ES2244546T3 - Eductor de mezclamiento mejorado. - Google Patents

Abstract

Eductor (10) para mezclar un primer líquido y un segundo líquido (17), comprendiendo el eductor (10): un hueco de aire (103); una tobera de abastecimiento (87) aguas arriba del hueco de aire (103); una guía de flujo (47) aguas abajo del hueco de aire (103), estando el primer líquido en un flujo de corriente en una dirección aguas abajo; un tubo (51) en la corriente, siendo la guía de flujo (47) anular en torno al tubo (51), y estando el tubo (51) y la guía de flujo (47) en una relación telescópica espaciada, incluyendo la guía de flujo (47) una porción (107) que forma un ángulo hacia una porción de entrada del tubo (51); en el que: la corriente es una corriente principal (201); el tubo (51) está dispuesto para, en uso, dividir la corriente principal (201) en una corriente primaria (179) y una corriente secundaria (181); y el tubo (51) y la guía de flujo (47) definen un espacio anular (171) no obstruido entre ellos, evitando el espacio anular (171) sustancialmente que el aire pase a través cuando la corriente secundaria (181) llena el espacio anular (171).

Description

Eductor de mezclamiento mejorado.

Campo técnico de la invención

Esta invención se refiere en general a la manipulación de fluidos y, más particularmente, a combinar líquidos por aspiración usando un eductor que tenga una o más entradas y una salida única.

Técnica anterior

Los dispositivos de mezclado de tipo venturi, conocidos a menudo como eductores, usan un principio descubierto por Daniel Bernoulli (1700-1782) y son usados para aplicaciones que implican la mezcla de dos líquidos. En general, un eductor usa una corriente de un primer líquido que fluye desde una fuente (usualmente) presurizada hacia una entrada primaria y desde allí a través de un tubo venturi. Un segundo pasaje de entrada se extiende entre el tubo venturi y un recipiente que contiene un segundo líquido que va a ser mezclado con el primero. A menudo el primer líquido es agua y el segundo líquido es un producto químico.

Sólo como un ejemplo de cómo son usados los eductores para mezclar agua y productos químicos, los miembros del personal que custodia el edificio a menudo emplean un equipo de dispensación que contiene uno o más líquidos diferentes en forma concentrada. Tales líquidos concentrados están en recipientes separados en el equipo o conectados a tal equipo. El equipo incluye un(os) eductor(es) para mezclar agua y un líquido concentrado para formar una solución diluida, por ejemplo, un líquido de limpieza.

La diferencia de presión entre la del recipiente de concentrado y la del tubo venturi del eductor impulsa al segundo líquido dentro de la trayectoria del líquido primario a alta velocidad y los líquidos son así mezclados. La solución diluida resultante es dirigida a una vasija, por ejemplo un cubo, usado por el personal de custodia para limpiar. Meramente como ejemplos, los líquidos concentrados pueden incluir un limpiador neutro, un limpiador/desengrasante "de pulverizado y frotado" y un limpiacristales.

Un fabricante de equipos de dispensación (vendidos bajo la marca comercial SOLUTIONS CENTER® y otras marcas comerciales) y los concentrados líquidos usados con ellos es S.C. Johnson & Son, Inc. de Racine, Wisconsin, el cesionario de la invención. Un eductor del tipo usado en el equipo de SOLUTIONS CENTER® está descrito en la patente norteamericana nº 5,544,810 (Horvath, Jr. et al.).

Ejemplos de dispositivos de mezclado de tipo eductor están descritos en las patentes norteamericanas n^{os} 3,072,137 (McDougall); 3,166,086 (Holmes); 4,697,610 (Bricker et al.); 5,159,958 (Sand); 5,253,677 (Sand); 5,529,244 (Horvath, Jr. et al.), en la publicación de solicitud de patente internacional PCT nº WO95/34778 (Nowicki et al.) y en otros documentos de patente. El dosificador de la patente de Bricker et al. divide la corriente de líquido que llega en dos trayectorias de flujo, es decir, una trayectoria primaria a través del tubo venturi y una trayectoria secundaria a través de dos pasajes paralelos. Tales pasajes divergen en una dirección descendente y el líquido que fluye a través de ellos es combinado en una región cilíndrica con la solución que fluye fuera del tubo venturi.

La solicitud PCT de Nowicki et al. incluye un dosificador similar al de la patente de Bricker et al. Tal dosificador tiene un sistema venturi cuya tobera venturi superior incluye tres partes planas cónicas en lugar de los laterales planos opuestos usados en el dosificador de Bricker et al.

El eductor de la patente 958 de Sand tiene pasajes paralelos al tubo venturi. El agua que es salpicada por fuera de la tobera del eductor y es desviada por una placa de salpicadura desciende por dichos pasajes y pasado el tubo venturi para ser unida a la solución que fluye desde tal tubo venturi. Los pasajes paralelos radialmente por fuera del tubo venturi en el eductor de la patente 677 de Sand realizan una función de "drenaje de la salpicadura" similar.

Aunque los dispositivos de estas y otras patentes de la técnica anterior han sido generalmente satisfactorios para los propósitos a los que estaban destinados, no están libres de algunas desventajas. Una desventaja se refiere al tema de la espumación de la mezcla. Si la solución diluida está excesivamente espumada, la vasija que recibe tal solución puede rebosar de espuma y, sin embargo, contener tan sólo una modesta cantidad de solución líquida.

Aunque no deseando subscribir ninguna teoría particular en cuanto a por qué ciertos dispositivos de la técnica anterior provocan espumación excesiva, se cree que la ventilación de la corriente de líquido primario puede ser un factor significativo. Otro factor puede incluir el unir líquidos que fluyen a lo largo de dos trayectorias de flujo a alta velocidad.

Al considerar la patente de Bricker et al. se advierte que el volumen de agua que fluye hacia abajo por los pasajes paralelos divergentes que forman la trayectoria secundaria y/o la región cilíndrica mencionada antes, puede ser insuficiente para "formar un sello" contra las paredes del pasaje y evitar la entrada de aire. Puede resultar ventilación.

Al considerar el eductor de la patente 958 de Sand, la cantidad de líquido que fluye a través de los pasajes de drenaje de la salpicadura es improbable que llene la totalidad de la zona abierta por debajo de tales pasajes. Esto puede también favorecer la ventilación. Y el eductor de la patente 958 de Sand hace fluir la corriente de líquido primario a través de una placa de disco que tiene un orificio alargado. El espacio resultante entre tal corriente y el orificio puede favorecer la ventilación.

El eductor de la patente 958 de Sand aparentemente tiene aún otras desventajas. El diámetro del orificio en la base del disco es muy significativamente mayor (aproximadamente de 3,5 a 4 veces mayor) que el diámetro del orificio de salida en la porción cónica. Para expresarlo de otra forma, el área del orificio en la base del disco es aproximadamente 12-14 veces mayor que el área del orificio de salida. Tal orificio de salida aparentemente no puede aceptar sino una tasa de flujo muy modesta desde tal orificio de la base de disco. A tasas de flujo que no sean modestas, esta configuración aparentemente provoca una gran cantidad de salpicadura dirigida hacia atrás y se cree que impone la necesidad de proporcionar un escudo de pulverizado para al menos ayudar a evitar que el pulverizado salga por las ranuras del hueco de aire.

Aún otra desventaja de ciertos eductores de la técnica anterior es que tienen una "tolerancia a la contrapresión" inadecuada. Ésta es otra forma de decir que tales eductores presentan una caída de presión indeseablemente alta a través de su longitud. (A tal caída de presión se hace referencia a veces como "pérdida por inserción".)

Tal caída de presión puede ser importante por los siguientes motivos. Suponiendo que el líquido primario entra en el eductor a alguna presión máxima, una caída de presión en el eductor excesiva tiene como resultado una menor presión disponible para la mezcla de líquidos y, notablemente, para impulsar la solución mezclada desde la salida del eductor. Esta última consideración es siempre importante y lo es más si, por ejemplo, una manguera conectada a la salida de un eductor está elevada por encima del eductor o está incluso apuntada hacia arriba mientras que el líquido mezclado está fluyendo desde allí. Tal posicionamiento de la manguera incrementa la contrapresión en la salida del eductor. Y usar una manguera de tamaño inadecuado y/o una manguera de longitud excesiva incrementa también la contrapresión en la salida del eductor, dejando menos presión disponible para dispensar la solución.

Se advierte que la abertura cónica y la tobera convergente mencionadas en las patentes 958 y 677 de Sand, respectivamente, presentan pasajes de flujo relativamente largos para una corriente de agua que pasa a través de tales pasajes. Y los pasajes de flujo largos imponen caídas de presión más altas, dejando menos presión disponible para las funciones de mezclado y dispensación.

Otro inconveniente de ciertos eductores de la técnica anterior es que sólo son capaces de mezclar dos líquidos. Hay casos que implican, por ejemplo, un equipo de dispensación en el que sería altamente deseable mezclar más de dos líquidos y/o realizar otras funciones no posibles con eductores de dos entradas.

Aún otro inconveniente de ciertos eductores de la técnica anterior es que es difícil cambiar una característica de funcionamiento, por ejemplo, el nivel de vacío "generado" por el eductor.

Todavía otra característica de ciertos eductores es que deben estar orientados verticalmente. Pero algunas veces la orientación vertical no es práctica o incluso no es posible.

Y aún otra característica de ciertos eductores de la técnica anterior es que son algo ruidosos y operan con un sonido de "silbido" muy audible y característico.

Un nuevo eductor de mezclado que resuelva algunos de los problemas e inconvenientes de los eductores conocidos supondría un avance importante en la técnica.

Descripción de la invención

Sería deseable proporcionar un eductor de mezclado mejorado que supere algunos de los problemas e inconvenientes de la técnica anterior.

Sería además deseable proporcionar un eductor de mezclado mejorado del tipo que tiene un hueco de aire que proporciona protección en caso de interrupción del flujo.

Sería además deseable proporcionar un eductor de mezclado que esté particularmente bien adaptado para su uso en un equipo de dispensación de solución de limpiado.

Otros aspectos deseables son: proporcionar un eductor de mezclado que reduzca significativamente la espumación, proporcionar un eductor de mezclado que reduzca significativamente la ventilación, proporcionar un eductor de mezclado que tenga una perdida por inserción relativamente baja y una tolerancia a la contrapresión relativamente alta, proporcionar un eductor de mezclado que, en ciertas realizaciones, sea capaz de mezclar uno cualquiera, algunos o todos de al menos tres líquidos, por ejemplo, concentrados, con agua u otro líquido, proporcionar un eductor de mezclado que, en uso, no esté limitado al montaje vertical, proporcionar un eductor de mezclado que elimine sustancialmente "la salpicadura hacia atrás", proporcionar un eductor de mezclado, una de cuyas características de funcionamiento pueda ser cambiada cambiando una parte, es decir, un tubo de desbordamiento fácil de montar, proporcionar un eductor de mezclado que reduzca el ruido del eductor, proporcionar un eductor de mezclado que reduzca notablemente o elimine sustancialmente el molesto "desbordamiento hacia atrás" a través del hueco de aire, incluso aunque una manguera en la salida del eductor esté apuntada hacia arriba y/o esté elevada por encima del eductor. Cómo estos y otros objetos son llevados a cabo será evidente a partir de las siguientes descripciones y de los dibujos.

En general, la invención, como está definida en la reivindicación 1, incluye un eductor del tipo usado para mezclar un primer y un segundo líquido, por ejemplo agua y un líquido de limpieza concentrado, respectivamente. El primer líquido está en una corriente principal que fluye en una dirección aguas abajo. La mejora comprende un tubo (por ejemplo, un tubo venturi) que tiene un borde afilado anular en la corriente principal, dividiendo así la corriente principal en una corriente primaria y una corriente secundaria anular alrededor de la corriente primaria y espaciada radialmente hacia fuera de tal corriente primaria.

La "laminaridad" de la corriente principal (y, por tanto, al menos de la corriente primaria) es mejorada mediante un aparato para "regularizar" el líquido turbulento que entra por la entrada del eductor. Tal aparato puede ser realizado como una pluralidad de filtros espaciados (alineados verticalmente entre sí o formando un ángulo entre sí) o puede ser realizado como un cuerpo que tiene una pluralidad de pasajes convergentes hacia abajo o con forma de embudo formados en su interior. Los pasajes pueden tener un tamaño, una forma y estar localizados, de manera que cada pasaje "se divida" en uno o más pasajes adyacentes y se formen así bordes afilados "que apunten aguas arriba".

En un aspecto preferido de la invención, el tubo incluye una superficie interior que forma un conducto que converge en una dirección aguas abajo. El tubo tiene también una superficie exterior que diverge en una dirección aguas abajo y la forma exterior de tal superficie (y el borde afilado del tubo) definen en general un cono truncado por un plano normal a su eje central. Más específicamente, el borde afilado (del que se puede decir que es "como una cuchilla") está definido por la intersección de la superficie interior y la superficie exterior.

En aún otro aspecto preferido de la invención, el eductor tiene un hueco de aire, una tobera de abastecimiento aguas arriba del hueco de aire y una guía de flujo aguas abajo del hueco de aire. La guía de flujo es anular alrededor del tubo. El tubo y la guía están en una relación telescópica espaciada y definen un espacio anular entre ellos. La corriente secundaria llena el espacio y proporciona así lo que puede ser denominado un sello que impide que el aire pase a través del espacio. Se cree que la característica de sellado descrita antes es responsable, al menos en parte, de la tolerancia a la contrapresión y del funcionamiento de reducción de la ventilación del nuevo eductor.

En cuanto a aspectos más específicos de la guía de flujo y de la relación tubo/guía, la guía tiene una primera porción que converge en una dirección aguas abajo con un primer ángulo y una segunda porción que se extiende desde la primera porción y que converge en una dirección aguas abajo con un segundo ángulo. En una realización específica, la forma de la guía de flujo se asemeja a la de un embudo en el que el segundo ángulo es menor que el primer ángulo.

La tobera de abastecimiento es significativa para las características de una operación excelente del nuevo eductor. Tal tobera tiene una abertura sustancialmente con filo de cuchilla o borde afilado caracterizada por una razón del diámetro de la abertura respecto a la longitud axial de tal abertura de entre aproximadamente 15:1 y aproximadamente 25:1. En una realización específica, la longitud axial de la abertura es no más de aproximadamente 0,25 mm y el diámetro es aproximadamente 5,1 mm. La configuración anterior de la tobera de abastecimiento ayuda a minimizar la resistencia al flujo del líquido.

Y el nuevo eductor tiene preferiblemente aún otras características dignas de mención. El eductor tiene una sección de salida con una cámara de deceleración que reduce la velocidad de la corriente secundaria y tiende a "calmar" tal corriente. Hay también una zona de combinación aguas debajo de la cámara de deceleración en donde la corriente secundaria y la corriente primaria (incluyendo entonces la última, por ejemplo, un concentrado de limpieza) son combinadas entre sí para formar una solución mezclada en la proporción deseada. El área de la sección transversal de la zona de combinación es menor, y preferiblemente sustancialmente menor, que el área de la sección transversal de la cámara. (La zona de combinación puede estar en el eductor o, en ciertas combinaciones que incluyan el eductor, en un tubo aguas abajo del eductor.)

Los eductores conocidos mezclan agua y otro líquido. Una característica del eductor de la invención es que puede ser configurado para mezclar alguno o ambos de otros dos líquidos con agua. Tal eductor tiene una pluralidad de canales en comunicación de flujo con el tubo. Líquidos distintos del agua, por ejemplo concentrados de limpieza, pueden ser mezclados haciendo fluir un concentrado diferente a lo largo de cada canal.

En el nuevo eductor preferiblemente la corriente primaria que fluye a través del tubo es extremadamente laminar y sustancialmente no tiene más aire retenido que alguna pequeña cantidad de aire en el agua que entra en el eductor. Por tanto, la corriente primaria puede no contactar íntimamente con la pared cilíndrica aguas abajo y el aire podría entrar en el tubo y perturbar la acción venturi. Para extender la corriente primaria y ayudar a asegurar que contacte con dicha pared cilíndrica para formar un buen sello, el eductor tiene un miembro de lengüeta "a modo de panal". Tal miembro de lengüeta es rectangular, está dispuesto axialmente, posicionado en la corriente primaria como un deflector y se extiende paralelamente a la pared cilíndrica.

En un eductor altamente preferido (al que se podría hacer referencia como una versión de "embudo vertical"), la guía de flujo (que se asemeja a un embudo vertical) está por encima del borde afilado del tubo venturi y tiene una abertura de guía a través de la cual el líquido es dirigido hacia el borde afilado. El borde afilado tiene un diámetro de borde y la abertura de guía tiene un diámetro de abertura de guía mayor que el diámetro del borde.

Tal guía de flujo incluye un pasaje de guía que converge hacia la abertura de guía. El pasaje define un ángulo de convergencia entre aproximadamente 5º y aproximadamente 15º. Lo más preferible es que dicho ángulo sea de aproximadamente 10º.

Y hay un pasaje colector de boca ancha que converge hacia el pasaje de guía. El pasaje colector define un ángulo de convergencia de entre aproximadamente 40º y aproximadamente 80º, y lo más preferiblemente tal ángulo es de aproximadamente 60º.

En otra realización (a la que se podría hacer referencia como una versión de "embudo invertido"), la abertura de la guía es una abertura de entrada a la guía de flujo (que se parece a un embudo invertido) y tal guía de flujo tiene un pasaje de guía por debajo de la abertura de la guía y que converge hacia el borde afilado del tubo venturi. Un ángulo de convergencia preferido está entre aproximadamente 5º y aproximadamente 15º. Lo más preferible es que dicho ángulo sea de aproximadamente 10º.

La guía de flujo incluye además una porción de guía de derivación en relación telescópica respecto al tubo venturi. Tal porción de guía de derivación diverge hacia la sección de salida del eductor.

En aún otra realización (una versión de "tubo de alimentación") la guía de flujo se parece a un tubo de alimentación e incluye un pasaje de guía por debajo de la abertura de guía. Tal pasaje de guía es sustancialmente cilíndrico. Hay también una porción de guía de derivación en torno al tubo venturi y que converge hacia la región de baja presión en tal tubo.

Otra característica del nuevo eductor puede ser usada con diversas realizaciones. El eductor tiene un dispositivo de soporte por debajo del tubo venturi y un tubo de desbordamiento está fijado al dispositivo por "ajuste a presión" y tiene un pasaje a través del mismo. Hay una espiga de desbordamiento que se extiende a través del pasaje.

El eductor puede ser construido en forma de conjunto que tenga un primer y un segundo tubo de desbordamiento, teniendo cada uno un extremo de entrada, un primer y un segundo pasaje respectivo y una primera y una segunda espiga respectiva. Las espigas están espaciadas por debajo (aguas abajo) del extremo de entrada por una dimensión.

En una versión, las espigas son de diámetro diferente y en otra versión, las espigas son del mismo diámetro y están espaciadas por debajo de los extremos de entrada de sus respectivos tubos de desbordamiento por dimensiones diferentes. Después de entender la memoria descriptiva, alguien de talento ordinario reconocerá que cada tubo de desbordamiento puede tener un diámetro de espiga y un espaciamiento de espiga desde el extremo de entrada del tubo, que difieran ambos del diámetro y del espaciamiento del otro tubo.

En un eductor altamente preferido, el tubo venturi tiene un borde afilado anular como se advirtió antes. Como está descrito en otro lugar en esta memoria descriptiva, una persona puede introducir un dedo dentro del hueco de aire del eductor y, tal vez, tocar y dañar el borde del tubo. Por tanto, una realización del nuevo eductor tiene un protector de tobera interpuesto entre el hueco de aire y el tubo venturi y que proporciona una barrera que evita el contacto inadvertido con tal tubo.

Otra realización del nuevo eductor ha demostrado ser particularmente efectiva en el mezclado de líquidos, incluso con una contrapresión significativa impuesta sobre él mediante, por ejemplo, un tubo aguas abajo o una implementación conectada al eductor. El eductor es particularmente muy apropiado para aplicaciones de espuma o de pulverizado de difusión y tiene características que dirigen "la salpicadura hacia atrás" a través del hueco de aire, un problema que caracteriza a algunos eductores con hueco de aire de la técnica anterior.

El eductor incluye un pasaje colector en la guía de flujo, una cámara de rebosamiento aislada del hueco de aire por una pared no perforada y una abertura formada en la guía de flujo. La abertura se extiende entre el pasaje colector y la cámara de rebosamiento y está en comunicación de flujo con ellos, y permite que una cantidad de líquido, por ejemplo agua, sea derivada al tubo venturi y fluya al puerto de salida. En otras palabras si la tasa de alimentación del agua que llega y/o la contrapresión impuesta sobre el eductor son suficientes para impedir que toda el agua que llega sea aceptada por el tubo venturi, la abertura proporciona una trayectoria de derivación para el exceso de
agua.

En un aspecto más específico de esta realización, la abertura está limitada por un borde en el pasaje colector y tal borde define una primera área. El pasaje colector tiene un área de flujo mínimo en su extremo inferior y la primera área es al menos dos veces el área de flujo mínimo. Más preferiblemente, tal primer área es al menos tres veces el área de flujo mínimo.

En otro aspecto más específico, hay una primera y una segunda abertura formadas en la guía de flujo y que se extienden entre el pasaje colector y la cámara de rebosamiento. Cada una de las aberturas tiene un borde en el pasaje colector y cada uno de los bordes define una primera área. El total de las primeras áreas es al menos 1,5 veces el área de flujo mínimo y, preferiblemente, está en el intervalo de 1,5 a 2,5 veces el área de flujo mínimo.

En una realización específica, la primera y la segunda abertura están en alineación con un eje lateral que es generalmente normal al eje largo. Dicho de otra forma, tales aberturas son opuestas entre sí en la guía de flujo.

En otro aspecto preferido de esta realización, la guía de flujo tiene un extremo inferior espaciado del hueco de aire y el extremo inferior tiene una dimensión interior medida en general normalmente al eje largo del eductor. Cada una de las aberturas está espaciada por encima del extremo inferior por una dimensión de espaciamiento al menos igual a la dimensión interior y, preferiblemente, por una dimensión de espaciamiento que está entre 1,0 y 6,0 veces la dimensión interior.

En aun otro aspecto preferido de esta invención, la guía de flujo incluye un extremo inferior y el tubo venturi contacta con el extremo inferior. En una realización específica, el extremo inferior tiene una cámara formada en él y el tubo venturi está en aplicación de sellado con la cámara.

El tubo venturi tiene una boca de entrada que define un área de la boca y el área de boca es al menos igual al área de flujo mínimo de la guía de flujo. Cuando el área de flujo mínimo y el área de la boca son circulares, tales áreas son concéntricas. Configurada de esta forma, se evita que la boca de entrada del tubo venturi tenga un labio proyectado hacia el interior que si no impediría el flujo del líquido a través del mismo.

En aún otro aspecto preferido de esta realización, la guía de flujo tiene una primera porción y una segunda porción que definen el pasaje colector. Cada porción tiene una longitud medida a través del eje largo y la longitud de la segunda porción es al menos igual a la longitud de la primera porción. Lo más preferible es que la longitud de la segunda porción sea entre 1,0 y 4,0 veces la longitud de la primera porción.

Más específicamente, el eductor incluye el tubo indicado antes y la pluralidad de canales mencionados anteriormente en comunicación de flujo con el tubo. La etapa de introducción incluye hacer fluir el segundo líquido a lo largo de uno de la pluralidad de canales dentro de la corriente primaria.

Para mezclar un segundo o tercer líquido (por ejemplo concentrados de limpieza diferentes) con el primer líquido, por ejemplo agua, la etapa de introducción incluye hacer fluir alternativamente el segundo líquido a lo largo de uno de la pluralidad de canales dentro de la corriente primaria y hacer fluir el tercer líquido a lo largo de otro de la pluralidad de canales dentro de la corriente primaria.

A continuación de la etapa de introducción, otros aspectos del método incluyen hacer fluir la corriente secundaria a través de la cámara de deceleración (reduciendo así la velocidad de la corriente secundaria) y hacer fluir la corriente secundaria a través de la zona de combinación para mezclar la corriente secundaria y la corriente primaria.

Otros detalles de la invención están indicados en la siguiente descripción detallada y en los dibujos.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama esquemático de un tipo de equipo de dispensación con el que puede ser usado el nuevo eductor.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del eductor.

La Fig. 3 es una vista en alzado lateral del eductor. Partes de las mangueras fijadas a él están recortadas.

La Fig. 4 es una vista en planta desde arriba del eductor. Un tubo fijado al mismo está recortado.

La Fig. 5 es una vista en alzado lateral en sección del eductor tomada a lo largo del plano de observación 5-5 de la Fig. 4.

La Fig. 6 es una vista en alzado lateral en sección del eductor tomada a lo largo del plano de observación 6-6 de la Fig. 4.

La Fig. 7 es una vista en alzado lateral en sección a escala ampliada del tubo venturi usado en el eductor.

La Fig. 8 es una vista en alzado lateral en sección de una realización de un aparato para la regularización del flujo.

La Fig. 9 es una vista en planta de una variante de la realización de la Fig. 8 tomada a lo largo del plano de observación 9-9 de la misma.

La Fig. 10 es una vista en planta de otra variante de la realización de la Fig. 8 tomada a lo largo del plano de observación 9-9 de la misma.

La Fig. 11 es una vista en planta desde arriba de otra realización de un aparato para la regularización del flujo. Parte está recortada.

La Fig. 12 es una vista en alzado lateral en sección del aparato de la Fig. 11 tomada a lo largo del plano de observación 12-12 de la misma. Parte está recortada.

La Fig. 13 es una vista en alzado lateral en sección del aparato de la Fig. 11 tomada a lo largo del plano de observación 13-13 de la misma. Parte está recortada.

La Fig. 14 es una vista en alzado lateral en sección del aparato de la Fig. 11 tomada a lo largo del plano de observación 14-14 de la misma. Parte está recortada.

La Fig. 15 es una vista en planta desde abajo del aparato de la Fig. 11. Parte está recortada.

La Fig. 16 es una vista en planta desde arriba a escala ampliada de una tobera de abastecimiento usada en el eductor.

La Fig. 17 es una vista en alzado lateral en sección de la tobera de la Fig. 16 tomada a lo largo del plano de observación 17-17 de la misma.

La Fig. 18 es una vista en alzado lateral en sección de un eductor en general como la vista de la Fig. 6. Partes están recortadas.

La Fig. 19A es una vista en planta en sección del eductor tomada a lo largo del plano de observación 19A-19A de la Fig. 18.

La Fig. 19B es una vista en planta en sección del eductor tomada a lo largo del plano de observación 19B-19B de la Fig. 18.

La Fig. 20 es una vista en planta en sección tomada a lo largo del plano de observación 20-20 de la Fig. 18.

La Fig. 21 es una vista en alzado lateral en sección del eductor en general como la vista de la figura 5.

La Fig. 22 es una vista en alzado lateral en sección a escala ampliada de un puerto de entrada del eductor como la mostrada en la Fig. 6. Partes están recorta-
das.

La Fig. 23 es una vista en alzado lateral en sección de otra realización del nuevo eductor.

La Fig. 24 es una vista en alzado lateral en sección de todavía otra realización del nuevo eductor.

La Fig. 25 es una vista en alzado lateral en sección de todavía otra realización del nuevo eductor. La sección de la salida del eductor, redundante a la vista de la Fig. 23 si se muestra, está omitida.

La Fig. 26 es una vista en despiece ordenado, en alzado lateral, de un dispositivo de soporte modificado y una espiga de desbordamiento útil en el nuevo eductor.

La Fig. 27 es una vista en planta desde abajo de la espiga de desbordamiento de la Fig. 26 tomada a lo largo del plano de observación 27-27 de la mis-
ma.

La Fig. 28 es una vista en alzado lateral en sección del dispositivo de soporte y la espiga de desbordamiento mostrados en la Fig. 26.

La Fig. 29 es una vista en alzado lateral en sección de una realización del eductor que incluye un protector de tobera para evitar el daño del borde afilado del tubo venturi.

La Fig. 30 es una vista en planta desde abajo del protector de tobera mostrado en la Fig. 29.

La Fig. 31 representa un conjunto que incluye un eductor y una pluralidad de tubos de desbordamiento. Tales tubos se muestran en una vista en sección.

La Fig. 32 es una vista en alzado lateral en sección de otra realización del nuevo eductor.

La Fig. 33 es una vista en alzado lateral en sección del cuerpo superior del eductor de la Fig. 32.

La Fig. 34 es una vista en alzado lateral en sección del cuerpo inferior del eductor de la Fig. 32.

La Fig. 35 es una vista a escala muy ampliada de una porción del cuerpo superior de la Fig. 33 que muestra una abertura formada en su interior. Partes están recortadas.

Los mejores modos de llevar a cabo la invención

Antes de describir el nuevo eductor 10 de mezclado y el método relacionado, será útil entender una aplicación ejemplar para tal eductor 10. La Fig. 1 muestra un diagrama esquemático de un tipo de equipo de dispensación 11 que tiene un recinto 13 y recipientes 15 en el recinto 13 o, posiblemente, fuera del recinto 13 pero conectados como se muestra. Normalmente, cada recipiente 15 está lleno de un líquido 17 diferente. Pero como se explica más adelante, puede haber ocasiones en las que sea deseable tener dos recipientes 15 llenos del mismo líquido 17.

La tubería de entrada 21 del equipo 11 está conectada a una fuente de agua que alimenta un colector 23. Ramales de tubería 25 están conectados al colector 23 y cada ramal de tubería 25 incluye una válvula 27 "dedicada" a dicha tubería 25. Cuando una válvula 27 particular es accionada, el agua fluye a través del eductor 10a, 10b, 10c o 10d relativo y mezcla un líquido concentrado 17 con tal agua para formar una solución diluida. Cada solución diluida mezclada es dispensada a través de un tubo 29 separado. Otros aspectos del equipo de dispensación están descritos más adelante.

Con referencia a continuación a las figuras 2, 3, 4, 5, 6 y 21 se describirán en general los componentes del nuevo eductor 10. Tal descripción está seguida por una explicación más detallada de las características de tales componentes.

El nuevo eductor 10 incluye un cuerpo 33 generalmente tubular que tiene un extremo de entrada 35 y una sección de salida 37, teniendo esta última un accesorio de salida 39 fijado a ella. Tal accesorio 39 tiene una porción rebajada 41 que termina en un puerto de salida 43. El cuerpo 33 está formado (preferiblemente por moldeo de un material plástico) para tener una guía de flujo 47 formada en su interior. En la realización de las figuras 5 y 6, tal guía de flujo 47 es de tipo embudo.

Un dispositivo de soporte 49 está montado en el cuerpo 33 entre la guía de flujo 47 y el accesorio de salida 39. El extremo de entrada 35, la guía de flujo 47, el tubo venturi 51, el dispositivo 49, la sección de salida 37 y el accesorio 39 son coaxiales a lo largo del eje largo 53 del eductor y son generalmente concéntricos con tal eje 53. Ahora sigue una explicación detallada del eductor 10 y de sus componentes y características.

Con referencia de nuevo a las figuras 1 a 7 y también a las figuras 8 y 21, el extremo de entrada 35 incluye una porción roscada 55 para su fijación a una tubería 25 en el equipo 11 o, en otros usos, a una espita de agua, por ejemplo. Aguas abajo de la porción 55 y posicionado en la localización 59 está un aparato 61 para "regularizar" el líquido turbulento que entra en el extremo de entrada 35 y que hace que tal líquido muestre un flujo sustancialmente laminar en lugar de flujo turbulento. (La dirección aguas abajo está indicada por la flecha 63).

En la realización de las figuras 8, 9 y 10, el aparato 61 incluye una pluralidad de filtros 67, 69, 71 espaciados, alineados verticalmente entre sí en una relación coaxial de solapamiento, de flujo en serie. En variantes de realización, tales filtros 67, 69, 71 pueden estar alineados entre sí como se muestra en la Fig. 9 o formando un ángulo entre sí como se muestra en la Fig. 10. Aunque se muestran tres filtros 61, 69, 71 en la Fig. 8, el aparato 61 funciona bien usando cualesquiera dos de los tres filtros 67, 69, 71.

Otra realización del aparato 61 mostrada en las figuras 11, 12, 13, 14 y 15, incluye una pluralidad de pasajes 75 convergentes hacia abajo formados en el cuerpo 77 de tal aparato 61. Cada uno de tales pasajes 75 está conformado como un cono truncado y, lo más preferiblemente, todos los pasajes 75 tienen la misma dimensión D1 de diámetro superior, el mismo diámetro de agujero de salida 83 y la misma tasa de conicidad. Cada pasaje 75 tiene sección transversal circular a través de su longitud y los ejes centrales 79 de tales pasajes 75 están espaciados por una dimensión D2 que es algo menor que el diámetro superior D1. Esto es, tales pasajes 75 están en relación de solapamiento.

Cuando está así formado, cada pasaje 75 "se divide" en uno o más pasajes 75 adyacentes y se forman así bordes 81 afilados "que apuntan aguas arriba". Se ha encontrado que esta realización con sus bordes 81 afilados es extremadamente efectiva para proporcionar un flujo de salida laminar, incluso aunque el líquido que fluye dentro del aparato 61 muestre un flujo turbulento.

Un aparato 61 específico es un disco que tiene una matriz de pasajes 75 en relación de solapamiento. Los ejes centrales 79 de tales pasajes 75 están espaciados una distancia de 0,76 mm, la abertura de salida 83 aguas abajo tiene un diámetro de 0,51 mm, el diámetro del aparato 61 es de aproximadamente 1,75 cm y el ángulo de conicidad incluido está en el intervalo de 20-40. Sin embargo, tales dimensiones y el ángulo pueden variar ampliamente siempre que se creen los bordes 81 afilados mencionados antes.

Con referencia ahora a las figuras 2, 5, 6, 16, 17 y 21, una tobera de abastecimiento 87 está montada en el extremo de entrada 35 aguas abajo del aparato 61. Tal tobera 87 tiene una abertura 89 sustancialmente de filo de cuchilla que forma una primera área de flujo A1 para descargar líquido al tubo venturi 51. Esta abertura tiene "filo de cuchilla" o bordes afilados porque la razón del diámetro DF de la abertura 89 respecto a su longitud axial L1 está entre aproximadamente 15:1 y aproximadamente 25:1. En una realización específica, la longitud axial L1 de la abertura 89 es no más de aproximadamente 0,25 mm y el diámetro de tal abertura 89 es aproximadamente 5,1 mm. La configuración anterior de la tobera de abastecimiento 87 ayuda a minimizar la resistencia al flujo de líquido.

En otros aspectos de la tobera 87, la razón de la longitud axial AL de la porción cónica de la tobera 87 respecto al diámetro DF de la abertura 89 de la tobera está en el intervalo de 0,7 a 1,1. En una realización específica, tal razón es aproximadamente 0,87.

Con referencia ahora a las figuras 1, 2, 3, 5 y 6, el eductor 10 tiene un par de nervios 95, 97 con forma de arco, diametralmente opuestos que están espaciados circunferencialmente uno de otro. Las aberturas 99, 101 diametralmente opuestas, limitadas y definidas por tales nervios 95, 97 forman un hueco de aire 103 antisifón.

Tal hueco de aire 103, previsto para adaptarse a los reglamentos de fontanería, evita que el líquido refluya dentro de un ramal 25 de tubería del equipo o dentro de una espita de agua. La existencia de tal hueco de aire 103 es también evidente visualmente y las aberturas 99, 101 son suficientemente grandes, de manera que un dedo de un adulto puede introducirse a través de ellas. En una realización específica, cada una de las aberturas 99, 101 es ligeramente más larga de 2,54 cm medida paralelamente al eje largo 53 del eductor 10 y cada una se extiende un arco de aproximadamente 90º.

Con referencia ahora a las figuras 5, 6 y 16, la guía de flujo 47 tiene una doble conicidad con una primera porción 107 que converge considerada en una dirección de aguas arriba a aguas abajo. La convergencia es con un primer ángulo FA1 incluido. La guía 47 tiene también una segunda porción 109 que converge con un segundo ángulo FA2 incluido que es menor que el primer ángulo FA1. Preferiblemente, el primer ángulo FA1 está entre aproximadamente 40º y aproximadamente 80º, y lo más preferiblemente, tal primer ángulo FA1 es aproximadamente 60º. Preferiblemente, tal segundo ángulo FA2 está entre aproximadamente 5º y aproximadamente 15º. Lo más preferiblemente, tal ángulo FA2 es de aproximadamente 10º.

Las porciones 107, 109 contactan en una junta 111 que define una segunda área de flujo A2 y la razón de la segunda área de flujo A2 respecto a la primera área de flujo A1 está entre aproximadamente 1,05:1 y aproximadamente 2:1. Esto permite que el eductor 10 se acomode a un intervalo de presión de agua y resulte también un flujo que sea más laminar. La relación de posiciones de la guía de flujo 47 y el tubo venturi 51 y la forma en que tal guía 47 y el tubo 51 actúan conjuntamente está descrita más adelante siguiendo las descripciones más detalladas de otros aspectos del eductor 10.

Con referencia ahora a las figuras 2, 6 y 7, el tubo venturi 51 está asegurado coaxialmente en el cuerpo 33 por medio de un par de paneles 115, 117 radiales moldeados, espaciados circunferencialmente aproximadamente 180º. Preferiblemente, el cuerpo 33, el tubo 51 y los paneles 115, 117 están formados como una estructura unitaria. La porción superior 119 del tubo 51 incluye una superficie interior 121 convergente en una dirección aguas abajo y que forma parte de un conducto 123. La superficie interior 121 define un cono invertido truncado por un plano 125 normal al eje 53.

La superficie exterior 127 de tal porción 119 diverge en una dirección aguas abajo y la forma exterior de tal superficie 127 (y el borde 131 afilado del tubo) definen generalmente un cono truncado vertical. Más específicamente, el borde afilado 131 está definido por la intersección de la superficie interior 121 y la superficie exterior 127. Dicha longitud del conducto 123 en la porción inferior del tubo 51 es generalmente cilíndrica, divergente en una dirección aguas abajo sólo ligeramente para los propósitos de diseño del molde.

Con referencia particularmente a las figuras 7 y 21, la junta 135 de las porciones de tubo 119 y 133 está sustancialmente en la región 137 de máxima velocidad del líquido y mínima presión o al menos próximamente adyacente a ella. Con referencia también a la Fig. 6 en una realización opcional, el eductor 10 tiene una pluralidad de canales 141, 143, extendiéndose cada uno a través de un panel 115, 117 respectivo y cada uno en comunicación de flujo con el tubo 51 (y, particularmente, con su región 137) y con puertos de entrada 147, 149 respectivos a los que están conectados los recipientes 15 de concentrados u otros líquidos 17.

Así configurado, el eductor 10 permite el mezclado de alguno o ambos de otros dos líquidos 17 con agua y/o obtener una solución en el puerto de salida 43 que tenga alguna de dos disoluciones. Otras formas en las que puede ser usada esta realización están descritas cerca del final de la memoria descriptiva.

Con referencia ahora a las figuras 2, 5 y 6, el dispositivo de soporte 49 incluye una cámara 151 ajustada perfectamente al tubo venturi 51. De esta forma las posiciones axiales y radiales relativas de un miembro de lengüeta 153 rectangular, dispuesto axialmente, alargado axialmente y del extremo de salida del tubo venturi 51 pueden ser mantenidas con precisión. El miembro de lengüeta 153 se extiende diametralmente a través del agujero axial 155 en el dispositivo de soporte 49.

El dispositivo de soporte 49 tiene un miembro inferior 157 y una pluralidad de brazos 161 que se extienden radialmente (cuatro brazos 161 en la realización ilustrada) que se extienden desde el dispositivo 49 y ajustados con fricción contra la pared interior del cuerpo 33 del eductor. Tales brazos 161 mantienen la posición radial de la cámara 151 con respecto al cuerpo 33 del eductor. El propósito del miembro de lengüeta 153 "de tipo deflector" está indicado más adelante en la descripción de la operación.

Con referencia ahora a las figuras 5, 6 y 18, la sección de salida 37 del eductor 10 tiene una cámara de deceleración 163 que reduce la velocidad de la corriente secundaria que se deriva alrededor (en lugar de pasar a través) del tubo venturi 51 y, por tanto, tiende a "calmar" tal corriente. El área en sección transversal de la cámara 163 está representada en la Fig. 19A y es un área dividida en cuatro partes. Esto es, tal área tiene cuatro partes 165 con forma de arco (en la vista de la Fig. 19A).

El área máxima en sección transversal de la cámara 163, mostrada en la Fig. 19B teniendo dos partes 165 con forma de arco, abarcando cada una aproximadamente 180º, es sustancialmente mayor que el área máxima del espacio anular 167 que forma la zona de combinación 167a mostrada en las figuras 18, 20 y 21. Y, desde luego, el volumen de la cámara 163 es mucho mayor que el volumen de la región anular 171 entre la guía de flujo 47 y el tubo 51. Como está descrito con mayor detalle más adelante, la cámara de deceleración 163 permite que la velocidad del líquido que fluye a través de ella disminuya notablemente, reduciendo así la tendencia a la espumación. Por lo anterior, es evidente que el líquido que se deriva en el tubo venturi 51 fluye a través de las partes 165 con forma de arco y es finalmente descargado del eductor 10.

Con referencia a la Fig. 18, el espacio anular 167 forma una zona de combinación 167a aguas abajo de la cámara de deceleración 163. En tal zona 167a (y suponiendo que no se usa la manguera interior 175), la corriente secundaria 181 y la corriente primaria 179 (incluyendo esta última entonces, por ejemplo, un concentrado de limpieza) pueden ser combinadas para formar una solución mezclada en la razón deseada. El área en sección transversal de la zona de combinación 167a preferiblemente es sustancialmente menor que el área en sección transversal de la cámara 163.

El eductor 10 puede ser usado en combinación con mangueras exterior e interior 175 y 185 concéntricas, respectivamente. Así usadas, ambas mangueras 175, 185 (que son coextensivas) son insertadas dentro de la boca de un recipiente usado por el personal de custodia. Cada manguera 175, 185 tiene un término 189, 191 aguas abajo, respectivamente, y los términos 189, 191 son sustancialmente coincidentes. En esta combinación, la zona de combinación 167a está en los términos 189, 191 donde la solución de concentrado "rica" que fluye a través de la manguera 175 y el agua que fluye a través de la región anular 171 son mezclados. En la alternativa, el eductor 10 puede ser usado en combinación sólo con la manguera exterior 185. En esta combinación, la zona de combinación 167a está localizada según se describió en el párrafo precedente.

Opcionalmente, el eductor 10 incluye también un aparato secundario 195 para mejorar el grado en el que el líquido en la corriente secundaria 181 es laminar. El aparato 195, que puede ser un filtro, está posicionado algo aguas arriba del extremo del miembro inferior 157, de manera que la laminaridad mejorada es conferida a tal corriente secundaria 181 antes de que sea combinada en una zona 167a con la corriente primaria 179. Esto reduce también la tendencia a la espumación. Con referencia a la Fig. 24, el aparato secundario 195 puede estar posicionado cerca de la base de la cámara de deceleración 163 en lugar de en la porción rebajada 41 como se muestra en la Fig. 6.

El nuevo eductor 10 funciona como sigue. Con referencia a las figuras, y, particularmente, a las figuras 1, 8-10 y 21, se supone que el eductor 10 está montado en el equipo de dispensación 11, que el extremo de entrada 35 está conectado a un ramal 25 de tubería y al colector 23 y que el puerto de salida 43 está conectado a una manguera de descarga 185 única o que el puerto 43 y el miembro inferior 157 están conectados a las mangueras 185 y 175, respectivamente. En operación, agua a presión (el "primer líquido") fluye dentro del extremo 35 y a través del aparato 61 y la tobera 87 en una corriente principal 201 que es sustancialmente laminar. Tal corriente 201 tiene un diámetro algo mayor que el diámetro del borde 131 del tubo venturi 51. La corriente principal 201 es por tanto "partida" o dividida en una corriente primaria 179 en columna que pasa a través del tubo 51 y una corriente secundaria 181 anular que pasa alrededor y espaciada de la corriente primaria 179.

La guía de flujo 47 es anular en torno al tubo venturi 51 y el tubo 51 y la guía 47 están en una relación telescópica espaciada y definen una región anular 171 entre ellos. La corriente secundaria 181 llena la región 171 y proporciona así lo que puede ser calificado de un sello que impide que el aire pase a través de la región 171. La corriente secundaria 181 llena la porción superior 119 del tubo. Se cree que la característica de sellado descrita antes es responsable, al menos en parte, de la tolerancia a la contrapresión y del funcionamiento con reducción de la ventilación del nuevo eductor 10.

La corriente primaria 179 fluye a través de la porción superior 119 del tubo y a través de la región de baja presión 137, induciendo así a un segundo líquido a fluir a través de un canal 143 para unirse a la corriente primaria 179. Se forma así una solución diluida pero de alguna manera "rica" del primer y el segundo líquido. Tal solución fluye a través de la porción inferior 133 del tubo donde es mezclada en una zona de combinación 167a con la corriente secundaria 181 para formar la solución más diluida deseada. La solución más diluida es finalmente expelida.

Hay que entender que durante la actividad descrita anteriormente, la corriente secundaria 181 fluye a través de la región anular 171 y dentro de la cámara de deceleración 163. Cualquiera que sea la velocidad de la corriente secundaria 181 cuando fluye a través de la región 171, tal velocidad disminuirá a la entrada de la corriente secundaria 181 dentro de la cámara 163. La corriente secundaria 181 será así "calmada". Por tanto, es más probable que el flujo de la corriente secundaria 181 dentro de la zona de combinación 167a sea laminar que turbulento.

Con referencia también a la Fig. 6 y considerando el miembro de lengüeta 153, la corriente primaria 179 que fluye a través del tubo 51 es típicamente extremadamente laminar y no tiene sustancialmente aire retenido que no sea alguna pequeña cantidad de aire en el agua que entra en el eductor 10. Por tanto, la corriente primaria 179 puede no contactar íntimamente con la pared 203 aguas abajo de la porción inferior 133 del tubo venturi y/o puede no contactar íntimamente con el lado circunferencial del agujero 155. En ausencia de tal contacto, el aire puede entrar en el tubo 51 y perturbar la acción venturi. El miembro de lengüeta 153 puede ser usado para extender la corriente primaria 179 y ayudar a asegurar que hace contacto de sellado.

Con referencia ahora a las figuras 1, 2, 6 y 22, una realización específica del eductor 10 tiene un puerto de entrada 149 que incluye una cavidad receptora 205, una tapa concéntrica 207 alrededor de la cavidad 205 y un accesorio arponado 209 dentro de la tapa 207 para la fijación de un tubo 211 que se extiende entre el puerto 149 y un recipiente 15 de un líquido 17 de limpieza concentrado, por ejemplo. La tapa 207 tiene una hendidura 213 interna circunferencial que "se ajusta a presión" a un nervio de retención 217 y el sellado tapa/cavidad es mediante un anillo tórico 219.

Dentro del puerto 149 existe un resorte de compresión 221 que impulsa una bola de retención 223 contra un sello de anillo de cuartete 225. El vacío desarrollado en el tubo venturi 51 provoca una presión diferencial a través de la bola 223 que es suficiente para comprimir más el resorte 221 y mover la bola 223 a una posición espaciada del sello de anillo de cuartete 225. El líquido 17, por tanto, puede fluir a través de un canal 143, 141 dentro del tubo venturi 51. En una realización específica, la cavidad 205 y la tapa 207 están ajustadas estrechamente en la junta 227, haciendo así difícil insertar una herramienta entremedias y retirar la tapa 207.

Con referencia a continuación a las figuras y en particular a las figuras 1 y 6, como se indicó antes, el eductor 10 puede tener una pluralidad de canales 141, 143 para que fluyan concentrados o similares dentro de tal eductor 10. Considerando el eductor 10a en la Fig. 1, el usuario del equipo puede obtener una solución de agua y alguno de los líquidos 17, 17b (es decir, segundo y tercer líquido) en los recipientes 15, 15b. Para hacer esto, se abre la válvula 231 o la válvula 233. Esta disposición evita la contaminación transversal de las tuberías de alimentación que se puede producir si se usa un eductor convencional con un único canal.

En la alternativa, tanto el segundo como el tercer líquido 17, 17b pueden ser mezclados con agua. Para hacerlo, ambas válvulas 231 y 233 son abiertas simultáneamente.

Considerando el eductor 10b, se puede también ventilar una solución dejando uno de los canales 141, 143 abierto a la atmósfera como está representado por la tubería 235 de extremo abierto. Un líquido fluye desde un recipiente 15 dentro del eductor 10b a través de otra tubería 237 y se mezcla con el aire que entra a través de la tubería 235.

Considerando el eductor 10c, se puede obtener también cualquiera de dos razones o "concentraciones" de disolución. Una razón de disolución particular se obtiene manteniendo cerrada la válvula 239. Una razón de disolución "más rica" (una que tenga un mayor porcentaje de detergente) se obtiene abriendo la válvula 239 y permitiendo que el detergente entre en el eductor 10c a través de ambos canales 141, 143.

El eductor 10d se muestra conectado de forma convencional, es decir, con un único recipiente 15 conectado a un puerto de entrada 149 único. Tras comprender lo anterior, personas de inteligencia ordinaria serán capaces de aplicar el nuevo eductor 10 de todavía otras formas.

Hay que entender que proporcionar dos canales 141, 143 en el eductor 10 es conveniente puesto que, en la realización preferida, hay dos paneles 115, 117, extendiéndose cada uno entre el tubo venturi y un puerto de entrada 149 respectivo. No obstante, está contemplado por la invención y está claramente dentro de su alcance proporcionar tres o más panales y canales y puertos de entrada adicionales.

Y hay todavía otras realizaciones de la invención. Con referencia a continuación a la Fig. 23, en un eductor altamente preferido, el extremo inferior 243 de la guía de flujo 47 (que se parece a un embudo vertical) está espaciado por encima del borde afilado 131 del tubo venturi. Tal guía 47 tiene una abertura 245 de guía a través de la cual el líquido es dirigido hacia el borde 131. Tal borde 131 tiene un diámetro D2 de borde y la abertura 245 de guía tiene un diámetro D3 de abertura de guía mayor que el diámetro de borde D2. La razón del diámetro D3 de la abertura 245 de guía respecto al diámetro D2 del borde 131 está preferiblemente entre aproximadamente 1,01:1 y 1,08:1 y, lo más preferiblemente, es aproximadamente 1,034:1.

Tal guía de flujo 47 incluye un pasaje 247 de guía que converge hacia la abertura 245 de guía. El pasaje 247 define un ángulo AC1 de convergencia entre aproximadamente 5º y aproximadamente 15º. Lo más preferiblemente, tal ángulo AC1 es de aproximadamente 10º.

Y hay un pasaje colector 249 de boca ancha por encima y que converge hacia el pasaje 247 de guía. El pasaje colector 249 define un ángulo AC2 de convergencia entre aproximadamente 40º y aproximadamente 80º y, lo más preferiblemente, tal ángulo AC2 es de aproximadamente 60º.

El pasaje colector 249 y el pasaje 247 de guía contactan en una junta 251 que define un área de flujo A2 y la razón del área de flujo A2 respecto al área de flujo A1 está entre aproximadamente 1,05:1 y aproximadamente 2:1. El líquido que fluye a través de la guía de flujo 47 se sella contra el pasaje 247, y dependiendo del diámetro de la corriente de líquido, contra la junta 251.

Con referencia a continuación a la Fig. 24, la guía de flujo 47 se parece a un embudo invertido y la abertura 245 de guía es una abertura de entrada a tal guía 47. La guía de flujo 47 tiene un pasaje 247 de guía por debajo de la abertura 245 de guía, por encima del borde afilado 131 del tubo venturi y que converge hacia tal borde 131. Un ángulo preferido AC3 de convergencia está entre aproximadamente 5º y aproximadamente 15º. Lo más preferiblemente, tal ángulo AC3 es de aproximadamente 10º.

La guía de flujo 47 incluye además una guía de derivación 253 en relación telescópica respecto al tubo venturi 51. Tal guía de derivación 253 diverge hacia la sección de salida 37 del eductor. El pasaje 247 de guía y la guía de derivación 253 contactan en una junta circular 255 y la razón del diámetro de la junta 255 respecto al diámetro del borde afilado 131 está entre aproximadamente 1,07:1 y 1,21:1. Lo más preferiblemente, tal razón es aproximadamente 1,14:1. En una realización específica, el diámetro de la junta 255 es 5,18 mm y el diámetro del borde afilado 131 es 4,55 mm.

Con referencia a continuación a las figuras 25 y 29, otra realización del eductor 10 tiene una guía de flujo 47 que se parece a un tubo de alimentación vertical de boca abierta. Tal guía 47 incluye un pasaje 247 de guía por debajo de la abertura 245 de guía y tal pasaje 247 es sustancialmente cilíndrico. La razón del diámetro del pasaje 247 de guía respecto al diámetro del borde afilado 131 está entre aproximadamente 1,8:1 y 2,4:1. Lo más preferiblemente, tal razón es aproximadamente 2,1:1. En una realización específica, el diámetro del pasaje 247 de guía es 9,65 mm y el diámetro del borde afilado 131 es 4,55 mm. Hay también una guía de derivación 253 alrededor del tubo venturi 51 y que converge hacia la región de baja presión 137 en tal tubo 51.

Con referencia ahora a las figuras 23, 26, 27 y 28 se muestra otra característica del nuevo eductor 10 (que implica un dispositivo de soporte 49 modificado y un tubo de desbordamiento 259) que puede ser usada con las realizaciones de las figuras 2-6, 18, 25 y 29. (Cuando tal dispositivo 49 y el tubo de desbordamiento 259 son usados con las realizaciones de las figuras 2-6 y 18, el miembro de lengüeta 153 se omite). El dispositivo de soporte 49 de las figuras 26 y 28 tiene un nervio 261 circunferencial que se aplica a una hendidura 263 en el tubo de desbordamiento 259. El dispositivo 49 y el tubo 259 se "ajustan a presión" entre sí.

El tubo 259 tiene un pasaje 265 a través del mismo y hay una espiga de desbordamiento 267 que se extiende diametralmente a través del pasaje 265. La espiga 267 interrumpe el flujo del líquido a lo largo del pasaje 265 y ayuda a asegurar que tal líquido está en contacto íntimo con el pasaje 265, sellando así tal tubo 259 e impidiendo que el aire refluya hacia arriba por el tubo 259 hasta el tubo venturi 51.

Con referencia también a las figuras 25, 29 y 31, el eductor 10 puede ser empaquetado como un conjunto 271 que tenga un eductor 10 y un primer y un segundo tubo de desbordamiento 259a y 259b, respectivamente. Cada tubo 259a, 259b tiene un extremo de entrada 273, primer y segundo pasaje 265a y 265b respectivo y primera y segunda espiga 267a, 267b respectiva. Las espigas 267a, 267b están espaciadas por debajo (aguas abajo) del extremo de entrada por una dimensión DI1 ó DI2.

Las espigas 267a, 267b pueden ser de diámetro diferente (como se muestran en la Fig. 31) o las espigas 267a, 267b pueden ser del mismo diámetro pero estar espaciadas por debajo de los extremos de entrada 273 de sus respectivos tubos de desbordamiento 259a. 259b por diferentes dimensiones DI1, DI2. (El trazado con línea discontinua 268 en la Fig. 28 representa una espiga de desbordamiento 273 que está espaciada de forma diferente del extremo de entrada 273 y tiene un diámetro distinto al de la espiga 267 mostrada en tal figura.) Tras entender la memoria descriptiva, alguien de inteligencia ordinaria reconocerá que cada tubo de desbordamiento 259a, 259b puede tener un diámetro de espiga y un espaciamiento de la espiga del extremo de entrada 273 del tubo, que difieran ambos del diámetro y espaciamiento del otro tubo 259b, 259a. El vacío producido en la región de presión mínima 137 puede ser ajustado cambiando el diámetro de un pasaje 265, cambiando el diámetro de una espiga de desbordamiento 267 y/o cambiando la localización de tal espiga 267 con respecto al extremo de entrada 273 del tubo.

Con referencia a las figuras 5, 23, 24 y 25 es preferido que los pasajes 247, 249 de la guía de flujo 47 y el pasaje 265 del tubo de desbordamiento 259 estén altamente pulidos para reducir la fricción y permitir que el líquido haga un contacto de sellado más íntimo con ellos. En una realización preferida, el acabado de tales pasajes 247, 249, 265 está en el intervalo de 3 a 10 micras (\mum), y más preferiblemente, está en el intervalo de 5 a 8 micras (\mum).

Con referencia a continuación a las figuras 2, 5, 6, 29 y 30 (y particularmente a las dos últimas figuras) en un eductor 10 altamente preferido, el tubo venturi 51 tiene un borde afilado 131 anular como se indicó antes. Una persona puede introducir un dedo dentro del hueco de aire 103 del eductor creado por la abertura 101 y, tal vez, tocar o dañar el borde 51 del tubo. Por tanto, es particularmente deseable en el caso de la realización de las figuras 5, 6, 29 y 30 interponer un protector 279 de tobera entre el hueco de aire 103 y el tubo venturi 51. Un protector 279 ejemplar tiene una porción de soporte 281 central, brazos 283 que se extienden radialmente y cortes 285 de tamaño generoso entre los pares respectivos de brazos 283. Tal protector 279 crea una barrera suficiente para impedir que un dedo contacte inadvertidamente con el borde afilado 131 del tubo.

Con referencia a las figuras, habiendo descrito varias realizaciones del nuevo eductor 10, se pueden hacer algunas observaciones en cuanto a su funcionamiento. Usar un tubo venturi 51 con un borde afilado 131 reduce notablemente la salpicadura de líquido. Y usar un tubo 51 con una superficie exterior 127 que diverge ligeramente en una dirección aguas abajo ayuda a guiar al líquido en la corriente secundaria 181 dentro de la cámara de deceleración 163.

Las realizaciones de las figuras 24 y 25 toleran la contrapresión particularmente bien. Si el eductor 10 tiene una manguera 185 fijada al puerto de salida 43 (como en la Fig. 29) para propósitos de lavado o pulverizado, tal manguera 185 puede estar orientada horizontalmente, elevada por encima del eductor 10 o apuntada hacia arriba y el eductor 10 (que se supone que está montado verticalmente como se muestra) continúa funcionando muy bien sin desbordamiento o salpicadura hacia atrás significativa.

En la realización mostrada en la Fig. 24, el eductor 10 opera calmadamente, disminuye la espumación y genera vacío muy rápidamente en la región de baja presión 137. Las realizaciones de las figuras 23, 24 y 5, 6, 29 (que tienen todas un pasaje 47 de guía ligeramente convergente como se muestra en las figuras 23-25) muestran buena tolerancia para una corriente principal 201 descentrada (es decir, ligeramente no concéntrica con el eje 53) y una variedad de diámetros de corriente principal. Tales diámetros se pueden producir probablemente si un eductor 10 es usado con diferentes presiones de entrada. Y el pasaje 47 de guía ligeramente convergente hace que el eductor 10 sea más tolerante a orientaciones de montaje del eductor distintas de la vertical.

Con referencia a continuación a las figuras 6, 32, 33, 34 y 35, otra realización del eductor 10 incluye un cuerpo 33 con un extremo de entrada 35, una tobera de abastecimiento 87 y un par de nervios 95, 97. Aunque se muestra sólo un nervio 95 en las figuras 32 y 33, los nervios 95, 97 definen un hueco de aire 103 como se muestra en la Fig. 6. Como se ve en las figuras 6 y 8-15, el eductor 10 puede incluir un aparato de regularización 61 en la localización 59.

El eductor 10 tiene también una guía de flujo 47 que tiene una porción primera o superior 107 y una porción segunda o inferior 109 que se extiende hacia abajo desde la primera porción 107. Una pared no perforada 291 se extiende entre el cuerpo 33 y la porción superior 107. El cuerpo 33, la pared 291 y la guía de flujo 47 definen una cámara de rebosamiento anular 293 y tal cámara 293 está aislada del hueco de aire 103 por medio de la pared 291.

El eductor 10 tiene un pasaje colector 249 en la guía de flujo 47 que se extiende a lo largo y es concéntrico con el eje largo 53 del eductor. Al menos una abertura 295 está formada en la guía de flujo 47 y se extiende entre el pasaje colector 249 y la cámara de rebosamiento 293 y está en comunicación de flujo con ellos. Lo más preferiblemente, hay una primera y una segunda abertura 295, 297 en la guía de flujo 47 y cada abertura 295, 297 aumenta radialmente hacia afuera en área en sección transversal.

Bajo ciertas condiciones de operación, una abertura 295 ó 297 permite que una cantidad de líquido 299, por ejemplo, agua (al que aquí se hace referencia también como "primer líquido") sea derivada al tubo venturi 51 y fluya al puerto de salida 43. Si la tasa de alimentación del agua que llega y/o la contrapresión impuesta sobre el eductor 10 por el tubo conectado 29 (mostrado en la Fig. 1) o por una implementación conectada a tal tubo 29 son suficientes para impedir que toda el agua que llega sea aceptada por el tubo venturi 51, una abertura 295 ó 297 proporciona una trayectoria de derivación para el exceso de
agua.

Con referencia particularmente a las figuras 33 y 35, cada abertura 295, 297 está limitada por un borde 301 en el pasaje colector 249 y cada uno de tales bordes 301 define una primera área 303. En la localización 305, el pasaje colector 249 tiene un área 307 de flujo mínimo en su extremo inferior 309 y la primera área 303 es al menos dos veces el área 307 de flujo mínimo. Más preferiblemente, tal primera área 303 es al menos tres veces el área 307 de flujo mínimo. (El área 307 es coincidente con el plano 311 que es normal al eje 53).

En una realización con una primera y una segunda abertura 295, 297, el total de las primeras áreas 303 es al menos 1,5 veces el área de flujo mínimo 307. Lo más preferiblemente, el total de las primeras áreas 303 está en el intervalo de 1,5 a 2,5 veces el área 307 de flujo mínimo.

En una realización específica, la primera y la segunda abertura 295, 297 están realizadas en alineación con un eje lateral 313 que es generalmente normal al eje largo 53. Dicho de otra forma, tales aberturas 295, 297 son opuestas entre sí en la guía de flujo 47.

En otro aspecto de esta realización del eductor 10, el extremo inferior 309 de la guía de flujo está espaciado del hueco de aire 103 y tiene una dimensión interior DI3 medida generalmente normal al eje largo 53 del eductor. Cada una de las aberturas 295, 297 está espaciada por encima del extremo inferior 309 por una dimensión de espaciamiento DI4 al menos igual a la dimensión interior DI3 y, preferiblemente, por una dimensión de espaciamiento DI4 que está entre 1,0 y 6,0 veces la dimensión interior DI3. Lo más preferiblemente, la dimensión de espaciamiento DI4 es aproximadamente 1,5 veces la dimensión interior DI3.

Con referencia de nuevo a las figuras 32, 33 y 34, en todavía otro aspecto de esta invención, el tubo venturi 51 contacta con el extremo inferior 309 de la guía de flujo 47. En una realización específica, el extremo inferior 309 tiene una cámara 315 formada en él y el tubo venturi 51 está en aplicación de sellado con la cámara 315.

El tubo venturi 51 tiene una boca de entrada 317, cuyo borde 131a es anular y liso en un plano generalmente normal al eje 53 del eductor. Tal borde 131a define un área 319 de boca (a través de la cual fluye el líquido) que es al menos igual - y preferiblemente ligeramente mayor que - el área 307 de flujo mínimo de la guía de flujo 47. Cuando el área 307 de flujo mínimo y el área 319 de la boca son circulares, tales áreas 307, 319 son concéntricas. Con esta configuración se impide que la boca de entrada 317 del tubo venturi presente un labio que se proyecte interiormente hacia el líquido que fluye, lo que podría impedir tal flujo.

En aún otro aspecto de la realización del eductor 10, cada una de las primera y segunda porciones 107, 109 de la guía de flujo, respectivamente, tiene una longitud L1 y L2, respectivamente, medida a través del eje largo 53. La longitud L2 de la segunda porción 109 es al menos igual a la longitud L1 de la primera porción 107. Preferiblemente, la longitud L2 de la segunda porción 109 es entre 1,0 y 4,0 veces la longitud L1 de la primera porción 107, y lo más preferiblemente, la longitud L2 de la segunda porción 109 es aproximadamente 2,4 veces la longitud L1 de la primera porción 107. Los ángulos de convergencia de la guía de flujo 47 son como se describió antes en relación con la Fig. 5.

Con referencia ahora a las figuras 1, 6, 7, 32 y 34, el cuerpo inferior 321 del eductor es muy similar a la disposición de la Fig. 6. Esto es, el tubo venturi 51 está soportado por paneles radiales 115, 117 de tipo banda y moldeado integralmente con ellos, los cuales tienen canales 141, 143 respectivos. Cada canal 141, 143 está en comunicación de flujo con el tubo 51 (y, particularmente, con su región 137) y con puertos de entrada 147, 149 respectivos a los que están conectados los recipientes 15 de concentrados u otros líquidos 17.

Con referencia a las figuras 18 y 32, hay que advertir que cuando una manguera 185 (sin "cabeza" restrictiva) está fijada a la sección de salida 37, la configuración del eductor 10 es como se muestra en la Fig. 32. Sin embargo, cuando la manguera 185 está terminada por una cabeza de pulverizado o espumado, el tubo de desbordamiento 259 y el dispositivo 49 son preferiblemente omitidos.

Según se usa aquí, el término "borde afilado" como es aplicado al aparato 61 de las figuras 11-15 significa un borde 81 que tiene una dimensión medida normalmente al eje 53 que es sustancialmente igual a cero. El término "telescópica" (como se usa, por ejemplo, para describir la relación del tubo 51 y la guía 47 mostrada en las figuras 5, 6, 29) significa que hay al menos un plano, por ejemplo, el plano 287 de la Fig. 29, normal al eje 53 que interseca las partes de las que se dice que están en dicha relación. Tal término no significa necesariamente que tales partes estén en contacto entre sí.

El término "líquido" quiere decir una sustancia, por ejemplo agua o un concentrado, que está libre de intersticios y también significa un polvo finamente dividido que tiene intersticios y fluye libremente como el agua.

Términos tales como "superior", "inferior", "por debajo de", "izquierdo" y similares son para los propósitos de la explicación con respecto a los dibujos y no deberían ser interpretados como que se requiere que el eductor 10 esté montado en una orientación vertical. Sin embargo, los términos "superior", "inferior" y "por debajo de" se refieren a la dirección de flujo del líquido a través del eductor 10. Por ejemplo, a la porción 119 del tubo se hace referencia como porción superior 119 puesto que está aguas arriba de la región de baja presión 137. De forma similar, al miembro 137 se hace referencia como miembro inferior puesto que está aguas abajo del dispositivo de soporte 49. Y el dispositivo de soporte 49 se describe como situado por debajo del tubo venturi 51 puesto que tal dispositivo 49 está aguas abajo del tubo 51.

Aplicabilidad industrial

El nuevo eductor 10 puede ser usado para una variedad de aplicaciones de mezclado que incluyen aplicaciones que incluyen un equipo de dispensación 11 de uno o varios recipientes, pero no se limitan a ellas.

Claims (15)

1. Eductor (10) para mezclar un primer líquido y un segundo líquido (17), comprendiendo el eductor (10):

un hueco de aire (103);

una tobera de abastecimiento (87) aguas arriba del hueco de aire (103);

una guía de flujo (47) aguas abajo del hueco de aire (103), estando el primer líquido en un flujo de corriente en una dirección aguas abajo;

un tubo (51) en la corriente, siendo la guía de flujo (47) anular en torno al tubo (51), y estando el tubo (51) y la guía de flujo (47) en una relación telescópica espaciada, incluyendo la guía de flujo (47) una porción (107) que forma un ángulo hacia una porción de entrada del tubo (51);

en el que:

la corriente es una corriente principal (201);

el tubo (51) está dispuesto para, en uso, dividir la corriente principal (201) en una corriente primaria (179) y una corriente secundaria (181); y

el tubo (51) y la guía de flujo (47) definen un espacio anular (171) no obstruido entre ellos, evitando el espacio anular (171) sustancialmente que el aire pase a través cuando la corriente secundaria (181) llena el espacio anular (171).

2. Eductor (10) según la reivindicación 1, en el que el tubo (51) es un tubo venturi (51) para recibir el primer líquido desde la guía de flujo (47), siendo obligada la corriente secundaria (181) a fluir en torno al tubo venturi (51), comprendiendo dicho eductor (10) además una carcasa (33) y un puerto de salida (43) para descargar los líquidos mezclados, definiendo la guía de flujo (47) y la carcasa (33) una cámara de rebosamiento (293) en comunicación de fluido con el espacio anular (171).

3. Eductor (10) según la reivindicación 2, que incluye además una cabeza de pulverizado conectada al puerto de salida (43).

4. Eductor (10) según la reivindicación 2, que incluye además una cabeza espumadora conectada al puerto de salida (43).

5. Eductor (10) según la reivindicación 2, en el que la guía de flujo (47) incluye al menos una abertura (295, 297) que se extiende a través (47) y en comunicación de fluido con dicha cámara de rebosamiento (293), evitando la al menos una abertura (295, 297) y la cámara de rebosamiento (293) que el fluido pase a través cuando la corriente secundaria (181) llena la al menos una abertura (295, 297).

6. Eductor (10) según la reivindicación 5, en el que el puerto de salida (43) está definido por una sección de salida (37) que incluye un área de flujo incluye un área de flujo mínimo y la al menos una abertura (295, 297) incluye un área de flujo, siendo el área de flujo de al menos una abertura (295, 297) al menos 1,5 veces el área de flujo mínimo.

7. Eductor (10) según la reivindicación 2, en el que la guía de flujo (47) incluye al menos una abertura (295, 297) en una pared (291) de la guía de flujo (47) que comunica con dicha cámara de rebosamiento (293), proporcionando la al menos una abertura (295, 297) un sello cuando la corriente secundaria (181) fluye desde la guía de flujo (47) a través de la al menos una abertura (295, 297) a la cámara de rebosamiento (293) a una velocidad variable en respuesta a la presión en cualquier extremo de la guía de flujo (47).

8. Eductor (10) según la reivindicación 2, en el que una porción de la guía de flujo (47) rodea al tubo venturi (51) para proporcionar una región de sellado para realizar el sello y dicha cámara de rebosamiento (293) que está aislada del hueco de aire (103) por un miembro de pared (291), estando la cámara de rebosamiento (293) en comunicación de fluido con la región de sellado; en el que una porción del líquido fluye desde la guía de flujo (47) a través del tubo venturi (51) y otra porción fluye entre la guía de flujo (47) y el tubo venturi (51) dentro de la región de sellado.

9. Eductor (10) según la reivindicación 2, en el que el tubo venturi (51) tiene un borde afilado anular en la corriente principal (201), que divide así la corriente principal (201) en la corriente primaria (179) que fluye a través del tubo venturi (51) y la corriente secundaria (181) en torno a la corriente primaria (179) y que fluye en torno al tubo (51); mediante la acción venturi el tubo venturi (51) mezcla la corriente primaria (179) y un segundo líquido (17)para formar una mezcla; el eductor (10) incluye una sección de salida (37) para combinar la mezcla y la corriente secundaria (181); la guía de flujo incluye: una primera porción (107) que converge en una dirección aguas abajo con un primer ángulo; y una segunda porción (109) que se extiende desde la primera porción (107) y que converge en una dirección aguas abajo con un segundo ángulo.

10. Eductor (10) según la reivindicación 9, en el que el tubo venturi (51) y la segunda porción (109) están en una relación telescópica espaciada, y el segundo ángulo es menor que el primer ángulo.

11. Eductor (10) según la reivindicación 1, que incluye además un miembro de lengüeta (153) dispuesto axialmente en el tubo (51), que extiende así la corriente primaria (179).

12. Eductor (10) según la reivindicación 1, que incluye además un miembro de lengüeta (153) dispuesto axialmente en la corriente primaria (179).

13. Eductor (10) según la reivindicación 1, en el que el tubo (51) está dispuesto para mezclar la corriente primaria (179) y el segundo líquido para formar una mezcla; el eductor (10) incluye una sección de salida (37) para combinar la mezcla y la corriente secundaria (181); teniendo la sección de salida (37) una cámara de deceleración (163) que reduce la velocidad de la corriente secundaria (181), teniendo tal cámara de deceleración (163) una sección de pared esencialmente recta y un área en sección transversal de cámara máxima; y una zona de combinación (167a) aguas debajo de la cámara de deceleración (163) que tiene un área de sección transversal máxima menor que el área en sección transversal de la cámara de deceleración (163), extendiéndose la sección de pared recta de la cámara de deceleración (163) hasta la zona de combinación (167a).

14. Eductor (10) según la reivindicación 13, en el que el tubo (51) tiene un borde afilado en la corriente principal (201).

15. Eductor (10) según la reivindicación 13, en combinación con una pluralidad de mangueras (175, 185) que se extienden desde la sección de salida (37) y en el que: cada manguera (175, 185) tiene un término (189, 191); siendo los términos (189, 191) sustancialmente coincidentes; y la zona de combinación (167a) está en los términos (189, 191).