de bocal pode compreender um ou mais elementos de combinação (55) que podem ser "compartilhados" entre, por exemplo, o primeiro e o segundo membros do bocal. Em um tal elemento de combinação uma entrada de flui- do, um conduto e uma saída podem estar providos, os quais conduzem o fluido para mais do que uma atomização de fluido, isto é, sendo dividido em duas "ramificações" ou este pode compreender uma chapa com uma abertu- ra de guia de fluido provida entre, por exemplo, dois espaçadores de canal. A abertura de guia de fluido pode corresponder à forma da saída (9) do pri- meiro membro. O sistema de bocal facilita a provisão de mais do que dois fluxos de fluido impingentes e é assim capaz de prover uma atomização al- ternativa do fluido. Um número de conjuntos de bocal individuais pode tam- bém ser provido adjacentes uns aos outros para estabelecer um sistema de bocal (não mostrado).

A figura 10 mostra uma vista esquemática de um bocal no qual todas as peças de bocal estão providas com dois canais para guiar o fluxo de fluido. O primeiro (1) e o segundo (4) membros assim como o espaçador de canal (2) estão mostrados com dois canais. No entanto, os canais podem também estar providos em somente um do primeiro e do segundo membros e no espaçador de canal ou tanto no primeiro quanto no segundo membros sem utilizar um espaçador de canal.

As figuras 11 a e 11b mostram vistas esquemáticas de um espa- çador de canal (2) similar àquele mostrado na figura 2. O espaçador de ca- nal (2) está projetado de modo que os dois fluxos de fluido que fluem através dos canais (10) impinjam mais próximo das aberturas dos canais (10). Isto é provido diminuindo a distância δ entre as aberturas dos canais (10) quando comparado, por exemplo, com a modalidade mostrada na figura 1. Na moda- lidade mostrada na figura 11, a distância δ foi aumentada tanto que as aber- turas estão situadas na proximidade uma da outra e somente divididas por uma extremidade de parede em forma de borda (12) e está provida dispondo os canais de fluxo (10) como dois canais que interceptam no nível da super- 15 fície de extremidade (20) do espaçador de canal (2) - e por meio disto no nível do bocal - como mostrado nas figuras 11a e 11b.

A modalidade da figura 11 é especificamente útil no caso de re- sultados de atomização em um spray de gotículas em uma direção no senti- do do e/ou lateralmente ao bocal, isto é, quando um contra-spray ocorre. Tal contra-spray pode, em algumas configurações dos canais (10), resultar em depósito de material sobre o bocal, cujo material pode obstruir as aberturas dos canais (10). Na modalidade mostrada na figura 11, as duas aberturas dos canais (10) estão dispostas dentro do espaçador (2) de modo que os dois fluxos de fluido impingem substancialmente nas aberturas dos canais (10) e se um contra-spray ocorrer o depósito somente ocorreria sobre a su- perfície de extremidade (20) e fora do bocal como indicado nas figuras 11a e 11b por setas marcadas Z. Se o contra-spray resultar em gotículas deslo- cando-se para dentro das aberturas dos canais (10), estes canais são man- tidos molhados pelo fluido que flui através dos mesmos, resultando em que tais gotículas serão absorvidas pelo fluido. Foi descoberto que somente pou- co contra-spray ocorre com a modalidade mostrada na figura 11.

Uma vantagem adicional está presente nas modalidades onde os dois canais (10) interceptam. Nestas modalidades, os fluxos que fluem para fora dos canais (10) sempre impingirão pelo menos a um certo grau independentemente se os dois canais (10) estendem-se em um plano co- mum, e a produção dos canais e por meio disto do bocal é em geral mais fácil do que nas modalidades onde os dois canais não interceptam, já que tais modalidades requerem que os dois canais estendam-se substancialmen- te em um plano comum de modo a assegurar o impingimento dos fluxos de fluido.

As figuras 12a e 12b mostram vistas esquemáticas de um espa- çador de canal (2) similar àquele mostrado na figura 11. Nesta modalidade, a posição onde os dois fluxos de fluido impingem foi movida adicionalmente na direção do espaçador de canal e até um ponto em que os dois fluxos de flui- do impingem pelo menos parcialmente dentro do espaçador de canal (2). Isto é provido dispondo os canais de fluxo (10) como dois canais que inter- ceptam dentro da superfície de extremidade (11) do bocal como mostrado nas figuras 12a e 12b. Assim, nesta modalidade, a extremidade de parede em forma de borda (12) está localizada a uma distancia Δ dentro do espaça- dor de canal (2) medida do nível da extremidade de superfície (20) do espa- çador de canal (2) ou em geral no nível da superfície de extremidade do bo- cal já que estas duas superfícies de preferência estão no mesmo nível nas modalidades de acordo com a presente invenção. Como o impingimento a- contece pelo menos parcialmente dentro do bocal, gotículas que deixam o bocal terão somente uma velocidade para fora relativamente ao bocal e um contra-spray que resulta no depósito de material na superfície de extremida- de do bocal foi descoberta não ocorrer. A razão portanto é considerada ser que as gotículas que deixam o bocal tem somente velocidades que apontam para fora.

Nestas duas modalidades, os canais (10) estão dispostos como canais interceptantes onde a interseção está localizada na superfície de ex- tremidade ou dentro do bocal. O contra-spray é substancialmente evitado fora do bocal já que as gotículas que deixam o bocal substancialmente so- mente tem uma velocidade perpendicular à superfície de extremidade de para fora do bocal. Se o contra-spray ocorrer dentro do bocal, por exemplo em conexão com a modalidade da figura 12, as gotículas contra- pulverizadas são pulverizadas para dentro do fluido que flui através dos ca- nais 4a e 4b, por meio disto o depósito de gotículas em contra-spray é evita- do.

A superfície de extremidade como aqui apresentada está apre- sentada como um plano reto. No entanto, a superfície de extremidade pode ter outra forma tal como cônica, redonda e similares. Em conexão com as modalidades das Figuras 11 e 12, a interseção em tais casos está localizada no plano da superfície de extremidade e na região das saídas.

Apesar das modalidades das figuras 11 e 12 estarem mostradas como um espaçador de canal, o princípio de diminuir a distância δ e/ou dei- xar o fluxo de fluido impingir pelo menos parcialmente dentro do bocal pode ser aplicado a um bocal em geral com fluxos de fluido impingentes. Por e- xemplo, os canais (10) podem ser providos, por exemplo, em um bloco de bocal (onde nenhum espaçador de canal portanto é necessário). Tal modali- dade pode compreender uma entrada para alimentarfo fluido para o bocal e uma ou mais saídas estando dispostas de modo que os fluxos de fluido des- carregados de uma ou mais saídas impinjam uns nos outros. Um filtro está de preferência disposto nas linhas de fluxo que conduzem o fluido para o bocal de modo a filtrar o fluido antes de alcançar os canais do bocal. As saí- das estão de preferência dispostas de modo que os fluxos de fluido descar- regados das duas saídas impinjam um no outro a um ângulo entre 30 e 100° e a uma ou mais das saídas estão de preferência definidas pela terminação de um furo que define um canal de fluxo de saída que está em comunicação de fluido com o canal de entrada. A área de seção transversal de cada um dos fluxos de fluido descarregados dos canais está na faixa de 0,003 a 0,15 mm2, de preferência na faixa de 0,005 a 0,05 mm2, tal como na faixa de 0,01 a 0,03 mm2, de preferência 0,02 mm2.

As figuras 13 e 14 mostram as modalidades adicionais do espa- çador de canal (2) - cujas modalidades podem ser aplicadas a um bocal em geral - nas quais os canais (10) interceptam fora da superfície (20) do bocal (figura 13) ou dentro do bocal (figura 14). Na modalidade mostrada na figura 14, o canal de saída de gotícula (11) está provido estendendo da região on- de os dois canais interceptam até a superfície (20) do bocal.

As figuras acima descritas devem ser consideradas somente como exemplos de possíveis modalidades de como os elementos de bocal podem ser configurados. Outras combinações dos elementos mostrados nas figuras anexas são possíveis sem mudar o escopo da invenção. Um exem- plo é que as configurações dos canais (10) mostradas em conexão com um espaçador de canal podem ser aplicadas à configuração de bocal mostrada na figurai.

A presente invenção pode encontrar utilização em um número 1,1 de aplicações nas quais a atomização de um fluido é desejada. Uma tal apli- cação é para a adição de uréia aos gases de descarga de um motor de combustão, tal como um motor Diesel. Um sistema que incorpora tal atomi- zação de preferência compreende um motor de combustão de preferência funcionando de acordo com o princípio Diesel, um tanque que contém uma solução líquida de uréia (por exemplo, como conhecida sob o nome de mar- ca AdBIue Din norma 70070) e um sistema catalítico como parte do sistema de descarga. A descarga do motor está conectada no sistema catalítico por um tubo de descarga que tipicamente tem um diâmetro de 120 mm o qual está conectado no tanque que contém a solução líquida de uréia através de um sistema de dosagem e de atomização para dosar e atomizar uma quan- tidade de uréia que corresponde a uma dada demanda. Assim, o sistema ainda compreende uma unidade de dosagem que inclui um bocal de atomi- zação para alimentar a uréia para o sistema de descarga de modo que esta possa reagir com os gases de descarga para a minimização da descarga de gases NOx para o ambiente. Quando um bocal de acordo com a presente invenção é utilizada para atomizar a uréia antes desta ser adicionada aos gases de descarga, o bocal pode estar compreendido em uma unidade se- parada montada após a unidade de dosagem em qualquer posição ao longo do tubo que conduz a uréia para o gás de descarga. Alternativamente, este pode estar integrado com a unidade de dosagem. A unidade está de preferência colocada de modo que a uréia atomizada seja misturada com o gás de descarga diretamente após deixar o bocal, e o bocal está tipicamente disposto de modo que o fluido que sai do bocal seja pulverizado dentro do fluxo de gases de descarga no sentido do fluxo ou em qualquer outra direção dos gases de descarga cuja direção não é necessariamente paralela à direção de sentido do fluxo do gás de descar- ga tal como perpendicular à direção no sentido do fluxo. O bocal pode estar disposto no centro de um tubo de um sistema de descarga de um motor de combustão ou uma turbina a gás e/ou na parede da tubulação do sistema de descarga. Uma pluralidade de bocais pode estar circunferencialmente distri- buída ao longo da parede de um tubo de um sistema de descarga de um motor de combustão. Os um ou mais bocais podem estar colocados em qualquer posição em relação ao tubo de um sistema de descarga dentro do escopo da invenção.

O bocal está tipicamente disposto dentro do sistema de descar- ga de tal modo que uma distribuição uniforme de gás atomizado nos gases de descarga seja provida de modo a assegurar que o fluido atomizado será uniformemente distribuído dentro do sistema catalítico. O bocal pode conse- qüentemente estar disposto no centro da tubulação com as suas saídas fa- ceando na direção de sentido do fluxo (mas não necessariamente paralela) do gás de descarga.

De modo a melhorar uma distribuição uniforme de fluido atomi- zado, uma pluralidade de bocais pode estar disposta no sistema de descar- ga. Tal pluralidade de bocais de preferência será disposta circunferencial- mente e em alguns casos uniformemente distribuída. No entanto, os bocais podem também estar distribuídos ao longo da direção de sentido do fluxo dos gases de descarga. As saídas de tais bocais estão de preferência dis- postas com as saídas faceando na direção de sentido do fluxo (mas não ne- cessariamente paralela) do gás de descarga.

Deve ser notado que uma combinação de bocais estando dis- posta circunferencialmente, na direção de sentido do fluxo, e/ou um ou mais bocais dispostos no centro da tubulação está dentro do escopo da presente invenção.

Claims (14)

1. Bocal que compreende um primeiro membro (1) que tem uma superfície A e uma entrada de fluido e uma saída de fluido, dois ou mais ca- nais formados dentro ou entre a superfície A e uma superfície B de um se- gundo membro (4), pelo menos quando o bocal está pressurizado, o dito segundo membro (4) sobreposto ao primeiro membro (1).

2. Bocal de acordo com a reivindicação 1, em que os ditos ca- nais são pelos menos dois canais convergentes e abertos que estão em co- municação de fluido com a saída de fluido e que facilitam um fluxo de veloci- dade e volume iguais de cada fluxo de fluido nas aberturas de canal.

3. Bocal de acordo com a reivindicação 2, em que os ditos ca- nais estão providos em um espaçador de canal (2) posicionado entre a su- perfície A do primeiro membro (1) e a superfície B do segundo membro (4).

4. Bocal de acordo com a reivindicação 2 ou 3, ainda compreen- dendo um membro resiliente (3) posicionado entre as ditas superfícies AeB dos ditos primeiro (1) e segundo (4) membros.

5. Bocal de acordo com a reivindicação 4. ainda compreendendo um membro de chapa de retenção (5) posicionado entre o membro resiliente (3) e o segundo membro (4).

6. Bocal de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que uma ou mais endentações (8) está/estão provida(s) na superfície B do segundo membro (4) e/ou em um membro de endentação (50).

7. Bocal de acordo com qualquer uma das reivindicações prece- dentes 1-6, em que, os pelo menos, dois canais convergentes estão dispos- tos de modo que os fluxos de fluido que fluem através dos canais (10) impin- jam um no outro fora do bocal.

8. Bocal de acordo com qualquer uma das reivindicações prece- dentes 1-6, em que os, pelo menos, dois canais estão dispostos como ca- nais que interceptam dentro do bocal, na e/ou acima de uma superfície de extremidade do bocal de modo que os fluxos de fluido que fluem através dos canais (10) impinjam um no outro na e/ou acima da superfície de extremida- de ou pelo menos parcialmente dentro do bocal.

9. Bocal de acordo com a reivindicação 8, em que os, canais estão dispostos de modo que os fluxos de fluido descarregados de pelo me- nos dois canais impinjam um no outro a um ângulo entre 30 e 100°.

10. Bocal de acordo com qualquer uma das reivindicações pre- cedentes, em que a área de seção transversal de cada um dos fluxos de fluido descarregados dos canais está na faixa de 0,003 a 0,15 mm2, de pre- ferência na faixa de 0,005 a 0,05 mm2, tal como na faixa de 0,01 a 0,03 mm2, de preferência 0,02 mm2.

11. Sistema de bocal para atomizar um ou mais fluidos que compreendem dois ou mais bocais de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 1-10.

12. Sistema de descarga para um motor de combustão, o siste- ma compreendendo um bocal ou um sistema de bocal como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.

13. Método para atomizar um fluido, de preferência sendo a u- réia liqüefeita, o método compreendendo alimentar o fluido a uma primeira pressão para um bocal como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes 1-11.

14. Método para atomizar um fluido de acordo com a reivindica- ção 13, ainda compreendendo a etapa de aumentar a pressão do fluido no caso em que a resistência de fluxo dentro do bocal seja aumentada como um resultado de depósitos dentro do bocal.