ES2203673T3 - Tubo mezclador para fluidos de baja viscosidad. - Google Patents

Abstract

EL TUBO MEZCLADOR (1) PARA LIQUIDOS DE BAJA VISCOSIDAD CONTIENE ELEMENTOS (2) EN FORMA DE PLACA QUE CUBREN PARCIALMENTE LA SECCION TRANSVERSAL DEL TUBO EN UNA POSICION O EN DETERMINADAS POSICIONES. LOS ESTRANGULAMIENTOS (3) QUE DEJAN LIBRES LOS ELEMENTOS ABARCAN AL MENOS UN AREA (31) EN FORMA DE HENDIDURA CON UNA EXTENSION LONGITUDINAL DE DICHA HENDIDURA (31) QUE DISCURRE DE UNA PARED DEL TUBO (10) A LA OTRA ATRAVESANDO EL EJE (C) DEL TUBO O DE LA PARED DEL TUBO ATRAVESANDO EL EJE DEL TUBO (C) HASTA UN SEGUNDO SECTOR (32). LA HENDIDURA FORMA CON EL EJE DEL TUBO UN ANGULO ({PH}) ENTRE 20 Y 60 (GRADOS) APROXIMADAMENTE, CON PREFERENCIA ENTRE 35 Y 45 (GRADOS) . DESPUES DEL ESTRANGULAMIENTO SE HA PREVISTO UN TRAMO DE MEZCLA (4) EN EL SENTIDO DE LA CORRIENTE. EL LIQUIDO A MEZCLAR PUEDE CONTENER SOLIDOS EN SUSPENSION.

Description

Tubo mezclador para fluidos de baja viscosidad.

La invención se refiere a un tubo mezclador para fluidos de baja viscosidad, en particular para fluidos que contengan sustancias sólidas en suspensión, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Por la patente CH-PS 669 336 (= P.6005) se conoce un dispositivo mezclador estático mediante el cual se pueden mezclar fluidos que contengan partículas de sustancia sólida sin que se produzcan obstrucciones. Este dispositivo comprende elementos mezcladores situados en un tubo, que constan respectivamente de dos segmentos exteriores y por lo menos un segmento interior. Los segmentos están unidos por uno de sus extremos o lados con el cuerpo, sin dejar intersticios, mientras que sus otros extremos terminan a una distancia de la pared del tubo. Los segmentos contiguos se cruzan, quedando un espacio libre en cada punto de cruce. La mezcla se efectúa esencialmente dentro de los elementos mezcladores mediante el desvío cruzado de los distintos flujos parciales.

El objetivo de la invención es el de crear un tubo mezclador con elementos estáticos incorporados, que en cuanto al dispositivo mezclador estático conocido se pueda fabricar de forma más económica. Este objetivo se resuelve mediante el tubo mezclador definido en la reivindicación 1, en el cual la mezcla se efectúa debido a los estrechamientos citados en la reivindicación y los tramos mezcladores contiguos a los estrechamientos.

El tubo mezclador objeto de la invención para fluidos de baja viscosidad contiene unos elementos en forma de placas, que en uno o en determinados puntos del tubo cubren parcialmente su sección. Los estrechamientos que dejan libre los elementos comprenden, respectivamente, por lo menos una zona en forma de intersticio con una extensión longitudinal de este intersticio que transcurre de pared a pared del tubo, a través del eje del tubo o desde la pared del tubo, a través del eje del tubo a una segunda zona parcial. El intersticio encierra con el eje del tubo un ángulo dentro de una gama entre unos 20 y 60º, preferentemente entre 35 y 40º. Después del estrechamiento y en la dirección del flujo está previsto un tramo mezclador que tiene una longitud dentro del campo de 1 a 10 diámetros de tubo.

El estrechamiento o los estrechamientos del dispositivo mezclador objeto de la invención están conformados y dispuestos de tal manera que en el fluido que circula se forman, durante el paso a través de un estrechamiento, dos torbellinos en sentido opuesto. Durante el paso a través del tramo mezclador se forma en los torbellinos una mezcla parcial. En comparación con el dispositivo mezclador conocido se necesitan menos elementos mezcladores, y por cada elemento mezclador, respectivamente, sólo dos segmentos para conseguir un efecto de mezcla en gran medida igual de bueno. No obstante, se necesita un tubo de mayor longitud. Además, el dispositivo mezclador objeto de la invención da lugar a unas pérdidas de presión más reducidas.

Las reivindicaciones dependientes 2 a 11 se refieren a formas de realización ventajosas del tubo mezclador objeto de la invención. La reivindicación 12 se refiere a la utilización del tubo mezclador.

A continuación se describe la invención sirviéndose de los dibujos. En estos puede verse:

Fig. 1 un primer ejemplo de realización de los elementos instalados en un tubo mezclador objeto de la invención, con una sección de tubo circular,

Fig. 2 dos elementos instalados contiguos del tipo según la figura 1,

Fig. 3 varios elementos instalados recortados de una banda de chapa,

Fig. 4 un segundo ejemplo de realización,

Fig. 5 un segmento para los elementos instalados de la figura 4,

Fig. 6 un tercer ejemplo de realización, concretamente un tubo de sección rectangular,

Fig. 7 una variante del ejemplo de la figura 6, y

Fig. 8 un quinto ejemplo de realización.

Las figuras 1 y 2 representan un tubo mezclador 1 objeto de la invención para fluidos de baja viscosidad. La pared del tubo 10 solamente está indicada con una línea de trazos y puntos. El tubo circular tiene un diámetro D. El tubo mezclador 1 contiene unos elementos en forma de placa 2 como elementos instalados que cubren en distintos puntos del tubo 1 parcialmente su sección, formando así estrechamientos 3. Los elementos 2 están dispuestos en planos elípticos con los ejes principales d y e.

El estrechamiento 3 que queda libre en los elementos 2 comprende dos zonas parciales 31 y 32: un intersticio ancho 31, que se extiende desde la pared del tubo 10 a través del eje del tubo c hasta la segunda zona parcial 32, a lo largo del eje e, y un orificio de paso 32 contiguo a la pared del tubo 10, de forma alargada, en este caso de media luna, que está dispuesto transversalmente con respecto a la primera zona parcial 31. La forma de la segunda zona parcial 32 puede ser también, por ejemplo, lenticular.

El eje e (o el intersticio 31) encierra con el eje del tubo c un ángulo \varphi situado en una gama entre unos 20 y 60º, preferentemente entre 35 y 45º. La segunda zona parcial 32 está situada corriente abajo después del intersticio 31. Después del estrechamiento 3 sigue un tramo mezclador 4.

En la proyección normal sobre una sección del tubo, la superficie abierta del estrechamiento 3 supone aproximadamente del 50 al 70% del área de la sección del tubo, correspondiéndole al intersticio aproximadamente el 60-70% de la superficie abierta. En estas condiciones, las necesidades de material son reducidas y el flujo del fluido que se trata de mezclar sufre únicamente unas pérdidas de presión pequeñas.

Los elementos 2 en forma de placa de un estrechamiento 3 forman una disposición con dos segmentos 21 y 22. Los bordes de estos segmentos comprenden esencialmente cada uno los siguientes tramos parciales: un trozo de borde a, con la forma de un arco elíptico, que va adosado a la pared del tubo 10; un trozo de borde recto s, que forma un límite con el intersticio 31; y un trozo de borde b, contiguo a la segunda zona parcial 32 del estrechamiento 3. Entre la pared del tubo 10 y el borde a en forma de arco puede haber un pequeño hueco que en distintos puntos esté puenteado por un medio de unión, por ejemplo, material de soldadura. El puente elíptico puede estar realizado en aproximación mediante tramos rectos. En lugar del trozo recto del borde s puede haber también uno curvado.

Se obtienen unos efectos de mezcla relativamente buenos si los segmentos 21 y 22 están muy acortados y la superficie abierta del estrechamiento es de un 75%. Para esos segmentos 21, 22, el efecto mezclador es menos bueno, pero en cambio las pérdidas de presión son menores. Esto se puede aplicar de una forma general: una superficie abierta mayor significa menor pérdida de presión, y viceversa.

En la forma de realización de las figuras 1 y 2, los dos segmentos 21 y 22 están unidos entre sí por medio de un puente estrecho 23 que está situado en el límite entre las dos zonas parciales 31 y 32 del estrechamiento 3. Con este puente 23 se obtiene una estabilización conveniente en cuanto al diseño, que permite elegir para los elementos 2 en forma de placa un espesor de placa menor que si no existiera el puente 23.

El fluido que pasa está indicado en la figura 1 por las flechas 5, 5'. El estrechamiento 3 induce en el flujo dos torbellinos en sentido contrario, que en la proyección sobre un plano de la sección están indicados por las flechas 6, 6'.

El intersticio 31 tiene esencialmente forma trapezoidal (vértices A, B, B' y A'); se ensancha hacia la segunda zona parcial 32 del estrechamiento 3. Con esta forma de intersticio se obtiene una pareja de torbellinos 6, 6' óptima. Con el fin de obtener dos torbellinos de igual intensidad, el estrechamiento 3 es simétrico; el plano de simetría está en el eje del tubo c.

Los elementos 2 en forma de placa correspondientes a un estrechamiento 3 están dispuestos en el ejemplo de realización de las figuras 1 y 2 en un mismo plano. Se pueden fabricar junto con el puente de unión 23 de un trozo de chapa. La figura 3 muestra cómo se pueden recortar estos elementos 2 de una banda de chapa, ahorrando material.

Los elementos 2 en forma de placa pueden estar también curvados o plegados en lugar de ser planos.

En el tubo mezclador 1 se han previsto por lo menos dos estrechamientos 3, donde está previsto respectivamente un estrechamiento 3' situado corriente abajo y contiguo a un primer estrechamiento 3, fuera del tramo mezclador 4, a una distancia n de unos 3 a 5 diámetros de tubo D. El espacio libre de elementos instalados entre los estrechamientos contiguos 3, 3' tiene por lo tanto una longitud de unos 2 a 4 diámetros de tubo D. Los intersticios 31 de los estrechamientos contiguos 3, 3' están dispuestos cruzados entre sí.

Las figuras 4 a 8 representan otras formas de realización de posibles estrechamientos 3. En la figura 4, los dos segmentos 21 y 22, que tienen la misma forma están dispuestos formando un ángulo entre sí. La forma de los segmentos 21 ó 22 puede verse en la figura 5. Los segmentos 21 y 22 pueden estar naturalmente unidos también por un puente 23, tal como está indicado a título de ejemplo con línea de trazos.

Las figuras 6 y 7 muestran estrechamientos 3 para tubos mezcladores 1 objeto de la invención, de sección cuadrado-rectangular. La figura 6 muestra además que puede disponerse un puente 23 en un punto distinto al límite entre las dos zonas parciales del estrechamiento 3. El puente 23 puede ser, por ejemplo, una barra de sección circular.

El quinto ejemplo de realización según la figura 8 muestra un estrechamiento 3, que consta sólo de una zona 31 en forma de intersticio. La zona 31 puede tener forma trapezoidal (con dos lados curvados AA', BB') ensanchándose en el sentido del flujo o en contra de éste.

El tubo mezclador 1 objeto de la invención puede utilizarse para mezclar un fluido que contenga sustancias sólidas en suspensión. Esta aplicación es ventajosa especialmente si las sustancias sólidas tienen forma de fibra.

Claims (12)

1. Tubo mezclador (1) para fluidos de baja intensidad, en particular para fluidos que contengan sustancias sólidas en suspensión, conteniendo el tubo mezclador por lo menos un elemento mezclador (2) que se compone de dos segmentos (21, 22) en forma de placa, que eventualmente están unidos entre sí por medio de un puente estrecho (23), donde mediante los segmentos (21, 22) se forma en el tubo (1) un estrechamiento (3), que comprende un intersticio (31) entre los segmentos, con una extensión longitudinal de este intersticio (31) que transcurre desde la pared del tubo (10) hasta la pared del tubo a través del eje del tubo (c) o desde la pared del tubo a través del eje del tubo (c) a una segunda zona parcial (32) del estrechamiento (3) situada corriente abajo, donde el intersticio (31) encierra con el eje del tubo un ángulo (\varphi) en la gama entre 20º y 60º, donde después de cada elemento mezclador está dispuesto, en la dirección del flujo, un tramo mezclador (4) exento de elementos instalados, que tiene una longitud del orden de 1 a 10 diámetros de tubo (D), y en el cual el fluido que lo atraviesa forma dos torbellinos en sentido opuesto.

2. Tubo mezclador según la reivindicación 1, caracterizado porque el estrechamiento (3) comprende dos zonas parciales, a saber, el intersticio (31) que transcurre a través del eje del tubo (c) hacia la segunda zona parcial (32), y la segunda zona parcial que forma un orificio de paso contiguo a la pared del tubo (10), de forma alargada, por ejemplo, semejante a una media luna o reticular, estando dispuesto este orificio de paso en dirección transversal a la primera zona parcial.

3. Tubo mezclador según la reivindicación 2, caracterizado porque los bordes de estos segmentos comprenden esencialmente cada uno los siguientes tramos parciales: un trozo de borde (a), en particular en forma de un arco elíptico, que limita estanco o con una pequeña separación con la pared del tubo (10), un trozo de borde (s) que forma un límite con el intersticio (31) y un trozo de borde (b), contiguo a la segunda zona parcial (32) del estrechamiento.

4. Tubo mezclador según la reivindicación 3, caracterizado porque el puente o un puente está situado en el límite entre las dos zonas parciales (31, 32) del estrechamiento (3).

5. Tubo mezclador según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el intersticio (31) tiene esencialmente forma trapezoidal y se ensancha en la dirección del flujo.

6. Tubo mezclador según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el estrechamiento (3) tiene forma simétrica, estando situado el plano de simetría en el eje del tubo (c).

7. Tubo mezclador según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los segmentos (21, 22) en forma de placa asignados al estrechamiento (3) están situados en un mismo plano.

8. Tubo mezclador según las reivindicaciones 7 y 4, caracterizado porque los segmentos (21, 22) en forma de placa están fabricados junto con el puente de unión (23) de un trozo de chapa.

9. Tubo mezclador según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque están previstos por lo menos dos elementos mezcladores (2), donde, respectivamente, el estrechamiento (3) contiguo situado corriente abajo está dispuesto fuera del tramo mezclador (4) a una distancia (m) de unos 3 a 5 diámetros de tubo (D), o el espacio exento de elementos instalados entre estrechamientos contiguos presenta una longitud de unos 2 a 4 diámetros de tubo.

10. Tubo mezclador según la reivindicación 9, caracterizado porque los intersticios (31) de los elementos mezcladores (2) contiguos, están dispuestos cruzados entre sí.

11. Tubo mezclador según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en la proyección normal sobre una sección del tubo, la superficie abierta del estrechamiento (3) supone aproximadamente del 50 al 75% del área de la sección del tubo.

12. Utilización de un tubo mezclador (1) según una de las reivindicaciones 1 a 11 para mezclar un fluido que contenga sustancias sólidas en suspensión, donde las sustancias sólidas tienen en particular forma de fibras.