ES2231433T3 - Pulverizador de combustible liquido de rendimiento elevado. - Google Patents
Pulverizador de combustible liquido de rendimiento elevado.Info
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Abstract
Un pulverizador del combustible líquido de alto rendimiento compuesto de: un elemento alargado por lo general tubular (22), en el que el elemento por lo general tubular (22) delimita una cámara (34) de pulverización previa del combustible líquido y tiene una pared exterior que se extiende por lo menos parcialmente alrededor de la citada cámara, la citada pared exterior tiene por lo menos un orificio (30) que la atraviesa y que intercomunica la citada cámara (34) y un conducto (28) para permitir que el fluido de pulverización presurizado entre en la citada cámara y por lo menos parcialmente pulverice el citado combustible fluido contenido allí mismo; por lo menos un dispositivo de puerto mezclador que recibe y entremezcla el combustible líquido pulverizado por lo menos parcialmente y procedente de la citada cámara (34) y el líquido de pulverización presurizado procedente del citado conducto (28) con el fin de seguir pulverizando el citado combustible líquido, donde por lo menos parcialmentepulverizado combustible que pasa a través de la citada primera puerta (50) se entremezcla en la citada segunda puerta (51) con el líquido de pulverización que pasa a través de la segunda puerta y se sigue pulverizando y una mezcla del combustible pulverizado y el líquido de pulverización se descargan a través de un extremo dirigido hacia abajo (54) de la segunda puerta (51), la citada segunda puerta (51) tiene un extremo dirigido hacia arriba (52) que recibe el líquido de pulverización, estando las citadas puertas dispuestas en un ángulo, la citada primera puerta (50) está situada de tal manera que el extremo dirigido hacia abajo de la misma entrecruza la citada segunda puerta (51) en una localización entre los extremos de la última.
Description
Pulverizador de combustible líquido de
rendimiento elevado.
La invención de la presente solicitud se refiere
al campo de los quemadores de combustible y en particular a los
pulverizadores de líquidos para la vaporización del combustible con
un fluido de pulverización. Aún más en particular, la invención se
refiere a tal pulverizador de líquidos que tiene una construcción
novedosa porque incluye un extremo del pulverizador cuya producción
resulta económica y en el que el combustible y el fluido de
pulverización están puestos en contacto, uno con el otro, de manera
eficaz y efectiva.
El estado anterior de la técnica está presentado
como ejemplo en las instrucciones incluidas en la Patente
US-A-2192996, emitida el 12 de Marzo
de 1940, la Patente US-A-5.368.280,
emitida el 29 de Noviembre de 1994 y en el artículo cuyo autor es P.
J. Mullinger et al. titulado "THE DESIGN AND PERFORMANCE OF
INTERNAL MIXING MULTIJET TWIN FLUID ATOMIZERS" ("El Diseño y
Funcionamiento de los Pulverizadores de Líquidos Gemelos de Varios
Chorros de Mezclado Interior"), J. Inst. Fuel, 1974
(Diciembre) 47, 251 - 261. Sin embargo y a pesar de muchas mejoras
que se hayan introducido en el campo de pulverización de
combustible en el pasado, todavía existen muchos problemas. Desde
el punto de vista económico, se está buscando continuamente mejoras
en la eficacia operacional.
En la Patente
US-A-2192996 está presentado un
quemador de combustible en el que el combustible líquido y el agente
de pulverización como el vapor ó el aire bajo presión son
suministrados a través de las tuberías coaxiales al extremo
pulverizador, incluidos los canales acampanados con los extremos que
están dirigidos hacia arriba, conectados con el conducto de
suministro del agente de pulverización y el extremo que está
dirigido hacia abajo y los puertos radiales conectados con el
conducto de suministro de combustible y los canales de intersección
para el combustible que se vaya a unir con el agente de
pulverización en los mencionados canales.
La Patente
US-A-5368230 describe un
pulverizador para el quemador de combustible en el que el fuel está
suministrado dentro de la cámara de mezclas delimitada dentro del
conjunto de la tobera y la primera parte del líquido de
pulverización también está suministrada dentro de la cámara de
mezclado. La tobera tiene puertas de descarga del fuel que van desde
la cámara de mezclado y a través de las cuales se descargan la
mezcla del fuel y el líquido de pulverización formados en la cámara
de mezclado. Las demás puertas se entrecruzan con las puertas de
descarga del fuel y se suministra otra ración del líquido
pulverizador dentro de las puertas de descarga.
De acuerdo con un aspecto, la invención pretende
proporcionar un pulverizador de combustible líquido de alto
rendimiento que reduzca los costes operacionales y de mantenimiento
así como las emisiones no deseadas y, debido a su construcción
simple, la tobera también tiene el coste inicial bajo. De acuerdo
con este objetivo se ha proporcionado un pulverizador de combustible
líquido de alto rendimiento según la descripción de la
reivindicación 1.
La tobera puede estar construida de tal manera
que por lo menos una parte de la pared exterior del elemento tubular
esté formada de un material conductor del calor. Esta parte puede
tener una superficie interior situada de tal forma que pueda ser
contactada por el fuel líquido en la cámara y una superficie
exterior situada para poder ser contactada por el líquido de
pulverización presurizado en el conducto donde el fuel se calienta
por medio de la transferencia del calor desde el fluido calentado
hasta el combustible a través de material conductor del calor de la
mencionada parte.
En una forma particularmente preferente de la
invención, el fuel de la primera puerta puede estar introducido
dentro de la segunda puerta como una hoja con forma cónica que está
situada ó atravesada por el fluido de pulverización que pasa a
través de la segunda puerta. El fuel procedente de la primera
puerta puede ser por lo menos parcialmente pulverizado y / ó
calentado.
La presente invención proporciona también un
método altamente rentable para la pulverización del combustible
líquido de acuerdo con la reivindicación 4.
De acuerdo con los aspectos particularmente
preferentes de la invención, el combustible líquido puede
calentarse en la cámara. El calentamiento se lleva a cabo tanto por
medio del entremezclado del vapor con el combustible líquido en la
cámara como por medio de la transferencia del calor a través de la
pared.
En la forma preferente de la invención, la cámara
puede ser alargada y por lo general tubular en su forma y el
líquido de pulverización puede ser dirigido para fluir por el
conducto anular circundando la pared exterior de la cámara. En esta
forma de la invención, la inyección del líquido dentro de la cámara
puede llevarse a cabo por medio de la abertura proporcionada en la
pared.
De acuerdo con los aspectos preferentes de la
invención, la primera mezcla está introducida dentro de la segunda
puerta como una hoja con forma cónica que está perforada por el
líquido de pulverización que atraviesa la segunda puerta.
La presente invención está descrita de forma más
detallada a continuación con referencia a los dibujos acompañantes
en los que:
La Figura 1 es una vista alzada, parcialmente
transversal, presentando un pulverizador que realiza los principios
y conceptos de la invención;
La Figura 2 es una vista en planta aumentada del
extremo del pulverizador de líquidos que forma parte del
pulverizador de la Figura 1;
La Figura 3 es una vista alzada aumentada del
extremo del pulverizador de líquidos;
La Figura 4 es una vista transversal aumentada
del extremo del pulverizador de líquidos tomada a lo largo de la
línea 4 - 4 de la Figura 2;
La Figura 5 en una vista extrema y aumentada de
la tubería central del suministro del combustible que forma parte
del pulverizador de la Figura 1;
La Figura 6 es una vista transversal de la
tubería de suministro de la Figura 5 tomada básicamente a lo largo
de la línea 6 - 6 de la Figura 5;
La Figura 7 es una vista transversal del
pulverizador tomada a lo largo de la línea 7 - 7 de la Figura 1;
y
La Figura 8 es una ilustración esquemática de la
acción de los fluidos que pasan a través de la acometida de la
puerta en forma de "Y" de la presente invención.
Un pulverizador del combustible líquido de alto
rendimiento que reúne los conceptos y principios de la presente
invención está presentado en los dibujos adjuntos en los que está
identificado en sentido amplio por el número de referencia 10. Según
está mostrado, el pulverizador de líquidos 10 está diseñado para
emplear el principio de la pulverización en "Y"; sin embargo,
existen varios aspectos de la invención que no requieren
necesariamente el uso del extremo de la tobera en "Y". Con
referencia a la Figura 1, el pulverizador de líquidos 10 incluye
una parte del cuerpo principal 12, una parte de la estructura
intermedia 14, el extremo del vaporizador 16 y una parte de la
carcasa del extremo 18.
La parte del cuerpo principal 12 del pulverizador
de líquidos 10, como está mostrado, incluye los tubos concéntricos
20 y 22. El tubo interior 22 tiene forma de un elemento alargado
por lo general tubular que puede preferentemente tener un segmento
24 que está dirigido hacia arriba teniendo un extremo orientado
hacia arriba y que está adaptado de manera convencional para su
conexión con la fuente del combustible líquido, y el segmento 26 que
está dirigido hacia abajo. El combustible está suministrado a
través de la tubería 22 mientras que el vapor ó cualquier otro
líquido de vaporización como, por ejemplo, el aire presurizado, se
suministra a través del tubo exterior 20 que presenta un conducto
28 de suministro del líquido de vaporización presurizado, por lo
general anular, que rodea el tubo 22. El extremo que está dirigido
hacia arriba del conducto 28 está también adaptado de manera
convencional para la conexión con la fuente del líquido de
pulverización presurizado. En relación con lo antedicho, los
entendidos en la técnica de los pulverizadores de combustible
podrán apreciar que el vapor puede constituir el líquido
vaporizador, preferente siempre que el combustible sea el fuel oil
pesado. Por otra parte, cuando el combustible seleccionado es un
aceite más volátil, más ligero, el aire presurizado puede ser el
líquido de pulverización preferente.
Como bien saben los que tienen cierta experiencia
en el campo de la técnica que es de aplicación a esta invención, el
combustible en forma del fuel oil puede pasar a través de un
orificio pequeño (que no está mostrado) antes de que esté
introducido dentro del segmento 26 que está dirigido hacia abajo.
Un orificio tan pequeño se utiliza para controlar el flujo del fuel
oil. Adicionalmente, el fuel oil puede ser parcialmente pulverizado
como resultado de haber pasado a través de tal orificio.
Se puede proporcionar uno ó más orificios 30 en
la pared 32 del segmento 26 que va dirigido hacia abajo de la
tubería 22. Estos orificios 30 intercomunican el conducto 28 y la
cámara 34 situada dentro del segmento 26 permitiendo de esta manera
que una parte del vapor u otro líquido de vaporización fluya en el
conducto 28 para ser orientado hacia dentro de la cámara 34 donde
se mezcla con el fuel oil y ayuda en su pulverización. Para
facilitar este flujo, el líquido de pulverización debería,
preferentemente, tener una presión que es mayor que la presión del
aceite en el segmento 26, preferentemente desde 10 hasta 20 psi
(desde 0,9 hasta 1,4 bares). El vapor u otro líquido de
vaporización que fluyen a través de los orificios 30 se
entremezclan con el fuel oil en la cámara 34 y pulverizan ó
vaporizan el fuel oil. De esta manera, la cámara 34 puede ser
considerada como una antecámara de pulverización. La función de la
antecámara de pulverización 34 consiste por lo tanto en facilitar
la pulverización previa del fuel oil y el mezclado anterior del
combustible y el líquido de pulverización.
La parte intermedia 14 del pulverizador 10 puede
incluir una pluralidad de perforaciones ó tuberías 36 que están en
fluida comunicación con el conducto 28 a través de la cámara anular
37, como está demostrado. A pesar de que el pulverizador de la
invención está mostrado en el correspondiente dibujo con cuatro
perforaciones (véase la Figura 7), los entendido en esta técnica
reconocerán que el número real de orificios 36 puede variar
dependiendo de la cantidad del vapor que hace falta para pulverizar
el combustible en el extremo pulverizador 16. En algún caso, de
acuerdo con los conceptos y principios de esta invención, el
pulverizador 10 puede tener hasta diez ó incluso más perforaciones
36 en la parte 14. En términos generales, las perforaciones 36
pueden estar preferentemente espaciadas de forma regular alrededor
del eje longitudinal 74 del pulverizador 10. Cualquiera que sea su
número, los extremos 39 de las perforaciones 36 están dispuestos
para abrirse dentro de la ranura anular 38 proporcionada en la
parte 14.
El extremo que está dirigido hacia abajo 46 del
segmento 26 está recibido en una abertura 41 en la parte 14 y la
junta entre el extremo 40 y la abertura 41 puede ser
preferentemente sellada por medio de una serie de ranuras de
laberinto 42 como está mostrado en el correspondiente dibujo. En
este respecto se ha de notar también que la cámara 34 en el
segmento 26 está cerrada en el extremo 40 por una parte anular 43
presentando un orificio 44 de diámetro reducido. El orificio 44
intercomunica la cámara 34 en el segmento 26 y la cámara 46 en la
parte 14 a través de la parte de la abertura 41 que no está rellena
por el extremo 40.
El extremo del pulverizador 16 del pulverizador
de líquidos 10 está mejor presentado en las Figuras 2, 3 y 4 de los
dibujos adjuntos. El extremo 16 incluye preferentemente una cámara
interior 56 y un dispositivo mezclador de puertas que
preferentemente tiene la forma de una pluralidad de las acometidas
48 por lo general en forma de una "Y" que se extienden a través
del extremo 16. Como está mostrado, el extremo 16 tiene cuatro de
estas acometidas 48, sin embargo, el número real puede variar
dependiendo de las deseadas características operacionales del
quemador en el que el pulverizador de líquidos 10 se vaya a
utilizar. Se debe de tener en cuenta que de acuerdo con los aspectos
más amplios de la invención, la configuración exacta de las puertas
de mezclado no es decisiva mientras el extremo funciona y aporta el
líquido de pulverización al contacto cercano con el combustible
líquido de tal manera que el combustible líquido se pueda
pulverizar.
A pesar de que el extremo 16 pueda incluir una
pluralidad de las acometidas de puertas en forma de una "Y"
48, estas acometidas de puertas tienen esencialmente la misma
configuración. Por consiguiente, para los fines de la presente
descripción solamente una acometida de puerta 48 será descrita con
referencia a las Figuras 2, 3 y 4. Cada acometida de puerta 48 puede
incluir preferentemente una puerta de fuel oil 50 que está dispuesta
en fluida comunicación con la cámara 34 a través del orificio 44,
cámara 46 y cámara 56, y la puerta del liquido de pulverización 51
que incluye una parte de entrada 52 que está dispuesta en fluida
comunicación con el conducto 28 a través de la ranura 38, tuberías
36 y la cámara 37 así como la parte de la puerta de salida 54 que
está en fluida comunicación tanto con la puerta 50 como con la parte
de la entrada 52. Como se puede ver observando la Figura 4, la
parte de la puerta de salida 54 y la parte de la puerta de entrada
del fluido pulverizador 52 se encuentran en una alineación
sustancial. Como también se puede ver en la Figura 1, la cámara
interior 56 está alineada y dispuesta en fluida comunicación con la
cámara 46 en la porción intermedia 14. La puerta del fuel oil 50 se
queda abierta y está en fluida comunicación con la cámara 56,
según está mostrado. La parte de entrada 52 tiene el diámetro
reducido en relación con la parte 54 y se queda abierta y permanece
en fluida comunicación con la ranura anular 38.
El extremo 16 preferentemente tiene una
superficie plana 80 que se une mediante sellado con un par de
superficies planas anulares 82 y 84 (véase la Figura 7) del segmento
58 de la parte 14 según está mostrado. La carcasa del extremo 18 que
se puede adjuntar al segmento del diámetro reducido 58 de la parte
intermedia 14 mediante roscas, soldadura ó similar, simplemente
sujeta el extremo 16 y la parte intermedia 14 según está mostrado en
la Figura 1, con la superficie 80 en el contacto de sellado con las
superficies 82 y 84.
En el funcionamiento, utilizando el vapor
altamente calentado como el líquido de pulverización y con
referencia a la realización ilustrada en los dibujos, se inyecta el
vapor dentro de la cámara 34 a través de las aberturas 30 y se
mezcla con, ó por lo menos parcialmente pulveriza, el aceite en la
cámara 34. La mezcla del fuel oil y el vapor fluye entonces desde
la antecámara de pulverización 34 a través del orificio 44, a
través de las cámaras 46 y 56 y dentro de las puertas 50. Esta
mezcla del fuel oil y el vapor pulverizada con anterioridad está de
esta forma dividida en tantas corrientes cuantas acometidas de
puertas 48 haya en el extremo pulverizador 16.
La corriente pasa a través de cada puerta 50, se
introduce bruscamente dentro de la correspondiente parte de la
puerta de salida 54 en un ángulo, como mejor está demostrado en las
Figuras 4 y 8. Se ha determinado que la corriente que pasa a través
de la puerta 50 que comprende una mezcla del fuel oil y el vapor
pulverizada con anterioridad y que se introduce bruscamente dentro
de la parte de la puerta de salida 54 en un ángulo, forma, de esta
manera, una hoja cónica anular de la mezcla del fuel oil / vapor a
lo largo de la pared interior de la parte de la puerta de salida
54. Esta hoja cónica está mostrada esquemáticamente en la Figura 8,
donde está identificada con el número de referencia 70.
El vapor del conducto 28 pasa a través de las
perforaciones 36 y es recogido en la ranura anular 38. Ya que las
partes de entrada 52 de las puertas 51 están en fluida comunicación
con la ranura 38, el vapor está también dividido en tantas
corrientes cuantas acometidas de puertas 48 existen en el extremo
del pulverizador 16. El vapor procedente de la ranura 38 se
traslada a través de la parte 52 y se une con la mezcla del fuel y
el vapor entrando bruscamente dentro de la parte de la puerta 54
desde la puerta 50. El vapor procedente desde la parte 52 que
preferentemente se desplaza con la velocidad del sonido, atraviesa
la hoja cónica como está mostrado esquemáticamente por las flechas
72 en la Figura 8 y se entremezcla firmemente con la mezcla del
vapor y fuel procedente desde la puerta 50, donde se produce más
pulverización en la parte de salida 54. De esta forma, la parte de
salida 54 sirve como la cámara de mezclado final para la mezcla
final de aceite y vapor. En este último respecto, se debe de tener
en cuenta que en la parte 54, el combustible está siendo empujado
contra la pared interior de la parte 54 donde tiene forma de un
flujo anular hueco. El líquido de pulverización se encuentra en el
centro hueco mientras el área de contacto entre el líquido de
pulverización y el fuel se maximiza.
De acuerdo con los aspectos preferentes de la
invención, la cantidad del líquido de pulverización que se inyecta
dentro de la cámara 34 a través de las aberturas 30 puede variar
desde alrededor del 15% hasta alrededor del 75% del flujo total del
líquido de pulverización. La cantidad restante, naturalmente será
inyectada dentro de la puerta 51 a través de la parte de la puerta
52. Sin embargo, en este respecto, también se debe reconocer que si
el líquido de pulverización se calienta, hasta el punto que
llegaría a ser como vapor, cierta mejora en el rendimiento se podría
conseguir incluso si no se proporcionara aberturas y el 100% del
líquido de pulverización se canaliza a través de la puerta 51. En
tal caso, las tuberías 20, 22 actúan como intercambiadores de calor
para causar que el fuel que se encuentra en la tubería 22 se
caliente. El resultado obtenido consiste en que la viscosidad del
fuel decrece y la pulverización del mismo que tiene lugar en el
extremo de la tobera 16 se facilita de esta manera.
Se debe de tomar en cuenta de manera particular
que de acuerdo con la presente invención, el vapor se desplaza en
una línea recta después de que haya entrado en la parte 52, donde la
alta velocidad del vapor (preferentemente sónica) se facilita hasta
el tiempo cuando el vapor encuentra la hoja cónica anular 70 del
fuel oil mezclado con el vapor que está saliendo del puerto 50. El
vapor de tan alta velocidad ejercita un muy alto esfuerzo cortante
contra la hoja cónica anular 70 formada por la mezcla del vapor y
fuel oil saliendo desde la puerta 50 y entrando bruscamente dentro
de la parte 54 en un ángulo. Esta interacción facilita la
pulverización del fuel oil transformándolo en una neblina fina.
Cuando el fuel oil está mezclado con anterioridad
con una parte del líquido de pulverización en la cámara 34, según
se ha descrito arriba, la puerta de aceite 50 de la acometida de la
puerta en forma de una "Y" 48 está preferentemente aumentada
para poder llevar mayor volumen del líquido, mientras se reduce y
minimiza la obstrucción. Más aún y en particular cuando el líquido
de pulverización se calienta, como sería el caso cuando el vapor es
utilizado como líquido de pulverización, la viscosidad del fuel oil
se reduce para aumentar la eficacia total del proceso de
pulverización. De acuerdo con los aspectos preferentes de la
presente invención, el índice del área del flujo transversal de
cada puerta 50 respecto al área del flujo transversal de la parte
de la puerta correspondiente 52 puede encontrarse preferentemente
dentro del rango desde alrededor de 1,3 hasta alrededor de 3,
dependiendo del corte del medio de pulverización entre el mezclado
anterior y la pulverización. También hay que tener en cuenta que la
puerta 54 es necesariamente mayor en el área del flujo transversal
que cualquiera de los puertos 50 ó 52 porque debe ser
suficientemente grande para llevar tanto el fuel como la cantidad
total del líquido de pulverización. Preferentemente, el área de
cada puerto 54 puede variar desde alrededor 1 hasta alrededor 1,7
veces el total de las áreas del flujo del puerto correspondiente
50 y la parte del puerto 52. Pero se debe de tener presente que los
tamaños de las puertas pueden variar dependiendo de los resultados
deseados y del índice del total del líquido de pulverización
respecto al fuel y la cantidad relativa del líquido de
pulverización que se inyecta dentro de la cámara 34 a través de las
aberturas 30. Como es bien sabido por los entendidos en la técnica
de los quemadores, los principales parámetros del diseño son el
largo de la llama y las emisiones de NO_{x}. Una llama larga
reducirá las emisiones de NO_{x} mientras que una llama corta
provoca lo contrario. En consecuencia, se le pide al diseñador que
decida que soluciones mercantiles son más convenientes para cada
aplicación.
El puerto 51 está preferentemente situado en un
ángulo en relación al eje longitudinal 74 del pulverizador del fuel
oil 10. Este ángulo puede preferentemente oscilar desde alrededor
2º hasta alrededor 30º, dependiendo de lo que se necesita para
optimizar la total aplicación. Como sabrán apreciar los entendidos
en la técnica de los quemadores, el ángulo de pulverización deseado
puede cambiar desde una aplicación a la otra. El ángulo del puerto
50 relativo al puerto 51 también puede variar, dependiendo del
ángulo del puerto 51 en relación con el eje longitudinal 74 y el
tamaño relativo del extremo del pulverizador 16. Preferentemente
este ángulo entre los puertos 50 y 51 puede oscilar desde alrededor
de 15º hasta alrededor de 70º.
El pulverizador del fuel oil 10 de la presente
invención proporciona una cantidad de beneficios que no fueron
conocidos en el estado anterior de la técnica. Estos beneficios
incluyen, pero no se limitan a ellos necesariamente, (1) los tubos
concéntricos 20, 22 para el aceite y el líquido de pulverización
que facilitan la inyección del líquido de pulverización dentro del
combustible a través de la aberturas tales como las aberturas 30
así como el calentamiento del fuel, (2) la configuración de las
acometidas de las puertas con forma de "Y" 48 en el extremo
del pulverizador de líquidos 16 que proporciona el traslado en
línea recta del vapor y la entrada bajo ángulo del fuel oil dentro
de la cámara final del mezclado, (3) el diseño monolítico del
extremo del pulverizador de líquidos 16 proporciona mayor
rendimiento y la bajada de costes, (4) la pulverización del
combustible, anterior a la descarga del mismo, dentro del quemador
está mejorada como resultado de la doble pulverización proporcionada
primero en el pulverizador previo y segundo en la acometida de la
puerta en forma de "Y", (5) el mezclado del aceite con el
vapor en el dispositivo de pulverización previa facilita el uso de
mayores puertas del aceite en acometidas de puertas en forma de
"Y" donde la obstrucción está minimizada y como la obstrucción
aparece a menudo en los pulverizadores de bajo índice del flujo de
aceite, la presente invención cubre por lo tanto un rango más amplio
de las capacidades de calentadores, (6) los índices de la bajada de
combustión de los aceites pulverizados son perfeccionados por las
mismas razones que las comentadas arriba, (7) el vapor que rodea el
paso del aceite en las tuberías concéntricas ayuda a mantener una
viscosidad reducida en el aceite mientras se salva la energía, (8)
el mezclado del aceite con el vapor en el pulverizador previo
produce la reducida viscosidad del aceite y aumenta la eficacia y el
efecto de la pulverización, (9) el paso del vapor en línea recta y
la configuración global proporcionada en la acometida de puerta en
forma de una "Y" conserva el impulso del vapor y forma el
aceite para que los esfuerzos cortantes más altos y mayores
superficies de contacto cortante sean experimentados cuando el
vapor y el fuel oil colisionen en la cámara final de mezclado 54,
mientras la pulverización está optimizada y el consumo del vapor
reducido.
Gracias al uso de los tubos concéntricos 20, 22,
el calor se transfiere con prontitud desde el vapor en el tubo
exterior 22 al fuel oil en el tubo central 20, para de este modo
calentar el fuel oil y disminuir su viscosidad. La pulverización se
facilita cuando la viscosidad del aceite es más baja.
Adicionalmente, con los tubos concéntricos 20, 22, resulta fácil
proporcionar uno ó más pasillos 30 para la introducción del vapor
dentro del fuel oil en la cámara 34 para los fines de la
pulverización previa.
La configuración de la acometida de la puerta en
forma de "Y" 48 proporciona el traslado del vapor y el traslado
del fuel oil en línea recta y asegura la maximización de los
esfuerzos cortantes cuanto el vapor encuentra la hoja cónica 70 del
aceite que se introduce bruscamente dentro de la cámara de mezclado
provista en una parte de la puerta 54. Los chorros rectos del
líquido de pulverización 72 contienen el impulso más alto que el
chorro del líquido de pulverización que está forzado a retornar. Por
otro lado, la inyección angular de la mezcla del fuel oil y vapor
desde el puerto 50 crea una hoja cónica 70. La hoja cónica 70 no
solamente reduce el espesor característico del líquido voluminoso
sino que también aumenta la superficie de contacto que ha sido
encontrada por el alto impulso del líquido de pulverización. Ambos
aspectos, es decir, el flujo del fluido de pulverización en línea
recta y la hoja de mezclado cónica, enriquecen de manera
significante el proceso de pulverización. De esta manera la energía
del líquido pulverizado se conserva aumentando así la eficacia del
proceso de pulverización.
Claims (13)
1. Un pulverizador del combustible líquido de
alto rendimiento compuesto de: un elemento alargado por lo general
tubular (22), en el que el elemento por lo general tubular (22)
delimita una cámara (34) de pulverización previa del combustible
líquido y tiene una pared exterior que se extiende por lo menos
parcialmente alrededor de la citada cámara, la citada pared exterior
tiene por lo menos un orificio (30) que la atraviesa y que
intercomunica la citada cámara (34) y un conducto (28) para permitir
que el fluido de pulverización presurizado entre en la citada cámara
y por lo menos parcialmente pulverice el citado combustible fluido
contenido allí mismo; por lo menos un dispositivo de puerto
mezclador que recibe y entremezcla el combustible líquido
pulverizado por lo menos parcialmente y procedente de la citada
cámara (34) y el líquido de pulverización presurizado procedente
del citado conducto (28) con el fin de seguir pulverizando el
citado combustible líquido, donde por lo menos parcialmente
pulverizado combustible que pasa a través de la citada primera
puerta (50) se entremezcla en la citada segunda puerta (51) con el
líquido de pulverización que pasa a través de la segunda puerta y
se sigue pulverizando y una mezcla del combustible pulverizado y el
líquido de pulverización se descargan a través de un extremo
dirigido hacia abajo (54) de la segunda puerta (51), la citada
segunda puerta (51) tiene un extremo dirigido hacia arriba (52) que
recibe el líquido de pulverización, estando las citadas puertas
dispuestas en un ángulo, la citada primera puerta (50) está situada
de tal manera que el extremo dirigido hacia abajo de la misma
entrecruza la citada segunda puerta (51) en una localización entre
los extremos de la última.
2. Un pulverizador del fuel oil de alto
rendimiento según está presentado en la reivindicación 1, en el que
por lo menos una parte de la citada pared exterior (22) está
formada de un material conductor del calor, teniendo la citada parte
una superficie interior situada para poder ser contactada por el
combustible líquido en la citada cámara (34) y una superficie
exterior situada para poder ser contactada por el líquido de
pulverización presurizado y calentado en el citado conducto (28)
con el fin de calentar de esta manera el citado combustible por
medio de la transferencia del calor desde el citado líquido caliente
al citado combustible.
3. Un pulverizador del fuel oil de alto
rendimiento según está presentado en la reivindicación 1 ó 2, en el
que el citado y por lo menos parcialmente pulverizado combustible
líquido procedente de la citada primera puerta (50) está
introducido dentro de la citada segunda puerta como una hoja con
forma cónica (70) que luego es perforada por el líquido de
pulverización que fluye a través de la segunda puerta (51).
4. Un método de gran efectividad de pulverización
de un combustible líquido que comprende: el suministro del
combustible líquido habiendo asegurado que el mismo fluya dentro y
a través de la cámara de la pulverización previa (34); inyección de
la primera partida del líquido de pulverización presurizado dentro
del combustible líquido que fluye a través de la citada cámara para
que por lo menos parcialmente pulverice el citado combustible y
proporcione la primera mezcla que contenga el combustible
pulverizado y el líquido de pulverización; suministro de la citada
primera mezcla desde la citada cámara haciendo que la misma fluya a
través de la primera puerta alargada (50) dentro del extremo de
pulverización (16) conectado con la citada cámara; dirigir la
segunda parte del líquido de pulverización presurizado hacia la
segunda puerta alargada (51) y dentro del citado extremo (16)
provocando que la citada segunda partida fluya a través de la citada
segunda puerta, estando las citadas puertas dispuestas en un ángulo,
donde la citada segunda puerta (51) tiene un extremo de entrada (52)
y un extremo de salida (54), la citada primera puerta (50) está
situada para que pueda entrecruzarse con la citada segunda puerta
en una localización entre los dos extremos; la citada primera
mezcla procedente de la citada primera puerta (50) está introducida
dentro de la citada segunda puerta (51) y se consigue que la misma
se entremezcle totalmente con la citada segunda partida del líquido
de pulverización presurizado para de este modo seguir pulverizando
el citado combustible y proporcionar la segunda mezcla que
comprende el combustible pulverizado y el líquido de pulverización;
lo que posteriormente se descarga del citado extremo (16).
5. Un método de gran efectividad para la
pulverización del combustible líquido según está presentado en la
reivindicación 4, en el que el citado líquido se calienta en la
citada cámara (34).
6. Un método de gran efectividad para la
pulverización del combustible líquido según está presentado en la
reivindicación 4 ó 5, en el que la citada cámara (34) está alargada
y por lo general tubular en forma y el citado líquido de
pulverización es vapor, se provoca que el citado vapor fluya por el
recorrido del flujo anular (28) rodeando la pared exterior (22) de
la citada cámara, realizando la citada inyección a través de una
abertura (30) proporcionada en la citada pared (28), llevando a
cabo el citado calentamiento tanto por medio del entremezclado del
vapor con el combustible líquido en la citada cámara (34) como por
medio de la transferencia del calor a través de la citada pared
(22).
7. Un método de gran efectividad para la
pulverización del combustible líquido según está presentado en la
reivindicación 4, 5 ó 6, en el que la citada primera mezcla está
introducida dentro de la citada segunda puerta (51) como una hoja
con forma cónica (70) que está perforada por el líquido de
pulverización que fluye a través de la segunda puerta.
8. Un pulverizador de fuel oil de alto
rendimiento según está presentado en la reivindicación 1 ó 2, en el
que la primera parte (52) de la segunda puerta (51) adyacente al
citado extremo que está dirigido hacia arriba tiene un diámetro más
pequeño que la segunda parte (54) de la segunda puerta que se
extiende desde la citada localización hasta el citado extremo
dirigido hacia abajo de la segunda puerta.
9. Un pulverizador de fuel oil de alto
rendimiento según está presentado en la reivindicación 8, en el que
el índice del área de flujo transversal de la primera puerta (50)
respecto al área de flujo transversal de la primera parte (52) de la
segunda puerta oscila desde alrededor de 1,2 hasta alrededor de
3.
10. Un pulverizador de fuel oil de alto
rendimiento según está presentado en la reivindicación 8 ó 9, en el
que el índice del área de flujo transversal de la segunda parte
(54) del segundo puerto (51) respecto al total de las áreas del
flujo transversales de la primera puerta (50) y la primera parte
(52) de la segunda puerta oscila desde alrededor de 1 hasta
alrededor de 1,7.
11. Un pulverizador de fuel oil de alto
rendimiento según está presentado en la reivindicación 1 ó 2, en el
que el ángulo entre el eje longitudinal de la primera puerta (50) y
el eje longitudinal de la segunda puerta (51) oscila desde
alrededor de 15º hasta alrededor de 70º.
12. Un método de alto rendimiento para la
pulverización del combustible líquido según está presentado en la
reivindicación 4, en el que la citada segunda parte del líquido de
pulverización presurizado comprende desde alrededor del 15% hasta
alrededor del 75% del total de las citadas primera y segunda parte
combinadas del líquido de pulverización presurizado.
13. Un pulverizador de fuel oil de alto
rendimiento según está presentado en la reivindicación 1 ó 2, en el
que el ángulo entre el eje longitudinal de la segunda puerta (51) y
el eje longitudinal (74) del pulverizador oscila desde alrededor de
2º hasta alrededor de 30º.
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